本文關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)砷肝毒性的劑量—反應(yīng)（效應(yīng)）關(guān)系研究　出處：《新疆醫(yī)科大學(xué)》2014年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：目的：探討飲水砷濃度與人群肝癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系，建立劑量-反應(yīng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型，并以此評(píng)價(jià)飲水砷濃度的肝癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)和飲水砷衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的合理性；探討砷對(duì)動(dòng)物肝臟損傷的基準(zhǔn)劑量，建立砷致動(dòng)物肝臟損傷的劑量-效應(yīng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型，并篩選砷致肝臟損傷的有效指標(biāo)，為砷致肝損傷的診斷、預(yù)防提供科學(xué)依據(jù)；探討無(wú)機(jī)砷對(duì)正常人Chang Liver細(xì)胞存活率以及凋亡率的影響，觀察砷對(duì)抗氧化酶的影響，以及砷對(duì)HGF、Bax基因RNA表達(dá)的影響，建立無(wú)機(jī)砷對(duì)體外培養(yǎng)正常肝細(xì)胞損傷的時(shí)間-劑量-反應(yīng)(效應(yīng))關(guān)系數(shù)學(xué)模型，并為進(jìn)一步深入探討砷至肝損傷的發(fā)病機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。 方法：采用Meta回歸法，對(duì)不同研究提取的肝癌與水砷濃度的劑量-反應(yīng)關(guān)系斜率系數(shù)進(jìn)行合并，建立基于多個(gè)獨(dú)立研究的水砷濃度與劑量-反應(yīng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型；采用整體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)不同劑量（0、0.075、0.110、0.150、0.250、0.300、0.375、0.500、0.750、1.500mg/kg·w）砷對(duì)家兔進(jìn)行肝臟毒性實(shí)驗(yàn)；采用不同濃度（0.2、2、5、10、15、20、25、50、75、100μmol/L）亞砷酸鈉(NaAsO2)和砷酸鈉對(duì)正常人ChangLiver細(xì)胞（24h、48h、72h、96h）進(jìn)行砷致肝細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定動(dòng)物血清中ALT、AST及γ-GT活力，HA、TBA含量，及肝組織中TNF-α、IL-6、TIMP-1、MMP-8含量，采用MTT還原法檢測(cè)Chang Liver細(xì)胞存活率；細(xì)胞凋亡采用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)；微量酶標(biāo)法檢測(cè)微量還原型谷胱甘肽（GSH）的含量；可見(jiàn)光法檢測(cè)過(guò)氧化氫酶（CAT）的活力；WST-1法檢測(cè)超氧化物歧化酶（SOD）的活力；比色法檢測(cè)谷胱甘肽過(guò)氧化酶（GSH-Px）的活力；Real-time PCR法檢測(cè)家兔肝臟TIMP-1、TIMP-2、MMP-8及Chang Liver細(xì)胞HGF和Bax mRNA的表達(dá)，采用Curve Estimate進(jìn)行砷對(duì)家兔肝臟損傷的劑量-效應(yīng)關(guān)系數(shù)學(xué)模型擬合，采用三維建模法建立砷對(duì)Chang Liver細(xì)胞作用的時(shí)間-劑量-效應(yīng)模型。 結(jié)果：1）飲水砷暴露濃度與肝癌危險(xiǎn)度的劑量-反應(yīng)關(guān)系可表示為：lnRR0.00137X。最佳斜率系數(shù)為5×10-6，基于上限計(jì)算得出的最大斜率因子為8×10-6。肝癌風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到1×10-5時(shí)水砷的暴露量為1.25μg/kg/day；亞組分析男性劑量-反應(yīng)關(guān)系最佳斜率系數(shù)為1×10-5，基于上限計(jì)算得出的最大斜率因子為5×10-6；女性劑量-反應(yīng)關(guān)系最佳斜率系數(shù)為1×10-5，基于上限計(jì)算得出的最大斜率因子為5×10-6。男性AR達(dá)到10-6時(shí)砷濃度大概在2μg/L左右；男性肝癌發(fā)生劑量低于女性。肝癌風(fēng)險(xiǎn)為1/10萬(wàn)時(shí)飲用砷濃度為45μg/L，其中男性肝癌風(fēng)險(xiǎn)為1/10萬(wàn)時(shí)飲用砷濃度為20μg/L，女性肝癌風(fēng)險(xiǎn)為1/10萬(wàn)時(shí)飲用砷濃度為103μg/L。2）家兔尿中總砷含量隨染砷劑量的增加而增加，劑量達(dá)0.5mg/(kg.w)及以上時(shí)尿砷含量與0劑量組差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，(P0.05)，除0.5mg/(kg.w)劑量組外均為DMAMMAiAsⅢiAsⅤ，0.5mg/(kg.w)劑量組尿砷中形態(tài)分布為DMAMMA iAsⅤiAsⅢ；肝臟總砷含量隨染砷劑量的增加而增加，劑量達(dá)0.11mg/(kg.w)及以上時(shí)肝臟總砷含量與0mg/(kg.w)組差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)，且染砷動(dòng)物肝臟砷中形態(tài)分布變化較大，但未發(fā)現(xiàn)具體規(guī)律；0.11mg/(kg.w)及以上劑量的砷暴露可出現(xiàn)砷致肝損傷；各染毒劑量組血清ALT活性、AST活性、TBA含量、HA含量及肝臟TIMP-1含量、MMP-8含量不同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P0.05）；各染毒劑量組血清γ-GT活性水平無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P0.05）。相關(guān)分析血清中AST、ALT、γ-GT活力及TBA含量與染毒劑量呈正相關(guān)關(guān)系（P均0.01）；血清AST、ALT、γ-GT活力及TBA含量與肝臟病理評(píng)分呈正相關(guān)關(guān)系（P均0.05）；各染毒劑量組肝臟TNF-α含量、IL-6活性不同（P0.05），IL-6、TNF-α、HA、TIMP-1含量與暴露劑量呈正相關(guān)關(guān)系，，與肝臟病理評(píng)分呈正相關(guān)關(guān)系（P均0.01）。MMP-8與暴露劑量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（P0.05），經(jīng)多元線性回歸逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)AST、TBA、MMP-8、IL-6、TNF-α均可作為砷致肝損傷的檢測(cè)效應(yīng)標(biāo)志。不同劑量組的TIMP-1、 TIMP-2表達(dá)、TGF-β1不同（P0.05），TIMP-1、TIMP-2以及TGF-β1的基因表達(dá)水平均呈上升的趨勢(shì)；外暴露劑量與內(nèi)暴露劑量的劑量-反應(yīng)關(guān)系最優(yōu)模型為Quadratic模型；外暴露劑量與生物有效劑量、內(nèi)暴露劑量與生物有效劑量、以肝臟砷含量與病理評(píng)分劑量-反應(yīng)最優(yōu)模型為L(zhǎng)ogarithmic模型；砷致肝損傷的BMD為每日0.0607mg/(kg.w)，BMDL為每日0.0441mg/(kg.w)。3）染毒72h，不同濃度組細(xì)胞內(nèi)砷含量不同（P0.05）；與對(duì)照組相比較，隨著砷染毒劑量的升高，染毒組存活率低于對(duì)照組，存在一定的時(shí)間-劑量依賴性（P＜0.05）；染毒組細(xì)胞凋亡率隨著砷染毒劑量的升高而升高（P＜0.05）；iAsⅢ、 iAsⅤ染毒Chang liver細(xì)胞GSH含量、GSH-Px活力均表現(xiàn)出低劑量增高現(xiàn)象，并隨染毒時(shí)間的延長(zhǎng)、劑量的增加而降低（P＜0.05），SOD、CAT活力則表現(xiàn)為隨時(shí)間延長(zhǎng)、劑量增加而降低；iAsⅢ、iAsⅤ染毒細(xì)胞Bax mRNA表達(dá)升高（P＜0.05），HGF mRNA表達(dá)降低（P＜0.05）；三維時(shí)間-劑量-效應(yīng)數(shù)學(xué)模型，擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn)砷對(duì)細(xì)胞存活率、凋亡率、GSH含量、GSH-Px，SOD活力的時(shí)間-劑量效應(yīng)最優(yōu)數(shù)模型均為三維泰勒多項(xiàng)式模型。 結(jié)論：飲水砷濃度與人群肝癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)之間存在著正向的劑量-反應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)行飲水砷衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)10μg/L，在預(yù)防砷致肝癌風(fēng)險(xiǎn)的前提下是合理可行的；砷可致家兔出現(xiàn)肝損傷，并存在劑量-效應(yīng)關(guān)系，不同指標(biāo)劑量-效應(yīng)關(guān)系最優(yōu)模型不同，基于實(shí)驗(yàn)兔肝臟損傷外推的參考劑量，可認(rèn)為現(xiàn)行衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)合理可行的；砷可通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入肝細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)砷濃度升高，iAsⅢ的細(xì)胞毒性高于iAsⅤ。iAsⅢ和iAsⅤ可誘導(dǎo)Chang Liver細(xì)胞凋亡并降低細(xì)胞存活率，通過(guò)抑制HGFmRNA表達(dá)從而阻斷細(xì)胞的損傷修復(fù)，并抑制細(xì)胞增殖；通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化酶水平，表現(xiàn)出低劑量刺激作用和高劑量毒性作用；iAs對(duì)細(xì)胞的時(shí)間-劑量效應(yīng)模型符合廣義線性模型，在毒物作用研究中三維時(shí)間-劑量-效應(yīng)數(shù)學(xué)模型具有廣闊的的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：新疆醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：R114

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1317960