N-乙酰半胱氨酸通过调节氧化应激与炎症通路减轻汞暴露诱导的大鼠肺组织损伤的机制研究

本研究针对汞(Hg)暴露引发的肺组织氧化应激与炎症损伤问题，通过N-乙酰半胱氨酸(NAC)干预实验，发现NAC可显著降低肺组织中汞蓄积量，并下调MPO、HIF1、MMP2、TIMP1/2、NOS、FN1等炎症/氧化基因表达，同时上调SOD1活性。结果表明NAC通过螯合汞离子与调节抗氧化通路，为汞毒性防治提供新策略。

　　

汞作为一种天然存在的重金属，因其高毒性及多器官损伤特性已成为公共卫生领域的重要议题。既往研究表明，汞可通过皮肤、呼吸道和消化道吸收，导致神经、心血管及呼吸系统功能障碍，其中肺组织因其暴露途径和累积特性成为关键靶器官。汞毒性机制主要涉及氧化应激与炎症反应，例如抑制超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等抗氧化酶活性，同时促进活性氧(ROS)生成和炎症因子释放，最终引发细胞凋亡和组织损伤。尽管已有研究证实汞对肺部的病理影响（如肺泡间隔纤维化、肺气肿样变），但其分子机制尤其是基因层面调控网络仍不明确。

在此背景下，Diako等研究人员于《BMC Biotechnology》发表最新研究，探讨N-乙酰半胱氨酸(NAC)作为抗氧化剂和抗炎剂在汞暴露大鼠模型中对肺组织的保护作用。研究通过体内实验证明，NAC不仅能降低汞在血液和肺组织中的蓄积，还能显著调节氧化应激相关基因（如SOD1、MPO、NOS等）的表达，并改善肺组织病理学损伤。该研究为汞毒性防治提供了实验依据和潜在治疗策略。

本研究主要采用以下关键技术方法：

1. 1.
   动物模型与分组：将30只Wistar大鼠分为5组（对照组、单次/连续汞暴露组、单次/连续汞+NAC干预组），通过灌胃方式进行汞氯化物（70 mg/kg单次或2 mg/kg/天连续）和NAC（50 mg/kg/天）给药；
2. 2.
   组织处理与汞浓度检测：采用原子吸收光谱法测定血液和肺组织汞含量；
3. 3.
   组织病理学分析：通过苏木精-伊红(H&E)染色观察肺组织炎症浸润和结构变化；
4. 4.
   基因表达定量：利用qRT-PCR技术检测SOD1、NOS、TIMP1、TIMP2、FN1、HIF1、MPO、MMP8个基因的表达水平，以GAPDH为内参基因，采用2^–ΔΔCt法计算相对表达量。

研究结果

1. 组织病理学分析

对照组肺组织无异常病理变化，而连续汞暴露组（H3）出现显著上皮损伤、慢性炎症细胞浸润及肺实质 consolidation（实变）。NAC联合治疗组（H5）显示炎症细胞浸润减少和组织修复迹象，表明NAC可缓解汞引起的肺结构破坏。

2. 基因表达谱

连续汞暴露（H3组）导致氧化应激与炎症相关基因显著失调：

• •
  MPO（4.55倍）、HIF1（4.31倍）、MMP2（4.20倍）、TIMP1（3.18倍）、TIMP2（4.83倍）、NOS（3.52倍）、FN1（3.52倍）均上调；
• •
  SOD1表达下调至0.51倍。
  NAC干预（H5组）逆转上述趋势，使MPO（2.49倍）、HIF1（2.12倍）、MMP2（1.94倍）、TIMP1（1.92倍）、TIMP2（1.96倍）、NOS（2.00倍）、FN1（1.90倍）表达下降，SOD1回升至0.76倍。

3. 汞浓度检测

汞暴露组（H2、H3）血液和肺组织汞浓度分别为对照组的5.52倍和2.44倍，而NAC联合治疗组（H5）显著降低汞蓄积（血液1.71倍，肺组织1.59倍），证实NAC的汞螯合能力。

讨论与结论

本研究系统阐述了NAC通过双重机制（直接清除ROS、提供谷胱甘肽合成前体）减轻汞诱导的肺毒性。基因表达结果表明，汞暴露破坏细胞外基质（ECM）代谢平衡（MMP/TIMP比率异常）、激活缺氧通路（HIF1）和中性粒细胞浸润（MPO升高），而NAC干预可恢复抗氧化防御体系（SOD1上调）并抑制炎症级联反应。此外，组织汞含量降低进一步支持NAC作为重金属螯合剂的潜力。

该研究的创新性在于首次整合多基因表达谱、病理学与重金属蓄积数据，全面揭示NAC在汞毒性肺损伤中的保护作用。成果为临床防治重金属中毒相关呼吸系统疾病（如急性肺损伤、慢性阻塞性肺病）提供了实验理论基础，并凸显抗氧化疗法在环境毒理学中的应用价值。

（注：作者单位均为伊朗伊斯兰阿扎德大学拉什特分校，通讯作者为Mahdi Shahriarinour与Najmeh Ranji）