009 锌转运体研究进展

锌转运体(ZnT)的发现深化了对锌在细胞和分子水平的认识.迄今为止所克隆出的4种哺乳动物ZnT(ZnT1、ZnT2、ZnT3、ZnT4)在蛋白结构上具有6个跨膜域、富组氨酸胞内袢、C,N末端位于胞内等共性.对ZnT的分布及基本功能进行了初步研究.ZnT1分布广泛,位于细胞膜上,可使细胞内锌外排;ZnT2分布于肠、肾、睾丸,ZnT3主要分布于脑、睾丸,ZnT4分布于乳腺、脑、睾丸,ZnT2、ZnT3、ZnT4均定位于胞内囊泡膜上,且功能相似,可使细胞内锌转运入囊泡.通过ZnT对胞内锌的这种外排或胞内转运作用,可使细胞避免高锌引发的细胞毒性.涉及锌的非专一性转运体包括二价金属离子转运体(DMT1)、调控锌铁的转运体样基因(ZIRTL)和人类调控锌铁蛋白(hZIP2)等.另外,对非哺乳动物涉及锌转运的组分作了简要介绍.     

锌转运体研究发展

锌转运（ZnT)的发现深化了对锌在细胞和分子水平的认识。迄今为止所克隆出的4种哺乳动物ZnT(ZnT1、ZnT2、ZnT3、ZnT4）在蛋白结构上具有6个跨膜域、富组氨酸胞内袢、C，N末端位于内等共性。对ZnT的分布及基本功能进行了初步研究。ZnT1分布广泛，位于细胞膜上，可使细胞内锌外排；ZnT2分布于肠、肾、睾丸，ZnT3主要分布于脑、睾丸，ZnT4分布于乳腺、脑、睾丸，ZnT2、ZnT3、ZnT4、均定于胞内囊泡膜上，且功能相似，可使细胞内锌转运入囊泡。通过ZnT对胞内锌的这种外排或胞内转运作用，可使细胞避免高锌引发的细胞毒性。涉及锌的非专一性转运体包括二价金属离子转运体（DMT1）、调控锌铁的转运体样基因（ZIRTL）和人类调控锌铁蛋白（hZIP2）等。另外，对非哺乳动物涉及锌转运的组分作了简要介绍。     

锌转运体的结构预测、转运机制和功能

机体维持细胞内锌内稳态具有很重要的意义,因而研究锌转运体的结构、转运机制和功能非常有必要。锌转运体家族种类很多,大体可以分为以下3种:Zrt-Irt样蛋白家族、助阳离子扩散体家族和双价金属转运体家族。Zrt-Irt样蛋白家族的主要功能是摄取锌进入细胞内,以补充细胞内锌的不足;而助阳离子扩散体家族成员主要参与锌的外排和锌在细胞内的区室化,以达到降低细胞内锌浓度并贮存锌到细胞器中的目的。双价金属转运体家族具有潜在锌转运活性,但目前尚有争议。     

锌转运体对男性（雄性）生殖作用的研究进展

锌对精子的发育成熟非常关键,而介导锌转运的锌转运体主要来自于锌转运蛋白（Zinc transporter,ZnT）和锌铁调控转运蛋白（Zrt-,Irt-like protein,ZIP）两大家族。在睾丸中,不同的锌转运体依次表达于生精细胞质膜上,参与精子发生和精子形成过程;此外,血睾屏障的维持以及睾酮的生物合成亦需要相应的锌转运体参与。附睾上皮组织高表达ZnT,附睾内精子表面有ZIP1、ZIP5、ZIP6和ZIP8,其有助于精子对锌的吸收且参与精子成熟过程。前列腺腺上皮细胞通过ZIP1吸收血液中的锌,以维持前列腺组织高锌水平;另一方面,该上皮也可通过ZIP2、ZIP3及ZIP4重吸收前列腺液中的锌,确保精浆中重要的抗氧化剂柠檬酸盐的正常分泌。综述锌及其转运体在男性（雄性）生殖中的作用对于了解其生殖过程的发生及男性不育的病理机制均有十分重要的意义。     

低锌浓度培养基对Caco2细胞二价金属离子转运体mRNA表达的影响

锌是人体必需的微量营养素之一，锌缺乏或过量与多种机能紊乱相关。二价金属离子转运体（divalent metaltransporter 1，DMT1）是近期发现的哺乳动物金属离子转运体，在机体所有组织几乎均有表达，具有对铁、锌等多种二价金属离子的转运功能。我们既往的实验结果显示膳食高锌可以导致断乳小鼠睾丸DMT1 mRNA表达显著降低，约为适锌时表达量的1／3～1／4，提示可能为哺乳期后幼鼠维持锌内稳态的一种反馈保护机制，但是脑组织中的DMT1 mRNA表达未见变化，提示在脑组织锌转运中DMT1可能不作为主要的转运体。小肠是锌吸收的重要场所，DMT1是否参与小肠锌吸收过程？我们以不同锌浓度培养的Caco2细胞为模型，观察其对DMT1 mRNA表达的影响及其规律，探讨DMT1在小肠锌吸收中的可能作用。     

锌转运体对男性(雄性)生殖作用的研究进展

锌对精子的发育成熟非常关键,而介导锌转运的锌转运体主要来自于锌转运蛋白(Zinc transporter,ZnT)和锌铁调控转运蛋白(Zrt-,Irt-like protein,ZIP)两大家族。在睾丸中,不同的锌转运体依次表达于生精细胞质膜上,参与精子发生和精子形成过程;此外,血睾屏障的维持以及睾酮的生物合成亦需要相应的锌转运体参与。附睾上皮组织高表达ZnT,附睾内精子表面有ZIP1、ZIP5、ZIP6和ZIP8,其有助于精子对锌的吸收且参与精子成熟过程。前列腺腺上皮细胞通过ZIP1吸收血液中的锌,以维持前列腺组织高锌水平;另一方面,该上皮也可通过ZIP2、ZIP3及ZIP4重吸收前列腺液中的锌,确保精浆中重要的抗氧化剂柠檬酸盐的正常分泌。综述锌及其转运体在男性(雄性)生殖中的作用对于了解其生殖过程的发生及男性不育的病理机制均有十分重要的意义。     

锌铁调控蛋白ZIP的结构和功能

锌铁调控蛋白ZIP隶属金属离子转运体超家族 ,其基因家族成员首先在植物中被发现 ,随后在多种动植物水平被克隆。ZIP转运体可转运众多阳离子 ,包括Ca2 + ,Fe2 + ,Mn2 + 及Zn2 + 等。了解ZIP转运体在动植物中如何发挥离子转运功能 ,对从分子水平认识金属离子缺乏或蓄积的机理有着重要的理论意义和广泛的应用价值。本文就最近在拟南芥Arabidopsis中发现的一个新的金属离子转运体家族 -锌铁调控蛋白ZIP家族的结构及其成员的功能进行综述     

含锌神经元的确定和方法

含锌神经元定义为将弱结合的 (组织化学染色的 )锌隔离于神经元突触前小结囊泡中的神经元。现已表明锌在这些囊泡中聚集是因为在这些同样的神经元囊泡的膜上 ,存在锌特异性泵 ,即锌转运体 - 3(Zn T- 3)。实际上 ,含锌神经元最终可以根据其囊泡中存在 Zn T- 3蛋白来确定。值得注意的是 ,富积于含锌神经元囊泡中的脑锌总量很少 ,可能小于大脑中锌总量的 5 %。这种情况很像谷氨酸 ,只有很少量的谷氨酸被隔离于谷氨酸能神经元的囊泡中 ,而其余则作为蛋白质和肽类的组成而存在。无疑 ,囊泡中谷氨酸、锌的贮存少 ,不说明囊泡中的谷氨酸和锌不重…     

锌对断乳小鼠金属离子转运体mRNA表达的影响

目的 观察哺乳期后幼鼠在不同膳食锌水平条件下的生长情况；探索膳食锌对幼鼠2价金属离子转运体(DMTl)mRNA表达所产生的影响。方法 20只肿瘤研究所(ICR)幼鼠(P21)随机分为膳食缺锌(ZD，Zn 1mg／kg)、适锌(ZA，Zn30mg／kg)、高锌(ZS，Zn180mg／kg)、对喂(PF，Zn180mg／kg)4组。以相应饲料饲喂3周(P21～P42)，观察小鼠P21～P42期间的摄食量及体重变化。饲喂3周后，处死小鼠取血清及相关组织，原子吸收分光光度法测定小鼠血清锌含量。半定量(RT-PCR法)检测不同膳食锌水平幼鼠P42时DMTlmRNA的表达状况。结果 断乳幼鼠饲喂不同水平膳食锌3周后，缺锌幼鼠摄食量及体重显著低于其余各组，血清锌与其余各组存在显著性差异。膳食高锌可致睾丸DMTlmRNA表达显著降低，约为适锌时表达量的1／3～1／4，脑中DMTlmRNA表达未见变化。结论 哺乳期后保证膳食足量锌对幼鼠的生长发育十分重要；小鼠睾丸DMTlmRNA在高锌时表达量下降可能是哺乳期后幼鼠维持锌内稳态的一种反馈保护机制。     

锌对红细胞膜转运功能影响的研究

目的 :　研究锌对红细胞膜离子转运功能的影响。方法 :　分体内和体外实验。雄性断乳期大鼠按体重随机分为低锌 (LZ)、正常锌 (NZ)和高锌 (HZ)三组 ,每组 1 0只 ,分别用锌含量不同的饲料 (2 .2 ,2 8和 1 2 8mg/kg diet)喂饲 4w,观察锌摄入量不同对大鼠红细胞膜上 Na2 /K2泵、COTS- 1、COTS- 2、Gardos和 RF等通道转运活性的影响 ;体外实验观察加入不同浓度锌 (0、5、1 0、5 0、1 0 0和 5 0 0 μmol/L Zn2 + )对人红细胞膜上这 5种阳离子转运通道活性的影响。结果 :　适宜的锌是保证 Na+ /K+ 泵、COTS- 2和 Gardos通道活性的关键因素之一 ,体内外过高或过低的锌均会抑制其离子转运功能 ,COTS- 1和 RF随锌浓度的升高转运活性增强 ,提示了其部分代偿功能。结论 :　锌对维持红细胞膜的正常离子转运功能有重要意义。     

锰在大鼠睾丸细胞内的分布及其雄性生殖毒性影响研究

目的了解锰在睾丸细胞中的定量分布及对微量元素、巯基含量的影响.方法每日给雄性大鼠腹腔注射MnCl2@4H2O(15mg/kg),连续84天后分离出睾丸亚细胞成分,测锰、铜、铁、锌和巯基含量.结果未染锰时,锰在大鼠睾丸细胞内主要存在于细胞膜上;染锰后,睾丸细胞内可溶性组分及微粒体内锰含量大幅上升(P＜0.01),微粒体内锌含量明显增多,线粒体内巯基含量显著减少(P＜0.05).结论在睾丸细胞内,过量锰主要蓄积于可溶性组分和微粒体中,并可导致细胞内微量元素分布改变及巯基含量减少,这可能在锰的雄性生殖毒性方面具有重要意义.     

葡萄糖酸锌对甲状腺激素水平及甲状腺和睾丸形态学的影响

[目的 ]观察锌对甲状腺激素水平及甲状腺和睾丸形态学的影响。 [方法 ]选用纯系新西兰雄性大白兔 ,饮水中加葡萄糖酸锌 (锌含量 1 5 0mmol/L)喂养 ,加锌前后 4次观察血清锌含量变化 ,喂养 1 2个月后观察血清甲状腺激素(T3、T4 )水平、甲状腺和睾丸形态学变化。 [结果 ]大白兔加锌喂养 3个月后血清锌含量明显升高 (P <0 0 1 ) ,6个月后持续升高 (P <0 0 1 ) ,1 2个月后趋于稳定。血清T3水平降低 (P <0 0 5) ,T4 水平呈下降趋势。甲状腺及睾丸形态学无明显改变。 [结论 ]补锌能降低甲状腺激素水平 ,但对甲状腺及睾丸形态学无影响     

锌影响镉对人未成熟树突状细胞毒性作用

目的探讨锌对镉诱导的人未成熟树突状细胞(iDC)毒性的影响。方法分离人周围血单核细胞(PBMC)并诱导为iDC后,分组给予生理氯化钠溶液(对照组)、氯化镉(CdCl2组)、硫酸锌(ZnSO4组)、锌预处理后加氯化镉(Zn+Cd组)、锌离子特异性螯合剂(TPEN)预处理后加氯化镉(TPEN+Cd组)处理。噻唑蓝(MTT)颜色反应法检测细胞活力;单细胞凝胶电泳(SCGE)检测DNA链断裂损伤;吖啶橙(AO)与碘化丙啶(PI)核双染观察细胞凋亡并通过流式细胞仪检测凋亡细胞中染色体断裂的亚二倍体(SubG1)。结果 CdCl2组iDC活力抑制率随CdCl2呈剂量依赖性显著增高(P<0.05);与ZnSO4组或CdCl2组相比,Zn+Cd组和TPEN+Cd组细胞活力抑制率明显升高(P<0.05);相同CdCl2剂量(20μmol/L)时,Zn+Cd组和TPEN+Cd组细胞的彗星尾长和尾矩明显增大(P<0.05);各处理组出现凋亡细胞核染色和SubG1阳性细胞比例明显增加。结论镉化合物暴露导致iDC活力降低,其诱导的细胞毒性明显高于锌;细胞内锌稳态干预可增加镉介导的iDC内DNA损伤相关的毒作用敏感性。     

不同形态锌在大鼠体内的动态组织分布比较

目的研究硫酸锌(ZnS)和葡萄糖酸锌(ZnG)在大鼠体内的动态组织分布,并获得药代动力学参数。方法大鼠分别灌胃4 mg/kg Zn(ZnS和ZnG)后1、4、8、12、24、48、72和120 h处死动物,并采集心、肝、脾、肺、肾、胰、脑、睾丸、骨骼肌、股骨组织样品。大鼠组织样品用硝酸与高氯酸混合酸消化处理,原子吸收分光光度法测定组织中锌浓度,非房室模型计算ZnS和ZnG的药代动力学参数。结果大鼠灌胃ZnS和ZnG在各组织中的末端消除半衰期较长,平均滞留时间约为60 h。除胰外,ZnG在各组织中的C_(max)均高于ZnS。结论 ZnS和ZnG广泛分布于大鼠各组织中,两者均在股骨中浓度最高,其后依次为肝、胰、睾丸、肾、脾、肺、心。     

氯化镉的体外毒性及锌的拮抗作用

目的观察镉与锌体外对中国仓鼠肺成纤维细胞(V79)增殖的影响,初步探讨镉毒性机制。方法采用MTT法及3H-TdR掺入法,研究不同浓度氯化镉(CdCl2)单独或与生理浓度氯化锌(ZnCl2,10 μmol/L)同时染毒对V79细胞增殖的影响,并采用等离子体光谱仪测定细胞内Cd2 、Zn2 含量。结果 CdCl2对于V79细胞的增殖有抑制作用,且呈剂量依赖性.采用MTT法和3H-TdR掺入法所得CdCl2染毒24 h后50%抑制浓度(IC50)分别为13.73 μmol/L和13.60 μmol/L.随着CdCl2染毒浓度的增加,细胞内Cd2 含量也增加.而同时给予锌则对镉的增殖抑制效应在一定程度上具有明显的拮抗作用,锌可使细胞内Cd2 含量降低。结论在本实验条件下,CdCl2对V79细胞增殖具有抑制作用,锌对镉的毒性有拮抗作用。     

二价金属离子转运体DMT1的研究进展

1997年 ,两个研究组分别用表达克隆和定位克隆方法单独地克隆到同一个功能基因 :二价金属离子转运体 (divalentmetaltransporter 1,DMT1)。DMT1是具有 12个跨膜域的糖蛋白 ,在机体各组织广泛分布 ,特别在肠、肝、肾、脑等处有特征分布 ,肠中DMT1定位于十二指肠刷状缘膜表面 ,在其它组织细胞中定位于细胞膜和 或胞浆内内吞小体 (endosome)和溶酶体 (lysosome)的膜上。相关研究已基本证实 ,分布于十二指肠吸收细胞的DMT1可将肠道非血红素铁转运入细胞 ;组织细胞内吞小体膜的DMT1可将内吞小体中已解离铁转入胞浆 ,供细胞利用。DMT1表达主要受膳食铁水平调节。除遗传性血色素沉着症等疾病与DMT1表达过量有关外 ,亦已证实脑铁代谢紊乱相关的一些神经元变性病变与DMT1异常表达有密切联系。深入研究DMT1将为了解金属离子代谢机制提供重要的研究资料。     

锌对微波过氧化损伤的防护作用的实验研究

目的 :探讨微量元素锌对微波致视网膜神经节细胞的脂质过氧化损伤的防护作用 ,为进一步研究微波损伤机理及其防护提供一定的实验依据。方法 :体外培养猪视网膜神经节细胞 ,按微波辐照时间分为对照组、3 0 min组、6 0 min组 (辐照强度为 3 0 m W· cm-2 ) ,以及各辐照时间加锌组 ,2 4 5 0 MHz微波理疗机于微波屏蔽室内辐照 1 h,辐照后观察细胞形态 ,收集细胞 ,测定超氧化物歧化酶 (SOD)和丙二醛 (MDA)含量 ,测定细胞内锌含量。结果 :微波辐照后 ,细胞有聚集现象 ,部分细胞轴突消失 ,细胞 MDA含量明显增高 ,SOD降低 ,细胞内锌含量降低 ;加锌各组光镜下细胞形态变化不明显 ,MDA含量有所恢复 ,SOD含量增高 ,细胞内锌含量显著增高。结论 :微波可引起视网膜神经节细胞脂质过氧化损伤 ,锌可提高细胞的抗氧化能力 ,在一定程度上减轻微波对视网膜神经节细胞的过氧化损伤     

锌铁调控蛋白4cDNA片断的获得及mRNA表达

目的获得锌铁调控蛋白4(ZRT，IRT-like protein 4．ZIP4)cDNA片断，并了解ZIP4 mRNA在小鼠各组织中的表达情况。方法用反转录多聚酶链反应法(RT—PCR)获得ZIP4 cDNA片断并比较ZIP4 mRNA在各组织中的表达量。结果RT—PCR获得单一条带的片断。其大小475bp，并经测序确认；在小肠、肝、睾丸等组织中检测到ZIP4 mRNA表达，其中小肠表达量最高，心、脾、脑、肾、肺等组织中未见ZIP4 mRNA表达。结论获得ZIP4 cDNA片段；ZIP4主要表达于小肠，提示ZIP4可能在锌吸收中具有重要作用。     

锌在脑疾患致神经损伤中的作用

锌是人体内含量仅次于铁的微量元素，在哺乳动物脑组织中浓度非常高，并以囊泡形式存在于突触前终末。神经细胞兴奋时可导致突触Zn^ 释放，它对突触传递可能起着调节作用。许多证据表明，突触Zn^2 过多释放导致突触后神经元内Zn^ 大量聚集，可能与某些急性脑疾患(包括癫痫发作和暂时性全脑缺血)并发的神经元损伤有关。由此推测，Zn^ 内稳态的丧失可能与一些退化性疾病有关系，如老年性痴呆。进一步阐明Zn^ 在脑内的病理作用将有助于指导上述疾病的治疗。     

锌营养水平诊断指标的动物实验研究

将40只断乳的WKA系雄性健康大鼠,随机分成5组,其中3组分别畏以含锌6、15和24ppm的合成饲料8周,不锈钢单笼饲养。结果表明6ppm组大鼠体重增长缓慢,摄食量下降,蛋白质功效比值、蛋白质净比值及食物效能也均显著降低(P<0.05)。除了这些低锌的一般反应外,值得特别注意的是大鼠的毛锌浓度、碱性磷酸酶活性(AKP)、胫骨锌和肾锌浓度及含量,肝、肾、脑、睾丸及胫骨中的锌含量及其~(65)Zn的比值、粪、尿~(65)Zn排出率都显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)地低于15ppm组和24ppm组。我们认为这些指标较敏感地反映了大鼠锌营养状况。对锌营养不良有重要诊断意义。另外,6ppm组大鼠全血超氧化物歧化酶(SOD)试验后期也显著降低,有一定诊断意义。