砷中毒與脂質過氧化的研究
砷中毒對人體的危害已受到廣泛的關注，但其中毒作用機理仍不十分清楚。近年來，脂質過氧化（LP）學說在闡述砷毒作用機理上成為熱點，這里將近年的一些研究進展綜述如下。
1 砷對·O2-的影響
超氧陰離子自由基（·O2-）是多種自由基的派生源。當·O2-生成過多或清除不足時，·O2-及其衍生物就可以直接損傷細胞膜而導致LP。因此，研究砷對·O2-的影響，可間接反應砷與LP之間的關系。
體外實驗中，GrinblatL等發(fā)現(xiàn)，亞砷酸鈉可明顯促進豬心臟硫辛酰胺脫氫酶產(chǎn)生·O2-。GeertzR等［2］則發(fā)現(xiàn)三氧化二砷可明顯抑制兔肺泡巨噬細胞（PAM）釋放·O2-。LanzRC等分別以亞砷酸鈉、砷酸鈉、雌黃、砷酸鈣為受試物，觀察了其對大鼠PAM的影響，結果發(fā)現(xiàn)，可溶性砷可明顯抑制PAM釋放·O2-，三價砷作用強于五價砷［3］；微溶性砷也可明顯抑制PAM釋放·O2-，但作用遠低于可溶性砷，三價砷、五價砷的抑制作用基本相同［4］。同樣在以人中性粒細胞為對象的研究中，LecabecV等也發(fā)現(xiàn)氧化苯胂可通過抑制中性粒細胞的NADPH氧化酶活性而抑制其翻譯·O2-［5］。體內實驗中，LanzRC等給大鼠氣管灌注砷化物，發(fā)現(xiàn)五價砷使PAM的·O2-產(chǎn)生顯著增加，而三價砷作用則不明顯［3，4］。由此可見，砷對·O2-的影響因體外、體內染毒，三價砷、五價砷及溶解度的不同而得出了不盡一致的結論。
2 砷對某些抗氧化劑及脂質過氧化的影響
Vc是機體主要抗氧化劑及自由基捕獲劑。張玉林等用離體兔心砷損害模型進行研究發(fā)現(xiàn)，心臟缺血后，灌注液中加三氧化二砷組的丙二醛（MDA）含量顯著升高，加入Vc后MDA水平顯著降低，認為這種保護作用與Vc的抗氧化及捕獲自由基功能有關［6］。
過氧化氫酶（CAT）為機體清除過氧化氫（H2O2）的主要抗氧化酶類。有人發(fā)現(xiàn)，大鼠染亞砷酸鈉后，早期可見CAT活性增強，染毒后第4周則活性下降。電鏡下可見膜性結構殘體，認為脂質過氧化可能參與砷的損害機制［7］。而在利用中華倉鼠卵巢細胞株（XRS-5）進行體外培養(yǎng)時，WangTS等發(fā)現(xiàn)，XRS-5細胞株之所以比其父系CHO-K1細胞株對砷更敏感，最主要原因是其CAT活性明顯低下，并發(fā)現(xiàn)CAT能有效地降低砷所致的微核發(fā)生率［8］?？梢娚榭捎绊慍AT活性，加入CAT可拮抗砷的致突變性。
超氧化物歧化酶（SOD）為機體重要的含金屬酶，它能有效地清除·O2-。急性實驗中，李新立等［9］發(fā)現(xiàn)三氧化二砷可明顯降低家兔心肌SOD活性，加入具有抗氧化性的中藥后SOD活性顯著增高。李富君等［10］以小鼠為研究對象，發(fā)現(xiàn)加入亞砷酸鈉24小時后，全血及心臟中SOD活力隨染毒劑量增加而降低，但肝、腎中SOD活力則較低劑量顯著升高，較高劑量顯著降低。慢性實驗中，劉開泰等［11］發(fā)現(xiàn)，家兔紅細胞中SOD活性隨三氧化二砷劑量增加而明顯降低，血清MDA隨染毒劑量增加而升高。同樣李富君等［10］也發(fā)現(xiàn)亞砷酸鈉可明顯降低小鼠全血及心肝腎中的SOD活力，較高劑量下MDA水平顯著增加。新分離的淋巴細胞為在細胞水平研究毒性反應的LP作用提供了一個合適的系統(tǒng)。NordensonI［12］發(fā)現(xiàn)三價砷可使淋巴細胞的SOD活性顯著下降，加入SOD后細胞中SOD活性升高的同時，砷所致的DNA損傷明顯減輕，提示SOD可拮抗砷的致突變作用。近年來，有關接觸砷人群體內SOD活性的變化也見報道。李富君等［13］研究發(fā)現(xiàn)，地方性砷中毒病區(qū)病人組全血中SOD活力顯著低于對照組，而血清及尿中MDA水平則顯著增高，且尿中MDA水平與尿砷含量呈正相關。作者認為其活力的降低一方面可能與砷破壞了SOD的—S—S—導致其分子構象發(fā)生改變有關，另一方面也可能與砷干擾了SOD的主要輔基Cu2+;Zn2+的代謝，造成機體元素失衡所致。由此可見砷對SOD活力的影響，主要表現(xiàn)為抑制作用，僅在短時間、低劑量下方可見顯著增加。
谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）主要以GSH為基質，催化過氧化物還原成無毒物質，從而起到抗氧化作用。對家兔［11］、大鼠［11］及小鼠［10］的實驗中均顯示砷可明顯抑制GSH-Px活力，且在小鼠實驗中顯示明顯的劑量—效應關系，作者認為GSH-Px是砷作用于機體后的較為敏感指標。在心肌細胞培養(yǎng)中，孫貴范等［1 4］研究發(fā)現(xiàn)，隨染砷劑量的增加，細胞中的GSH-Px活性逐漸降低，而MDA水平則顯著升高。同樣，李建學等［15］在人群調查中也發(fā)現(xiàn)隨著砷中毒病情的加重，血中GSH-Px活性明顯下降，重病組顯著高于對照組。作者認為機體長期接觸高砷后，砷在體內可代謝為有機砷自由基，從而直接與含巰基的GSH-Px結合，使后者的活性降低［15］。由此可見，砷對GSH-Px活性的影響主要表現(xiàn)為抑制作用。
谷胱甘肽（GSH）既是機體內重要的抗氧化物質，又可提供還原巰基，使細胞內含巰基酶和蛋白質巰基免受損害。急性實驗中，SinghP、［16］、RamosO等［17］等先后用雌黃、亞砷酸鈉給大鼠染毒發(fā)現(xiàn)其肝臟GSH含量顯著降低，同時MDA水平明顯增加。而李富君等以小鼠為對象，發(fā)現(xiàn)加入亞砷酸鈉24小時后，小鼠血中GSH含量隨染毒劑量增加而逐漸增加，且呈明顯的劑量—效應關系；亞慢性染毒5周后，可見高劑量組顯著增加，超劑量組則顯著降低，提示，血中GSH含量的高低與染毒劑量的大小及時間的長短有關［18］。而在大鼠實驗中，則未見GSH含量的顯著增加。原因可能是與人和小鼠相比，大鼠紅細胞對砷有很強的親和力，因此砷進入大鼠體內后可長時間蓄積在血中而不能迅速進入GSH的合成器官，從而使GSH含量不會出現(xiàn)代償性增加［19］。砷與GSH、LP的人群方面的資料，近年也見報道。李富君等發(fā)現(xiàn)地方性砷中毒病人血中GSH含量顯著增高［13］，但職業(yè)性砷接觸工人體內GSH含量則顯著降低，作者認為“巰基耗竭”可能是其血中MDA水平升高的主要原因［20］。上述結果顯示，砷對GSH含量的影響可因染毒劑量、時間、動物種屬及受試物的不同有關。至于在什么劑量和多長染毒時間出現(xiàn)體內巰基代償增加；什么劑量和多長染毒時間出現(xiàn)失代償和巰基含量下降，則有待進一步研究。
綜上所述，砷與LP的關系可歸于兩種認識：（1）砷可直接參與·O2-的生成，一方面砷可能促進·O2-的生成，另一方面砷也可能抑制·O2-的生成。（2）砷可通過抑制或代償性提高某些抗氧化劑水平，從而導致機體抗氧化防御系統(tǒng)平衡的失調，進而間接引起LP。這些認識為研究砷的發(fā)病機理提供了新的內容，為用抗氧化劑治療砷中毒指明了應用前景。盡管如此，LP與砷中毒的發(fā)病還有許多機制尚不清楚，如砷如何引起自由基增高（是砷本身在體內形成自由基？直接刺激產(chǎn)生自由基？經(jīng)抑制SOD等抗氧化酶使自由基蓄積？）砷如何誘發(fā)LP？LP是細胞損傷的原因還是結果等，都是很有意義、值得進一步闡明的問題。
參考文獻
［1］ Grinblat L,Sreider CM,Stoppani AO.Superoxide anion production by lipoamide dehydrogenase redox-cycling:effect of enzyme modifiers［J］.Bioche mistry International,1991,23(1):83
［2］ Greertz R,Gulyas H,Gercken G.Cytoxicity of dust constituents t owards alveolar macrophages:interactions of heavy metal compounds［J］.Toxicolog y,1994,86(1～2):13
［3］ Lantz RC,Parliman G,Chen GJ.Effect of arsenic exposure on alve olar macrophage function.I.Effet of soluble As(Ⅲ) and As(Ⅴ)［J ］.Environmental Research,1994,67(2):183
［4］ Lantz RC,Parliman G,Chen GJ.Effect of arsenic exposure on alve olar macrophage function.Ⅱ.Effect of slightly soluble forms of As(Ⅲ) and As(Ⅴ )［J］.Environmental Research,1995,68(1):59
［5］ Le Cabec V,Maridonneau-parini I.Complete and reversible inhib ition of NADPH oxidase in human neutrophils by phenylarsine oxide at a step dist al to membrane translocation of the enzyme subunits［J］.Journal of Biological C hemistry,1995,270(5):2067
［6］ 張玉林，王麗榮，周玉英，等.氧自由基清除劑對離體兔心砷損害的保護作用的實驗觀察［J］.中華胸心管外科雜志，1988,4(3):168
［7］ 詹道友，盧迪生，韓英士，等.黃磷、砷肝損害的電鏡和微體酶細胞化學比較研究［J］.湖南醫(yī)科大學學報，1993,18(3):243
［8］ Wang TS,Huang H.Active oxygen species are involved in the indu ction of micronuclei by arsenite in XRS-5 cells［J］.Mutagenesis,1994,9(3):253
［9］ 李新立，張玉林，溫志高.保心Ⅱ號對砷所致兔急性心肌損害的保護及其抗氧化作用的實驗研究［J］.中華胸心血管外科雜志，1990,6(4):237
［10］ 李富君，孫貴范，丁桂英.砷對機體脂質過氧化及抗氧化系統(tǒng)影響的研究［A］.第六次全國勞動衛(wèi)生與職業(yè)病學術會議論文集［C］.1998,241
［11］ 劉開泰.氟砷聯(lián)合中毒的毒理學研究進展［J］.地方病通報，1996,11(1):107
［12］ Nordenson-Ⅰ,Beekman-L.Is the genotoxic effect of arsenic mediated by oxygen free radicals［J］.Hum-Hered,1991,41(1):71
［13］ 李富君，孫貴范，戴國鈞，等.地方性砷中毒患者生物膜損傷機制的探討［J］.中國地方病學雜志，1998,17(1):9
［14］ 孫貴范，李富君，皮靜波，等.砷對心肌細胞生物膜損傷機制的探討［J］.中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，1997,15(6):335
［15］ 李建學，張研，曹靜祥，等.地方性砷中毒患者血中氧自由基代謝的變化［A］.第三屆全國地方病學術會議論文集［C］，1996,205
［16］ Singh P,Sharma R.Effect of orpiment(AS2S3) on cytochrome P-450,glutathione and lipid peroxide levels of rat liver［J］.Journal of Envir onmental Pathology,Toxicology & Oncdogy,1994,13(3):199
［17］ Ramos O,Carrizales L,Yanez L.Arsenic increased lipid peroxid ation in rat tissues by a mechanism independent of glutathione levels［J］.Envir onmental Health Perspectives,1995,103(Suppl) 1:85
［18］ 李富君，孫貴范，呂秀強，等.砷對小鼠血液及組織中GSH含量影響的實驗研究［J］.中國公共衛(wèi)生學報，1997，16（6）：370
［19］ 李富君，孫貴范，徐兆發(fā)，等.砷防治研究動物種屬選擇的探討［J］.中國地方病防治雜志，1997,12(6):352
［20］ 李富君，孫貴范，呂秀強，等.銅冶煉作業(yè)工人的脂質過氧化水平［J］.中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，1997,15(4):233
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