背景:镉是一种毒性且持久性极强的污染物,生活的各个方面都广泛存在。我国居民镉暴露的90%量来源于食品,其中大米的贡献率高达58.6%。目前,各国是以镉离子为只要研究对象研究其污染现状和危害。大米中的镉由于主要与蛋白质形成络合物所以与镉离子具有不同的毒性。因此,本课题拟采用氯化镉（CdCl₂）和三种不同污染水平的镉大米为研究对象,通过染毒小鼠探讨镉污染大米的毒性作用及机制,为食品安全标准镉限量指标确定提供科学依据。方法:1.84只ICR雄性小鼠随机分为7组,为空白对照组（Control组）、正常大米组（Rice-N）、正常大米与CdCl₂溶液物理混合组（CdCl₂+Rice-N）、CdCl₂组、实验组（大米Cd浓度0.1mg/kg,Rice-L组;大米Cd浓度0.4mg/kg,Rice-M组;大米Cd浓度0.7mg/kg,Rice-H组）,实验周期为8周。按期称量小鼠体重并记录、观察生理活动。染毒结束后,收集小鼠血液及各脏器,对主要器官测定组织镉含量、切片观察,测定血清和肝脏中AST、ALT含量,将血清中的白蛋白、肌酐、尿素氮、肌酸激酶、葡萄糖含量进行测定;肝脏组织中丙二醛、谷胱甘肽、总超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化氢酶的含量依次测定。2.使用mRNA测序技术来分析实验小鼠肝脏的整体基因调控水平。比较各组小鼠的差异表达基因（Differentially Expressed Genes,DEGs）,并进行基因本体论（Gene Ontology,GO）富集和KEGG通路富集分析,筛选出部分DEGs进行后续研究。3.根据mRNA测序结果筛选的DEGs,将模型小鼠的肝脏从mRNA水平采用实时荧光定量扩增技术（RT-PCR）对MAPK、PI3K-Akt/mTOR信号通路中AKT1、EGFR、MAP2K6、MAPK13、CD19、PIK3R6、PRKAA1、e IF4E基因进行检测,研究CdCl₂和大米中镉对小鼠肝脏的MAPK、PI3K-Akt/mTOR信号通路影响作用。结果:1.大米中镉对小鼠生理生化的影响实验小鼠体重整体呈增长趋势,随着染毒时间增加小鼠体重增长逐渐缓慢,高剂量组（CdCl₂组、CdCl₂+Rice-N组、Rice-H组）行动较Control组和Rcie-N组迟缓。长期低剂量CdCl₂对小鼠脏器系数影响较小,当存在大米基质时CdCl₂对小鼠肝脏和肾脏的影响较镉污染大米显著。镉在小鼠体内主要分布在肝脏和肾脏中,心脏、脾脏、肺脏和血液中分布较少;对于三种不同镉污染水平的大米,随着大米中镉的浓度升高小鼠体内镉的含量随之升高;CdCl₂+Rice-N组小鼠肝脏组织中镉含量显著高于含有相同镉浓度的Rice-H组（P<0.05）,而在肾脏组织中CdCl₂+Rice-N组的镉含量显著低于Rice-H组（P<0.05）。大米中镉的浓度达到0.4mg/kg（Rice-M）时与Rice-N组相比肝脏和肾脏产生显著影响（P<0.05）,随着大米中镉的浓度升高对小鼠肝脏和肾脏的影响增大。当CdCl₂与大米中镉浓度相同时,CdCl₂+Rice-N组小鼠血清ALT含量显著高于Rice-H组（P<0.05）,CdCl₂+Rice-N组与Rice-H组两者间小鼠血清中CR、BUN的含量差异均不显著（P>0.05）。0.4mg/kg、0.7mg/kg（Rice-M、Rice-H）大米中镉都能对小鼠肝脏造成氧化损伤,随着镉污染大米中镉的浓度升高对小鼠造成损伤程度越大。在相等镉浓度下CdCl₂+Rice-N组小鼠肝脏中CAT活性非常显著低于Rice-H组（P<0.01）。2.镉污染大米对小鼠肝脏mRNA测序结果（1）CdCl₂和大米中镉浓度相同时,CdCl₂组与Control组之间的DEGs和CdCl₂+Rice-N组与Rice-N组之间的DEGs的数量大于Rice-H组与Rice-N组之间的DEGs的数量。三种不同镉浓度的大米实验组与Rice-N组之间的DEGs数量并未出现明显的随着镉浓度升高而增多的现象,说明大米中镉对小鼠肝脏DEGs的数量没有明显剂量效应。（2）GO分析结果显示CdCl₂组与Control组之间的DEGs、CdCl₂+Rice-N组与Rice-N组之间的DEGs主要富集了与脂类、氧化还原和酶活性相关的条目,与CdCl₂相同镉浓度的Rice-H组与Rice-N组之间的DEGs富集了分子代谢、酶活性和神经调节相关的条目。对于三种不同镉浓度的大米,Rice-L组与Rice-N组之间的DEGs主要富集了分子代谢、离子转运、脂类酶活性相关条目;Rice-M组与Rice-N组之间的DEGs主要富集了酶反应相关条目。（3）KEGG分析结果显示,相同镉浓度的CdCl₂和大米中镉均能调控MAPK信号通路对小鼠肝脏产生损伤,而大米中镉还调控PI3K-Akt等其他信号通路。3.镉污染大米调控MAPK、PI3K-Akt/mTOR通路造成小鼠肝脏损伤机制初步研究（1）MAPK、PI3K-Akt/mTOR信号通路中基因的上调和下调程度均与大米中镉的浓度呈较明显的剂量-效应关系,即大米镉浓度越高上调或下调的程度越大。（2）在MAPK信号通路中,当镉浓度相同时,CdCl₂+Rice-N组、Rice-H组小鼠肝脏中AKT1的表达与Rice-N组相比无显著性差异（P>0.05）,CdCl₂导致小鼠肝脏中AKT1极其显著下调表达（P<0.001）;EGFR基因在CdCl₂组、CdCl₂+Rice-N组显著下调（P<0.01）,Rice-H组EGFR基因显著上调（P<0.001）;MAP2K6基因在CdCl₂组、CdCl₂+Rice-N组、Rice-H组显著下调且CdCl₂+Rice-N组下调倍数显著高于Rice-H组（P<0.05）;MAPK13基因在CdCl₂组、CdCl₂+Rice-N组、Rice-H组显著上调且CdCl₂+Rice-N组上调倍数显著大于Rice-H组（P<0.05）。（3）在PI3K-Akt/mTOR信号通路中,当镉浓度相同时,Rice-H组小鼠肝脏CD19下调倍数显著高于CdCl₂+Rice-N组（P<0.05）;Rice-H组小鼠肝脏中PIK3R6表达显著上调（P<0.01）,CdCl₂+Rice-N组与Rice-N组、CdCl₂组与Control组相比小鼠肝脏中PIK3R6基因表达无显著性（P>0.05）;PRKAA1基因在CdCl₂+Rice-N组中下调的倍数显著高于Rice-H组（P<0.05）;CdCl₂+Rice-N组、Rice-H组小鼠肝脏中e FI4E表达显著上调（P<0.05）且Rice-H组小鼠肝脏中e FI4E上调倍数显著大于CdCl₂+Rice-N组（P<0.05）,CdCl₂组与Control组相比该基因表达差异不显著（P>0.05）。结论:（1）CdCl₂和大米中镉浓度相同时:两种形态的镉在小鼠体内的分布情况不同,大米中镉在肾脏中的分布较CdCl₂多,而CdCl₂在肝脏的分布较大米中镉多;CdCl₂比大米中镉对小鼠肝脏组织的损害和氧化损伤严重。（2）低、中、高污染水平的镉大米随着镉浓度升高,镉在小鼠体内含量增大、肝脏和肾脏的影响增大、氧化损伤程度增大。（3）CdCl₂和大米中镉浓度相同时:CdCl₂比大米中镉对小鼠肝脏的影响更广泛;在小鼠肝脏毒性损伤过程中都能影响酶活性相关条目,两者有各自的调控机制但对小鼠肝脏的毒性机制存在着关联。（4）相同镉浓度CdCl₂和镉污染大米在调控MAPK信号转导通路时CdCl₂在抑制细胞因子的分泌、促进肝脏细胞凋亡程度高于大米中镉,从而使机体对损伤的应答反应减弱;在调控PI3K-Akt/mTOR信号转导通路时大米中镉在减弱损伤应答反应、促进了细胞转化方面程度较CdCl₂强,从而使细胞癌变得可能性增大。