与甲基和巯基供体SAM及GSH生成相关的外源性因素对砷代谢及其所致氧化损伤的影响

在刚刚完成的国家自然科学基金重点课题关于砷中毒特点与砷代谢模式多样性关系的分子流行病学研究中，发现外源性因素对砷甲基化代谢和发病影响起主导作用，远比遗传因素更重要。在此基础上，本项目以砷代谢过程中与甲基和巯基供体SAM和 GSH生成密切相关的蛋氨酸、 HCY、叶酸及VB6等外源性因素为重点，通过动物实验研究和人群流行病学研究方法，探讨这些因素对砷代谢以及高砷暴露对这些外源性因素的影响，并通过干预试验，阐明高砷暴露引起的甲基化能力下降是否与这些因素相关，高砷暴露引起的氧化损伤是因其代谢产生的三价砷化物毒性所致，还是通过影响蛋氨酸代谢使HCY蓄积所导致，还是二者联合作用，有望在广受关注的砷代谢和慢性砷中毒发病机制研究上有新的突破。

本课题组在完成国家自然科学基金重点课题关于砷中毒特点与砷代谢模式多样性关系的分子流行病学研究中，发现外源性因素对砷甲基化代谢和发病影响起到的作用，远比遗传因素更重要。而在砷代谢的外源性因素中，涉及的甲基和巯基供体及抗氧化物对砷代谢起着重要作用。在此基础上，本研究以砷代谢模式及氧化损伤为判定指标，具体探讨甲基供体同型半胱氨酸（HCY）、巯基供体谷胱甘肽（GSH）以及天然抗氧化物姜黄素和西兰花粉对无机砷暴露的砷代谢和氧化损伤的影响。研究结果如下：(1) HCY作为甲基供体甲硫氨酸循环中的重要物质，可使染砷小鼠肝脏中各种形态砷含量明显下降，而尿中各种形态砷显著增加，表明HCY可通过加速甲硫氨酸循环提供甲基供体加速砷代谢。同时，HCY可促进肝脏GSH生成和总抗氧化能力（T-AOC）增加，进一步促进砷代谢。(2) 作为游离巯基供体的GSH，采用不同剂量和对不同浓度砷暴露的小鼠均具有加速砷代谢能力，表现为减少砷在脏器内的蓄积, 增加砷在尿液中的排出，并提高机体T-AOC。在给予GSH枯竭剂BSO进行对照实验时，则获得完全相反的结果，表明GSH在砷代谢和抗氧化过程中发挥重要作用。(3)天然抗氧化物姜黄素干预对饮水砷暴露小鼠尿总砷含量、DMA、PMI和SMI甲基化率均显著增高，而尿中iAs含量和iAs%显著降低，显示该物质具有很强的促进砷代谢的作用。同时，姜黄素通过诱导肝脏Nrf2信号通路使其下游的抗氧化物NQO1、HO-1等的高表达发挥了重要抗氧化作用。(4) 本项目有关人的研究采用了自愿者口服牛黄解毒片（硫化砷）无机砷暴露的方式，应用天然抗氧化物西兰花粉干预，结果表明，服用牛黄解毒片在各时间点尿中无机砷(iAs) 、MMA) 、DMA 和总砷（Tas） 含量均显著增高，而服用西兰花粉组尿中iAs，MMA，DMA，tAs浓度以及iAs%，MMA%含量在各时间点均高于单独服用牛黄解毒片组，显示砷代谢加强。这些结果对高砷暴露人群防控砷危害具有重要重要意义和应用价值。