氯化镉对大鼠离体和在体小肠平滑肌收缩性的影响
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摘要：目的观察氯化镉对大鼠离体小肠和在体小肠平滑肌收缩特性的影响。方法分为离体实验组和在体实验组，用BL-420生物机能实验系统记录加药前后的收缩曲线。两组均以收缩频率、收缩波平均幅度、收缩波总幅度、收缩波平均时程、运动指数和抑制率为指标。结果氯化镉对大鼠离体小肠和在体小肠平滑肌收缩性的影响都表现为抑制作用。其中，80μmol/L氯化镉对大鼠离体小肠平滑肌运动指数的变化率为－64.70 %；腹腔注射0.2 mg/kg氯化镉对大鼠在体小肠平滑肌运动指数的变化率为－52.10 %。结论综合离体和在体实验结果，认为氯化镉在大鼠体内达到一定的量会对其小肠的收缩性起抑制作用。
关键词：氯化镉；大鼠；小肠；收缩特性；变化率
中图分类号：Q483文献标识码：A文章编号：1672-979X(2008)05-0011-04
Effect of Cadmium Chloride on Contractility of Small Intestine Smooth Muscle of Rats in Vitro and in Vivo
LI Ming, XU Fei, AI Hong bin*
(College of Life Science, Key Laboratory for Animal Anti-Stress, Shandong Normal University, Jinan 250014，China)
Abstract：Objective To observe the influence of cadmium chloride on contractility of small intestine smooth muscle of rats in vitro and in vivo. MethodsThere were two experiment groups of isolated group and non-isolated group. The BL-420 physiological signal recording system was used to record the contraction curve before and after drug. The contraction frequency, average amplitude, average duration, total contraction amplitude of contraction wave, motility index and inhibitory rate were taken as the parameters in both groups. ResultsCadmium chloride inhibited the contractility of small intestine smooth muscle in both groups. The variational rate of motility index was －64.70 % when cadmium chloride of 80 umol/L pressed on the isolated intestine smooth muscle, while that was －52.10% when cadmium chloride of 0.2 mg/kg pressed on the non-isolated intestine smooth muscle of rats. ConclusionThe results of both groups suggests that cadmium chloride have an inhibitory effect on the contractility of small intestine smooth muscle of rats when the amount of it reaches a certain level.
Key words：cadmium chloride; rat; small intestine; contractility; variational rate
近年来环境污染日趋严重，环境中的重金属污染物已日益对人类以及其他动物的生命健康造成威胁，对这方面的研究已刻不容缓。重金属污染物中镉污染是比较突出的一种，现已知我国不同土壤中的镉浓度在0.3～2.3 mg/kg之间[1]。已有饮用水镉污染物危害的案例，震惊世界的日本“痛痛病”就是由于镉污染了饮用水源而导致的。但镉离子对哺乳动物的危害机制是什么，镉离子在动物和人体中积累到一定程度会有何种表现，镉离子的积累是通过影响哪些器官的功能而最终危害动物和人的健康的，这些问题尚不清楚。本实验通过观察氯化镉对离体和在体小肠平滑肌收缩性的影响，为研究重金属污染对人类身体健康的危害提供实验依据。
1材料和方法
1.1实验材料
1.1.1实验动物Wistar大鼠，购于山东大学动物中心，体重150～200 g，雄性，20只，分为离体小肠实验和在体小肠实验2组，每组10只。2组实验各进行10次，其中每次实验各对应1只大鼠，每个实验组中样本n = 10。
1.1.2主要器具和药品电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）；麻醉剂（戊巴比妥钠）；WZ-1万能支架（上海曹王五金厂）；BL-420生物机能实验系统（成都泰盟科技有限公司）。
1.2 实验方法
1.2.1离体实验组将离体小肠的浸浴液（正常台式液）换成含镉离子的台式液，用BL-420生物机能实验系统记录加药前后的收缩曲线[2]。
1.2.2在体实验组将肠系膜微循环实验[2]和离体小肠收缩曲线记录实验相结合并加以改进后，确立新的记录方法。操作步骤：（1）麻醉大鼠；（2）用手术刀沿大鼠腹部一侧割开较小切口并将小肠从大鼠体内轻轻拉出一段（注意不要损伤肠系膜和小肠上的血管，以免影响其微循环）；（3）用大头针固定目标小肠段的两端[3]，将棉线一端由两固定端中间绕小肠系一环，提起小肠，棉线另一端与张力换能器相连；（4）用BL-420生物机能实验系统记录加药前后的收缩曲线。实验装置见图1。
图1中大图为整体实验器具及材料的安置，右上角小图为手术部位放大图。大图中左侧是医用静脉注射器，其作用是将内装生理盐水匀速滴到实验小肠段上，以保持实验部位湿润。中间为实验动物大白鼠，手术部分由棉线环轻提实验部位小肠段，棉线上端与张力换能器相连，后者连于BL-420生物机能实验系统。右侧为电脑显示屏（显示为小肠收缩曲线），右上角即为手术部位放大图。
1.2.3确定药品浓度的方法离体实验组，参照环境中的镉浓度，并以预实验确定实验药品浓度：配5个浓度梯度的改良氯化镉台式液，分别为10，20，40，80，16μmol/L，分别取大鼠小肠段进行离体实验。经观察，离体小肠平滑肌在80μmol/L的氯化镉台式液中的收缩曲线变化（抑制性效应）比较显著，将离体实验组的氯化镉浓度定为80μmol/L；在体实验组药品浓度参考离体实验组的浓度设置，并参照王炜等[3]的研究中的浓度划分，定为每1kg体重注射0.2 mg氯化镉，即0.2 mg/kg。
1.2.4实验对照组加药前，实验大鼠小肠段均接受生理盐水刺激（离体实验组中离体小肠段浸润于生理盐水中；在体实验组小肠段由生理盐水保持湿润）；加药后，实验大鼠小肠段均受生理盐水和氯化镉的双重刺激（生理盐水刺激保持）。故加药前、后得到的实验结果可互为对照，即：加药前所得数据为对照组数据，加药后所得数据为实验组数据。
1.2.5分析方法以描记线离开基线上升到峰顶后下降回基线，继而向基线下方延伸到谷底后再回升到基线的过程作为一个收缩波。每组实验加药前后各记录5 min的收缩曲线。每一个收缩波峰顶到峰底的峰峰间距即为收缩波幅度（g），标本每1min的收缩次数即收缩频率，每个收缩波所经历的时间为其收缩时程（s）。每个实验小组中收缩波的幅度、频率、时程都取5 min的平均数。本文规定小肠平滑肌的收缩波总幅度＝收缩波平均幅度×收缩频率；小肠平滑肌的运动指数＝收缩波平均幅度×收缩波平均幅度×收缩波频率[4] ；变化率＝（加药后平均值－加药前平均值）／加药前平均值[5]（负的变化率即为抑制作用）。所有数据均用平均数±标准差（－x±s）表示，并用SPSS11.5统计软件（SPSS Inc. Chicago, Ill., USA）对加药前、后5种指标值进行单因素方差分析和多重比较。
2结果
2.1加药前、后小肠收缩特性的比较
离体实验组的收缩曲线见图2。由图2可见，加药后收缩波的幅度、频率明显减小。
在体实验组的收缩曲线见图3。由图3可见，加氯化镉后基线下移，收缩幅度开始减小。
2.2氯化镉对离体小肠平滑肌收缩特性的影响
本文规定的收缩波总幅度和运动指数均是表明小肠收缩特性的重要指标。其中收缩波总幅度包括收缩频率和收缩波平均幅度2项信息；运动指数包括收缩频率、收缩波平均幅度和收缩波平均时程3项信息。由表1可知，氯化镉对离体小肠的收缩波总幅度和运动指数均有不同程度的抑制作用。其中氯化镉对大鼠小肠收缩波总幅度影响的变化率达到－73.60 ％，对运动指数影响的变化率达到－64.70 %。统计学处理用配对数据t检验，结果表明加药前后小肠收缩的两项指标均差异极显著（P＜0.01），说明具有统计学意义。
2.3氯化镉对在体小肠平滑肌收缩特性的影响
氯化镉对在体小肠平滑肌收缩特性的影响见表2。由表2可知，氯化镉对在体小肠的收缩特性也有明显的抑制作用。加药后与加药前相比，各项指标的差异均具有统计学意义。尤其是对在体小肠的收缩波总幅度影响的变化率达－60.20 ％，对在体小肠的运动指数影响的变化率达－52.10 ％。
3讨论
生理学实验中观察小肠平滑肌的生理特性一般采用离体实验的方法，优点是可以排除神经、体液等因素对小肠平滑肌的影响，其缺点是无法观察在体情况下小肠平滑肌的收缩特性。为此，本实验室设计了在体观察小肠收缩特性的实验方法，该方法的特点是维持小肠的血液循环和神经支配。
结果表明，离体实验和在体实验中，氯化镉对大鼠小肠平滑肌的收缩均表现不同程度的抑制作用。且离体实验中氯化镉对小肠平滑肌收缩的变化率较高，对收缩波总幅度和运动指数的变化率分别为－73.60 %和－64.70 %。在体实验中氯化镉对小肠平滑肌收缩的变化率稍低，对收缩波总幅度和运动指数的变化率分别为－60.20 %和－52.10 %。通过对数据进行统计学处理，用配对数据t检验，结果为差异极显著（P＜0.01），表明氯化镉对小肠平滑肌的抑制作用有统计学意义。
氯化镉对小肠平滑肌收缩特性的抑制作用可能通过以下几个方面实现：（1）小肠平滑肌收缩时需要较多的钙离子，镉离子的存在使一部分钙离子通道被占据，引起细胞内的钙浓度下降，导致小肠平滑肌收缩力下降[6-8]；（2）有研究表明，镉离子可抑制肌细胞内线粒体ATP酶的活性，并影响电子传递链和抑制一些酶的活性，从而引起线粒体呼吸状态降低和氧化磷酸化的解耦联[7,9]；（3）有研究表明镉可以破坏谷胱甘肽和含巯基的蛋白质，使活性氧基团水平升高，导致生物膜脂质过氧化，酶活性丧失以及DNA损伤[7,10]；（4）镉离子对在体小肠神经和体液的影响抑制了小肠平滑肌的收缩[8]，镉可能通过对神经系统的器质性损伤以及对神经递质的影响从而影响神经调节；通过干扰一些酶所需要的金属离子的离子稳态来平衡体液中的酶[11]。
氯化镉在离体和在体情况下对大鼠小肠平滑肌收缩特性的抑制作用，可以初步说明镉离子对哺乳动物消化系统的危害。这与镉离子对心脏[7]、肾脏[10]等循环和排泄系统的危害共同说明镉离子对哺乳动物的毒性影响的严重性。
参考文献
[1]石俊仙，郜翻身，何江. 土壤环境质量铅镉基准值的研究综述[J]. 中国土壤与肥料，2006，3：10-15.
[2]艾洪滨. 人体解剖生理学实验教程[M]. 北京：科学出版社，2004：122-124，183-185.
[3]王炜，朱伟杰，李箐. 氯化镉对大鼠波形蛋白表达的影响[J]. 生殖与避孕，2007，27（2）：81-84.
[4]曾鹏，孙一耕，艾洪滨. 鲫鱼、蟾蜍、鳖、家鸽离体小肠段生理特性的比较[J]. 山东师范大学学报（自然科学版），2007，22（1）：119-121.
[5]王英红，艾洪滨. 三种麻醉剂对大鼠离体胃肠平滑肌收缩性影响的比较研究[J]. 山东师范大学学报（自然科学版），2005，20（1）：78-81.
[6]王莎莎，陈龙，夏树开，等. 镉诱发肝细胞毒性和胞内Ca2+变化及硒的保护作用研究[J]. 分子细胞生物学报，2006，39（4）：350-356.
[7]王来，姚素梅，王强. 镉的心脏毒性[J]. 环境与职业医学，2006，23（5）：436-439.
[8]Bergeron P M, Jumane C. Reciprocal inhibition of Cd(2+) and Ca(2+) uptake in human intestinal crypt cells for voltage independent Zn-activate pathways[J]. Biochim Biophys Acta, 2006, 1758(6): 172-212.
[9]吴晓刚. 镉致心肌细胞线粒体损伤的研究[J]. 现代预防医学，2006，33（9）：1623-1629.
[10] 杨敬华，徐兆发，徐斌，等. 镉致大鼠肾脏毒性机制研究[J]. 中国公共卫生，2007，23（7）：887-888.
[11] Zhao Z, Hyun J S. Satsu H, et al. Oral exposure to cadmium chloride triggers an acute inflammatory response in the intestines of mice, initiated by the over-expression of tissue[J]. Toxicol Lett, 2006, 164(2): 144-154.