Zn2+、Cd2+对小鼠肾结石形成的拮抗性相关性分析

发表时间:2019/1/21   来源:《药物与人》2018年11月   作者:杨湘钰 陈浩 赵曾溢 郑玉 李慧婷 龙昱
[导读] 通过探讨Zn2+、Cd2+是否对其存在拮抗作用,为肾结石的预防提供一定的理论依据。
        【摘要】目的 通过探讨Zn2+、Cd2+是否对其存在拮抗作用,为肾结石的预防提供一定的理论依据。方法 用四种不同浓度比例的Zn2+、Cd2+喂养6-10周龄的小鼠,A,B,C,D四组分别以ZnSO4•7H2O(30mg/kg),CdCl2(0.84mg/kg)浓度比例为6:4、4:6、8:2、2:8进行腹腔注射,E组注射等量的生理盐水。造模后检测各组小鼠24 h尿量,各组小鼠左肾常规染色观察。结果 实验组可见结晶成堆分布相互连接,且肾小管管腔有不同程度的扩张及上皮细胞的肿胀、变性和坏死。其中C组同对照组相比损伤较轻。检测四组小鼠尿液中BUN 、UCr 、UA、 IP、 Ca、 Msds,部分结果具有统计学意义(P<0.05)。结论Cd2+一定程度上促进肾结石的形成;Zn2+、Cd2+浓度比为8:2时,两者间存在的拮抗作用一定程度上抑制了结石的形成。
        关键词 Zn2+;Cd2+;肾结石
        近年来社会营养结构的改变是肾结石发病率及复发率不断升高的主要原因[1],饮食因素可以影响尿液成分和调节肾结石发病的风险[2],而食物中的微量元素是影响尿结石形成的因素之一。但微量元素对结石的促进和抑制作用没有绝对性[3]。最新研究发现,Cd2+可以在肾小管基底膜上引起钙盐沉着,可能具有促进结石生成的作用,且肾结石患者出现血清中Zn2+含量降低、尿中Zn2+含量升高的情况[4],同时也有文献指出Zn2+对草酸钙结晶的形成有明显抑制作用[5],这不能排除Zn2+可能与Cd2+拮抗作用。因此,本实验将Zn2+、Cd2+配置成四种不同浓度比例,分别作用于6-10周龄的小鼠,实验结束后检测各组小鼠24 h尿量以及尿素氮(BUN)、肌酐(UCr)、尿酸(UA)、无机磷(IP)、钙(Ca)、草酸(Msds)的排泄量,并留取各组小鼠左肾组织做常规HE石蜡切片,观察肾结石的发生情况,探讨不同浓度比例的Zn2+、Cd2+对肾结石发生的影响,阐明Zn2+与Cd2+与肾结石形成的关系,为肾结石的防治提供一定的理论依据。
        1材料和方法
        1.1 建立动物模型
        取50只小白鼠,分为A、B、C、D、E五组,其中A、B、C、D为实验组,E为空白对照组。五组小鼠通过腹腔注射0.75% 乙二醇和 0.75% 氯化铵的水溶液,1 m L/次,3 次/d,建立小鼠草酸钙肾结石模型[8]。建立模型成功后,A、B、C、D组分别加入浓度比为6:4、4:6、8:2、2:8的ZnSO4•7H2O(30mg/kg)和CdCl2(0.84mg/kg),E组加入等量不含Zn2+和Cd2+的生理盐水,两个月行相关指标检测和标本处理。
        1.2尿液相关指标检测
        对各组小鼠进行相应处理两个月后,收集并检测24 h尿量(用代谢笼),测定BUN 、UCr 、UA、 IP 、Ca 、Msds的排泄量。
        1.3左肾常规HE石蜡切片
        检测完相应指标后,留取各组小鼠的左肾组织做组织学切片。组织经4%多聚甲醛固定固定后石蜡包埋、切片、脱蜡、苏木精伊红染色(HE), 再常规梯度酒精脱水、二甲苯透明,显微镜下常规观察组织学变化。
        1.4 统计学分析
        对所得实验结果进行统计分析,所得数据用SPSS17.0软件进行处理,计量资料以均数±标准差( ±s)表示,计量资料进行正态性检验后进行方差分析,P<0.05为差异具有统计学意义。
        2 结 果
        2.1组织学病理切片观察
        实验组肾脏表面色泽暗淡,呈现黄褐色,均有不同程度的肿大,表面粗糙不平,切面中心发白,刀切及手触摸时均有明显细砂摩擦感,皮质和髓质分界不清楚。光镜下观察: 肾皮质近曲小管大量结晶体,常规HE染色可见少量透明淡黄色草酸钙晶体。实验组结晶成堆分布相互连接,肾小管管腔有不同程度的扩张。其中A、B、C组肾小管管腔均有一定程度扩张,上皮细胞有肿胀、变性、坏死(图1、2、3),但C组同对照组相比损伤效果较小;D组则出现上皮细胞肿胀、变性、坏死严重,近曲肾小管细胞疏松水肿,远曲小管扩张程度较大及管腔内可见脱落细胞(图4)。

        2.2各项指标分析及结果统计
        各组小鼠尿素氮、肌酐、尿酸、无机磷、钙及草酸的排泄量的测定结果见表1。结果显示A、B、D三个实验组除尿钙外各项指标相较于对照组来说都有不同程度的升高,其中以D组各项指标更为显著,尿钙则相较于对照组有不同程度降低,其中以D组的下降更为明显(P<0.05);组则各项指标均有降低,且除血、尿钙外其他数据较对照组均有统计学意义(P<0.05)。

        3 讨 论
        现代医学认为肾结石的发生,不同浓度及不同离子状态都可能导致不同的作用结果,这就提示了肾结石与微量元素关系的复杂性,需要在进一步研究中增大样本量,优化实验设计,以揭示微量元素与肾结石的关系,有望使得微量元素成为临床中新的观察或治疗指标[4]。
        Cd2+与Zn2+在肾结石的发生过程中可能起着拮抗作用。研究发现,慢性接触Cd2+的人尿石的发病率(40%)明显高于正常人(3.5%)[6] ,说明Cd2+可能具有促进结石生成的作用[4]。而体外实验证明Zn2+对草酸钙结晶的形成有明显的抑制作用[5],说明锌可能抑制结石生成。由于测定两种微量元素的比值比单纯测定某种微量元素更能精确的反应问题,所以本研究中选用Zn2+、Cd2+两种微量元素,通过对Zn2+、Cd2+设置不同浓度比例,分别用灌胃器喂养小鼠,然后检测小鼠尿液的各项相关指标,并对每组小鼠肾脏进行解剖观察,比较每组小鼠肾结石形成情况以分析不同浓度比例的Zn2+、Cd2+对肾结石发生的影响。结果发现有三组均不同程度的促进了小鼠肾结石的形成,以D组最为明显,但A组相比对照组而言却一定程度上的抑制了肾结石的形成,固然我们可以猜测,Cd2+与Zn2+两者之间是否存在一定的拮抗作用,一定浓度的Zn2+且很可能对肾结石的形成起着一定的保护作用,故后续研究中可以对Zn2+对肾结石的保护作用进行深一步研究,以便于可预防肾结石的发生和复发。

        参考文献:
        [1]周炳鹏,尿石症饮食危险因素的研究进展[J].医学综述,2014, 20(15): 2772- 2774.
        [2] Friedlander, Justin I. ;Antonelli, Jodi A. ;Pearle, Margaret S. Diet: from food to stone[J].World journal of urology ,2015,33(2):179-185.
        [3] Al-Awadi KA,Kehinde EO,Loutfi I,et al. Treatment of renal calculi by lithotripsy:minimizing short-term shock wave induced renal damage by using antioxidants [J]. Urol Res,2008,36(1):51-60.
        [4] 孙晓亮 ,张建军 ,泌尿系结石形成机制的研究进展[J].泌尿外科杂志(电子版),2014, (3):001.
        [5] Bazin D,Carpentier X,Brocheriou I.Revisiting the localisation of Zn(2+)cations sorbed on patholgical apatite calcifications made through X-ray absorption spectroscopy[J].Biochimie,2009,91(10):1294-1300.
        [6] Atakan IH,Kaplan M,Seren G,et al. Serum,urinary and stone zinc,iron,magnesium and copper levels in idiopathic calcium oxalate stone patients[J].Int Urol Nephrol,2007,39(2):351-356.
        [7] Garland M,Morris JS,Rosner B,et al.Toenail trace element levels as biomarkers:reproducibility over a 6-year period [J]. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,1993,2(5):493-497.
        [8]曾春晖,李先梅,蔡妮娜等. 草酸钙型肾结石小鼠模型的研究[J].世界中医药,2016,11(11):2213-2215.

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