抗氧化剂在治疗铅中毒中的作用

《广州食品工业科技) Vo1．18 No．3(总72) 抗氧化剂在治疗铅中毒中的作用 郑 洁 欧仕益 (暨南大学食品科学与 系 广州 510632) 摘 要 铅毒是世界 范围内的公害 ，过去主要采用螯合剂治疗铅毒。由于铅加剧细胞 自由基损伤 ，因此 ，采用抗 氧化剂防治 铅中毒已成为一种安全有效的方法。本文综述 了国外近年来有关铅引起细 胞氧化损伤 的机理及抗 氧化 剂在治疗铅毒 中的应用 进展 。 关键词 铅 ，氧化损伤 ，抗氧化剂 The Effect of Antioxidant in The Treatment of Lead Poisoning Zheng Jie，Ou Shiyi (department of Food Science and Engineering，Ji Nan University，Guangzhou 510632) Abstract lead poisoning is a public health problem in the world，the main treatment of it is by using chelator．As lead induces oxidative damage of cell，protective effects of SOITle antioxidants againstleadtoxicity aroused attention．Inthispaper，the possiblemechanismsforlead—in— duced oxidative damage and application of several antioxidants in llr．~nent of lead po isoning are reviewed． Key words lead，oxidative damage，an tioxidant 铅是环境 中普遍存在的有害物质 ，它损伤神经系 统、造血器官和肾脏等。铅破坏细胞膜特别是红细胞 膜的结构和功能、引起血红蛋 白的 自动氧化、消耗细 胞本身的抗氧化物质 ，破坏人体抗氧化系统。过去治 疗铅毒的主要方法是采用螯合剂如二巯基丙醇 、ED． TA二钠钙盐、D一青霉胺、2，3一内消旋 一二巯基琥珀 酸等 ，将铅螫合而清除 出受毒害组织。但是，这些螯 合剂的安全性和有效性仍然受到怀疑。 最近的研究明，铅的毒害会使细胞 的氧化还原 状态发生变化 ，促进细胞和组织产生 自由基。而一些 抗氧化剂本身兼具清除 自由基和螯合铅 的作用 ，因 此，采用抗氧化剂防治铅 中毒 已受到人们的关注。本 文就最近的一些研究进展作简单综述。 1 铅引起的氧化损伤 铅虽然不是变价金属 ，但它促进脂质氧化 、损伤 细胞膜已是不争 的事实。它对细胞的毒害作用包括 以下几 个方 面 。 1．1 对细 胞膜 的影 响 铅影响细胞膜的结构和功能。有关铅对细胞 的 收稿 日期 ：2O02—4—12 毒害在红细胞中研究较多 ，因为血液接触铅 的机会最 多 ，而红细胞对铅 的亲和力最强 ，抗 氧化损伤的能力 最弱。研究发现，铅处理后 ，细胞膜变脆，透性增加 ， 结合于膜上的酶和蛋白质组成发生改变 ，膜脂质 的过 氧化水平增加 (过氧化产物丙二醛含量升高 )。铅不 但直接引起膜的过氧化 ，而且使膜更容易遭受 自由基 攻击。 铅除促进膜脂过氧化外 ，还影 响膜脂质 的组成。 研究发现，铅对磷酯酰胆碱具有强烈 的束缚作用，铅 中毒后的红细胞膜磷酯酰胆碱水平大大下降。这些 结果似乎暗示 ，由于铅改变了膜 的脂质组成，从而影 响了膜的完整性 ，使膜更易被 自由基攻击 。 1．2 铅与活性氧的产生 铅通过干扰卟啉代谢 ，影响血红素的合成而诱导 活性 氧的产生 。其 机理见 图 1。 微 量的铅 即可抑制含硫 基 的 ～氨基 乙酰 丙酸脱 水酶( 一ALAD)和血红素合成酶(HS)，也可抑制 一 氨基乙酰丙酸合成酶( 一AIAS)等，从而影响血红素 的合成。由于负反馈作用 ，血红素的合成受阻会刺激 一 氨基丙酸脱水酶活性 ，增加 一氨基丙酸的合成 ， 造成 一氨基丙酸在血液和尿 中积累。 一氨基丙酸 60 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广州食 品工业科技) Guangzhou Food Science and Technology Vo1．18 No．3(总 72) 可发 生烯醇化 ，形成 烯醇式 8一氨基 丙酸 ，后 者能和 氧 合血红蛋 白偶联 产生超 氧 自由基 、过 氧化 氢和 羟 自由 基 。其基本过程 是 ，烯 醇 式 8一氨 基丙 酸 将 电子 供 给 分 子氧 ，产 生超 氧 自由基和 过 氧化 氢 ，自己也 成 为 自 由基 ，8一氨 基丙 酸 自由基和 氧 合 血 红 蛋 白偶 联 又 进 一 步 产生活性 更强 的羟 自由基 。除氧合 血 红蛋 白外 ， 高铁 血红蛋 白和其它含铁 蛋 白也 可激发烯 醇式 8一氨 基 丙酸产生 自由基 。烯 醇式 6一氨基 丙酸 自由基还 会 进 一步破坏 DNA，足见其危 害 。 线粒体内 线粒体外 琥 蜮 辅酶A 6-^ K^ s 6-氨基 ALAD +甘氨酸 + 乙酰丙酸 + Pb Pb ph ph J Ⅱh啉 麒 ● Pb I 素 一 锌卿 图 l铅 对血 红素 台成 的影 响 6．ALAS 6-氯基已酰丙酸合成酶 ALAD 氛基乙酰丙酸脱水酶 UKOD 尿卟啉原脱羧酶 COPROD 粪Ⅱ 啉原氧化酶 1．3 铅 对细胞抗 氧化系 统的影响 在接触铅 的动物和 工人 身上 发现 ，铅 中毒会 降 低 细胞 中一 些抗 氧 化 酶 如 超 氧化 物 歧 化 酶 、过 氧化 氢 酶、谷 胱甘肽过氧化 物酶等 的活 性和 细胞 内抗 氧化 剂 含量 。对某 些酶 ，铅 主要 通 过 与酶 蛋 白中 的巯 基 (这 些巯基有 时就是 其 活性 中心)结 合 而抑 制 酶 活性 ，如 谷胱甘 肽还 原酶和 葡萄糖 一6一磷 酸脱 氢酶 。铅对 葡 萄糖 一6一磷酸脱 氢酶(该酶 含许 多巯 基)有 极强 的抑 制作用 。该 酶催化 葡萄糖 一6一磷 酸 产生 NADPH，后 者为氧化型 谷胱 甘肽转化 成还 原型 谷胱 甘肽所 必需 ， 故它在细 胞 的抗 氧 化 中起着 重 要作 用 。铅 除 了 与酶 中巯基结合 降低酶 活性外 ，还 作为 非竞 争性 抑制剂 影 响酶 与葡萄糖 一6一磷 酸和 NADP结 合 。而 对另 一些 酶 ，如谷胱 甘肽过氧化 物酶 、过 氧化 氢酶 、超 氧化 物歧 化酶 ，则是通 过影响酶 中的微 量元 素有 效性 发生 作用 的。硒是谷胱 甘 肽 过 氧化 物 酶 的 必需 成 分 ，铁 和 铜 、 锌 、锰分别 是 过 氧化 氢酶 和 超 氧化 物 歧 化酶 的辅 基 ， 铅都 影响它们 的吸收 。 细胞中受 铅影 响最 大 的抗 氧 化 物 是还 原 型谷 胱 甘肽 。铅除通 过抑制葡 萄糖 一6一磷 酸脱 氢酶 阻止 其 再 生外 ，还 可直 接 与 其所 含 的半 胱 氨酸 的巯 基 结 合 ， 干扰它发挥抗 氧化活性 。 61 2 抗 氧化剂在 防止铅毒 害 中的作 用 既然 铅引起 细 胞 膜 的 过 氧化 并 破 坏 细 胞 的 抗氧 化 系统 ，那 么 ，补充抗 氧化 剂 就有 可 能缓 解铅 的毒 害 。 下 面阐述 的是 目前 人 们 研究 得 较 多 而 又有 一 定 效 果 的抗 氧化剂 。 2．1 维 生素 B Tandon等(1987)发现 了维 生 素 B6在 消除铅 毒 中 的作 用。他们 在 给老 鼠饲 喂 含铅 食 物 的 同时 添 加维 生 素 B ，然后测 定血液 中氨基丙 酸脱水酶 活性 和血红 素合成前体原 卟啉 的含 量。结 果表 明 ，添加 维生素 B6 时 ，该酶 的活性和 原 卟 啉 含量 比不 添 加 维生 素 B6处 理 高得多 ，血液 、肾脏和肝 中铅 的水 平也 下降 ，不过 对 脑 中的铅 水 平 无 影 响 。 维 生 素 B6之 所 以 能 防 治 铅 毒 ，是因为它促进 了谷胱甘肽 的合成。维生素 B6是一些 转硫酶 的辅 酶 ，它在 由 甲硫 氨酸 合成 谷胱 甘 肽 的前 体 — — 半胱氨酸过程中起作用 。因此 ，维生素 B6在防治铅 毒 中实际上只起促进抗氧化剂合成 的间接作用。 2．2 锌 单独采用 锌 或 与 甲硫 氨 酸 和 硫胺 素联 合 处 理 对 铅毒都有 较佳 的治 疗 作用 。在 遇 到 铅 毒 时 补充 锌 比 铅 中毒后 再 补充 锌 的效 果 要 好 得 多。锌 与一 些 螯 合 剂如 EDTA二钠 钙盐 、D一青 霉胺 联 合 使 用 有协 同效 果 ，它能增加 这 些 螯合 剂 从 血 液 、肝 脏 和 肾 中螯 合 铅 的 效 能 ，同时 能 使 被 抑 制 的氨 基 丙 酸 脱 水 酶 恢 复 活 性 。在使 用螯 合剂 时补充锌 还 有一 个 好处 ，那就 是能 防止 因螯 合 剂 的处 理 而使 组 织 的含 锌 水 平下 降。锌 的作 用机理是多方 面 的。首先 ，它 能降低 胃肠道 对铅 的吸收。其次 ，它本身作 为过 度 金属 能 防止巯 基 被羟 自由基和超氧 自由基氧 化 。此 外 ，它也 能促 进谷 胱 甘 肽 的合成 。 2．3 维 生素 E 铅 中毒 后红 细胞变脆 ，变 形性 下 降 ，而 透性增 加 ， 红 细胞膜 对氧化 更 加敏 感 。而 加 入 维 生素 E后 则 大 大 缓解这些症状 。研究 表明 ，维 生素 E主要 通 过 防止 因铅 而导致 的细 胞 膜 氧化 而 防治 铅 中毒 ，同时 ，它 也 可抑制铅 吸收。 2．4 维生素 C 维生 素 C能 增 加 铅从 尿 中的排 出 ，减 少铅 在 肝 、 肾 中 的积 累 ，并恢 复 被 铅 抑 制 的 氨 基 丙 酸 脱 水 酶 活 性 。人群 调查表 明 ，血液 中的维 生素 C含量 与血 液 中 铅含量成 反 比。维 生 素 C对 铅 毒 的解 除 机 理 之一 是 它能增 加细胞的抗 氧化活性 ，此外 它 也是 铅 的优 良螯 合剂 。研究发现 ，维生素 C与硫胺 素或 一些 螯合 剂联 合使用 效果更好 。 2．5 硒 维普资讯 http://www.cqvip.com 《广 州食 品工业科技》 Guangzhou Food Science and Technology Vo1．18 No．3(总 72) 硒是谷胱甘肽 过氧化 物酶 的必 需元 素 ，在 机体 抗 2．7 硫 辛酸 氧化系统 中起 重要 作 用 。Othman等在 老 鼠注射 铅 前 硫辛酸是许 多酶 的辅酶 ，其还 原 态二 氢硫 辛 酸含 饲喂含硒饲 料 ，发 现 硒对 缓 解铅 中毒 具 有 明 显效 果 ， 有两个巯 基 。 由于 硫 辛 酸极 易发 生 氧 化 态 和还 原态 特别是 对硒 毒 害 的两个 重 要 器 官—— 肝 和 肾 的效 果 间的转变 ，近来其在 机体抗 氧 化 中 的作 用 引起 了人 们 最好 硒通过 以下三种方 式 防治铅 毒 ：一 是与 铅形 成 的关 注 。两种 形 态 的 硫辛 酸 都 具 有 清 除 自由基 的 能 复合物 ，使之 失去 对 细胞 的毒 害作 用 ；二 是 通 过 增 加 力 ，并 能促进 一 些抗 氧化 剂 如 维 生 素 E、维 生 素 c和 超 氧 化 物 歧 化 酶 活 性 ，增 加 细 胞 清 除 超 氧 自 由 基 的 能 谷 胱 甘 肽再 生 ，加 上 它 具 有 重 金 属 螯 合 能 力 ，因 此 能 力 ；三是增加谷 胱 甘 肽含 量 和谷 胱 甘 肽 还 原 酶活 性 ， 解 除铅毒 。 与 N一乙酰半 胱 氨 酸相 比，硫 辛 酸在 防止 提高细胞 的抗 氧化活性 ，从而 间接防止铅 中毒 。 谷 胱 甘 肽 的 损 失 和 促 进 谷 胱 甘 肽 再 生 中效 果 更 好 ～ 2．6 N一乙酰半胱氨酸 两者 在取得 同样 效果时 作用浓 度相差 3个 数量级 。 Ercal等用 中国仓 鼠卵巢细 胞进 行离体 实验发 现 ， 硫辛 酸还 有一 个 优 点 是 它 防 止 脑 铅 中毒 效 果 较 在含铅环境下 培养的细胞 受 到氧化 损 伤 ，还 原 型谷 胱 好 。有人用 2000mg／kg的醋酸 铅饲喂 F334鼠 5周 ，而 甘肽／氧化 型谷 胱 甘 肽 比例 下 降 ，丙 二 醛 含 量 升 高 。 后再 用 25mg／kg／d的硫辛 酸 饲 喂 ，1周 后 ，脑 、红 细 胞 采用老 鼠的脑 细胞和肝 细胞 培养也 获得 相 似结果 ，因 和 肾中丙二醛 消失 ，而过 氧化 物酶 、6一磷 酸葡 萄糖 脱 此他们提 出可 采 用补 充还 原 型 谷 胱甘 肽 的方 法 来 治 氢酶恢复 到 正 常水 平 。不 过 ，活 体 实 验 表 明 ，硫 辛 酸 疗铅毒害 。但 实际使用 时 ，发 现 直接 采用 还原 型谷 胱 对铅无螯 合效果 ，因此 ，若 能与螯 合 剂联 合使 用 ，其 防 甘肽 的效果 不 大 ，而添 加 谷 胱甘 肽 合 成 的前体—— N 治铅 毒效果肯 定更好 。 一 乙酰半 胱氨酸却取得 了较 佳效 果 。 目前 ，该 物质 已 2 8 牛磺 酸 应用到 临床 ，用 于治疗一些疾 病 或某 些有 害物 质 的解 牛磺酸是一种半必 需氨 基酸 ，它在维持 钙平衡 ，渗 毒 ，如呼 吸道疾 病 、防治 4一乙酰氨基 酚 的毒 害等 。 由 透调节 ，清 除次 氯 酸 和 稳 定细 胞 膜 中发 挥 重 要 作 用。 于它副作用小作用广谱 ，应 用前景非常看 好 。 近来研究发现 ，牛磺 酸能促进 细胞 中抗氧化 剂 的产生 ， N一乙酰半 胱氨 酸 通 过 以 下 途径 防 止 铅毒 。 首 并能防止 自由基损 伤膜而 导致膜 透性变 化。采用 牛磺 先 ，其本身具 有清 除 自由基 的作 用 ，并通 过 促 进 谷 胱 酸处理后 ，铅 中毒的老 鼠卵巢 细胞和 红细胞 寿命延 长 ， 甘肽 的合 成 进一 步增 加 细 胞 的抗 氧化 能力 。其 次 它 丙二醛显 著下降 ，而谷 胱甘 肽含量 大为 升高。不过 ，牛 可延 长铅 毒害细胞 的寿 命 。第三 ，它 具有 一定 的螯 合 磺酸对铅无螯 合作用 ，它不能将铅从体 内清 除。 重金 属的能力 。研 究表 明 ，N一乙酰半 胱 氨 酸 能螯 合 铅毒是一个 世界性而 又 倍受 公 众关 心 的 问题 ，而 铅 、汞 、铬 、钴 、镉 、金 等 重 金 属。不 过 ，在 活 体 中它 对 目前使 用 的一些 常规螯 合剂 普遍 存 在一 定 负作 用 ，且 铅 的 螯 合 作 用 并 不 是 十 分 强 烈 。 Gurer等 用 含 效果 也不稳定 。抗氧化剂 是 一类 安 全无 毒 的物质 ，从 2000mg／kg水 饲 喂 F334鼠 5周 ，并 采 用 5mmol／kg／d 目前的研究看 ，它们 完全 可在 治疗 铅毒 中发挥 巨大 作 的 N一乙酰半 胱氨酸 处 理发 现 ，血 液 中铅 的含 量仅 比 用 。实际上 ，一 旦 发 生铅 毒 ，要 将 铅 完 全从 体 内排 除 不饲喂 N一乙酰半 胱氨 酸 的下 降 27 3％。但 在饲 喂 是 不可能 的 ，目的是要使体 内存在 的低含 量铅 不对 机 N一乙酰半 胱氨 酸时 同 时施 加螯 合 剂处 理 ，则 可使 血 体 产生毒 害作 用 ，而这正 是抗氧化 剂 的优 势所在 。 液 中铅含量大 大下 降 ，最高可达 92 8％。 (参 考文献 略 ，共 27条 ) <<< <<<<< <<<<<<< <<<<<< <<<<< <<<<< <<<<<< <<<<<< <<<<<< <<<< <<<<<< <<<<<< <<<<<< <<<< <<< <<<<< <<<< <<<< <<<<< <<<< (上 接 第 7O页 ) 法之一 。CE统 指 以高 压 电场 为 驱 动力 ，以毛 细 管 为 分离通道 ，依据样 品中各组分 之 间淌度 和分 配行 为上 的差异而实现分 离的一类 液相分 离技 术 ，它 是经 典 电 泳技 术 与 现 代 微 柱 分 离 技 术 相 结 合 的 产 物 。CE与 HPLC相 比，在许 多方 面具 有 优越 性 ：第 一 ，分 析 时 间 短 ，一般 来说 只需 3～30min；第 二 ，分离 效率 高 ，CE的 理论塔板数 可达 400000／m 以上 ，而 HPLC的塔板数 为 几千到几万 ；第三 ，CE样 品用 量少 ，费用 低 ，容 易 自动 化操作 ；第四 ，CE所 用 毛 细管 柱 价 格 较低 ，而 且 容 易 清洗。正是 由于 以上 优 点 以及 分 析 大分 子 的 能 力使 CE成 为近年来发展 最迅速 的分离 分析方法 之一 。 曹玉华 等利 用 毛 细 管 电泳 与 电化 学 检测 法 联 用 对茶叶 中咖啡 碱 ，表 儿 茶 素 和抗 坏 血 酸 进 行 了测定 ， 方法简便 ，快 速而准确 。 综上所述 ，现 代分离 分析 仪器 在 茶 叶 中生物活 性 成份 的分离 ，纯化 ，结 构 鉴 定 中 已成 为 不 可 缺少 的重 要 工具 。而且 ，可 以预测 ，上 述 分 离 分 析 技术 在 茶 叶 中新 的生物 活性成 份的发 现 ，定性 定量分 析 以及结 构 鉴定 中必将发挥 更加重要 的作用 。 (参考文献略 。共 37条) 62 维普资讯 http://www.cqvip.com