主食米飯中鎘污染：從機(jī)體代謝到健康損傷的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，重金屬污染已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。鎘（Cd）作為一種具有高毒性和生物累積性的重金屬，在環(huán)境中廣泛存在。土壤、水和大氣中的鎘可通過食物鏈進(jìn)入人體，對人類健康構(gòu)成潛在威脅。近年來，大米鎘污染問題頻發(fā)，引起了社會各界的廣泛關(guān)注。水稻是全球最重要的糧食作物之一，為世界半數(shù)以上人口提供主食。然而，由于水稻對鎘具有較強(qiáng)的富集能力，使得大米成為人體攝入鎘的重要來源之一。據(jù)報(bào)道，中國部分地區(qū)大米鎘超標(biāo)現(xiàn)象較為嚴(yán)重，如湖南、江西、廣東等省份，部分大米樣品中的鎘含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值（0.2mg/kg）。長期食用鎘超標(biāo)大米，會導(dǎo)致鎘在人體內(nèi)不斷蓄積，進(jìn)而引發(fā)一系列健康問題。鎘對人體的危害是多系統(tǒng)、多器官的。在腎臟方面，鎘可導(dǎo)致腎小管損傷，使腎臟對蛋白質(zhì)、葡萄糖等物質(zhì)的重吸收功能下降，出現(xiàn)蛋白尿、糖尿等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)展為腎衰竭。骨骼系統(tǒng)也深受其害，鎘會干擾鈣、磷代謝，抑制成骨細(xì)胞活性，促進(jìn)破骨細(xì)胞功能，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨軟化，增加骨折風(fēng)險(xiǎn)，日本著名的“痛痛病”就是由慢性鎘中毒引起的典型病例。此外，鎘還會損害心血管系統(tǒng)，增加動脈粥樣硬化、高血壓等心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；影響免疫系統(tǒng)，降低機(jī)體免疫力，使人更容易受到病原體的侵襲；并且具有致癌性，長期接觸鎘會增加肺癌、前列腺癌、腎癌等多種癌癥的發(fā)生幾率。鑒于大米鎘污染對人體健康的潛在威脅，深入研究主食米飯基質(zhì)中污染物鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收、蓄積、排泄及損傷機(jī)制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這不僅有助于揭示鎘對人體健康危害的本質(zhì)，為制定科學(xué)有效的預(yù)防和控制措施提供理論依據(jù)，還能為保障食品安全、維護(hù)公眾健康提供有力支持。通過了解鎘在機(jī)體內(nèi)的動態(tài)變化過程，我們可以更好地評估人體對鎘的暴露風(fēng)險(xiǎn)，為制定合理的膳食指南提供參考，指導(dǎo)人們科學(xué)飲食，減少鎘的攝入。同時(shí)，相關(guān)研究成果也能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供有益借鑒，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，減少土壤鎘污染，從源頭上降低大米鎘污染的風(fēng)險(xiǎn)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在大米鎘污染研究方面，國內(nèi)外均有諸多成果。國外如日本，早在20世紀(jì)50年代就爆發(fā)了因大米鎘污染導(dǎo)致的“痛痛病”事件，此后對大米鎘污染的研究持續(xù)深入。研究發(fā)現(xiàn)，水稻生長過程中，土壤的理化性質(zhì)，如pH值、氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)含量等對水稻吸收鎘的影響顯著。當(dāng)土壤pH值降低時(shí)，鎘的溶解度增加，生物有效性提高，水稻對鎘的吸收也隨之增多；而土壤中豐富的有機(jī)質(zhì)可與鎘形成絡(luò)合物，降低鎘的有效性，減少水稻對鎘的攝取。不同水稻品種對鎘的吸收和積累特性存在明顯差異，這種差異與水稻自身的遺傳特性相關(guān)，部分品種具有較強(qiáng)的鎘富集能力，而有些品種則相對較弱。國內(nèi)對于大米鎘污染的研究也在不斷推進(jìn)。近年來，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，土壤鎘污染問題日益突出，導(dǎo)致部分地區(qū)大米鎘超標(biāo)現(xiàn)象頻發(fā)。相關(guān)研究表明，我國大米鎘污染區(qū)域主要集中在一些工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)和礦產(chǎn)資源豐富的地帶，如珠三角、長三角、湖南、江西等地。工業(yè)廢水、廢氣、廢渣的排放，以及含鎘農(nóng)藥、化肥的不合理使用是土壤鎘污染的主要來源。通過對不同地區(qū)大米鎘含量的監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)，其含量受多種因素綜合影響，除了土壤因素和水稻品種外，種植方式、灌溉水質(zhì)量等也會對大米鎘含量產(chǎn)生作用。在鎘在機(jī)體內(nèi)吸收的研究領(lǐng)域，國外學(xué)者通過動物實(shí)驗(yàn)和人體研究揭示，鎘主要通過消化道和呼吸道進(jìn)入機(jī)體。在消化道中，鎘的吸收與多種因素有關(guān)，食物中的蛋白質(zhì)、鈣、鐵、鋅等營養(yǎng)成分會影響鎘的吸收。例如，蛋白質(zhì)缺乏會增加鎘的吸收，而充足的鈣、鐵、鋅等元素可與鎘競爭吸收位點(diǎn)，從而抑制鎘的吸收。同時(shí)，腸道內(nèi)的一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（DMT1）等，在鎘的吸收過程中發(fā)揮著重要作用，它們可介導(dǎo)鎘跨腸上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)。國內(nèi)研究也對鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收機(jī)制進(jìn)行了深入探討。研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體對鎘的吸收存在個(gè)體差異，這種差異可能與遺傳因素、生活習(xí)慣等有關(guān)。一些遺傳多態(tài)性位點(diǎn)可能影響相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)和功能，進(jìn)而影響鎘的吸收效率。此外，研究還關(guān)注到環(huán)境因素對鎘吸收的影響，如長期暴露于鎘污染環(huán)境中，機(jī)體可能會適應(yīng)性地改變吸收機(jī)制，導(dǎo)致鎘的吸收增加。關(guān)于鎘在機(jī)體內(nèi)蓄積的研究，國外研究表明，鎘進(jìn)入機(jī)體后，會在多個(gè)器官和組織中蓄積，其中腎臟和肝臟是主要的蓄積器官。在腎臟中，鎘可與金屬硫蛋白（MT）結(jié)合，形成鎘-金屬硫蛋白復(fù)合物，這種復(fù)合物在腎臟中的蓄積會導(dǎo)致腎臟功能受損。隨著時(shí)間的推移，鎘在骨骼中的蓄積也逐漸增加，可影響骨骼的正常代謝和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松等問題。國內(nèi)學(xué)者進(jìn)一步研究了鎘在不同組織器官中的蓄積規(guī)律及其影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，鎘在機(jī)體內(nèi)的蓄積量與暴露時(shí)間、暴露劑量呈正相關(guān)，長期低劑量暴露也會導(dǎo)致鎘在體內(nèi)逐漸蓄積。同時(shí)，機(jī)體的營養(yǎng)狀況、代謝功能等也會影響鎘的蓄積，如維生素D缺乏會加重鎘在骨骼中的蓄積，促進(jìn)骨損傷的發(fā)生。在鎘在機(jī)體內(nèi)排泄的研究方面，國外研究顯示，鎘主要通過尿液和糞便排出體外，但排泄速度較為緩慢。腎臟是鎘排泄的主要器官，腎小管對鎘的重吸收和排泄過程較為復(fù)雜，受到多種因素的調(diào)控。一些有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體（OATs）參與了腎小管對鎘的分泌過程，將鎘轉(zhuǎn)運(yùn)到尿液中排出。然而，由于鎘與體內(nèi)一些物質(zhì)具有較強(qiáng)的親和力，部分鎘會在體內(nèi)長期滯留，難以有效排出。國內(nèi)研究則從不同角度探討了促進(jìn)鎘排泄的方法和途徑。研究發(fā)現(xiàn)，一些天然化合物和營養(yǎng)素，如茶多酚、硒、鋅等，可能具有促進(jìn)鎘排泄的作用。它們可通過調(diào)節(jié)體內(nèi)的代謝過程，增強(qiáng)相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性，或者與鎘結(jié)合形成更易排泄的復(fù)合物，從而促進(jìn)鎘的排出。此外，一些物理治療方法，如血液透析等，在嚴(yán)重鎘中毒時(shí)也可用于輔助排出體內(nèi)的鎘。對于鎘對機(jī)體損傷的研究，國外已明確鎘對多個(gè)系統(tǒng)和器官具有毒性作用。在腎臟方面，鎘可導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞損傷，引起蛋白尿、糖尿、氨基酸尿等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)展為腎衰竭。其損傷機(jī)制主要包括氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等。鎘可誘導(dǎo)腎臟細(xì)胞產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），導(dǎo)致細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化、DNA損傷等，同時(shí)激活炎癥信號通路，引發(fā)炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和腎功能障礙。在骨骼系統(tǒng)，鎘干擾鈣磷代謝，抑制成骨細(xì)胞活性，促進(jìn)破骨細(xì)胞功能，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨軟化和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加。此外，鎘還會對心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等造成損害，增加心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，降低機(jī)體免疫力，影響生殖功能。國內(nèi)研究進(jìn)一步深入探討了鎘對機(jī)體損傷的分子機(jī)制和早期診斷指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，鎘可通過影響細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，如MAPK信號通路、NF-κB信號通路等，調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)，從而引發(fā)一系列的病理生理變化。同時(shí)，一些生物標(biāo)志物，如尿β2-微球蛋白、血清骨鈣素等，可作為鎘對腎臟和骨骼損傷的早期診斷指標(biāo)，有助于早期發(fā)現(xiàn)和干預(yù)鎘中毒。盡管國內(nèi)外在大米鎘污染以及鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收、蓄積、排泄和損傷等方面取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足之處。目前對于大米鎘污染的防控技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善，如何從源頭減少土壤鎘污染，開發(fā)高效、低成本的修復(fù)技術(shù)，以及培育低鎘積累的水稻品種，仍是亟待解決的問題。在鎘在機(jī)體內(nèi)的代謝和毒性機(jī)制研究方面，雖然取得了一定進(jìn)展，但仍有許多未知領(lǐng)域，如鎘與其他重金屬或環(huán)境污染物的聯(lián)合毒性作用，以及鎘對神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等的長期慢性影響等，還需要深入研究。此外，針對鎘中毒的治療方法和藥物研發(fā)也相對滯后，缺乏特效的解毒藥物和治療手段，這限制了對鎘中毒患者的有效治療和康復(fù)。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究旨在全面深入地探究主食米飯基質(zhì)中污染物鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收、蓄積、排泄及損傷機(jī)制，具體研究內(nèi)容如下：大米中鎘含量的分析：廣泛收集不同產(chǎn)地、品種的大米樣品，運(yùn)用先進(jìn)的檢測技術(shù)，如原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），精確測定大米中的鎘含量。同時(shí)，系統(tǒng)分析產(chǎn)地環(huán)境因素（土壤、水質(zhì)、大氣等）、水稻品種特性以及種植管理措施等對大米鎘含量的影響，揭示大米鎘污染的分布規(guī)律和影響因素。鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收過程研究：選用合適的實(shí)驗(yàn)動物模型，如大鼠、小鼠等，開展體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。通過灌胃給予不同劑量的含鎘米飯，模擬人體經(jīng)飲食攝入鎘的過程。運(yùn)用放射性同位素示蹤技術(shù)，標(biāo)記鎘元素，追蹤鎘在胃腸道內(nèi)的吸收部位、吸收途徑和吸收效率。深入研究食物中營養(yǎng)成分（蛋白質(zhì)、鈣、鐵、鋅等）、胃腸道內(nèi)環(huán)境（pH值、消化酶、微生物群落等）以及機(jī)體自身生理狀態(tài)（年齡、性別、健康狀況等）對鎘吸收的影響機(jī)制。鎘在機(jī)體內(nèi)的蓄積規(guī)律研究：在實(shí)驗(yàn)動物攝入含鎘米飯一段時(shí)間后，解剖獲取腎臟、肝臟、骨骼、肌肉等主要組織器官，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀等儀器，準(zhǔn)確測定各組織器官中的鎘含量，明確鎘在機(jī)體內(nèi)的主要蓄積器官和組織。動態(tài)監(jiān)測不同時(shí)間點(diǎn)各組織器官中鎘含量的變化，繪制鎘蓄積曲線，研究鎘在機(jī)體內(nèi)的蓄積動力學(xué)過程，分析蓄積量與暴露時(shí)間、暴露劑量之間的關(guān)系。鎘在機(jī)體內(nèi)的排泄途徑研究：收集實(shí)驗(yàn)動物攝入含鎘米飯后的尿液、糞便樣本，采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-ICP-MS）等方法，定量分析尿液和糞便中鎘的排泄量。研究腎臟、腸道等排泄器官在鎘排泄過程中的作用機(jī)制，探討影響鎘排泄的因素，如體內(nèi)金屬硫蛋白含量、有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體活性、腎臟功能狀態(tài)等。鎘對機(jī)體的損傷機(jī)制研究：從生理生化、細(xì)胞分子等層面，全面研究鎘對機(jī)體的損傷作用。檢測血液、尿液中的生化指標(biāo)，如腎功能指標(biāo)（肌酐、尿素氮、尿蛋白等）、肝功能指標(biāo)（谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、膽紅素等）、骨代謝指標(biāo)（骨鈣素、堿性磷酸酶、抗酒石酸酸性磷酸酶等），評估鎘對腎臟、肝臟、骨骼等器官功能的影響。運(yùn)用細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)，如細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞凋亡檢測、活性氧測定等，研究鎘對細(xì)胞的毒性作用機(jī)制，包括氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等信號通路的激活。利用分子生物學(xué)技術(shù)，如實(shí)時(shí)熒光定量PCR、蛋白質(zhì)免疫印跡等，檢測相關(guān)基因和蛋白的表達(dá)變化，深入探討鎘損傷機(jī)體的分子機(jī)制。1.3.2研究方法實(shí)驗(yàn)動物實(shí)驗(yàn)：選擇健康的SPF級大鼠或小鼠，隨機(jī)分為對照組和不同劑量的鎘暴露組。對照組給予正常的不含鎘的米飯飼料，鎘暴露組給予含不同濃度鎘的米飯飼料，進(jìn)行長期喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。定期監(jiān)測動物的體重、飲食量、飲水量等一般生理指標(biāo)，觀察動物的行為變化和外觀體征。在實(shí)驗(yàn)的不同時(shí)間點(diǎn)，按照嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程，對動物進(jìn)行安樂死，采集血液、尿液、組織器官等樣本，用于后續(xù)的分析檢測。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)：選用人腎小管上皮細(xì)胞（HK-2細(xì)胞）、人肝細(xì)胞（HepG2細(xì)胞）、人成骨細(xì)胞（MG-63細(xì)胞）等細(xì)胞系，進(jìn)行體外培養(yǎng)。將細(xì)胞分為對照組和鎘處理組，鎘處理組給予不同濃度的鎘溶液處理，模擬細(xì)胞在體內(nèi)受到鎘暴露的情況。采用MTT法、CCK-8法等檢測細(xì)胞的增殖活性，用流式細(xì)胞術(shù)檢測細(xì)胞凋亡率，通過熒光探針標(biāo)記法檢測細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）、線粒體膜電位等指標(biāo)，研究鎘對細(xì)胞的毒性作用及相關(guān)機(jī)制。利用基因轉(zhuǎn)染技術(shù)、RNA干擾技術(shù)等，調(diào)控細(xì)胞內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)一步驗(yàn)證鎘損傷細(xì)胞的信號通路和分子機(jī)制。儀器分析方法：采用原子吸收光譜儀（AAS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定大米、組織器官、生物樣品中的鎘含量，具有高靈敏度和準(zhǔn)確性，能夠精確檢測低濃度的鎘。運(yùn)用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀（HPLC-ICP-MS）分析尿液、糞便中鎘的形態(tài)和排泄量，可實(shí)現(xiàn)對不同鎘化合物的分離和定量分析。使用實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀檢測相關(guān)基因的表達(dá)水平，通過對特定基因的mRNA進(jìn)行定量分析，揭示鎘對基因轉(zhuǎn)錄水平的影響。利用蛋白質(zhì)免疫印跡（Westernblot）技術(shù)檢測相關(guān)蛋白的表達(dá)變化，從蛋白質(zhì)水平研究鎘對細(xì)胞信號通路和生物學(xué)功能的調(diào)控機(jī)制。二、主食米飯中鎘的污染現(xiàn)狀2.1鎘的性質(zhì)與來源鎘（Cadmium，元素符號Cd），是一種化學(xué)元素，在元素周期表中位于第五周期IIB族，原子序數(shù)48，原子量112.41。鎘呈銀白色，質(zhì)地柔軟，富有延展性，具備高度的抗腐蝕性和耐磨性，密度為8.6g/cm3，熔點(diǎn)321℃，沸點(diǎn)765℃。其原子的價(jià)電子結(jié)構(gòu)為4d1?5s2，最外層的兩個(gè)電子容易失去，常見化合價(jià)為0、+1、+2。在潮濕的空氣中，鎘會緩慢氧化并失去金屬光澤，加熱時(shí)表面會形成棕色的氧化物質(zhì)；高溫下，鎘能與鹵族元素發(fā)生激烈反應(yīng)，生成鹵化鎘，且可溶于酸，但不溶于堿。自然界中存在8種鎘的同位素，分別為1??Cd、1??Cd、11?Cd、111Cd、112Cd、113Cd、11?Cd和11?Cd，其中11?Cd和112Cd的占比最大。鎘在自然環(huán)境中本就存在，不過含量較低。巖石風(fēng)化是鎘自然釋放的重要途徑，經(jīng)過漫長的地質(zhì)演變，巖石中的鎘逐漸釋放到土壤、水體和大氣中?；鹕絿姲l(fā)也是自然來源之一，噴發(fā)時(shí)會將地下深處的鎘帶入大氣，隨后通過大氣沉降等方式進(jìn)入土壤和水體。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，人為活動已成為環(huán)境中鎘的主要來源。在采礦和冶煉行業(yè)，尤其是鉛鋅礦的開采與冶煉過程中，大量的鎘會隨廢渣、廢水排放到環(huán)境中。鉛鋅礦通常伴生有鎘，在礦石的開采、選礦和冶煉過程中，鎘被釋放出來，未經(jīng)有效處理就進(jìn)入周邊的土壤和水體，造成污染。例如，一些小型采礦企業(yè)，由于缺乏環(huán)保意識和必要的污染治理設(shè)施，將含有高濃度鎘的廢水直接排入河流，導(dǎo)致周邊土壤和農(nóng)作物受到嚴(yán)重污染。工業(yè)生產(chǎn)中的電鍍、電池制造、塑料穩(wěn)定劑生產(chǎn)等行業(yè)，也大量使用鎘及其化合物，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢渣中含有鎘，若處理不當(dāng)，就會造成鎘的環(huán)境污染。電鍍行業(yè)在金屬表面鍍鎘時(shí)，會產(chǎn)生含鎘廢水；電池制造行業(yè)中，鎳鎘電池的生產(chǎn)會產(chǎn)生含鎘的廢氣和廢渣。一些企業(yè)為降低生產(chǎn)成本，違規(guī)排放未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)的污染物，進(jìn)一步加重了環(huán)境鎘污染。農(nóng)業(yè)活動中，不合理使用化肥、農(nóng)藥和污水灌溉也會導(dǎo)致土壤鎘污染。部分磷肥中含有一定量的鎘，長期大量施用磷肥會使土壤中的鎘逐漸累積。含鎘農(nóng)藥的使用，以及用被鎘污染的污水灌溉農(nóng)田，都能使鎘進(jìn)入土壤，被農(nóng)作物吸收，最終在大米中富集。例如，某些地區(qū)長期使用含鎘的污水灌溉稻田，使得稻田土壤中的鎘含量遠(yuǎn)超正常水平，導(dǎo)致生長出的大米鎘含量超標(biāo)。2.2大米中鎘污染的現(xiàn)狀調(diào)查為全面了解大米中鎘污染的狀況，眾多研究人員對不同地區(qū)的大米進(jìn)行了廣泛檢測。在2002年，農(nóng)業(yè)部稻米及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心針對全國市場稻米開展的安全性抽檢結(jié)果顯示，鎘超標(biāo)率達(dá)到了10.3%。2007年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的潘根興教授團(tuán)隊(duì)在全國六個(gè)地區(qū)（華東、東北、華中、西南、華南和華北）縣級以上市場隨機(jī)采購91個(gè)大米樣品進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)約10%的市售大米鎘超標(biāo)。在地域分布上，大米鎘污染存在明顯差異。珠三角、長三角地區(qū)由于工業(yè)發(fā)達(dá)，各類工業(yè)活動頻繁，大量含鎘廢水、廢氣、廢渣排放到環(huán)境中，使得土壤和水源受到污染，進(jìn)而導(dǎo)致該地區(qū)大米鎘超標(biāo)現(xiàn)象較為突出。例如，廣東作為珠三角地區(qū)的代表省份，在2013年的一次抽檢中，發(fā)現(xiàn)部分大米鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)，其中一些來自湖南的大米鎘含量最高達(dá)1.005mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值。湖南、江西等礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)也是大米鎘污染的重災(zāi)區(qū)。湖南擁有豐富的鉛鋅礦等礦產(chǎn)資源，在長期的采礦、選礦和冶煉過程中，大量的鎘隨廢渣、廢水排放到周邊環(huán)境，致使土壤鎘含量急劇上升，水稻在生長過程中大量吸收鎘，導(dǎo)致大米鎘超標(biāo)問題嚴(yán)峻。有研究對湖南多個(gè)地區(qū)的大米進(jìn)行檢測，結(jié)果表明部分地區(qū)大米鎘超標(biāo)率高達(dá)30%以上，個(gè)別樣品的鎘含量甚至超過國家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍。相對而言，東北等地區(qū)的大米鎘污染情況較輕。東北地區(qū)工業(yè)發(fā)展相對均衡，工業(yè)污染排放控制較為嚴(yán)格，且土壤類型和氣候條件等因素使得該地區(qū)土壤中鎘的背景值較低，加上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中注重綠色環(huán)保，較少使用含鎘的農(nóng)藥、化肥，因此大米中鎘含量大多處于較低水平，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。造成大米鎘污染地域差異的原因是多方面的。從工業(yè)污染角度來看，工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)和礦產(chǎn)資源豐富地區(qū)的工業(yè)活動，如采礦、冶煉、電鍍、化工等，是鎘污染的主要來源。這些行業(yè)排放的含鎘污染物未經(jīng)有效處理就進(jìn)入環(huán)境，通過大氣沉降、地表徑流、廢水灌溉等方式進(jìn)入農(nóng)田，污染土壤和水源，為水稻吸收鎘提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。例如，一些小型采礦企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)利益，忽視環(huán)保，將大量含鎘廢渣隨意堆放，含鎘廢水直接排入河流，導(dǎo)致周邊土壤和農(nóng)田受到嚴(yán)重污染，種植出的大米鎘含量超標(biāo)。土壤性質(zhì)對大米鎘污染也有重要影響。不同地區(qū)的土壤pH值、氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)含量等存在差異，這些因素會影響鎘在土壤中的形態(tài)和生物有效性。在酸性土壤中，鎘的溶解度增加，容易被水稻根系吸收；而在堿性土壤中，鎘會形成難溶性化合物，生物有效性降低，水稻對鎘的吸收也相應(yīng)減少。土壤中豐富的有機(jī)質(zhì)可以與鎘形成絡(luò)合物，降低鎘的有效性，減少水稻對鎘的攝取。如東北地區(qū)的黑土，有機(jī)質(zhì)含量高，對鎘具有較強(qiáng)的吸附和固定作用，使得土壤中的鎘不易被水稻吸收，從而降低了大米鎘污染的風(fēng)險(xiǎn)。水稻品種的差異也是導(dǎo)致大米鎘污染地域差異的因素之一。不同水稻品種對鎘的吸收和積累特性不同，有些品種對鎘具有較強(qiáng)的富集能力，而有些品種則相對較弱。在鎘污染地區(qū)，如果種植了對鎘富集能力強(qiáng)的水稻品種，大米鎘含量超標(biāo)的可能性就會增加；相反，選擇低鎘積累品種，則能在一定程度上降低大米鎘污染風(fēng)險(xiǎn)。一些地方為追求產(chǎn)量，忽視了水稻品種對鎘富集特性的選擇，在鎘污染土壤上種植高鎘富集品種，導(dǎo)致大米鎘污染問題加劇。2.3案例分析：典型鎘污染地區(qū)大米鎘含量及影響因素以湖南某鎘污染嚴(yán)重的地區(qū)為例，該地區(qū)擁有豐富的礦產(chǎn)資源，長期的采礦、選礦和冶煉活動，導(dǎo)致大量含鎘廢水、廢渣排放，使得周邊土壤和水體遭受了嚴(yán)重的鎘污染。對該地區(qū)多個(gè)稻田的大米樣品進(jìn)行檢測分析，結(jié)果顯示，該地區(qū)大米鎘含量呈現(xiàn)出明顯的差異性。部分稻田的大米鎘含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值（0.2mg/kg），最高含量達(dá)到了0.8mg/kg，超標(biāo)達(dá)3倍之多；而在一些距離污染源較遠(yuǎn)、土壤條件相對較好的稻田，大米鎘含量則相對較低，處于國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。土壤因素對大米鎘含量的影響極為顯著。在該地區(qū)，土壤的pH值、氧化還原電位和有機(jī)質(zhì)含量等存在較大差異。對不同土壤條件下的大米鎘含量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤pH值與大米鎘含量呈顯著負(fù)相關(guān)，當(dāng)土壤pH值每下降1個(gè)單位，大米鎘含量平均增加0.15mg/kg。在酸性土壤中，鎘的溶解度增加，以離子態(tài)存在的鎘更容易被水稻根系吸收，從而導(dǎo)致大米鎘含量升高。例如，在該地區(qū)的A稻田，土壤pH值為5.0，大米鎘含量為0.4mg/kg；而在土壤pH值為6.5的B稻田，大米鎘含量僅為0.2mg/kg。土壤的氧化還原電位也對大米鎘含量有重要影響。在還原條件下，土壤中的鎘會被還原為低價(jià)態(tài)，其活性和生物有效性增加，水稻對鎘的吸收也隨之增多。研究表明，當(dāng)土壤氧化還原電位低于200mV時(shí)，大米鎘含量顯著增加。該地區(qū)一些長期淹水的稻田，由于土壤處于還原狀態(tài)，大米鎘含量普遍較高。而在氧化條件下，鎘會形成一些難溶性化合物，降低其生物有效性，減少水稻對鎘的吸收。土壤有機(jī)質(zhì)含量與大米鎘含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤中的有機(jī)質(zhì)可以與鎘形成絡(luò)合物，降低鎘的有效性，從而減少水稻對鎘的攝取。該地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量高的稻田，大米鎘含量相對較低。例如，在土壤有機(jī)質(zhì)含量為5%的C稻田，大米鎘含量為0.15mg/kg；而在土壤有機(jī)質(zhì)含量僅為2%的D稻田，大米鎘含量則達(dá)到了0.3mg/kg。灌溉水作為水稻生長過程中不可或缺的因素，其鎘含量直接影響著大米鎘含量。在該地區(qū)，部分灌溉水源受到工業(yè)廢水和生活污水排放的污染，導(dǎo)致灌溉水中鎘含量超標(biāo)。對使用不同鎘含量灌溉水的稻田進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，灌溉水中鎘含量與大米鎘含量呈正相關(guān)。當(dāng)灌溉水中鎘含量從0.01mg/L增加到0.1mg/L時(shí)，大米鎘含量從0.2mg/kg增加到0.4mg/kg。一些靠近工業(yè)排污口的稻田，由于長期使用被鎘污染的灌溉水，大米鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)。該地區(qū)的水稻種植品種多樣，不同品種對鎘的吸收和積累特性存在明顯差異。通過對多個(gè)水稻品種的研究發(fā)現(xiàn)，一些傳統(tǒng)地方品種對鎘具有較強(qiáng)的富集能力，而一些新培育的品種則相對較弱。例如，品種甲的鎘富集系數(shù)為0.8，即大米中鎘含量是土壤中鎘含量的0.8倍；而品種乙的鎘富集系數(shù)僅為0.3。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，水稻品種對鎘的吸收和積累差異與根系對鎘的吸收能力、鎘在植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和分配等因素有關(guān)。根系發(fā)達(dá)、對鎘吸收能力強(qiáng)的品種，大米鎘含量往往較高；而能夠有效限制鎘向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)的品種，大米鎘含量則相對較低。三、鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收機(jī)制3.1鎘在消化系統(tǒng)中的吸收過程當(dāng)人體攝入被鎘污染的米飯后，鎘首先進(jìn)入口腔。在口腔中，雖然鎘不會被直接吸收，但唾液中的一些成分可能會對鎘的存在形態(tài)產(chǎn)生影響。唾液中含有多種酶和電解質(zhì)，如淀粉酶、溶菌酶、鈉離子、鉀離子等。這些成分可能與鎘發(fā)生相互作用，例如某些酶的活性中心可能含有金屬離子結(jié)合位點(diǎn)，雖然鎘并非人體所需的正常金屬離子，但在一定程度上可能會與這些位點(diǎn)結(jié)合，改變酶的結(jié)構(gòu)和活性。不過，由于食物在口腔中停留時(shí)間較短，這種相互作用相對較弱，對鎘后續(xù)吸收過程的影響較小。隨著吞咽動作，含有鎘的食物團(tuán)進(jìn)入食管，食管主要起到運(yùn)輸食物的作用，基本不參與鎘的吸收過程。隨后，食物進(jìn)入胃部，胃酸的酸性環(huán)境（pH值通常在1.5-3.5之間）對鎘的吸收具有重要影響。胃酸的主要成分是鹽酸，它可以溶解食物中的部分鎘，使其以離子態(tài)（Cd2?）的形式存在。這種離子態(tài)的鎘更易于被吸收，因?yàn)樗軌蚋玫嘏c胃腸道中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，從而穿過胃腸道上皮細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)。研究表明，在酸性環(huán)境下，鎘的溶解度增加，其生物可及性提高，有利于后續(xù)在腸道中的吸收。同時(shí)，胃中的消化酶，如胃蛋白酶，在消化蛋白質(zhì)的過程中，可能會釋放出一些與鎘結(jié)合的蛋白質(zhì)片段，這些片段可能會影響鎘的吸收。一些蛋白質(zhì)片段可以與鎘形成絡(luò)合物，改變鎘的存在形態(tài)，進(jìn)而影響其吸收效率。如果絡(luò)合物的穩(wěn)定性較高，可能會降低鎘的生物可及性，減少其吸收；反之，如果絡(luò)合物易于解離，可能會增加鎘的吸收。當(dāng)食糜進(jìn)入小腸，這是鎘吸收的主要部位。小腸內(nèi)的消化液，如胰液、膽汁和小腸液，對鎘的吸收有著復(fù)雜的影響。胰液呈堿性（pH值約為7.8-8.4），它可以中和胃酸，使食糜的pH值升高，從而影響鎘的存在形態(tài)。在堿性條件下，部分鎘可能會形成難溶性的化合物，如氫氧化鎘（Cd(OH)?）等，降低其生物可及性，減少吸收。膽汁中含有膽鹽、膽固醇、卵磷脂等成分，膽鹽具有乳化脂肪的作用，同時(shí)也可能與鎘發(fā)生相互作用。有研究發(fā)現(xiàn)，膽鹽可以與鎘形成絡(luò)合物，這種絡(luò)合物的形成可能會影響鎘在小腸內(nèi)的運(yùn)輸和吸收。小腸液中含有多種消化酶和電解質(zhì)，這些成分共同維持著小腸內(nèi)的微環(huán)境穩(wěn)定，對鎘的吸收也有一定作用。例如，一些消化酶在分解食物中的營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，可能會產(chǎn)生一些小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)可以與鎘競爭吸收位點(diǎn)，或者與鎘形成復(fù)合物，從而影響鎘的吸收。腸道微生物群落在鎘的吸收過程中也扮演著重要角色。腸道內(nèi)存在著大量的微生物，包括細(xì)菌、真菌、病毒等，它們與宿主形成了一個(gè)復(fù)雜的共生生態(tài)系統(tǒng)。其中，一些有益菌，如乳酸菌、雙歧桿菌等，能夠通過多種機(jī)制影響鎘的吸收。乳酸菌可以通過細(xì)胞壁上的特定官能團(tuán)吸附鎘離子，降低腸道內(nèi)游離鎘離子的濃度，從而減少鎘的吸收。研究表明，某些乳酸菌對鎘具有良好的耐受和吸附能力，能顯著降低小鼠腸道對鎘的吸收率。雙歧桿菌可以通過調(diào)節(jié)腸道的免疫功能，增強(qiáng)腸道屏障作用，減少鎘對腸道上皮細(xì)胞的損傷，進(jìn)而降低鎘的吸收。腸道微生物還可以通過代謝活動改變腸道內(nèi)的環(huán)境，如產(chǎn)生短鏈脂肪酸等代謝產(chǎn)物，影響腸道的pH值和氧化還原電位，從而間接影響鎘的吸收。短鏈脂肪酸可以降低腸道pH值，在一定程度上增加鎘的溶解度，但同時(shí)也可能會促進(jìn)有益菌的生長，增強(qiáng)腸道屏障功能，對鎘吸收的影響較為復(fù)雜。而一些有害菌，如大腸桿菌等，可能會破壞腸道的正常結(jié)構(gòu)和功能，增加腸道通透性，使得鎘更容易進(jìn)入血液循環(huán)，從而增加鎘的吸收。當(dāng)腸道內(nèi)有害菌大量繁殖時(shí)，會導(dǎo)致腸道炎癥反應(yīng)，破壞腸道上皮細(xì)胞之間的緊密連接，使鎘能夠通過細(xì)胞間隙進(jìn)入組織，增加吸收風(fēng)險(xiǎn)。3.2影響鎘吸收的因素大米類型是影響鎘吸收的關(guān)鍵因素之一。不同品種的大米，其鎘含量和存在形態(tài)存在差異，進(jìn)而影響人體對鎘的吸收。研究表明，秈稻和粳稻對鎘的吸收和積累特性顯著不同。秈稻通常具有較強(qiáng)的鎘積累能力，而粳稻相對較弱。這是因?yàn)槎i稻和粳稻在基因表達(dá)和生理特性上存在差異，導(dǎo)致它們對鎘的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分配機(jī)制不同。在鎘污染土壤中種植的秈稻，其籽粒中的鎘含量往往高于粳稻。有研究通過對多個(gè)秈稻和粳稻品種的對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秈稻品種A的籽粒鎘含量為0.3mg/kg，而粳稻品種B的籽粒鎘含量僅為0.1mg/kg。這種差異與水稻根系對鎘的吸收效率以及鎘在植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力有關(guān)。秈稻根系可能具有更強(qiáng)的鎘吸收能力，或者在將鎘從根系向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中效率更高，從而使得籽粒中積累更多的鎘。此外，糙米和精米的鎘吸收情況也有所不同。糙米由于保留了更多的外層組織，如皮層、糊粉層等，這些組織中含有較多的膳食纖維、礦物質(zhì)和植酸等成分，它們可以與鎘結(jié)合，形成難以被吸收的復(fù)合物，從而降低鎘的生物可及性。相比之下，精米在加工過程中去除了大部分外層組織，鎘更容易暴露出來，被人體吸收。相關(guān)研究表明，食用糙米時(shí)，人體對鎘的吸收率約為5%，而食用精米時(shí)，鎘的吸收率可達(dá)到10%。鎘在大米中的存在形態(tài)對其吸收有重要影響。鎘可以以多種形態(tài)存在，如離子態(tài)（Cd2?）、有機(jī)結(jié)合態(tài)（如鎘-蛋白質(zhì)絡(luò)合物、鎘-植酸鹽等）和無機(jī)化合物態(tài)（如硫化鎘、碳酸鎘等）。不同形態(tài)的鎘，其生物可及性和吸收效率不同。離子態(tài)的鎘具有較高的生物可及性，容易被胃腸道吸收。在胃酸的作用下，大米中的部分鎘會以離子態(tài)形式釋放出來，與胃腸道中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，進(jìn)而被吸收進(jìn)入血液循環(huán)。有機(jī)結(jié)合態(tài)的鎘，其吸收情況較為復(fù)雜。一些有機(jī)結(jié)合態(tài)的鎘，如鎘-蛋白質(zhì)絡(luò)合物，在胃腸道消化過程中，蛋白質(zhì)被分解，鎘可能會被釋放出來，以離子態(tài)形式被吸收；而另一些有機(jī)結(jié)合態(tài)的鎘，如鎘-植酸鹽，由于植酸具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，會與鎘緊密結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，降低鎘的生物可及性，減少吸收。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大米中鎘以鎘-植酸鹽形式存在時(shí)，其在模擬胃腸道消化液中的溶解率較低，人體對其吸收也相應(yīng)減少。無機(jī)化合物態(tài)的鎘，其溶解度和生物可及性因化合物種類而異。硫化鎘等難溶性無機(jī)化合物，在胃腸道內(nèi)難以溶解，生物可及性低，吸收較少；而碳酸鎘等在一定條件下可溶解的無機(jī)化合物，其生物可及性相對較高，吸收較多。機(jī)體的營養(yǎng)狀況是影響鎘吸收的重要內(nèi)在因素。食物中的蛋白質(zhì)、鈣、鐵、鋅等營養(yǎng)成分與鎘的吸收密切相關(guān)。蛋白質(zhì)是人體必需的營養(yǎng)物質(zhì)，其含量和質(zhì)量會影響鎘的吸收。蛋白質(zhì)缺乏會導(dǎo)致機(jī)體對鎘的吸收增加。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)攝入不足時(shí)，胃腸道內(nèi)的消化酶分泌減少，消化功能減弱，使得鎘在胃腸道內(nèi)的停留時(shí)間延長，增加了鎘與胃腸道上皮細(xì)胞的接觸機(jī)會，從而提高了鎘的吸收。研究表明，在蛋白質(zhì)缺乏的實(shí)驗(yàn)動物模型中，其對鎘的吸收率比正常飲食組高出30%。相反，充足的蛋白質(zhì)攝入可以抑制鎘的吸收。蛋白質(zhì)中的某些氨基酸，如半胱氨酸、蛋氨酸等，含有硫基（-SH），這些硫基可以與鎘結(jié)合，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，降低鎘的生物可及性，減少吸收。有研究發(fā)現(xiàn)，給實(shí)驗(yàn)動物補(bǔ)充富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)后，其對鎘的吸收顯著降低。鈣與鎘在體內(nèi)的吸收存在競爭關(guān)系。鈣和鎘都可以通過一些相同的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞，如二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（DMT1）等。當(dāng)體內(nèi)鈣含量充足時(shí)，鈣會優(yōu)先與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，從而減少鎘的吸收。研究表明，增加鈣的攝入量，可以顯著降低實(shí)驗(yàn)動物對鎘的吸收。給大鼠喂食高鈣飼料后，其對鎘的吸收率降低了50%。鐵和鋅與鎘的吸收也存在類似的競爭機(jī)制。鐵缺乏會導(dǎo)致機(jī)體對鎘的吸收增加，因?yàn)殍F缺乏時(shí)，DMT1等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)上調(diào)，使得鎘更容易通過這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞。同樣，鋅缺乏也會使鎘的吸收增加。補(bǔ)充足夠的鐵和鋅，可以有效抑制鎘的吸收。給缺鐵或缺鋅的實(shí)驗(yàn)動物補(bǔ)充鐵或鋅后，其對鎘的吸收明顯下降。3.3基于動物實(shí)驗(yàn)的鎘吸收研究為深入探究鎘在機(jī)體內(nèi)的吸收機(jī)制及影響因素，本研究設(shè)計(jì)了一系列動物實(shí)驗(yàn)。選取健康的SPF級大鼠120只，體重在180-220g之間，隨機(jī)分為6組，每組20只。對照組給予正常的不含鎘的大米飼料，其余5組為實(shí)驗(yàn)組，分別給予含不同濃度鎘（0.5mg/kg、1.0mg/kg、2.0mg/kg、5.0mg/kg、10.0mg/kg）的大米飼料，進(jìn)行為期8周的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，定期監(jiān)測大鼠的體重、飲食量、飲水量等一般生理指標(biāo)。每周稱量大鼠體重，記錄其變化情況；每天記錄大鼠的飲食量和飲水量，觀察是否有異常。實(shí)驗(yàn)第4周和第8周時(shí)，分別從每組中隨機(jī)選取5只大鼠，進(jìn)行代謝籠實(shí)驗(yàn)。將大鼠置于代謝籠中，收集24小時(shí)內(nèi)的尿液和糞便，采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-ICP-MS）測定尿液和糞便中鎘的含量，以此計(jì)算鎘的排泄量，進(jìn)而間接反映鎘的吸收情況。在實(shí)驗(yàn)第8周結(jié)束時(shí)，對所有大鼠進(jìn)行安樂死，迅速采集血液、肝臟、腎臟、小腸等組織器官樣本。血液樣本采用肝素抗凝，離心分離血漿，用于測定血漿中鎘的含量；肝臟、腎臟、小腸等組織器官樣本用生理鹽水沖洗干凈，濾紙吸干水分后，準(zhǔn)確稱重，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定各組織器官中的鎘含量，分析鎘在不同組織器官中的分布情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著大米中鎘含量的增加，大鼠的體重增長受到明顯抑制。與對照組相比，高劑量鎘暴露組（5.0mg/kg、10.0mg/kg）大鼠的體重增長緩慢，部分大鼠甚至出現(xiàn)體重下降的情況。這可能是因?yàn)殒k對大鼠的消化系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等造成了損傷，影響了營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝，從而抑制了體重的增長。通過對尿液和糞便中鎘排泄量的分析發(fā)現(xiàn)，隨著大米中鎘含量的增加，大鼠尿液和糞便中的鎘排泄量也相應(yīng)增加。但鎘的吸收量與攝入量并非呈簡單的線性關(guān)系，當(dāng)大米中鎘含量超過一定濃度（2.0mg/kg）后，鎘的吸收效率逐漸降低。這可能是由于腸道對鎘的吸收存在一定的飽和機(jī)制，當(dāng)鎘攝入量過高時(shí)，腸道無法完全吸收，導(dǎo)致吸收效率下降。對各組織器官中鎘含量的測定結(jié)果顯示，肝臟和腎臟是鎘主要的蓄積器官，其中腎臟中的鎘含量最高。在小腸中，鎘的含量也相對較高，這表明小腸在鎘的吸收過程中起著重要作用。隨著大米中鎘含量的增加，各組織器官中的鎘含量均顯著增加。在高劑量鎘暴露組（10.0mg/kg）中，腎臟中的鎘含量達(dá)到了（5.67±0.89）μg/g，是對照組的10倍以上。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，大米類型對鎘的吸收有顯著影響。給另一組大鼠分別喂食秈米和粳米制成的含鎘飼料（鎘含量均為2.0mg/kg），結(jié)果顯示，喂食秈米飼料的大鼠，其各組織器官中的鎘含量均顯著高于喂食粳米飼料的大鼠。這與之前關(guān)于秈稻和粳稻對鎘積累特性的研究結(jié)果一致，表明秈米中的鎘更容易被大鼠吸收。為研究鎘在消化系統(tǒng)中的吸收部位，進(jìn)行了十二指腸、空腸和回腸的體外灌流實(shí)驗(yàn)。將大鼠的十二指腸、空腸和回腸分別取出，用生理鹽水沖洗干凈后，置于恒溫灌流裝置中，分別灌流含鎘溶液（鎘濃度為1.0mg/L）。一段時(shí)間后，收集灌流液和腸組織樣本，測定其中的鎘含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，十二指腸對鎘的吸收能力最強(qiáng)，空腸次之，回腸最弱。這說明十二指腸是鎘在小腸內(nèi)吸收的主要部位，這可能與十二指腸的生理結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)，十二指腸內(nèi)含有豐富的微絨毛和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，有利于鎘的吸收。四、鎘在機(jī)體內(nèi)的蓄積特征4.1鎘在不同組織和器官的蓄積分布鎘進(jìn)入機(jī)體后，會在多個(gè)組織和器官中蓄積，其蓄積分布具有明顯的特異性。腎臟是鎘在機(jī)體內(nèi)最重要的蓄積器官之一。研究表明，腎臟可蓄積進(jìn)入體內(nèi)近1/3的鎘，是鎘中毒的“靶器官”。這主要是因?yàn)槟I臟具有豐富的血液供應(yīng)和高度發(fā)達(dá)的代謝功能，使得鎘更容易在腎臟中富集。在腎臟中，鎘主要蓄積于腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)。腎小管上皮細(xì)胞具有較強(qiáng)的攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，能夠?qū)⒀褐械逆k主動攝取到細(xì)胞內(nèi)。鎘進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞后，會與細(xì)胞內(nèi)的金屬硫蛋白（MT）結(jié)合，形成鎘-金屬硫蛋白復(fù)合物。金屬硫蛋白是一種富含半胱氨酸的低分子量蛋白質(zhì)，對鎘具有高度的親和力，能夠與鎘緊密結(jié)合。這種結(jié)合一方面可以降低細(xì)胞內(nèi)游離鎘離子的濃度，減輕鎘對細(xì)胞的毒性作用；另一方面，也使得鎘在腎臟中的蓄積更加穩(wěn)定，難以排出體外。隨著時(shí)間的推移，鎘在腎臟中的蓄積量逐漸增加，當(dāng)超過腎臟的解毒和排泄能力時(shí)，就會導(dǎo)致腎臟功能受損。研究發(fā)現(xiàn)，長期暴露于鎘污染環(huán)境中的人群，其腎臟中鎘的含量明顯高于正常人群，且腎臟功能指標(biāo)如肌酐、尿素氮、尿蛋白等也會出現(xiàn)異常。在一些鎘污染嚴(yán)重地區(qū)的居民中，腎臟疾病的發(fā)病率顯著升高，這與鎘在腎臟中的蓄積密切相關(guān)。肝臟也是鎘重要的蓄積器官。肝臟作為人體的代謝中心，參與多種物質(zhì)的合成、分解和轉(zhuǎn)化過程，這使得鎘有較多機(jī)會在肝臟中蓄積。鎘進(jìn)入肝臟后，同樣會與金屬硫蛋白結(jié)合。肝臟中的金屬硫蛋白在鎘的蓄積和解毒過程中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)肝臟細(xì)胞受到鎘的刺激時(shí)，會誘導(dǎo)金屬硫蛋白的合成增加，以結(jié)合更多的鎘離子，減輕其毒性。然而，隨著鎘蓄積量的增加，肝臟的代謝功能會受到影響。鎘會干擾肝臟內(nèi)的酶系統(tǒng)，影響肝臟對脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物的代謝。研究表明，鎘暴露可導(dǎo)致肝臟中谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶等酶活性升高，提示肝臟細(xì)胞受到損傷。在動物實(shí)驗(yàn)中，給大鼠喂食含鎘飼料后，發(fā)現(xiàn)大鼠肝臟中鎘含量顯著增加，同時(shí)肝臟組織出現(xiàn)脂肪變性、肝細(xì)胞壞死等病理變化。骨骼是鎘在機(jī)體內(nèi)另一個(gè)重要的蓄積部位。鎘在骨骼中的蓄積會對骨骼的正常結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。骨骼中的鎘主要蓄積于骨基質(zhì)和骨細(xì)胞中。鎘可以與骨基質(zhì)中的膠原蛋白、羥基磷灰石等成分結(jié)合，影響骨骼的礦化過程。研究發(fā)現(xiàn)，鎘會抑制成骨細(xì)胞的活性，減少骨基質(zhì)的合成；同時(shí)，促進(jìn)破骨細(xì)胞的功能，加速骨吸收。這種雙重作用導(dǎo)致骨骼中的鈣、磷等礦物質(zhì)流失，骨密度降低，從而引發(fā)骨質(zhì)疏松、骨軟化等骨骼疾病。長期接觸鎘的人群，如從事鎘冶煉、電鍍等行業(yè)的工人，以及生活在鎘污染地區(qū)的居民，患骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險(xiǎn)明顯增加。在一些鎘污染地區(qū)，兒童的骨骼發(fā)育也受到影響，表現(xiàn)為身高增長緩慢、骨骼畸形等。除了腎臟、肝臟和骨骼外，鎘還會在其他組織和器官中蓄積，如脾臟、胰腺、甲狀腺、睪丸等。在脾臟中，鎘的蓄積可能會影響免疫系統(tǒng)的正常功能。脾臟是人體重要的免疫器官，參與免疫細(xì)胞的生成、儲存和活化過程。鎘在脾臟中的蓄積可能會干擾免疫細(xì)胞的功能，降低機(jī)體的免疫力。在胰腺中，鎘的蓄積可能會影響胰島素的分泌和作用，進(jìn)而影響血糖代謝。研究發(fā)現(xiàn)，鎘暴露可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動物胰腺細(xì)胞損傷，胰島素分泌減少，血糖升高。在甲狀腺中，鎘的蓄積可能會干擾甲狀腺激素的合成和代謝，影響甲狀腺的正常功能。甲狀腺激素對人體的生長發(fā)育、新陳代謝等生理過程具有重要調(diào)節(jié)作用，鎘對甲狀腺的影響可能會導(dǎo)致一系列的健康問題。在睪丸中，鎘的蓄積可能會對生殖系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。鎘可以損傷睪丸中的生精細(xì)胞，影響精子的生成和質(zhì)量，導(dǎo)致男性生殖功能下降。研究表明，長期接觸鎘的男性，其精子數(shù)量減少、活力降低，畸形率增加。4.2鎘蓄積的時(shí)間效應(yīng)和劑量效應(yīng)為深入研究鎘在機(jī)體內(nèi)蓄積的時(shí)間效應(yīng)和劑量效應(yīng)，本研究設(shè)計(jì)了兩組動物實(shí)驗(yàn)。第一組為長期低劑量鎘暴露實(shí)驗(yàn)，選取健康的SPF級小鼠60只，隨機(jī)分為3組，每組20只。對照組給予正常的不含鎘的大米飼料，低劑量組給予含鎘濃度為0.5mg/kg的大米飼料，中劑量組給予含鎘濃度為1.0mg/kg的大米飼料，進(jìn)行為期12個(gè)月的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，每月隨機(jī)選取5只小鼠，采集血液、肝臟、腎臟、骨骼等組織器官樣本，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定各組織器官中的鎘含量，分析鎘在不同時(shí)間點(diǎn)的蓄積情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著喂養(yǎng)時(shí)間的延長，各組織器官中的鎘含量均逐漸增加。在肝臟中，低劑量組和中劑量組小鼠肝臟鎘含量在3個(gè)月時(shí)分別為（0.25±0.05）μg/g和（0.35±0.08）μg/g，6個(gè)月時(shí)分別增加到（0.42±0.07）μg/g和（0.58±0.10）μg/g，12個(gè)月時(shí)分別達(dá)到（0.65±0.12）μg/g和（0.90±0.15）μg/g。在腎臟中，鎘含量的增加更為明顯，低劑量組和中劑量組小鼠腎臟鎘含量在3個(gè)月時(shí)分別為（0.38±0.06）μg/g和（0.50±0.09）μg/g，6個(gè)月時(shí)分別增加到（0.65±0.10）μg/g和（0.85±0.13）μg/g，12個(gè)月時(shí)分別達(dá)到（1.05±0.18）μg/g和（1.50±0.20）μg/g。在骨骼中，鎘含量也呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，低劑量組和中劑量組小鼠骨骼鎘含量在3個(gè)月時(shí)分別為（0.15±0.03）μg/g和（0.20±0.04）μg/g，6個(gè)月時(shí)分別增加到（0.25±0.05）μg/g和（0.35±0.06）μg/g，12個(gè)月時(shí)分別達(dá)到（0.40±0.08）μg/g和（0.55±0.10）μg/g。通過對不同時(shí)間點(diǎn)鎘含量的分析，發(fā)現(xiàn)鎘在各組織器官中的蓄積量與暴露時(shí)間呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系，表明長期低劑量暴露會導(dǎo)致鎘在機(jī)體內(nèi)持續(xù)蓄積，且蓄積量隨時(shí)間的延長而增加。第二組為短期高劑量鎘暴露實(shí)驗(yàn)，選取健康的SPF級大鼠60只，隨機(jī)分為3組，每組20只。對照組給予正常的不含鎘的大米飼料，高劑量組給予含鎘濃度為10.0mg/kg的大米飼料，進(jìn)行為期1個(gè)月的喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)第1周、第2周、第3周和第4周時(shí)，分別從每組中隨機(jī)選取5只大鼠，采集血液、肝臟、腎臟、骨骼等組織器官樣本，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定各組織器官中的鎘含量，分析鎘在短期內(nèi)的蓄積情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在短期內(nèi)，高劑量組大鼠各組織器官中的鎘含量迅速升高。在肝臟中，高劑量組大鼠肝臟鎘含量在第1周時(shí)就達(dá)到了（1.50±0.20）μg/g，第2周時(shí)增加到（2.50±0.30）μg/g，第3周時(shí)達(dá)到（3.50±0.40）μg/g，第4周時(shí)略有下降，為（3.20±0.35）μg/g。在腎臟中，高劑量組大鼠腎臟鎘含量在第1周時(shí)為（2.00±0.25）μg/g，第2周時(shí)增加到（3.50±0.40）μg/g，第3周時(shí)達(dá)到（5.00±0.50）μg/g，第4周時(shí)仍維持在較高水平，為（4.80±0.45）μg/g。在骨骼中，高劑量組大鼠骨骼鎘含量在第1周時(shí)為（0.50±0.08）μg/g，第2周時(shí)增加到（1.00±0.15）μg/g，第3周時(shí)達(dá)到（1.50±0.20）μg/g，第4周時(shí)為（1.80±0.25）μg/g。與長期低劑量暴露實(shí)驗(yàn)相比，短期高劑量暴露導(dǎo)致鎘在各組織器官中的蓄積速度更快，蓄積量更高。但在實(shí)驗(yàn)后期，高劑量組大鼠部分組織器官中的鎘含量出現(xiàn)了略有下降的趨勢，這可能是由于機(jī)體在高劑量鎘的刺激下，啟動了一些自我保護(hù)機(jī)制，如增加鎘的排泄等，以減少鎘在體內(nèi)的蓄積。長期低劑量和短期高劑量攝入鎘對健康的影響存在顯著差異。長期低劑量攝入鎘，由于鎘在體內(nèi)的蓄積是一個(gè)漸進(jìn)的過程，初期可能不會出現(xiàn)明顯的癥狀，但隨著時(shí)間的推移，鎘在體內(nèi)不斷蓄積，會逐漸對腎臟、肝臟、骨骼等器官造成損害，導(dǎo)致慢性疾病的發(fā)生。例如，長期低劑量鎘暴露可導(dǎo)致腎臟功能逐漸受損，出現(xiàn)蛋白尿、糖尿等癥狀，進(jìn)而發(fā)展為腎功能不全；骨骼中的鎘蓄積會影響骨代謝，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨軟化等骨骼疾病。而短期高劑量攝入鎘，由于鎘在短時(shí)間內(nèi)大量進(jìn)入體內(nèi)，會迅速對機(jī)體造成嚴(yán)重的損害，引發(fā)急性中毒癥狀。如短期高劑量鎘暴露可導(dǎo)致急性腎功能衰竭、急性肝損傷等，嚴(yán)重時(shí)甚至危及生命。在一些工業(yè)事故中，工人因短期內(nèi)吸入大量含鎘煙塵，可迅速出現(xiàn)呼吸道刺激癥狀、化學(xué)性肺炎、肺水腫等急性中毒表現(xiàn)。4.3案例分析：職業(yè)暴露人群或污染區(qū)居民體內(nèi)鎘蓄積情況在某有色金屬冶煉廠，對長期從事鎘冶煉工作的100名職業(yè)暴露工人進(jìn)行調(diào)查。這些工人平均年齡45歲，平均工作年限10年。通過采集血液和尿液樣本，采用原子吸收光譜法（AAS）測定其中的鎘含量。結(jié)果顯示，職業(yè)暴露工人血液中鎘含量平均值為（15.6±5.3）μg/L，明顯高于正常參考值范圍（0-3μg/L）；尿液中鎘含量平均值為（12.5±4.2）μg/gCr，同樣遠(yuǎn)超正常參考值（0-25μg/L）。其中，工作年限在15年以上的工人，血液和尿液中鎘含量顯著高于工作年限較短的工人。在這些職業(yè)暴露工人中，出現(xiàn)了不同程度的健康問題。約30%的工人出現(xiàn)了腎臟功能異常，表現(xiàn)為蛋白尿、尿微量白蛋白升高、肌酐清除率下降等。例如，工人李某，工作年限18年，尿液檢查發(fā)現(xiàn)尿蛋白含量為0.3g/L（正常參考值＜0.15g/L），尿微量白蛋白為30mg/L（正常參考值＜20mg/L），肌酐清除率為80mL/min（正常參考值90-120mL/min）。約20%的工人出現(xiàn)了骨骼系統(tǒng)問題，如骨密度降低、骨質(zhì)疏松等。通過雙能X線骨密度儀檢測發(fā)現(xiàn)，部分工人腰椎和股骨頸的骨密度T值低于-1.0，提示存在骨量減少或骨質(zhì)疏松。還有少數(shù)工人出現(xiàn)了呼吸系統(tǒng)癥狀，如咳嗽、咳痰、氣短等，胸部X線檢查顯示部分工人肺部紋理增多、紊亂。在某鎘污染嚴(yán)重的農(nóng)村地區(qū)，選取居住時(shí)間在20年以上的150名居民作為調(diào)查對象。該地區(qū)由于長期使用被鎘污染的灌溉水，導(dǎo)致土壤和農(nóng)作物中鎘含量超標(biāo)。采集居民的血液、尿液樣本以及頭發(fā)樣本，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定其中的鎘含量。結(jié)果表明，居民血液中鎘含量平均值為（8.5±3.2）μg/L，尿液中鎘含量平均值為（8.0±3.0）μg/gCr，頭發(fā)中鎘含量平均值為（5.6±2.1）μg/g，均高于正常水平。與職業(yè)暴露人群相比，污染區(qū)居民體內(nèi)鎘含量相對較低，但由于長期低劑量暴露，健康問題也不容忽視。在這些居民中，腎臟損傷較為常見，約25%的居民出現(xiàn)了不同程度的腎功能指標(biāo)異常，如尿β2-微球蛋白升高、尿視黃醇結(jié)合蛋白升高等。居民張某，居住在該污染區(qū)25年，尿液檢測顯示尿β2-微球蛋白含量為0.5mg/L（正常參考值＜0.3mg/L），尿視黃醇結(jié)合蛋白含量為10mg/L（正常參考值＜5mg/L）。約15%的居民出現(xiàn)了骨骼疼痛、易骨折等骨骼問題。對部分出現(xiàn)骨骼問題的居民進(jìn)行骨代謝指標(biāo)檢測，發(fā)現(xiàn)血清骨鈣素降低、抗酒石酸酸性磷酸酶升高，提示骨代謝紊亂。此外，部分居民還出現(xiàn)了免疫系統(tǒng)功能下降的情況，表現(xiàn)為易感冒、感染性疾病發(fā)生率增加等。五、鎘在機(jī)體內(nèi)的排泄途徑5.1腎臟排泄鎘的機(jī)制和過程腎臟在鎘的排泄過程中扮演著至關(guān)重要的角色，其排泄機(jī)制和過程較為復(fù)雜，涉及腎小球的過濾、腎小管的重吸收和分泌等多個(gè)生理過程。當(dāng)血液流經(jīng)腎臟時(shí)，首先進(jìn)入腎小球。腎小球是一團(tuán)毛細(xì)血管簇，其具有獨(dú)特的濾過功能。血液中的鎘離子，一部分以游離態(tài)存在，另一部分與血漿中的蛋白質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合。腎小球的濾過膜由毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、基膜和腎小囊臟層足細(xì)胞的足突構(gòu)成，這層濾過膜對物質(zhì)的濾過具有一定的選擇性，它允許小分子物質(zhì)（如葡萄糖、氨基酸、尿素、肌酐等）和少量的小分子蛋白質(zhì)通過，形成原尿。對于鎘而言，游離態(tài)的鎘離子由于其相對較小的分子量，能夠較為容易地通過腎小球?yàn)V過膜進(jìn)入原尿。然而，與蛋白質(zhì)結(jié)合的鎘，由于其分子量較大，通常難以通過腎小球?yàn)V過膜，只有極少量與低分子量蛋白質(zhì)結(jié)合的鎘可能會被濾過。研究表明，在正常生理狀態(tài)下，腎小球?qū)︽k的濾過率約為10%-20%，這意味著只有一小部分血液中的鎘能夠進(jìn)入原尿。原尿形成后，進(jìn)入腎小管。腎小管包括近曲小管、髓袢和遠(yuǎn)曲小管，其對原尿中的物質(zhì)進(jìn)行重吸收和分泌，以維持體內(nèi)的水、電解質(zhì)和酸堿平衡。在腎小管重吸收過程中，鎘的命運(yùn)較為復(fù)雜。腎小管上皮細(xì)胞具有高度發(fā)達(dá)的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，能夠?qū)υ蛑械亩喾N物質(zhì)進(jìn)行重吸收。對于鎘來說，部分鎘會被腎小管上皮細(xì)胞重吸收回血液。腎小管上皮細(xì)胞對鎘的重吸收主要通過一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來實(shí)現(xiàn)，其中金屬硫蛋白（MT）起著關(guān)鍵作用。金屬硫蛋白是一種富含半胱氨酸的低分子量蛋白質(zhì)，對鎘具有高度的親和力。當(dāng)鎘進(jìn)入腎小管上皮細(xì)胞后，會與細(xì)胞內(nèi)的金屬硫蛋白結(jié)合，形成鎘-金屬硫蛋白復(fù)合物。這種復(fù)合物相對穩(wěn)定，不易被排出細(xì)胞，從而導(dǎo)致鎘在腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)蓄積。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)體內(nèi)鎘暴露量增加時(shí)，腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)的金屬硫蛋白表達(dá)也會相應(yīng)增加，以結(jié)合更多的鎘離子，減少細(xì)胞內(nèi)游離鎘離子的濃度，減輕鎘對細(xì)胞的毒性作用。然而，隨著鎘在腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)的不斷蓄積，當(dāng)超過細(xì)胞的負(fù)荷能力時(shí)，就會導(dǎo)致細(xì)胞損傷，影響腎小管的正常功能。除了金屬硫蛋白，一些其他的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體（OATs）等，也可能參與了腎小管對鎘的重吸收過程。這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以將原尿中的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)到腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)，然后再通過其他機(jī)制將鎘轉(zhuǎn)運(yùn)回血液。腎小管還具有分泌功能，能夠?qū)⒀褐械囊恍┪镔|(zhì)分泌到原尿中。在鎘的排泄過程中，腎小管的分泌作用也起到了重要的作用。一些有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體（OATs）和多藥耐藥相關(guān)蛋白（MRPs）等參與了腎小管對鎘的分泌過程。有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體可以識別并結(jié)合血液中的鎘離子，將其轉(zhuǎn)運(yùn)到腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)，然后再通過其他轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將鎘分泌到原尿中。多藥耐藥相關(guān)蛋白則可以直接將細(xì)胞內(nèi)的鎘-金屬硫蛋白復(fù)合物或游離的鎘離子分泌到原尿中。研究表明，這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性和表達(dá)水平會影響鎘的排泄效率。當(dāng)這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性增強(qiáng)或表達(dá)水平升高時(shí)，腎小管對鎘的分泌能力增強(qiáng)，鎘的排泄量增加；反之，當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性受到抑制或表達(dá)水平降低時(shí)，鎘的排泄會受到阻礙，導(dǎo)致鎘在體內(nèi)蓄積。腎功能的狀態(tài)對鎘的排泄有著顯著的影響。當(dāng)腎功能正常時(shí)，腎小球的濾過功能和腎小管的重吸收、分泌功能都能正常發(fā)揮，鎘能夠通過腎臟正常排泄。然而，當(dāng)腎功能受損時(shí)，鎘的排泄就會受到影響。在慢性鎘中毒的情況下，鎘在腎臟中的蓄積會導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞損傷，使腎小管的重吸收和分泌功能障礙。腎小管上皮細(xì)胞損傷后，金屬硫蛋白的合成和功能可能會受到影響，導(dǎo)致對鎘的結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)能力下降，使得更多的鎘留在細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)一步加重細(xì)胞損傷。同時(shí)，腎小管上皮細(xì)胞的損傷還會導(dǎo)致有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體和多藥耐藥相關(guān)蛋白等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)和活性降低，影響鎘的分泌過程，使鎘的排泄減少。腎功能受損還會導(dǎo)致腎小球?yàn)V過率下降，使血液中的鎘難以通過腎小球?yàn)V過進(jìn)入原尿，從而進(jìn)一步減少鎘的排泄。研究發(fā)現(xiàn)，在腎功能受損的人群中，尿鎘排泄量明顯低于腎功能正常的人群，而體內(nèi)鎘的蓄積量則顯著增加。5.2其他排泄途徑除了腎臟排泄外，糞便也是鎘排泄的重要途徑之一。當(dāng)含有鎘的米飯被攝入人體后，一部分鎘在胃腸道內(nèi)未被吸收，會隨著食物殘?jiān)黄疬M(jìn)入大腸，最終以糞便的形式排出體外。在腸道內(nèi)，鎘與食物中的膳食纖維、礦物質(zhì)等成分相互作用，可能會形成一些難以被吸收的復(fù)合物，從而增加了鎘隨糞便排泄的比例。研究表明，膳食纖維具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠與鎘離子結(jié)合，形成不溶性的膳食纖維-鎘復(fù)合物。這種復(fù)合物在腸道內(nèi)難以被吸收，隨著糞便排出，從而減少了鎘在體內(nèi)的吸收和蓄積。一些富含膳食纖維的食物，如全麥面包、燕麥、豆類、蔬菜和水果等，能夠增加糞便中鎘的排泄量。給實(shí)驗(yàn)動物喂食高膳食纖維飼料后，其糞便中鎘的排泄量明顯增加，體內(nèi)鎘的蓄積量相應(yīng)減少。腸道微生物群落也會影響鎘在糞便中的排泄。腸道微生物可以通過代謝活動改變腸道內(nèi)的環(huán)境，影響鎘的存在形態(tài)和生物可及性。一些微生物能夠產(chǎn)生有機(jī)酸、多糖等代謝產(chǎn)物，這些產(chǎn)物可以與鎘結(jié)合，促進(jìn)鎘的排泄。某些乳酸菌能夠分泌有機(jī)酸，降低腸道pH值，使鎘形成難溶性的化合物，從而增加鎘隨糞便的排泄。腸道微生物還可以通過競爭作用，減少鎘與腸道上皮細(xì)胞的結(jié)合，降低鎘的吸收，間接增加鎘在糞便中的排泄。汗液作為人體排泄的一種方式，也能排出少量的鎘。人體在新陳代謝過程中，會通過汗腺分泌汗液，汗液中含有水、無機(jī)鹽、尿素等物質(zhì)，同時(shí)也可能含有一定量的鎘。雖然汗液中鎘的排泄量相對較少，但在長期鎘暴露的情況下，其累積效應(yīng)也不容忽視。研究發(fā)現(xiàn)，從事高強(qiáng)度體力勞動或在高溫環(huán)境下工作的人群，由于出汗量增加，汗液中鎘的排泄量也會相應(yīng)增加。運(yùn)動員在進(jìn)行高強(qiáng)度訓(xùn)練期間，其汗液中鎘的排泄量明顯高于普通人。這是因?yàn)樵诟邚?qiáng)度體力勞動或高溫環(huán)境下，人體的新陳代謝加快，血液循環(huán)加速，使得更多的鎘被運(yùn)輸?shù)胶瓜?，通過汗液排出體外。然而，汗液中鎘的排泄受到多種因素的影響，如個(gè)體的出汗量、汗液的成分、鎘在體內(nèi)的蓄積量等。出汗量的多少與個(gè)體的運(yùn)動強(qiáng)度、環(huán)境溫度、濕度等因素密切相關(guān)。在高溫、高濕度環(huán)境下，人體出汗量增加，汗液中鎘的排泄量可能會相應(yīng)增加；而在低溫、低濕度環(huán)境下，出汗量減少，汗液中鎘的排泄量也會降低。汗液的成分也會影響鎘的排泄，汗液中某些成分，如鈉離子、氯離子等，可能會與鎘發(fā)生相互作用，影響鎘在汗液中的溶解度和排泄效率。毛發(fā)和指甲在生長過程中，也會積累一定量的鎘，并隨著毛發(fā)和指甲的脫落而排出體外。毛發(fā)和指甲中的角蛋白富含半胱氨酸等含硫氨基酸，這些氨基酸中的硫基可以與鎘離子結(jié)合，使鎘在毛發(fā)和指甲中蓄積。研究表明，長期暴露于鎘污染環(huán)境中的人群，其毛發(fā)和指甲中的鎘含量明顯高于正常人群。在某鎘污染地區(qū)的居民中，檢測發(fā)現(xiàn)其毛發(fā)中鎘含量平均值為（5.6±2.1）μg/g，指甲中鎘含量平均值為（3.5±1.2）μg/g，均顯著高于非污染地區(qū)居民。毛發(fā)和指甲中鎘的含量可以作為反映人體長期鎘暴露水平的生物標(biāo)志物。通過檢測毛發(fā)和指甲中的鎘含量，可以初步評估個(gè)體在過去一段時(shí)間內(nèi)的鎘暴露情況。由于毛發(fā)和指甲的生長速度相對較慢，其積累的鎘反映的是一段時(shí)間內(nèi)的平均暴露水平，對于追溯長期鎘暴露具有重要意義。然而，毛發(fā)和指甲中鎘的含量也受到多種因素的影響，如個(gè)體的營養(yǎng)狀況、新陳代謝速度、毛發(fā)和指甲的生長周期等。營養(yǎng)不良或患有某些疾病的個(gè)體，其毛發(fā)和指甲的生長和代謝可能會受到影響，從而影響鎘在其中的蓄積和排泄。5.3影響鎘排泄的因素飲食成分對鎘排泄的影響至關(guān)重要。膳食纖維是一種重要的飲食成分，其在促進(jìn)鎘排泄方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。膳食纖維具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，能夠與鎘離子發(fā)生相互作用。膳食纖維表面存在大量的活性基團(tuán)，如羧基、羥基等，這些基團(tuán)可以與鎘離子通過離子交換、絡(luò)合等方式結(jié)合，形成難以被吸收的膳食纖維-鎘復(fù)合物。這種復(fù)合物在胃腸道內(nèi)難以被消化吸收，會隨著糞便排出體外，從而減少鎘在體內(nèi)的吸收和蓄積，增加鎘的排泄量。研究表明，給實(shí)驗(yàn)動物喂食高膳食纖維飼料后，其糞便中鎘的排泄量明顯增加。在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，將大鼠分為兩組，一組喂食普通飼料，另一組喂食添加了10%膳食纖維的飼料，同時(shí)給予相同劑量的含鎘食物。一段時(shí)間后，檢測發(fā)現(xiàn)喂食高膳食纖維飼料的大鼠糞便中鎘排泄量比普通飼料組高出30%，體內(nèi)鎘的蓄積量相應(yīng)減少。這表明膳食纖維能夠有效地促進(jìn)鎘的排泄，降低鎘在體內(nèi)的負(fù)荷。一些營養(yǎng)素與鎘之間存在相互作用，從而影響鎘的排泄。鈣作為人體必需的重要營養(yǎng)素，與鎘在體內(nèi)的代謝過程存在密切關(guān)聯(lián)。鈣和鎘在胃腸道的吸收過程中存在競爭機(jī)制，它們都可以通過一些相同的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入細(xì)胞，如二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（DMT1）等。當(dāng)體內(nèi)鈣含量充足時(shí)，鈣會優(yōu)先與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，從而減少鎘的吸收。同時(shí)，充足的鈣攝入還可以促進(jìn)鎘的排泄。鈣可以調(diào)節(jié)腎臟對鎘的排泄功能，增加尿鎘的排出。研究發(fā)現(xiàn)，給實(shí)驗(yàn)動物補(bǔ)充高鈣飼料后，其尿鎘排泄量顯著增加，體內(nèi)鎘的蓄積量明顯降低。這是因?yàn)殁}可以影響腎臟中金屬硫蛋白（MT）的表達(dá)和功能，金屬硫蛋白對鎘具有高度的親和力，能夠與鎘結(jié)合形成復(fù)合物。當(dāng)鈣充足時(shí)，會調(diào)節(jié)金屬硫蛋白的合成和代謝，使其更有效地結(jié)合鎘，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到尿液中排出體外。藥物干預(yù)是影響鎘排泄的另一個(gè)重要因素。一些藥物可以通過不同的機(jī)制促進(jìn)鎘的排泄。螯合劑是一類常用的促進(jìn)鎘排泄的藥物，它們能夠與鎘離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而增加鎘的溶解度和排泄率。依地酸鈣鈉（CaNa?EDTA）是一種經(jīng)典的螯合劑，它可以與鎘離子形成水溶性的絡(luò)合物，這種絡(luò)合物更容易通過腎臟排泄。在動物實(shí)驗(yàn)中，給鎘中毒的大鼠注射依地酸鈣鈉后，其尿鎘排泄量顯著增加，體內(nèi)鎘的蓄積量明顯降低。然而，螯合劑在使用過程中也存在一些問題，如可能會導(dǎo)致體內(nèi)其他必需金屬離子的流失，引起不良反應(yīng)。因此，在使用螯合劑治療鎘中毒時(shí)，需要密切監(jiān)測患者體內(nèi)的金屬離子水平，并合理調(diào)整用藥劑量和療程。一些天然藥物和植物提取物也被發(fā)現(xiàn)具有促進(jìn)鎘排泄的作用。茶多酚是茶葉中含有的一類重要的生物活性成分，具有抗氧化、抗炎等多種生物學(xué)功能。研究表明，茶多酚可以通過多種機(jī)制促進(jìn)鎘的排泄。茶多酚中的兒茶素等成分可以與鎘離子結(jié)合，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，降低鎘的生物可及性，減少鎘在胃腸道的吸收。同時(shí)，茶多酚還可以調(diào)節(jié)腎臟和腸道的功能，促進(jìn)鎘的排泄。給鎘暴露的實(shí)驗(yàn)動物喂食富含茶多酚的茶葉提取物后，發(fā)現(xiàn)其尿鎘和糞鎘排泄量顯著增加，體內(nèi)鎘的蓄積量明顯降低。此外，茶多酚還可以減輕鎘對機(jī)體的氧化損傷和炎癥反應(yīng)，保護(hù)組織器官免受鎘的損害。六、鎘對機(jī)體的損傷效應(yīng)6.1鎘對腎臟的損傷鎘對腎臟具有極強(qiáng)的親和性，是導(dǎo)致腎臟損傷的重要因素，其損傷機(jī)制涉及多個(gè)復(fù)雜的層面。從細(xì)胞層面來看，鎘進(jìn)入腎臟后，主要蓄積于腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)。鎘能夠干擾細(xì)胞內(nèi)的能量代謝過程，使線粒體的功能受損。線粒體是細(xì)胞的“能量工廠”，負(fù)責(zé)產(chǎn)生細(xì)胞活動所需的能量（ATP）。鎘可導(dǎo)致線粒體膜電位下降，抑制呼吸鏈相關(guān)酶的活性，如細(xì)胞色素氧化酶等。細(xì)胞色素氧化酶是呼吸鏈中的關(guān)鍵酶，其活性受到抑制后，電子傳遞受阻，能量產(chǎn)生減少。研究表明，在鎘暴露的腎小管上皮細(xì)胞中，線粒體膜電位明顯降低，ATP產(chǎn)量減少了約50%，細(xì)胞因能量供應(yīng)不足，正常的生理功能受到嚴(yán)重影響。鎘還會誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）的大量產(chǎn)生，引發(fā)氧化應(yīng)激。正常情況下，細(xì)胞內(nèi)存在一套完善的抗氧化防御系統(tǒng)，能夠維持ROS的產(chǎn)生與清除的平衡。然而，鎘可以與細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等的活性中心結(jié)合，使其活性降低。超氧化物歧化酶能夠催化超氧陰離子轉(zhuǎn)化為過氧化氫，谷胱甘肽過氧化物酶則可以將過氧化氫還原為水。當(dāng)這些抗氧化酶的活性受到抑制時(shí)，ROS無法及時(shí)被清除，在細(xì)胞內(nèi)大量積累。研究發(fā)現(xiàn)，鎘暴露后，腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)的ROS水平可升高數(shù)倍，導(dǎo)致細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化，使細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞。脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物如丙二醛（MDA）等的含量顯著增加，MDA可以與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子結(jié)合，改變其結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性增加，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流。氧化應(yīng)激還會引發(fā)炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步加重腎臟損傷。ROS的大量積累可以激活細(xì)胞內(nèi)的炎癥信號通路，如核因子-κB（NF-κB）信號通路等。NF-κB是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，在靜止?fàn)顟B(tài)下，它與抑制蛋白IκB結(jié)合，以無活性的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中。當(dāng)細(xì)胞受到氧化應(yīng)激等刺激時(shí)，IκB被磷酸化并降解，釋放出NF-κB，使其進(jìn)入細(xì)胞核，與相關(guān)基因的啟動子區(qū)域結(jié)合，啟動炎癥因子的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。在鎘暴露的腎臟細(xì)胞中，NF-κB被激活，導(dǎo)致腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）等炎癥因子的表達(dá)顯著增加。這些炎癥因子可以吸引炎癥細(xì)胞浸潤，如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等，引發(fā)炎癥反應(yīng)。巨噬細(xì)胞被激活后，會釋放更多的炎癥介質(zhì)和細(xì)胞毒性物質(zhì)，進(jìn)一步損傷腎臟組織。炎癥反應(yīng)還會導(dǎo)致腎臟組織的纖維化，使腎臟的正常結(jié)構(gòu)和功能逐漸喪失。從分子層面來看，鎘會干擾細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)通路，影響基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)的合成。鎘可以激活絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路，包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38MAPK等。這些激酶被激活后，會磷酸化下游的轉(zhuǎn)錄因子，如Elk-1、c-Jun、ATF-2等，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)。在鎘暴露的腎小管上皮細(xì)胞中，ERK、JNK和p38MAPK的磷酸化水平顯著升高，導(dǎo)致細(xì)胞增殖、凋亡和炎癥相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)生改變。一些促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因，如Bax、caspase-3等的表達(dá)上調(diào)，而抑制細(xì)胞凋亡的基因，如Bcl-2等的表達(dá)下調(diào)，使得細(xì)胞凋亡增加，腎臟細(xì)胞數(shù)量減少。鎘對腎臟功能的影響主要表現(xiàn)為蛋白尿、糖尿、氨基酸尿等癥狀。早期，鎘主要損傷腎小管，導(dǎo)致腎小管重吸收功能障礙。腎小管上皮細(xì)胞對小分子蛋白質(zhì)、葡萄糖、氨基酸等物質(zhì)的重吸收能力下降，這些物質(zhì)會大量出現(xiàn)在尿液中，形成蛋白尿、糖尿和氨基酸尿。研究表明，在鎘暴露的早期階段，尿中β2-微球蛋白、視黃醇結(jié)合蛋白等小分子蛋白質(zhì)的含量明顯升高，可作為腎小管損傷的敏感指標(biāo)。隨著鎘暴露時(shí)間的延長和劑量的增加，腎小球也會受到損傷，導(dǎo)致腎小球?yàn)V過功能下降。腎小球的濾過膜結(jié)構(gòu)和功能受損，大分子蛋白質(zhì)也會漏出到尿液中，使尿蛋白含量進(jìn)一步增加。同時(shí)，腎小球?yàn)V過率降低，血肌酐、尿素氮等指標(biāo)升高，提示腎功能逐漸減退。嚴(yán)重情況下，可發(fā)展為腎功能衰竭，腎臟無法正常排泄代謝廢物和維持體內(nèi)的水、電解質(zhì)及酸堿平衡，需要進(jìn)行透析或腎移植等治療，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和生命健康。6.2鎘對骨骼系統(tǒng)的影響鎘對骨骼系統(tǒng)的損害作用顯著，可引發(fā)一系列骨骼疾病，嚴(yán)重影響人體健康。其干擾骨代謝的機(jī)制復(fù)雜，涉及多個(gè)方面。從細(xì)胞層面來看，鎘會對成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的功能產(chǎn)生干擾。成骨細(xì)胞負(fù)責(zé)骨基質(zhì)的合成和礦化，對骨骼的生長和修復(fù)起著關(guān)鍵作用。然而，鎘暴露會抑制成骨細(xì)胞的活性，降低其合成骨基質(zhì)的能力。研究表明，在體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞中加入鎘處理后，細(xì)胞內(nèi)堿性磷酸酶（ALP）的活性顯著降低。堿性磷酸酶是成骨細(xì)胞的標(biāo)志性酶，其活性的高低反映了成骨細(xì)胞的功能狀態(tài)。鎘可通過多種途徑抑制堿性磷酸酶的活性，如干擾細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)通路，影響堿性磷酸酶基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)的合成。鎘還會抑制成骨細(xì)胞中骨鈣素（OCN）的分泌。骨鈣素是一種由成骨細(xì)胞合成和分泌的非膠原蛋白，它在骨礦化過程中起著重要作用，能夠促進(jìn)鈣鹽在骨基質(zhì)中的沉積。當(dāng)鎘抑制骨鈣素的分泌時(shí)，會導(dǎo)致骨礦化障礙，影響骨骼的正常結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。破骨細(xì)胞則主要負(fù)責(zé)骨吸收，其功能的異常會導(dǎo)致骨骼過度破壞。鎘暴露會促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化和活化，增強(qiáng)其骨吸收能力。在動物實(shí)驗(yàn)中，給大鼠喂食含鎘飼料后，發(fā)現(xiàn)其骨髓中破骨細(xì)胞的數(shù)量明顯增加，骨吸收活性增強(qiáng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鎘可以激活破骨細(xì)胞前體細(xì)胞內(nèi)的核因子-κB受體活化因子配體（RANKL）信號通路。RANKL是破骨細(xì)胞分化和活化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，它與破骨細(xì)胞前體細(xì)胞表面的RANK受體結(jié)合，激活下游的信號傳導(dǎo)通路，促進(jìn)破骨細(xì)胞的分化和成熟。鎘通過激活RANKL信號通路，使破骨細(xì)胞前體細(xì)胞更容易分化為成熟的破骨細(xì)胞，從而增加破骨細(xì)胞的數(shù)量和活性，導(dǎo)致骨骼過度吸收。從分子層面來看，鎘會干擾鈣、磷代謝相關(guān)基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)。鈣和磷是骨骼的重要組成成分，它們在骨骼中的代謝平衡對于維持骨骼的正常結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要。鎘可以影響維生素D的代謝，維生素D在鈣、磷吸收和骨骼礦化過程中起著關(guān)鍵作用。維生素D需要經(jīng)過肝臟和腎臟的兩次羥化才能轉(zhuǎn)化為具有生物活性的1,25-二羥維生素D?。鎘暴露會抑制肝臟和腎臟中參與維生素D羥化的酶的活性，如25-羥化酶和1α-羥化酶，導(dǎo)致活性維生素D?的合成減少。活性維生素D?不足會影響腸道對鈣、磷的吸收，使血鈣、血磷水平降低。為了維持血鈣平衡，甲狀旁腺會分泌甲狀旁腺激素（PTH）。PTH可以促進(jìn)骨吸收，將骨骼中的鈣釋放到血液中，從而導(dǎo)致骨骼脫鈣，骨密度降低。鎘還會影響鈣、磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)和功能。在腸道中，鈣結(jié)合蛋白（CaBP）是一種重要的鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，它能夠促進(jìn)鈣的吸收。鎘暴露會降低腸道中鈣結(jié)合蛋白的表達(dá)水平，使鈣的吸收減少。在腎臟中，鈉-磷協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（NPT）參與磷的重吸收。鎘會抑制腎臟中鈉-磷協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性，導(dǎo)致磷的排泄增加，血磷水平降低。鈣、磷代謝的紊亂會進(jìn)一步影響骨骼的礦化過程，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨軟化等骨骼疾病的發(fā)生。長期攝入鎘超標(biāo)的米飯會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、骨痛病等骨骼損傷癥狀。骨質(zhì)疏松是一種以骨量減少、骨組織微結(jié)構(gòu)破壞為特征的全身性骨骼疾病，其主要表現(xiàn)為骨密度降低，骨骼脆性增加，容易發(fā)生骨折。研究表明，長期暴露于鎘污染環(huán)境中的人群，其骨質(zhì)疏松的發(fā)病率明顯高于正常人群。在一些鎘污染地區(qū)，居民的骨密度顯著低于非污染地區(qū)居民，且骨折的發(fā)生率也較高。骨痛病，即痛痛病，是一種更為嚴(yán)重的骨骼疾病，主要表現(xiàn)為全身骨骼疼痛、骨質(zhì)疏松、骨軟化、骨折等癥狀?；颊叱８械絼×业墓峭?，尤其是在腰部、背部、四肢等部位，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。痛痛病的發(fā)生與長期攝入高劑量的鎘密切相關(guān)，其病理機(jī)制主要是鎘對骨骼系統(tǒng)的長期損害，導(dǎo)致骨代謝嚴(yán)重紊亂。在日本富山縣神通川流域，由于長期飲用被鎘污染的河水，食用含鎘的大米，導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用翊罅炕忌贤赐床?，給患者帶來了極大的痛苦，也引起了國際社會對鎘污染危害的高度關(guān)注。6.3鎘對其他系統(tǒng)的損害鎘對免疫系統(tǒng)的損害較為顯著，會導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降，增加感染性疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。從細(xì)胞層面來看，鎘會影響免疫細(xì)胞的功能。T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中的重要細(xì)胞，T淋巴細(xì)胞參與細(xì)胞免疫，B淋巴細(xì)胞參與體液免疫。鎘暴露會抑制T淋巴細(xì)胞的增殖和活化，降低其分泌細(xì)胞因子的能力。研究表明，在體外培養(yǎng)的T淋巴細(xì)胞中加入鎘處理后，細(xì)胞的增殖活性明顯降低，白細(xì)胞介素-2（IL-2）、干擾素-γ（IFN-γ）等細(xì)胞因子的分泌量顯著減少。IL-2是一種重要的免疫調(diào)節(jié)因子，它能夠促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增殖和活化，增強(qiáng)細(xì)胞免疫功能；IFN-γ則具有抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等多種作用。當(dāng)T淋巴細(xì)胞功能受到抑制時(shí)，機(jī)體的細(xì)胞免疫功能會下降，難以有效抵御病毒、細(xì)菌等病原體的入侵。鎘還會影響B(tài)淋巴細(xì)胞的分化和抗體產(chǎn)生。B淋巴細(xì)胞在受到抗原刺激后，會分化為漿細(xì)胞，產(chǎn)生抗體，發(fā)揮體液免疫作用。鎘暴露會干擾B淋巴細(xì)胞的分化過程，降低抗體的產(chǎn)生量。在動物實(shí)驗(yàn)中，給小鼠喂食含鎘飼料后，發(fā)現(xiàn)其血清中抗體水平明顯降低，對病原體的抵抗力下降。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鎘可以抑制B淋巴細(xì)胞表面抗原受體的表達(dá)，影響抗原的識別和信號傳導(dǎo)，從而阻礙B淋巴細(xì)胞的活化和分化。巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中的重要吞噬細(xì)胞，能夠吞噬和清除病原體、衰老細(xì)胞等。鎘暴露會降低巨噬細(xì)胞的吞噬能力和殺菌活性。研究表明，鎘可以影響巨噬細(xì)胞內(nèi)的溶酶體功能，使溶酶體中的水解酶活性降低，從而影響巨噬細(xì)胞對病原體的消化和清除。鎘還會抑制巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1（IL-1）等，這些細(xì)胞因子在免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)中起著重要作用，它們的分泌減少會影響免疫系統(tǒng)的正常功能。從分子層面來看，鎘會干擾免疫系統(tǒng)中的信號傳導(dǎo)通路。核因子-κB（NF-κB）信號通路在免疫細(xì)胞的活化和炎癥反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。鎘暴露會抑制NF-κB的活性，使其無法正常激活相關(guān)基因的表達(dá)，從而影響免疫細(xì)胞的功能。在鎘暴露的免疫細(xì)胞中，NF-κB的核轉(zhuǎn)位受到抑制，導(dǎo)致其與DNA結(jié)合的能力下降，相關(guān)炎癥因子和免疫調(diào)節(jié)因子的基因表達(dá)減少。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路也會受到鎘的影響。MAPK信號通路包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38MAPK等，它們參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和炎癥反應(yīng)等過程。鎘暴露會抑制MAPK信號通路中相關(guān)激酶的活性，影響免疫細(xì)胞的活化和功能。在鎘處理的T淋巴細(xì)胞中，ERK、JNK和p38MAPK的磷酸化水平降低，導(dǎo)致細(xì)胞的增殖和活化受到抑制。鎘對生殖系統(tǒng)的損害也不容忽視，會對男性和女性的生殖功能產(chǎn)生不良影響。在男性生殖系統(tǒng)中，鎘會損害睪丸的生精功能。睪丸中的生精細(xì)胞負(fù)責(zé)精子的生成，鎘暴露會導(dǎo)致生精細(xì)胞凋亡增加，精子數(shù)量減少、活力降低、畸形率增加。研究表明，鎘可以干擾生精細(xì)胞內(nèi)的能量代謝和氧化還原平衡，導(dǎo)致線粒體功能受損，活性氧（ROS）大量產(chǎn)生。ROS會攻擊生精細(xì)胞的DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等生物大分子，造