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第一部分亚慢性镉暴露对SD大鼠的免疫毒性效应目的:建立动物染毒模型,观察亚慢性镉暴露对SD大鼠血常规、肝肾功能指标的影响及肝、肾、肺、胸腺、脾脏、肠系膜淋巴结的病理学改变,探讨长期低剂量镉暴露对机体的免疫毒性效应。方法:选择SD大鼠40只,雌雄各半,平均体重(284.71±55.95)g,随机分为4组:对照组(ddH2O)、CdCl275 mg/L组、150 mg/L组、300 mg/L组。常规喂养标准饲料,自由采食和饮水,其中对照组饮用纯双蒸水,染镉组饮用含CdCl2双蒸水,连续染毒9个月,每周称量大鼠体重并记录。实验结束后,麻醉处死并行腹主动脉采血,采血后取肝、肾、肺、胸腺、脾脏、肠系膜淋巴结等脏器,称重及计算其脏器系数,将部分组织进行染色及切片,观察和分析各脏器组织的病理学改变。采用全自动血常规检测仪、全自动生化分析仪分别检测血常规及肝肾功能指标。结果:(1)各剂量组大鼠体重随时间增长呈递增趋势(P<0.05),但各时间周期各组间大鼠体重差异均无统计学意义(P>0.05);各剂量组肝、肾、肺、脾的脏器质量及脏器系数差异均无统计学意义(P>0.05),75 mg/L、150 mg/L剂量组的胸腺质量和脏器系数明显升高,差异有统计学意义(P<0.05);(2)血常规指标检测结果显示:与对照组比较,300 mg/L剂量组的WBC、LYMPH、PLT均明显升高(P<0.05),150mg/L、300 mg/L剂量组的HGB明显下降(P<0.05);与75 mg/L剂量组比较,300 mg/L剂量组的WBC、PLT均明显升高(P<0.05);肝肾功能指标检测结果显示:与对照组比较,150 mg/L剂量组的AST、UREA、UA和300 mg/L剂量组的ALT、AST、UREA、CREA、UA均明显升高(P<0.05);与75 mg/L剂量组比较,150 mg/L剂量组的UA和300 mg/L剂量组的ALT、AST、UREA、CREA均明显升高(P<0.05);(3)组织病理学检查结果显示,各组大鼠肝组织出现不同程度的淤血、水肿、坏死和增生,肾组织近曲小管上皮细胞不同程度的肿胀、空泡变性及坏死;肺组织局灶性肺间质纤维增生、间隔增宽、间质血管闭塞、消失、肺泡腔变小;胸腺和肠系膜淋巴结淋巴滤泡反应性增生,滤泡生发中心扩大、吞噬细胞增多;脾脏白髓萎缩,动脉周围淋巴鞘及边缘区淋巴细胞减少,红髓血窦扩张、淤血,吞噬细胞增多,300 mg/L剂量组的红髓出现部分纤维化;肝、肾、肺、胸腺、脾脏及肠系膜淋巴结病变程度随染毒剂量增加而逐渐加重。结论:(1)亚慢性镉暴露能够引起大鼠肝肾功能及肝、肾、肺组织不同程度的损害。(2)亚慢性镉暴露能够引起大鼠血常规指标改变及胸腺、脾、淋巴结组织不同程度的损害,提示亚慢性镉暴露对机体具有免疫毒性效应。第二部分氯化镉对Th1/Th2/Th17/Treg细胞平衡的影响目的:越来越多的证据表明镉可诱导自身免疫性疾病的发生,但其机制尚未清楚。本研究主要在细胞和动物水平上检测氯化镉暴露后CD4+T淋巴细胞Th1/Th2/Th17/Treg四种亚群细胞主要转录因子及相关细胞因子的表达变化,共同探讨镉对Th1/Th2/Th17/Treg细胞平衡的影响及其在诱导自身免疫性疾病中所起的作用。方法:(1)本实验采用Jurkat T淋巴细胞作为体外实验研究对象,用不同浓度(0μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L、30μmol/L、40μmol/L、50μmol/L)Cd Cl2对Jurkat T淋巴细胞染毒24h、48h、72h,观察各组细胞的生长方式和形态学改变,用CCK8试剂盒检测各组细胞的增殖抑制情况,参考相关文献及半抑制率(IC50)的结果,选用(0μmol/L、5μmol/L、10μmol/L、20μmol/L)Cd Cl2浓度对Jurkat T淋巴细胞进行染毒实验,染毒时间为24h、48h、72h。染毒结束后,提取细胞RNA,逆转录合成c DNA,采用Real-time PCR技术检测Th1/Th2/Th17/Treg细胞主要转录因子T-bet、GATA3、RORC、Foxp3及相关细胞因子TGF-β、IL-6、IL-16、IL-23的m RNA表达变化。(2)将第一部分SD大鼠的外周血作为实验对象,采用ELISA试剂盒检测血浆中Ig G、Ig M抗体浓度及细胞因子IL-1α、IL-1β、IL-4、IL-5、IL-6、IL-17A、IL-17F、TNFa的蛋白表达变化;外周血中提取RNA,检测Th1/Th2/Th17/Treg细胞主要转录因子T-bet、GATA3、RORc、Foxp3及相应细胞因子IFN-r、IL-2、IL-4、IL-6、IL-17A、IL-17F、IL-22、IL-10、TGF-β的m RNA表达变化。结果:1、Real-time PCR检测Jurkat T淋巴细胞各基因m RNA表达的结果显示:与对照组比较,各染毒时间段各剂量组的T-bet、GATA3、RORc表达均未出现明显改变(P>0.05),染毒72h后各剂量组的Foxp3表达均下降(P<0.05),染毒72h后各剂量组的TGF-β表达均下降(P<0.05),各染毒时间段20μmol/L剂量组的IL-6表达均出现升高(P<0.05),各染毒时间段各剂量组的IL-16表达均未出现明显改变(P>0.05),染毒72h后各剂量组的IL-23表达均升高(P<0.05)。2、(1)ELISA检测SD大鼠外周血抗体和细胞因子蛋白表达的结果显示:与对照组比较,300 mg/L剂量组的Ig G抗体浓度出现升高(P<0.05),150 mg/L、300 mg/L剂量组的IL-1α表达均升高(P<0.05),各剂量组的IL-6表达均升高,各剂量组的IL-1β、IL-4、IL-5、IL-17F、TNFa表达未出现明显改变(P>0.05),300 mg/L剂量组的IL-17A表达升高(P<0.05)。(2)Real-time PCR检测SD大鼠外周血各基因m RNA表达的结果显示:与对照组比较,各剂量组的T-bet表达未出现明显改变(P>0.05),150mg/L剂量组的GATA3表达升高(P<0.05),150 mg/L、300 mg/L剂量组的RORc表达均升高(P<0.05),各剂量组的Foxp3表达均下降(P<0.05),各剂量组的RORc/Foxp3比例均升高(P<0.05),各剂量组的IFN-r、IL-2、IL-22表达均未出现明显改变(P>0.05),300 mg/L剂量组的IL-4表达下降(P<0.05),300 mg/L剂量组的IL-6、IL-17A、IL-17F表达均升高(P<0.05),各剂量组的IL-10表达均下降(P<0.05);150 mg/L、300 mg/L剂量组的TGF-β表达均下降(P<0.05)。结论:(1)镉暴露能够引起Jurkat T淋巴细胞及大鼠外周血Th1/Th2/Th17/Treg细胞平衡失衡,主要以Th17/Treg细胞比例上调为主。(2)镉暴露引起的Th17/Treg细胞失衡,可能会增加镉诱导自身免疫性疾病发生的风险。