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编号:10220271
硒拮抗砷抑制体外人胚肺组织中抗氧化酶活性的研究
http://www.100md.com 《中国地方病学杂志》 2000年第2期
     作者:王迎红 胡国刚 刘绣

    单位:王迎红 胡国刚 刘绣(中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤研究所,北京 100021)

    关键词:硒;砷;拮抗作用;抗氧化酶

    中国地方病学杂志000203 摘要 目的 观察硒和砷对组织中抗氧化酶活性的影响及硒对砷的拮抗作用。方法 以体外培养人胚肺组织为靶组织,使其暴露于不同浓度的As2O3和Na2SeO3后检测其组织匀浆液中抗氧化酶GSH-Px(谷胱甘肽过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)、Mn-SOD(锰-超氧化物歧化酶)和总SOD活性变化。结果 30、50、100μmol/L砷使各酶活性显著降低;0.1和1.0μmol/L硒使GSH-Px及CAT活性显著增高。预处理0.1和1.0μmol/L硒能明显拮抗30、50μmol/L砷对4种抗氧化酶活性的抑制,但对100μmol/L砷引起的酶活性抑制作用不明显。10μmol/L硒与各剂量砷呈抑制协同作用。结论 适当剂量的硒能够拮抗一定浓度的砷对抗氧化酶活性的抑制,为硒作为砷毒害的预防剂提供参考。
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    中图分类号 O613.52;O613.63

    文献标识码 A 文章编号 1000-4955(2000)02-0087-03

    Effect of selenite antagonism to arsenic-induced inhibition of

    antioxidant enzymes activities in human fetal lung tissues in vitro

    WANG Ying-hong,HU Guo-gang,LIU Xiu

    (Cancer Institute,Chinese Academy of Medical Science and

    Peking Union Medical College,Beijing 100021,China)
, 百拇医药
    Abstract Objective Investigate the effect of selenite and arsenic on antioxidant enzymes activities in tissues and that of selenite antagonism toward arsenic.Methods Human fetal lung (HFL) tissues were exposed to diverse concentrations of As2O3 and Na2SeO3.Then its activities of antioxidant enzymes GSH-Px,CAT,Mn-SOD and total SOD were measured.Results 30,50,100μmol/L arsenic significantly decreased the activities of 4 kinds of enzymes.On the contrary,GSH-Px and CAT activities of HFL tissues were markedly raised by supplementation of 0.1,1.0μmol/L Na2SeO3.The inhibition of 4 kinds of antioxidant enzymes activities caused by 30,50μmol/L As2O3 could be significantly improved by pretreatment with 0.1,1.0μmol/L Na2SeO3;Na2SeO3 had no effect on the inhibition of antioxidant enzymes activities caused by 100μmol/L As2O3;10μmol/L Na2SeO3 preincubation with each concentration of As2O3 had a synergistic toxicity.Conclusions Appropriate dosage selenite can antagonize arsenic that induced inhibition of antioxidant enzymes activities.It will provide clues for selenium as a preventive agent to arsenic poison.
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    Key words Selenium;Arsenic;Antagonism;Antioxidant enzyme▲

    流行病学资料表明砷是人类致癌剂,与人皮肤癌、肺癌的发生有关。最新研究表明[1],砷的毒性作用及参与癌变过程是由氧自由基介导的[2]。抗氧化酶活性的保持是细胞对自由基清除的基础。有研究表明[3],砷有抑制组织中抗氧化酶的作用。硒是人体必需微量元素之一,它的抗癌特性越来越被人们所知。其抗癌机理之一为硒的抗氧化作用。而硒(Se)和砷(As)被认为是一对拮抗元素。本研究以人胚肺组织为靶组织观察As2O3、Na2SeO3及预处理Na2SeO3后再暴露于As2O3对人胚肺组织中4种抗氧化酶活性的影响。

    1 材料与方法
, 百拇医药
    1.1 仪器和试剂 岛津UV-120-02可见紫外分光光度计,HITACHI CR20B2低温高速离心机,37℃恒温培养箱,ULTRA-TURRAX高速组织匀浆器等。

    As2O3和Na2SeO3均为分析纯;其它用于酶测试试剂均为分析纯或优级纯。 1.2 样品制备 无菌取水囊引产人胚肺脏(HFL),用冰冷L-15液洗净血污,切成3~4mm3块,加组织培养液,混合气(5%CO2,45%N2,50%O2)中37℃密闭摇摆培养。实验分空白对照组;Na2SeO3组,Se4+浓度分别为0.1、1.0、10.0μmol/L:含Na2SeO3培养液处理12h后换常规培养液,继续培养48h;As2O3组,As3+浓度分别为10、30、50、100μmol/L:常规培养液培养12h后换含As2O3培养液处理48h;As2O3+Na2SeO3组:Na2SeO3上述不同剂量组作用12h后,分别换含不同剂量As2O3的培养液,作用48h。弃培养液,用PBS洗组织块2次。各组收集湿组织0.5g,加入65mmol/L PBS 5ml,用高速组织匀浆器在冰浴中匀浆后,4℃,2000g/30min离心,收集上清液,置-20℃备用。
, 百拇医药
    1.3 测定方法

    1.3.1 GSH-Px活性测定按Paglia DE法[4]。以酶单位/克湿组织重(U/g)表示酶活性。

    1.3.2 CAT活性测定按AeBi H法[5]。以反应速度常数/克湿组织重(k/g)表示酶活性。

    1.3.3 Mn-SOD及总SOD活性测定按Oyanagui Y法[6]。以亚硝酸盐单位/克湿组织重(Nu/g)表示酶活性。

    2 结果

    2.1 砷对HFL组织中GSH-Px、CAT、Mn-SOD和总SOD活性的影响 50、100μmol/L砷组GSH-Px及CAT活性明显降低(P<0.05,P<0.01);30、50、100μmol/L砷组Mn-SOD和总SOD活性显著降低(P<0.05,P<0.01);10μmol/L砷组Mn-SOD活性显著升高(P<0.01),见表1。
, 百拇医药
    表1 砷对人HFL组织中GSH-Px、CAT和SOD

    活性影响(n=5,±s) As2O3

    (μmol/L)

    GSH-Px

    (U/g)

    CAT

    (k/g)

    Mn-SOD

    (Nu/g)

    总SOD
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    (Nu/g)

    0

    10

    30

    50

    100

    1.093±0.082

    1.029±0.129

    0.981±0.156

    0.900±0.094*

    0.756±0.149**

    1.051±0.093
, 百拇医药
    1.076±0.079

    1.123±0.034

    0.888±0.112*

    0.856±0.106**

    2556±66

    2863±181**

    2119±27**

    2088±54**

    1738±82**

    3002±179
, 百拇医药
    3061±176

    2661±208*

    2640±167*

    2480±255**

    注:与对照组相比,*P<0.05,**P<0.01

    2.2 硒对HFL组织中GSH-Px、CAT、Mn-SOD和总SOD活性的影响 0.1、1.0μmol/L硒组GSH-Px及CAT活性显著升高(P<0.01);10μmol/L硒组Mn-SOD和总SOD活性显著降低(P<0.01),见表2。

    2.3 砷处理前预处理硒对HFL组织中GSH-Px、CAT、Mn-SOD和总SOD活性的影响 预加0.1μmol/L硒使30、50μmol/L砷组GSH-Px活性升高,并使50μmol/L砷组CAT活性升高;预加1.0μmol/L硒使30、50μmol/L砷组CAT活性升高,与单独砷处理组相比有显著性差异(P<0.01)。
, 百拇医药
    预加0.1μmol/L硒使30μmol/L砷组总SOD活性升高;预加0.1、1.0μmol/L硒使30、50、100μmol/L砷组Mn-SOD活性升高,且与单独砷处理组相比有显著差异。预加10μmol/L硒不同程度地降低砷处理组上述抗化酶活性,见表3。

    表2 硒对HFL组织中GSH-Px、CAT和SOD

    活性影响(n=5,±s) Na2SeO3

    (μmol/L)

    GSH-Px

    (U/g)

    CAT
, 百拇医药
    (k/g)

    Mn-SOD

    (Nu/g)

    总SOD

    (Nu/g)

    0

    0.1

    1.0

    10

    1.093±0.082

    1.334±0.040**

    1.351±0.138**
, 百拇医药
    1.077±0.082

    1.051±0.093

    1.246±0.070**

    1.520±0.048**

    1.019±0.071

    2556±66

    2456±134

    2476±148

    1869±38

    3002±179

    3202±114
, 百拇医药
    2946±104

    2715±82**

    注:与对照组相比,**P<0.01

    表3 硒和砷对HFL组织中GSH-Px、CAT和SOD活性影响(n=5,±s) Na2SeO3

    (μmol/L)

    As2O3

    (μmol/L)

    GSH-Px

    (U/g)
, http://www.100md.com
    CAT

    (k/g )

    Mn-SOD

    (Nu/g)

    总SOD

    (Nu/g)

    0

    0

    1.093±0.082

    1.051±0.093

    2556±66

    3002±179

, http://www.100md.com     0.1

    1.0

    10

    10

    10

    10

    10

    1.029±0.129

    1.109±0.138

    1.077±0.231

    0.820±0.094*

    1.076±0.079
, 百拇医药
    1.150±0.066

    1.125±0.076

    0.862±0.098*

    2863±181

    2544±144**

    2482±81**

    2274±86**

    3061±176

    3195±165

    2922±229

    2368±35**
, 百拇医药
    0.1

    1.0

    10

    30

    30

    30

    30

    0.981±0.156

    1.238±0.149*

    1.077±0.173

    0.812±0.082

    1.123±0.043
, 百拇医药
    1.140±0.064

    1.352±0.023**

    1.076±0.050**

    2119±27

    2731±333**

    2612±79**

    1912±88**

    2661±208

    3214±125**

    2725±120
, 百拇医药
    2321±186*

    0.1

    1.0

    10

    50

    50

    50

    50

    0.900±0.094

    1.157±0.04**

    1.125±0.072

    0.840±0.051
, 百拇医药
    0.888±0.112

    1.047±0.092*

    1.204±0.072**

    0.982±0.060

    2088±54

    2344±43**

    2450±354*

    1900±157*

    2640±267

    2725±34
, 百拇医药
    2605±98

    2602±98

    0.1

    1.0

    10

    100

    100

    100

    100

    0.756±0.149

    0.804±0.088

    0.772±0.109

    0.756±1.120
, 百拇医药
    0.856±0.106

    0.908±0.035

    0.908±0.104

    0.826±0.028

    1738±82

    2044±160**

    1994±407**

    1794±147

    2480±255

    2506±98

    2529±151
, http://www.100md.com
    2478±196

    注:与对照组相比,*P<0.05,**P<0.01

    3 讨论

    砷及其化合物多具毒性,且是致人类皮肤癌及肺癌因素之一。我国砷污染较严重,给当地群众的健康带来损害。因此,预防砷中毒工作的开展十分重要。

    最新研究表明,砷的毒性作用及参与癌变过程是砷代谢过程中产生的活性氧自由基介导的。自由基参与癌变作用的各个阶段。正常情况下,机体有一整套抗氧化系统,其中各种抗氧化酶在对机体氧自由基清除的过程中发挥主要作用,其中GSH-Px,CAT及SOD是最关键的几种抗氧化酶。而我们实验中证实:中、大剂量(30、50、100μmol/L)砷使GSH-Px、CAT、Mn-SOD和总SOD活性显著降低,显示了砷的蛋白毒性作用。砷是巯基反应剂,它可与酶中巯基结合形成稳固的键,破坏酶的活性。一方面砷的代谢产生活性氧自由基,同时抗氧化酶又遭到砷的破坏,细胞必将受到氧自由基的损害。硒是人体必需微量元素之一。硒化合物的抗癌性引起了人们的关注。80年代以来的研究表明,硒主要是通过抗氧化作用发挥抑癌作用。我们研究发现:中、低剂量(0.1、1.0μmol/L)硒使GSH-Px及CAT活性显著升高。GSH-Px是含硒酶,硒是其活性部分的必要组分,其活性的增高是组织细胞对硒的摄入引起的。硒使CAT活性升高,说明硒升高抗氧化酶活性不是特异的,除了含硒酶,还可升高其它抗氧化酶活性。
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    基于以上的结果,我们用硒干预砷,酶活性显示:非毒性剂量的硒预先作用不同程度地改善一定浓度的砷对4种酶活性的抑制。其拮抗途径,一方面可能是硒的预先加入增强了细胞抗氧化酶的活性,对砷进入时随后产生的活性氧自由基有较强的清除能力,防止自由基对蛋白链的攻击。另一方面,也可能是硒的提前代谢产生足量的H2Se和RSeH,其比巯基强的还原性能使砷进入时取代巯基(主要存在于蛋白质中)而与砷反应,从而抑制了砷对酶的毒性作用。

    同时观察硒几乎不能改善大剂量砷对抗氧化酶活性的抑制。另外,高剂量的硒(10μmol/L)不仅不能改善砷对抗氧化酶活性的抑制,反而使4种酶的活性下降得比单独高剂量硒和单独各剂量砷作用下的酶活性还低。提示:大剂量硒与各剂量砷呈毒性协同作用。

    本实验结果证实了适当剂量的硒能够拮抗一定浓度的砷对抗氧化酶活性的抑制,为硒作为砷毒害的预防剂提供参考。■

    基金来源:国家自然科学基金项目
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    作者简介:王迎红,女,1968年生,助理研究员,硕士

    参考文献

    [1] Lee TC,Ho IC.Modulation of cellular antioxidant defense activities by sodium arsenite in human fibroblasts[J].Arch Toxicol,1995,6969:498.

    [2] Guyton KZ,Kensler TW.Oxidative mechanisms in carcinogenesis[J].Br Med Bull,1993,49(3):523.

    [3] 黎学锋,董金堂,魏慧娟,等.砷对人胚肺组织中抗氧化酶的影响[J].微量元素与健康研究,1992,增刊:18.

, 百拇医药     [4] Paglia DE,Valentine WN.Studies on the quantitative and qualitative characterization of erythrocyte glutathione peroxidase[J].J Lab Clin Med,1967,70(1):158.

    [5] Aebi H.Oxygen redicals in biological systems[J].Methods in Enzymology,1984,105:121.

    [6] Oyanagui Y.Reevalution of assay methods and establishment of kit for superoxide dismutase activity[J].Analytical Biochemistry,1984,142:290.

    收稿日期:1998-12-07

    修订日期:1999-11-17, http://www.100md.com