砷暴露与不同饮食构成对糖脂代谢的交互作用及其机制研究

Environmental arsenic exposure is a public health problem worldwide. Endemic arsenicosis is one of the endemic diseases that have been focused for disease prevention and control in China. Exposure to high levels of arsenic in drinking water > 0.15mg/L has been associated with increased risk of metabolic diseases, such as diabetes and cardiovascular disease. However, little is known about the effects of arsenic, especially low to moderate levels of arsenic (0.01-0.05 mg/L and 0.05-0.15 mg/L), on the regulation of lipid metabolism, and the underlying mechanisms associated with metabolic dysfunction. In this study, we will explore the interactions of low to moderate arsenic exposure and diet composition (standard diet, high fat diet, high protein diet, and high fat and high protein diet) on the metabolism of glucose and lipids, and the mechanisms underlying these effects using both epidemiological surveys and mouse experiments (doses of sodium arsenite in drinking water for mouse are 0.05mg/L, 0.5mg/L, and 5mg/L respectively). In combination with proper statistical analysis methods, biochemical indices in serum, pathological changes in tissues and organs that are related to energy metabolism, and the key enzymes regulating glucose and lipids metabolism as well as the transcription factors involved in the differentiation of adipocytes will be examined. Results of this study will help to understand if low to moderate arsenic exposure could lead to the dysfunction of glucose and lipids metabolism as well as its characters, also will provide basis for the formulation of public health strategies related to arsenic exposure.

环境砷暴露是一个世界范围内的公共卫生问题，地方性砷中毒是我国重点防治的地方病之一。饮水高砷暴露（>0.15mg/L）可以增加患糖尿病、心血管疾病等代谢相关性疾病的风险，但关于砷对上述疾病的重要危险因素，即血脂指标的调节作用及其机制尚不清楚，尤其是对低至中等程度砷暴露（0.01～0.05mg/L和0.05～0.15mg/L）研究更是少见。本研究拟从人群流行病学调查和小鼠实验（小鼠饮水亚砷酸钠浓度为0.05mg/L、0.5mg/L、5mg/L）两方面，通过对血液生化指标、与能量代谢密切相关的组织（器官）病理变化、代谢关键酶、脂肪细胞分化转录因子等的检测，结合适宜的统计分析方法，研究低至中等程度砷暴露与不同饮食构成（标准、髙脂、高蛋白、髙脂高蛋白）对糖脂代谢的交互作用及其机制。本研究结果将丰富人们对低至中等程度砷暴露的糖脂代谢紊乱效应及其特点的认识，也将为制定与砷暴露有关的公共卫生策略提供依据。

环境砷暴露是一个世界范围内的公共卫生问题。饮水砷暴露可以增加患糖尿病、心血管病等代谢相关性疾病的风险，但关于砷对上述疾病的重要危险因素，即血糖血脂的调节作用及其机制尚不十分清楚，尤其是中低水平砷暴露的研究少见。有研究指出，在砷暴露与相关疾病的关系中，能量摄入过剩导致的肥胖可能是一个混杂因素，也可能是一个病因通路上的潜在中间因素。本研究从人群流行病学调查和小鼠实验两方面，通过对血糖血脂、细胞因子等血液生化指标的检测，分析砷暴露对血糖血脂代谢的影响，并通过对小鼠与能量代谢密切相关的组织病理变化、代谢关键酶等的检测，探究低砷暴露与不同饮食构成（标准、髙脂、高蛋白）对糖脂代谢的交互作用及其机制。. 人群研究结果表明，尚不能认为尿tAs升高对空腹血糖水平和糖尿病患病率有影响，但可能是餐后血糖升高的危险因素。尿tAs升高可能是血脂异常、高TC血症、高LDL-c、HMW/Total脂联素升高、IL-6升高的保护性因素。砷暴露可能影响反映人群营养程度的BMI、腰臀比、体脂率等指标，尿tAs升高可能是人群中心性肥胖保护性因素。动物实验研究发现，饮水砷暴露（NaAsO2，0、0.05、0.5、5 mg/L，13周）与饮食构成对小鼠糖脂代谢的影响存在交互作用。砷对标准饮食和高蛋白饮食小鼠糖脂代谢无显著影响，但可以拮抗高脂饮食小鼠的高血糖、高血脂（TC、HDL-c、LDL-c）、糖耐量受损，以及高胰岛素、高C-肽、高瘦素和高抵抗素血症，但使血浆脂联素水平显著下降、IL-6水平显著升高。低5mg/L NaAsO2暴露降低高脂饮食小鼠血糖含量的原因可能与激活肝脏AMPK途径，增加肝脏对葡萄糖的摄取和糖原的合成有关，降低血浆胆固醇含量的原因可能与增加肝脏对胆固醇的转化有关。. 本研究结果提示，砷不是一个致肥胖因素，高脂饮食人群可能是砷调节糖脂代谢的易感人群，砷对肥胖个体的糖脂代谢紊乱可能是一种非典型的拮抗效应。胆固醇的转化、外排、吸收和重吸收过程可能是砷影响肥胖个体糖脂代谢的关键点，今后应重点关注。