本文關鍵詞：無機砷肝毒性的劑量—反應（效應）關系研究　出處：《新疆醫(yī)科大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：目的：探討飲水砷濃度與人群肝癌發(fā)生風險的關系，建立劑量-反應關系數(shù)學模型，并以此評價飲水砷濃度的肝癌發(fā)生風險和飲水砷衛(wèi)生標準的合理性；探討砷對動物肝臟損傷的基準劑量，建立砷致動物肝臟損傷的劑量-效應關系數(shù)學模型，并篩選砷致肝臟損傷的有效指標，為砷致肝損傷的診斷、預防提供科學依據(jù)；探討無機砷對正常人Chang Liver細胞存活率以及凋亡率的影響，觀察砷對抗氧化酶的影響，以及砷對HGF、Bax基因RNA表達的影響，建立無機砷對體外培養(yǎng)正常肝細胞損傷的時間-劑量-反應(效應)關系數(shù)學模型，并為進一步深入探討砷至肝損傷的發(fā)病機制提供科學依據(jù)。 方法：采用Meta回歸法，對不同研究提取的肝癌與水砷濃度的劑量-反應關系斜率系數(shù)進行合并，建立基于多個獨立研究的水砷濃度與劑量-反應關系數(shù)學模型；采用整體動物實驗對不同劑量（0、0.075、0.110、0.150、0.250、0.300、0.375、0.500、0.750、1.500mg/kg·w）砷對家兔進行肝臟毒性實驗；采用不同濃度（0.2、2、5、10、15、20、25、50、75、100μmol/L）亞砷酸鈉(NaAsO2)和砷酸鈉對正常人ChangLiver細胞（24h、48h、72h、96h）進行砷致肝細胞毒性實驗，采用酶聯(lián)免疫吸附法測定動物血清中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Chang Liver細胞存活率；細胞凋亡采用流式細胞術檢測；微量酶標法檢測微量還原型谷胱甘肽（GSH）的含量；可見光法檢測過氧化氫酶（CAT）的活力；WST-1法檢測超氧化物歧化酶（SOD）的活力；比色法檢測谷胱甘肽過氧化酶（GSH-Px）的活力；Real-time PCR法檢測家兔肝臟TIMP-1、TIMP-2、MMP-8及Chang Liver細胞HGF和Bax mRNA的表達，采用Curve Estimate進行砷對家兔肝臟損傷的劑量-效應關系數(shù)學模型擬合，采用三維建模法建立砷對Chang Liver細胞作用的時間-劑量-效應模型。 結果：1）飲水砷暴露濃度與肝癌危險度的劑量-反應關系可表示為：lnRR0.00137X。最佳斜率系數(shù)為5×10-6，基于上限計算得出的最大斜率因子為8×10-6。肝癌風險達到1×10-5時水砷的暴露量為1.25μg/kg/day；亞組分析男性劑量-反應關系最佳斜率系數(shù)為1×10-5，基于上限計算得出的最大斜率因子為5×10-6；女性劑量-反應關系最佳斜率系數(shù)為1×10-5，基于上限計算得出的最大斜率因子為5×10-6。男性AR達到10-6時砷濃度大概在2μg/L左右；男性肝癌發(fā)生劑量低于女性。肝癌風險為1/10萬時飲用砷濃度為45μg/L，其中男性肝癌風險為1/10萬時飲用砷濃度為20μg/L，女性肝癌風險為1/10萬時飲用砷濃度為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0.5mg/(kg.w)及以上時尿砷含量與0劑量組差別具有統(tǒng)計學意義，(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0.11mg/(kg.w)及以上時肝臟總砷含量與0mg/(kg.w)組差別具有統(tǒng)計學意義(P0.05)，且染砷動物肝臟砷中形態(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)計學意義（P0.05）；各染毒劑量組血清γ-GT活性水平無統(tǒng)計學差異（P0.05）。相關分析血清中AST、ALT、γ-GT活力及TBA含量與染毒劑量呈正相關關系（P均0.01）；血清AST、ALT、γ-GT活力及TBA含量與肝臟病理評分呈正相關關系（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關系，，與肝臟病理評分呈正相關關系（P均0.01）。MMP-8與暴露劑量呈負相關關系（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效應標志。不同劑量組的TIMP-1、 TIMP-2表達、TGF-β1不同（P0.05），TIMP-1、TIMP-2以及TGF-β1的基因表達水平均呈上升的趨勢；外暴露劑量與內暴露劑量的劑量-反應關系最優(yōu)模型為Quadratic模型；外暴露劑量與生物有效劑量、內暴露劑量與生物有效劑量、以肝臟砷含量與病理評分劑量-反應最優(yōu)模型為Logarithmic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，不同濃度組細胞內砷含量不同（P0.05）；與對照組相比較，隨著砷染毒劑量的升高，染毒組存活率低于對照組，存在一定的時間-劑量依賴性（P＜0.05）；染毒組細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，并隨染毒時間的延長、劑量的增加而降低（P＜0.05），SOD、CAT活力則表現(xiàn)為隨時間延長、劑量增加而降低；iAsⅢ、iAsⅤ染毒細胞Bax mRNA表達升高（P＜0.05），HGF mRNA表達降低（P＜0.05）；三維時間-劑量-效應數(shù)學模型，擬合結果發(fā)現(xiàn)砷對細胞存活率、凋亡率、GSH含量、GSH-Px，SOD活力的時間-劑量效應最優(yōu)數(shù)模型均為三維泰勒多項式模型。 結論：飲水砷濃度與人群肝癌發(fā)生風險之間存在著正向的劑量-反應關系，現(xiàn)行飲水砷衛(wèi)生標準10μg/L，在預防砷致肝癌風險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-效應關系，不同指標劑量-效應關系最優(yōu)模型不同，基于實驗兔肝臟損傷外推的參考劑量，可認為現(xiàn)行衛(wèi)生標準合理可行的；砷可通過細胞膜進入肝細胞內，使細胞內砷濃度升高，iAsⅢ的細胞毒性高于iAsⅤ。iAsⅢ和iAsⅤ可誘導Chang Liver細胞凋亡并降低細胞存活率，通過抑制HGFmRNA表達從而阻斷細胞的損傷修復，并抑制細胞增殖；通過調節(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對細胞的時間-劑量效應模型符合廣義線性模型，在毒物作用研究中三維時間-劑量-效應數(shù)學模型具有廣闊的的應用前景。
【學位授予單位】：新疆醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R114

【參考文獻】

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本文編號：1317960