砷与脂质过氧化的研究进展

来源:岁月联盟 作者:李富君 时间:2010-07-14


  砷中毒对人体的危害已受到广泛的关注,但其中毒作用机理仍不十分清楚。近年来,脂质过氧化(LP)学说在阐述砷毒作用机理上成为热点,这里将近年的一些研究进展综述如下。


  1 砷对·O2-的影响


  超氧阴离子自由基(·O2-)是多种自由基的派生源。当·O2-生成过多或清除不足时,·O2-及其衍生物就可以直接损伤细胞膜而导致LP。因此,研究砷对·O2-的影响,可间接反应砷与LP之间的关系。


  体外实验中,GrinblatL等发现,亚砷酸钠可明显促进猪心脏硫辛酰胺脱氢酶产生·O2-。GeertzR等[2]则发现三氧化二砷可明显抑制兔肺泡巨噬细胞(PAM)释放·O2-。LanzRC等分别以亚砷酸钠、砷酸钠、雌黄、砷酸钙为受试物,观察了其对大鼠PAM的影响,结果发现,可溶性砷可明显抑制PAM释放·O2-,三价砷作用强于五价砷[3];微溶性砷也可明显抑制PAM释放·O2-,但作用远低于可溶性砷,三价砷、五价砷的抑制作用基本相同[4]。同样在以人中性粒细胞为对象的研究中,LecabecV等也发现氧化苯胂可通过抑制中性粒细胞的NADPH氧化酶活性而抑制其翻译·O2-[5]。体内实验中,LanzRC等给大鼠气管灌注砷化物,发现五价砷使PAM的·O2-产生显著增加,而三价砷作用则不明显[3,4]。由此可见,砷对·O2-的影响因体外、体内染毒,三价砷、五价砷及溶解度的不同而得出了不尽一致的结论。


  2 砷对某些抗氧化剂及脂质过氧化的影响


  Vc是机体主要抗氧化剂及自由基捕获剂。张玉林等用离体兔心砷损害模型进行研究发现,心脏缺血后,灌注液中加三氧化二砷组的丙二醛(MDA)含量显著升高,加入Vc后MDA水平显著降低,认为这种保护作用与Vc的抗氧化及捕获自由基功能有关[6]。


  过氧化氢酶(CAT)为机体清除过氧化氢(H2O2)的主要抗氧化酶类。有人发现,大鼠染亚砷酸钠后,早期可见CAT活性增强,染毒后第4周则活性下降。电镜下可见膜性结构残体,认为脂质过氧化可能参与砷的损害机制[7]。而在利用中华仓鼠卵巢细胞株(XRS-5)进行体外培养时,WangTS等发现,XRS-5细胞株之所以比其父系CHO-K1细胞株对砷更敏感,最主要原因是其CAT活性明显低下,并发现CAT能有效地降低砷所致的微核发生率[8]。可见砷可影响CAT活性,加入CAT可拮抗砷的致突变性。


  超氧化物歧化酶(SOD)为机体重要的含金属酶,它能有效地清除·O2-。急性实验中,李新立等[9]发现三氧化二砷可明显降低家兔心肌SOD活性,加入具有抗氧化性的中药后SOD活性显著增高。李富君等[10]以小鼠为研究对象,发现加入亚砷酸钠24小时后,全血及心脏中SOD活力随染毒剂量增加而降低,但肝、肾中SOD活力则较低剂量显著升高,较高剂量显著降低。慢性实验中,刘开泰等[11]发现,家兔红细胞中SOD活性随三氧化二砷剂量增加而明显降低,血清MDA随染毒剂量增加而升高。同样李富君等[10]也发现亚砷酸钠可明显降低小鼠全血及心肝肾中的SOD活力,较高剂量下MDA水平显著增加。新分离的淋巴细胞为在细胞水平研究毒性反应的LP作用提供了一个合适的系统。NordensonI[12]发现三价砷可使淋巴细胞的SOD活性显著下降,加入SOD后细胞中SOD活性升高的同时,砷所致的DNA损伤明显减轻,提示SOD可拮抗砷的致突变作用。近年来,有关接触砷人群体内SOD活性的变化也见报道。李富君等[13]研究发现,地方性砷中毒病区病人组全血中SOD活力显著低于对照组,而血清及尿中MDA水平则显著增高,且尿中MDA水平与尿砷含量呈正相关。作者认为其活力的降低一方面可能与砷破坏了SOD的—S—S—导致其分子构象发生改变有关,另一方面也可能与砷干扰了SOD的主要辅基Cu2+;Zn2+的代谢,造成机体元素失衡所致。由此可见砷对SOD活力的影响,主要表现为抑制作用,仅在短时间、低剂量下方可见显著增加。


  谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)主要以GSH为基质,催化过氧化物还原成无毒物质,从而起到抗氧化作用。对家兔[11]、大鼠[11]及小鼠[10]的实验中均显示砷可明显抑制GSH-Px活力,且在小鼠实验中显示明显的剂量—效应关系,作者认为GSH-Px是砷作用于机体后的较为敏感指标。在心肌细胞培养中,孙贵范等[1 4]研究发现,随染砷剂量的增加,细胞中的GSH-Px活性逐渐降低,而MDA水平则显著升高。同样,李建学等[15]在人群调查中也发现随着砷中毒病情的加重,血中GSH-Px活性明显下降,重病组显著高于对照组。作者认为机体长期接触高砷后,砷在体内可代谢为有机砷自由基,从而直接与含巯基的GSH-Px结合,使后者的活性降低[15]。由此可见,砷对GSH-Px活性的影响主要表现为抑制作用。


  谷胱甘肽(GSH)既是机体内重要的抗氧化物质,又可提供还原巯基,使细胞内含巯基酶和蛋白质巯基免受损害。急性实验中,SinghP、[16]、RamosO等[17]等先后用雌黄、亚砷酸钠给大鼠染毒发现其肝脏GSH含量显著降低,同时MDA水平明显增加。而李富君等以小鼠为对象,发现加入亚砷酸钠24小时后,小鼠血中GSH含量随染毒剂量增加而逐渐增加,且呈明显的剂量—效应关系;亚慢性染毒5周后,可见高剂量组显著增加,超剂量组则显著降低,提示,血中GSH含量的高低与染毒剂量的大小及时间的长短有关[18]。而在大鼠实验中,则未见GSH含量的显著增加。原因可能是与人和小鼠相比,大鼠红细胞对砷有很强的亲和力,因此砷进入大鼠体内后可长时间蓄积在血中而不能迅速进入GSH的合成器官,从而使GSH含量不会出偿性增加[19]。砷与GSH、LP的人群方面的资料,近年也见报道。李富君等发现地方性砷中毒病人血中GSH含量显著增高[13],但职业性砷接触工人体内GSH含量则显著降低,作者认为“巯基耗竭”可能是其血中MDA水平升高的主要原因[20]。上述结果显示,砷对GSH含量的影响可因染毒剂量、时间、动物种属及受试物的不同有关。至于在什么剂量和多长染毒时间出现体内巯基代偿增加;什么剂量和多长染毒时间出现失代偿和巯基含量下降,则有待进一步研究。

  综上所述,砷与LP的关系可归于两种认识:(1)砷可直接参与·O2-的生成,一方面砷可能促进·O2-的生成,另一方面砷也可能抑制·O2-的生成。(2)砷可通过抑制或代偿性提高某些抗氧化剂水平,从而导致机体抗氧化防御系统平衡的失调,进而间接引起LP。这些认识为研究砷的发病机理提供了新的内容,为用抗氧化剂砷中毒指明了应用前景。尽管如此,LP与砷中毒的发病还有许多机制尚不清楚,如砷如何引起自由基增高(是砷本身在体内形成自由基?直接刺激产生自由基?经抑制SOD等抗氧化酶使自由基蓄积?)砷如何诱发LP?LP是细胞损伤的原因还是结果等,都是很有意义、值得进一步阐明的问题。


 
  


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