不同价态砷体内代谢机制的研究

在20余年地方性砷中毒相关研究基础上，结合文献调研，拟应用毒物分析、分子生物学、毒物代谢动力学及人工神经网络技术，全面系统地研究不同价态砷化合物在大鼠体内的代谢过程。通过分析多种脏器组织、血样、尿样、胆汁中三价砷和五价砷体内代谢产物的含量、分布、代谢产物的形态分析、砷对相关生化指标的影响、相关砷转运和结合蛋白的分离、鉴定及初步筛选、以及砷的毒物代谢动力学及人工神经网络预测模型的研究，探讨不同价态砷化合物在体内的代谢途径和体内转归，发现不同价态砷的体内代谢、转运过程及代谢产物和 DNA甲基化的异同点，寻找不同价态无机砷的体内分布、代谢过程及甲基化与其毒作用效应之间的关系，为揭示砷的致癌和致突变机制提供基础资料，进而为进一步阐明地方性砷中毒的发病机制提供科学依据。

目的：初步探讨砷酸钠（iAs5+）及亚砷酸钠（iAs3+）染毒后大鼠体内砷的代谢规律，有助于阐明砷体内代谢及毒作用机制。方法：采用卫生化学、生物化学及分子生物学的方法，通过动物实验研究砷及其代谢物在各靶器官的水平与分布；分析相关代谢酶对砷代谢的影响；通过人工神经网络技术和毒物代谢动力学研究方法，探究砷体内代谢特征。结果：本研究建立了尿液、血液、肝脏等的砷形态分析方法，灵敏度高、回收率高、检出限低；iAs3+和iAs5+染毒后，在尿、血液、肝脏中，砷及其代谢产物均存在差异；iAs3+和iAs5+均可降低大鼠脏器中GST活力；iAs3+和iAs5+均可升高大鼠脏器GAPDH含量；iAs3+和iAs5+对糖酵解酶表达产生不同影响；iAs3+和iAs5+均可促进甲基转移酶活力，其与DMA和MMA含量成正相关；大鼠体内主要毒物代谢动力学参数Ka，t1/2（ka），Tpeak，Cmax，AUC，CL和V，在iAs3+和iAs5+间均存在差异。结论：本研究建立的检测方法可靠，可用于砷性生物样品的砷形态分析；研究发现砷酸钠和亚砷酸钠在体内氧化还原和甲基化代谢及排泄环节存在差异。亚砷酸钠及其代谢产物较砷酸钠易于通过尿液排泄；高剂量亚砷酸钠可通过血液迅速分布全身；砷酸钠在肝脏表现为肝脏毒性大于亚砷酸钠，且其蓄积能力要大于亚砷酸钠。iAs5+组GAPDH的含量均大于iAs3+组。五价砷可以通过抑制糖酵解过程，而三价砷通过促进糖酵解过程，从而导致大鼠代谢系统和功能的紊乱，进而发挥不同的毒作用。iAs5+组各脏器中甲基转移酶活力均大于同一剂量iAs3+组。砷代谢与甲基转移酶活力密切相关。中剂量组的亚砷酸钠比砷酸钠更易被细胞和组织吸收，血中砷的浓度较低；但高剂量组的砷酸钠反而比亚砷酸钠更易被细胞和组织吸收。砷酸钠和亚砷酸钠均表现为高剂量砷吸收较快，低剂量的砷吸收较慢。高、低剂量组的排泄时间都要大于中剂量组。