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研究背景土壤镉(Cadmium,Cd)污染是我国当前最为突出环境污染问题之一。根据2014年《全国土壤污染状况调查公报》,我国土壤镉污染点位超标率达7.0%(45万平方公里),高居无机污染首位；据统计,全国大米、蔬菜、肉类、水产品和食用菌等的镉超标率达14.6～21.4%,每个人均有可能成为镉污染的受害者。镉污染、镉中毒引起的群体性社会事件已在湖南、广西、广东、江西、辽宁、贵州等多地发生,有些矿区河流流域村民镉超标70%以上,并已出现中毒死亡病例。镉的主要靶器官是肾脏。镉可逐渐蓄积在肾小管细胞内,抑制维生素D代谢和钙的重吸收,导致人体钙流失,引起骨质疏松、全身关节剧烈疼痛即“痛痛病”,进一步可引起肾衰竭、糖尿病、癌症等。人体缺乏清除镉的有效机制,进入体内的镉难以排出体外,生物半减期长达36年,目前尚无有效的驱镉药。新型络合剂N-(2,3,4,5,6-五羟基己基)N-二硫代甲酸钠基-蛋氨酸钠(GMDTC)是唐小江研制的镉中毒特效解毒剂(中国发明专利号：200510035377.1)。大、小鼠动物实验证明,GMDTC驱镉效果好,毒性低,对Ca2+, Zn2+等体内正常离子无明显影响。但以往实验均采用腹腔注射给药途径,连续4周给药的肾镉驱镉率达48%。但这与临床治疗采取静脉滴注给药途径不同,其驱镉率也尚不够理想。根据唐小江最新提出的GMDTC驱镉机制假说,GMDTC可能利用肾-葡萄糖重吸收途径实现驱镉,采取静脉滴注方法可能显著提高驱镉效果,驱镉时间将显著缩短,肾镉驱除率将显著提高,而且与镉中毒临床用药途径一致。鉴于大、小鼠无法满足静脉滴注的给药方式,猪、狗、猴等大动物成本太高,因此本研究选择兔为模型动物,在预实验研究基础上,采取耳缘静脉滴注GMDTC的方法治疗慢性镉中毒兔模型,比较给药1～4周的驱镉效果及其毒副作用,初步确定时间-剂量-反应关系,为GMDTC的临床应用提供科学依据。研究目的探索GMDTC对慢性镉中毒兔的静脉滴注驱镉治疗效果及其毒副作用。研究方法1.慢性镉中毒兔模型制备条件的析因设计试验采用析因设计的实验方法,就镉染毒剂量、染毒时间两个方面进行考察。取雄性新西兰兔36只,分成12组,每组3只,分别耳缘静脉注射CdCl2与巯基乙醇(ME)混合液0、0.5、1.5、4.5 μmol/kg体重,1次/d,连续5d,染毒后分别于21、35、49 d检测血镉、肾镉、尿镉、尿β2-微球蛋白,并观察脏器病理学指标,进行统计学分析,筛选出慢性镉中毒兔模型的最佳条件。2. GMDTC对慢性镉中毒兔模型的静脉滴注治疗试验及其毒副作用观察取雄性新西兰兔60只,其中12只为空白对照,另48只用于制备慢性镉中毒模型,分别耳缘静脉注射CdC12与巯基乙醇(ME)混合液0、1.5 μmol/kg体重,1次／d,连续5 d,染毒35 d。将空白对照组(每组4只)和镉模型组(每组6只)动物分别按体重随机分成3批共11组：治疗1周批次设空白对照组、模型对照组、GMDTC (433 mg/kg)高剂量组、GMDTC (108 mg/kg)低剂量组、EDTA-钙(95 mg/kg)阳性对照组；治疗2周批次设空白对照组、模型对照组、GMDTC高剂量组；治疗4周批次设空白对照组、模型对照组、GMDTC高剂量组。均采用静脉滴注给药。每天1次,静脉滴注的速度为30滴/min,滴注时间约3-4 h。每1周一个疗程,疗程间隔1天。静脉滴注过程中收集0-6 h和7-24 h的尿液。实验结束后,测定血、尿、肾、肝、脑、肺和睾丸等组织中镉、铁、钙、锌、铜、镁等微量元素含量,并进行病理学检查。研究结果1.慢性镉中毒兔模型制备条件的析因设计试验：①镉染毒35天和49天的尿β2-微球蛋白含量显著升高(P<0.01)：②随着染毒剂量的升高,血镉、脏器镉含量依次递增(P<0.01)；③染镉组动物的肾脏病变主要是间质性肾炎、肾盂肾炎,少数动物有肾小管坏死；肝脏的病变主要是肝细胞水肿：睾丸的病变主要是睾丸萎缩。④析因设计分析结果：随着剂量、时间的增加,肾镉含量均呈明显升高趋势,其中剂量对实验结果起主要作用,在本次实验条件下剂量1.535天为最佳实验条件,即Cd 1.5μmol/kg+ME 30 μmol/kg混合溶液,对新西兰兔静脉注射染毒,1天1次,连续5天,末次染镉后观察35天,能够成功制备慢性镉中毒兔模型。2. GMDTC对慢性镉中毒兔模型的静脉滴注治疗试验及其毒副作用观察：①肾镉含量的测定：与同一治疗时间的模型组相比,GMDTC治疗第1周时,EDTA-钙组、GMDTC低剂量组、GMDTC高剂量组肾镉含量均明显下降,且高剂量组肾镉含量下降趋势最明显,均具有显著性差异(P<0.05),肾驱镉率分别为18.90%、41.42%、50.62%；GMDTC治疗第2周时,肾驱镉率为77.11%；GMDTC治疗第4周时,肾驱镉率为94.01%。②尿镉量的测定：与同一治疗时间的模型组相比,GMDTC治疗第1周时,EDTA-钙组、GMDTC低剂量组、GMDTC高剂量组给药0～6h和7-24h尿镉含量均显著性增加(P<0.01)；GMDTC治疗第4周时,GMDTC高剂量组给药0-6h和7-24h尿镉含量均显著性增加(P<0.01)。③其他脏器镉含量的测定：与同一治疗时间的空白对照组相比,模型组和各治疗组的脑镉、肝镉、肺镉、睾丸镉的含量均显著性升高(P<0.01)；然而同一治疗时间的各治疗组与模型组之间脑镉、肝镉、肺镉、睾丸镉均无显著性差异(P>0.05)。④脏器微量元素的测定：GMDTC治疗4周时,与同一治疗时间的模型组相比,治疗组肾Zn微量元素含量显著性降低(P<0.05)；与同一治疗时间的空白对照组相比,治疗组肾Mg微量元素含量显著性降低(P<0.05)；与同一治疗时间的空白对照组相比,模型组的肾Ca水平呈明显升高趋势(P<0.05)；与同一治疗时间的空白对照组相比,模型组和治疗组的脑Zn、脑Ca含量显著性下降(P<0.01)。⑤精子畸形和骨髓微核的测定：未发现明显的毒性作用。⑥模型组病变的动物数量多,病变程度较严重,GMDTC治疗组病变的数量少,且程度较轻。。肾脏的病变主要是间质性肾炎、肾盂肾炎,少数动物发生肾小管坏死现象；肝脏的病变主要是肝细胞水肿,少数可见间质性肝炎和肝细胞坏死；睾丸的主要病变是睾丸萎缩。结论1.采用耳缘静脉注射CdCl21.5μmol/kg与ME 30 μmol/kg混合溶液,1天1次,连续5天,35天后可成功复制出慢性镉中毒兔模型。2.静脉滴注GMDTC可迅速清驱慢性镉中毒兔的肾镉,给药1周的肾镉驱除率达50%,优于小鼠腹腔注射给药1个月的效果,延长给药时间可显著提高驱镉效果,给药4周可清除绝大部分的肾镉,肾驱镉率高达94%。3. GMDTC治疗过程中,动物一般状况良好,无明显体温变化,对Zn2+、Ca2+、 Fe3+、Cu2+、Mg2+微量元素含量、血清电解质、脏器系数影响不大,精子畸形和骨髓微核均未观察到明显毒性作用。4. GMDTC有望研制成安全、高效特效驱镉药。