重金屬毒作用發(fā)展方向范文

本站小編為你精心準(zhǔn)備了重金屬毒作用發(fā)展方向參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

作者：張葉蔣旭超錢海馬靜陸榮柱單位：江蘇大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院預(yù)防醫(yī)學(xué)系

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是在細(xì)胞中由膜圍成的亞細(xì)胞器，是一個(gè)連續(xù)的膜囊和膜管網(wǎng)。真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對大約1/3的新合成蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、折疊和寡聚化，從而使之形成正確的構(gòu)象，參與脂質(zhì)代謝和類固醇激素的合成以及鈣的儲(chǔ)存，因而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)的改變必將影響細(xì)胞功能，但細(xì)胞機(jī)體也擁有一條適應(yīng)性通路即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmicreticulumstress，ERS)來應(yīng)對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能紊亂[1]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以由多種干擾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的病理生理改變以及其他環(huán)境因素變化引起，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)未折疊蛋白、錯(cuò)誤折疊蛋白或多余蛋白過多、脂類或糖脂代謝失衡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的氧化還原以及鈣離子等離子條件的改變，而各種化學(xué)污染物也已成為重要的誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的外界環(huán)境因素。在自然界，金屬與兩性金屬的比重大約占80%。其中，一些金屬（如砷、汞、鉛、砣）只要在體內(nèi)蓄積就會(huì)產(chǎn)生潛在的毒性；另一些金屬通過與氧、硫化物或氯化物形成化合物而具有毒性[2]。目前，金屬污染嚴(yán)重是我國面臨的主要環(huán)境問題。另外，在日常生活和職業(yè)活動(dòng)中，人們也不可避免地接觸一定量的金屬，但由于金屬引起的毒性機(jī)制尚不十分清楚，目前尚缺乏有效的防治方法。因而探討內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與金屬毒性的關(guān)系有助于探討金屬毒性機(jī)制，促進(jìn)金屬毒理學(xué)的發(fā)展。本研究將以幾種常見的金屬（如鉛、鎘、汞及甲基汞、鋁、鐵、錳、鉻、鎳、鈾）作一綜述，為揭示常見金屬神經(jīng)毒性下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生特點(diǎn)和開發(fā)相應(yīng)的化學(xué)保護(hù)劑提供參考資料。

1內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及其相關(guān)的細(xì)胞應(yīng)答信號通路

ERS是指細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)或蛋白質(zhì)加工運(yùn)輸障礙，引起生理功能紊亂所致的一種亞細(xì)胞器應(yīng)激反應(yīng)過程。ERS可引起三種細(xì)胞應(yīng)激效應(yīng)：未折疊蛋白反應(yīng)（UPR），內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷反應(yīng)和固醇調(diào)節(jié)級聯(lián)反應(yīng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過激活這三條通路產(chǎn)生下游的五類內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激效應(yīng)：（1）誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78及94（GRP78及GRP94）等分子伴侶蛋白的表達(dá)，促進(jìn)錯(cuò)疊與未折疊蛋白恢復(fù)正常構(gòu)象、維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和胞質(zhì)Ca2+平衡；（2）抑制蛋白質(zhì)翻譯，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新生蛋白加工的負(fù)擔(dān)；（3）激活NF-κB的效應(yīng)，可能促進(jìn)抗炎反應(yīng)；（4）影響脂類代謝，進(jìn)而可能影響生物膜合成；（5）持續(xù)過強(qiáng)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)既含有促進(jìn)凋亡的因子如半胱氨酸蛋白水解酶-12（Caspase-12）、生長停滯和DNA損傷誘導(dǎo)基因-153（CHOP/GADD153）等，也含有抑制因子如Bax蛋白抑制劑-1(BaxinhibitorI)、葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（GRP78）、蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDI）等。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激過強(qiáng)時(shí)，促凋亡機(jī)制占主導(dǎo)，能夠獨(dú)立地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其中，Caspase-12是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激致凋亡的特異性標(biāo)志[3，4]。在三種ERS反應(yīng)中，UPR最為常見，研究也最為深入。UPR通過激活其下游三條信號通路來應(yīng)對相應(yīng)的應(yīng)激（圖1）。UPR的三條信號通路分別由三種類型的ER駐留蛋白起始：1型ER跨膜蛋白激酶(IRE1)、雙鏈RNA依賴的蛋白激酶樣ER激酶(PERK)和活化轉(zhuǎn)錄因子6(ATF6)。IRE1信號通路：當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時(shí)，IRE1蛋白與GRP78分離，IRE1激酶結(jié)構(gòu)域的反式自磷酸化活化自身的內(nèi)切核酸酶活力，然后內(nèi)切核酸酶精確切割其唯一底物———酵母中人工染色體(mRNAHAC1)或多細(xì)胞動(dòng)物中x-box連接蛋白1(XBP1)；剪接后，有活性的部分轉(zhuǎn)位入胞核，幫助伴侶蛋白的轉(zhuǎn)錄。通過這一通路不僅編碼ER蛋白，折疊和修飾相關(guān)的酶，促進(jìn)磷脂的合成，還包括編碼與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的蛋白，從而有利于非折疊蛋白的正確折疊。PERK信號通路：PERK與GRP78分離后，PERK激酶磷酸化真核轉(zhuǎn)錄起始因子-2的α-亞基(eIF2α)，從而阻斷蛋白合成，降低了去往ER的蛋白量，最終減輕了ER進(jìn)行蛋白加工的負(fù)擔(dān)。磷酸化的eIF2可以優(yōu)先起始特定mRNA的翻譯（如ATF4mRNA）。

而這種mRNA基因上的特殊結(jié)構(gòu)起著重要的協(xié)調(diào)作用。ATF6信號通路：ATF6與GRP78分離后，ATF6包被在膜泡中從ER轉(zhuǎn)移到高爾基體中，并在高爾基體內(nèi)先后被S1P和S2P蛋白酶水解，釋放胞質(zhì)脫氧核糖核酸結(jié)合區(qū)即ATF6f，然后ATF6f轉(zhuǎn)位入核，激活基因表達(dá)。ATF6引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激元件基因啟動(dòng)子區(qū)域激活，轉(zhuǎn)錄出的蛋白包括伴侶蛋白GRP78和GRP94、蛋白二硫異構(gòu)酶(proteindisulphideisomerase，PDI)、轉(zhuǎn)錄因子CHOP和Xbox-bindingprotein1（XBP1），從而有利于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)非折疊蛋白恢復(fù)正確構(gòu)象。

2內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與幾種常見人體非必需金屬毒性的關(guān)系

2.1鉛

2.1.1神經(jīng)細(xì)胞在大鼠神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞（C6細(xì)胞）中，鉛暴露可上調(diào)GRP78的mRNA和蛋白水平的表達(dá)，這可能和GRP78與鉛可緊密結(jié)合，將鉛隔離于非毒性位點(diǎn)有關(guān)；這也可能是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對鉛毒性的保護(hù)機(jī)制[6，7]。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以0.1和1μmol/L的鉛處理C6細(xì)胞7d后，其GRP78mRNA水平上調(diào)到對照組的2.5～3倍；而當(dāng)以10μmol/L的鉛處理C6細(xì)胞7d后，Grp78mRNA水平下調(diào)，與對照組相比減少40%，這可能與高濃度鉛抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)鉛處理的GRP78蛋白水平具有劑量和時(shí)間效應(yīng)[7]。張瑩等[8]的研究結(jié)果顯示，鉛可以使C6細(xì)胞的Grp78蛋白表達(dá)增加；在0.2μmol/L鉛染毒組中，染毒7和30d的GRP78蛋白表達(dá)顯著增高，其余各個(gè)時(shí)間點(diǎn)均無顯著性變化；但在1.0μmol/L鉛染毒組中，染毒1d后GRP78蛋白表達(dá)量開始顯著增高，鉛染毒30d時(shí)已達(dá)到鉛染毒前的6.3倍；在2.0μmol/L鉛染毒組中，0.5h開始GRP78蛋白表達(dá)量即顯著增高，鉛染毒7d時(shí)達(dá)到高峰，是鉛染毒前的4.3倍，到30d時(shí)表達(dá)量又下降為鉛染毒前的2.6倍。這可能是由于高表達(dá)的GRP78蛋白能與鉛結(jié)合，將鉛大量蓄積于神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞中，從而可能對更為敏感的神經(jīng)元和其他細(xì)胞提供保護(hù)；但在2.0μmol/L鉛染毒30d時(shí)，GRP78蛋白表達(dá)量下降，說明在鉛達(dá)到一定濃度且在膠質(zhì)細(xì)胞中蓄積到一定量后，細(xì)胞的整體功能受損，蛋白質(zhì)表達(dá)下降[8]。Qian等[9]采用Northern印跡方法分析1μmol/L鉛處理原代培養(yǎng)兩周的大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞1周后的GRP78基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)處理組的GRP78基因表達(dá)與對照組相比明顯上調(diào)。

2.1.2血管內(nèi)皮細(xì)胞鉛（2～25μmol/L）處理血管內(nèi)皮細(xì)胞24h后，發(fā)現(xiàn)GRP78和GRP94在基因和蛋白水平上的表達(dá)上調(diào)，并具有劑量-效應(yīng)關(guān)系；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)10μmol/L鉛處理后，GRP78和GRP94蛋白的表達(dá)上調(diào)，并具有時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系；同時(shí)，該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，鉛可通過c-Jun氨基端激酶-活化蛋白-1（JNK-AP-1）通路引起血管內(nèi)皮細(xì)胞中GRP78和GRP94蛋白的上調(diào)，這些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激特異蛋白表達(dá)的上調(diào)提示了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生[10]。

2.1.3NRK-52E細(xì)胞Stacchiotti等[11]以腎小管細(xì)胞株NRK-52E為模型研究了鉛誘導(dǎo)的腎中毒，發(fā)現(xiàn)60和300μmol/L的氯化鉛不能上調(diào)Hsp72蛋白的表達(dá)，但能誘導(dǎo)GRP78蛋白的表達(dá)上調(diào)，從而提示鉛可選擇性誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生。在重組體肝癌細(xì)胞HepG2中，鉛暴露也可誘導(dǎo)GRP78和GADD153基因啟動(dòng)子的上調(diào)，且具有劑量效應(yīng)；在硝酸鉛濃度為100μmol/L時(shí)，GRP78基因啟動(dòng)子上調(diào)到空白對照組的3倍[12]。

2.1.4體內(nèi)研究除了以細(xì)胞為研究對象外，也有研究通過建立低水平鉛暴露模型分析宮內(nèi)和哺乳期低水平鉛暴露對子代大鼠白細(xì)胞GRP78蛋白表達(dá)量的影響，探討鉛對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，母鼠從交配前30d起每天被灌胃1ml(10mg/ml)乙酸鉛溶液后，哺乳期低水平鉛暴露致使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的標(biāo)志性蛋白GRP78蛋白表達(dá)增加；提示母鼠體內(nèi)的鉛可以通過妊娠和哺乳輸送到仔鼠的不同器官，從而改變白細(xì)胞GRP78蛋白的表達(dá)；推測母源性血鉛濃度的升高可改變幼鼠白細(xì)胞中GRP78蛋白的水平，這可能是鉛影響免疫功能的機(jī)制之一[13]。

2.2鎘

2.2.1腎細(xì)胞Liu等[14]以LLC-PK1腎臟上皮細(xì)胞為研究對象評價(jià)了鎘對GRP78蛋白表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)在用10μmol/L氯化鎘處理的細(xì)胞中，GRP78蛋白水平在6h開始升高，并持續(xù)升高到24h；當(dāng)用1～20μmol/L的氯化鎘處理細(xì)胞6h，GRP78蛋白的表達(dá)呈劑量依賴性增加；同時(shí)，氯化鎘處理引起URP下游激活蛋白ATF4和磷酸化eIF2的增加。另外也有研究顯示，在腎小球細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的標(biāo)志性蛋白GADD153的表達(dá)在鎘暴露后4h開始上調(diào)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)的凋亡基因Caspase-12及下游的Caspase-3在鎘暴露后16h被激活[15]。

2.2.2肝細(xì)胞以內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)性堿性磷酸酶(ERstress-responsealkalinephosphatase，ES-TRAP)為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生的靈敏生物標(biāo)志物，Hiramatsu等[16]分別從體內(nèi)、體外兩個(gè)方面探討了重金屬（鎘、鈷、鎳等）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的關(guān)系：在體外試驗(yàn)中，以可以穩(wěn)定表達(dá)ES-TRAP的大鼠腎臟NRK52E細(xì)胞和小鼠肝Hepa-1c1c7細(xì)胞為模型，給予氯化鎘處理6h后，發(fā)現(xiàn)鎘可以誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生，并且表明ES-TRAP作為重金屬誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生的標(biāo)志物比其他內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶標(biāo)志物敏感；在體內(nèi)試驗(yàn)中，以ES-TRAP轉(zhuǎn)基因小鼠為模型，發(fā)現(xiàn)急性暴露氯化鎘6h以后，肝臟和腎臟GRP78蛋白的表達(dá)顯著增加，并在24h恢復(fù)到正常水平，同時(shí)，急性鎘暴露可導(dǎo)致血清ES-TRAP活力快速下降，與肝臟和腎臟中內(nèi)源性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志物的表達(dá)趨勢相反。

2.2.3其他研究有研究發(fā)現(xiàn)，15或30μmol/L鎘處理NIHSwiss小鼠胚細(xì)胞（NIH3T3細(xì)胞）3、6、9、12h后，可以引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度地改變，使Caspase-12被激活，且呈劑量-反應(yīng)關(guān)系；并可抑制細(xì)胞基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣-ATP酶活力，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體共同參與鎘誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[17]。

同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)，甲狀腺細(xì)胞給予鎘一次性處理后，再連續(xù)進(jìn)行鎘處理則可增強(qiáng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白GRP94的誘導(dǎo)表達(dá)，且明顯高于一次性預(yù)處理和空白對照，這可能與鎘預(yù)處理改變了細(xì)胞的敏感性，后續(xù)鎘的連續(xù)處理激活了細(xì)胞應(yīng)激蛋白表達(dá)的鎘特異性通路有關(guān)[18]。另外，Schroder等[19]以寄居蟹皮海綿為研究對象進(jìn)行0.01、0.1、1mg/L氯化鎘分別處理0.5、1、3、6d，發(fā)現(xiàn)寄居蟹皮海綿能夠蓄積大量的鎘，導(dǎo)致DNA單鏈斷裂以及上調(diào)GRP78蛋白的表達(dá)，并且都具有時(shí)間-和劑量-效應(yīng)關(guān)系。

2.3汞和甲基汞

在體外的研究中，Qian等[7]用氯化汞（Hg）處理C6細(xì)胞7d，發(fā)現(xiàn)1μmol/L的Hg就可引起GRP78mRNA水平顯著性升高，達(dá)到對照組的2.5倍,但當(dāng)處理濃度達(dá)10μmol/L時(shí)，GRP78mRNA水平顯示了下降趨勢；就GRP78蛋白水平而言，1μmol/L的Hg就可顯著增加GRP78蛋白含量，染毒濃度為10μmol/L的Hg則可使GRP78蛋白含量達(dá)到對照組的2倍；為進(jìn)一步探討無機(jī)汞誘導(dǎo)GRP78表達(dá)的機(jī)制，該研究采用凝膠遷移實(shí)驗(yàn)(EMSA)評價(jià)蛋白-DNA交互作用，發(fā)現(xiàn)經(jīng)Hg處理細(xì)胞的抗氧化反應(yīng)元件、激活因子和核因子KappaB(NF-κB)與相應(yīng)蛋白的結(jié)合能力增強(qiáng)，而且由于這些因子與抗氧化有關(guān)，因而提示氧化應(yīng)激參與了Hg誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，在甲基汞暴露14～16h的凋亡細(xì)胞中檢測到Caspase-12被激活，并發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在甲基汞暴露9h后發(fā)生，而在甲基汞暴露早期（2～3h）細(xì)胞內(nèi)的活性氧增加，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是發(fā)生在甲基汞細(xì)胞毒性的晚期事件，并且氧化應(yīng)激可能是誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的原因之一[20]。

2.4鋁

Ghribi等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在兔腹腔注射含鋁25mmol/L的AlCl3溶液15d后，海馬GADD153和轉(zhuǎn)錄因子NF-K的核轉(zhuǎn)位增多；同時(shí)，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞核中，伴隨著這兩種蛋白的核轉(zhuǎn)位，Bcl-2的表達(dá)水平降低；該研究還發(fā)現(xiàn)，鋁暴露可激發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特異凋亡蛋白Caspase-12的活力。張勤麗等[22]研究發(fā)現(xiàn)，以0.5、1.0、2.0mmol/L氯化鋁能誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡，并能引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變形腫脹及脫顆粒現(xiàn)象，提示鋁對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可產(chǎn)生應(yīng)激效應(yīng)。另外，在去除培養(yǎng)液中的鈣離子和使用鈣通道抑制劑的情況下，Snyder等[23]對麥芽酚鋁的肝細(xì)胞毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用毒胡蘿卜內(nèi)酯促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的鈣離子外流會(huì)降低麥芽酚鋁對肝細(xì)胞的損傷，從而提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與了鋁的細(xì)胞毒性。

3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與常見人體必需金屬的關(guān)系

3.1鐵

在生物體內(nèi)，鐵是機(jī)體必需的微量元素，但鐵過量會(huì)引起組織損傷。Lou等[24]以大鼠為模型，每天腹腔注射葡聚糖鐵30mg/kg，持續(xù)9周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，心臟和肝臟中GRP78蛋白表達(dá)量和Caspase-12活力上調(diào)；同時(shí)，一次性腹腔注射300mg/kg葡聚糖鐵，發(fā)現(xiàn)在心臟和肝臟中GRP78蛋白的表達(dá)也顯著上調(diào)，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在鐵引起的組織損傷中具有重要的作用。最近一項(xiàng)研究是以HepG2細(xì)胞株為模型，利用氧化型二硫蘇糖醇(DTT)和高半胱氨酸誘導(dǎo)其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激來揭示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對鐵穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)伴隨著非折疊蛋白反應(yīng)，由肝臟分泌的調(diào)節(jié)鐵穩(wěn)態(tài)的肝臟抗菌多肽水平表現(xiàn)為二相性：在非折疊蛋白反應(yīng)早期，肝臟抗菌多肽水平降低；在應(yīng)激反應(yīng)的持續(xù)階段，肝臟抗菌多肽水平提高；這證明了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激對于細(xì)胞內(nèi)鐵穩(wěn)態(tài)的意義[25]。

3.2錳

Chun等[26]以500μmol/LMnCl2處理多巴胺能細(xì)胞株24h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其誘導(dǎo)的黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元SN4741細(xì)胞的神經(jīng)毒性由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)介導(dǎo)，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分子伴侶GRP78蛋白水平升高，同時(shí)，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特異凋亡蛋白Caspase-12。Oubrahim等[27]發(fā)現(xiàn)，0.5和1.0mmol/L錳(Ⅱ)作用24h可引起NIH3T3細(xì)胞凋亡的過程中，有Caspase-12的參與；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在Caspase-12基因敲除后，在NIH3T3細(xì)胞中不發(fā)生凋亡，表明Caspase-12在錳(Ⅱ)引起的NIH3T3細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用。

3.3鉻

目前，對鉻與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激關(guān)系的研究主要集中于對糖尿病的研究。一些研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與了鉻提高機(jī)體糖耐量和減輕胰島素抵抗的機(jī)制。Sreejayan等[28]對肥胖小鼠進(jìn)行D-型苯基丙氨酸鉻[Cr(D-phe)3]處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與空白對照組肥胖小鼠相比，處理組的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的下游蛋白(p-PERK、p-IRE和p-eIF2α)的表達(dá)量減少，提示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與了鉻對胰島素抵抗的緩解作用；同時(shí)，該小組還研究了在毒胡蘿卜素誘導(dǎo)肌管產(chǎn)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的情況下Cr(D-phe)3處理的影響，發(fā)現(xiàn)在Cr(D-phe)3處理后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的標(biāo)記物p-eIF2α的表達(dá)受到抑制，進(jìn)一步提示調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)可能是鉻的保護(hù)作用機(jī)制。

4其他金屬

對于鈾和鎳等其他金屬與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的關(guān)系也有一些研究，但主要是描述內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，未能進(jìn)行深入的機(jī)制研究。貧鈾在軍事上的運(yùn)用使得關(guān)于貧鈾毒性的研究越來越多，其中，Miller等[29]發(fā)現(xiàn)，5～50μg/ml貧鈾處理HepG2細(xì)胞48h，可以上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的標(biāo)志性蛋白GRP78的啟動(dòng)子并具有劑量依賴性。鎳一般都是以鎳合金的形式被應(yīng)用。有研究發(fā)現(xiàn)，鎳合金的毒性比組成它的任何一種金屬單獨(dú)的毒性都強(qiáng)，并且鎳合金的毒性存在一定的劑量效應(yīng)，用不同濃度（0.5、1.25、2.5和5μg/ml）鎳暴露HepG2細(xì)胞48h，結(jié)果顯示，可以引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的標(biāo)志性蛋白GRP78和HSP70啟動(dòng)子劑量依賴性的升高[29]。

5小結(jié)及展望

本研究從人體內(nèi)非必需金屬到必需金屬兩個(gè)方面概述了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與其毒性的關(guān)系，提示了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在重金屬的毒性機(jī)制中起到一定作用。通過對鉛、鎘、汞、鋁、鐵、錳、鉻、鎳、鈾等重金屬毒性的比較，推測氧化性損傷、鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)以及與GRP78等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶的直接結(jié)合可能是重金屬誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的共同機(jī)制。實(shí)際上，重金屬誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有其共同特點(diǎn)，即在適應(yīng)性調(diào)節(jié)階段或稱激發(fā)階段，無論是劑量-效應(yīng)關(guān)系還是時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系GRP78蛋白表達(dá)水平與空白組相比都呈先上升后下降的趨勢。并且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路中的下游蛋白p-PERK、p-eIF2α、ATF6等也呈現(xiàn)相應(yīng)變化趨勢，早期或輕度的反應(yīng)可以誘導(dǎo)保護(hù)性適應(yīng)反應(yīng)。但是如果持續(xù)的或劇烈的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也能夠激發(fā)程序性細(xì)胞死亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起的程序性死亡機(jī)制是通過GADD153、CHOP和Caspase-12等介導(dǎo)的。但目前對于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在金屬毒性機(jī)制研究中的具體作用機(jī)制研究仍以體外研究為主，選擇各種金屬的靶器官或靶細(xì)胞進(jìn)行系統(tǒng)的體內(nèi)研究相對較少，這就限制了相關(guān)毒性機(jī)制研究的拓展，也不能明確內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路激活究竟是毒性的表現(xiàn)，還是對金屬毒性的保護(hù)性反應(yīng)，因而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與金屬毒性的關(guān)系值得進(jìn)一步研究，并且在研究方法上需要完善，也只有獲得良好的研究模型和可靠的效應(yīng)評價(jià)體系，才能為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的人群研究提供足夠依據(jù)。