【摘要】：口腔攝入污染土壤是人體鉛砷暴露一個(gè)主要的非飲食途徑。為了更為準(zhǔn)確地評(píng)估通過口腔攝入途徑的土壤中鉛砷的人體健康風(fēng)險(xiǎn),需要測(cè)定鉛砷的人體生物有效性(bioavailability)。許多動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)(in vivo assays)己經(jīng)用于測(cè)定土壤中砷鉛的相對(duì)生物有效性(relatiive bioavailability, RBA)。但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)耗時(shí)、費(fèi)錢以及存在倫理問題,因此需要建立簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)的體外方法(in vitro assay)來預(yù)測(cè)砷鉛的相對(duì)生物有效性。目前已有很多來自不同國家的體外方法用于測(cè)定土壤中砷鉛在模擬人體胃腸模擬液的溶解度,即生物可利用性(bioaccessibility)。然而,在確定這些體外方法能否用于替代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)前,需要建立活體實(shí)驗(yàn)與體外胃腸模擬法的相關(guān)性(in vivo-in vitro correlation, IVIVC)。除不同的體外方法,不同的動(dòng)物模型和生物靶器官也用于測(cè)定砷的相對(duì)生物有效性,然而關(guān)于不同動(dòng)物模型、不同暴露方式以及不同生物靶器官對(duì)砷相對(duì)生物有效性影響的研究很少。本文采用不同體外方法測(cè)定國內(nèi)污染土壤中砷鉛的生物可利用性,利用小鼠血液模型測(cè)定我國污染土壤中砷鉛相對(duì)生物有效性,建立體內(nèi)體外相關(guān)性模型,并且比較了不同動(dòng)物模型、暴露方式和生物靶器官對(duì)砷相對(duì)生物有效性的影響,主要研究結(jié)果如下：1.采用四種體外方法[SBRC(Solubility/Bioavailability Research Consortium)、 IVG(in vitro gastrointestinal)、PBET(physiologically based extraction test)、 UBM(unified BARGE)]測(cè)定12個(gè)代表不同污染源的污染土壤中鉛的生物可利用性,采用小鼠血液模型測(cè)定鉛的相對(duì)生物有效性,并利用連續(xù)提取法測(cè)定鉛形態(tài)。結(jié)果表明,體外方法胃相(gastric phase, GP)測(cè)定的礦區(qū)土壤中鉛的生物可利用性(0.46-29%)和相對(duì)生物有效性(7.0-26%)低于冶煉區(qū)(19-92%和31-84%)和農(nóng)田土壤(13-99%和51-61%),同時(shí)礦區(qū)土壤中鉛以殘?jiān)鼞B(tài)為主。鉛的生物可利用性因提取方法而異,SBRC-GP測(cè)定的生物可利用態(tài)(3.0-99%)顯著高于其他方法(0.46-84%)。但是,在中性腸相(intestinal pahse, IP)提取階段,鉛再吸附到固相上,造成所有方法測(cè)定的鉛生物可利用性急劇降低。2. UBM-GP測(cè)定的鉛生物可利用性與小鼠模型測(cè)定鉛相對(duì)生物有效性具有最強(qiáng)的線性相關(guān)性(R2=0.67),其次是IVG-GP (R2=0.55)。不同的鉛形態(tài)中,鉛的生物可利用性和相對(duì)生物有效性與鉛的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的總和具有較好的相關(guān)性。3.本研究針對(duì)12個(gè)國內(nèi)砷污染土壤(22.2-4172 mg kg-1)采用五種人體胃腸模擬方法[SBRC (Solubility/Bioavailability Research Consortium)、IVG (in vitro gastrointestinal)、PBET (physiologically based extraction test)、DIN (Deutsches Institutfur Normunge.V.)、UBM (unified BARGE)]測(cè)定砷的生物可利用性,結(jié)果表明砷的生物可利用性因土壤特性和體外方法的不同而不同。五種體外方法胃相測(cè)定的生物可利用性分別為5.70-59.4%(UBM)、0.63-66.1%(SBRC),2.30-57.5% (IVG)、0.30-83.1%(DIN)、0.86-50.1%(PBET).將砷的生物可利用性作為輸入值代入到過去研究基于國外土壤建立的體內(nèi)體外相關(guān)性[IVIVC, Juhasz et al., (2009; 2012)]模型中來預(yù)測(cè)砷的相對(duì)生物有效性。同時(shí)采用單次灌胃空腹小鼠模型和血液中砷含量的時(shí)間變化曲線下積分面積(area under blood the As time curve, AUC)測(cè)定砷的相對(duì)生物有效性,為6.38-73.1%。模型得到的預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)測(cè)定的12個(gè)土壤中砷的相對(duì)生物有效性之間具有顯著性差異,表明基于國外土壤建立的砷IVIVC模型并不適用于我國砷污染土壤。4.基于結(jié)果3,我們建立了12個(gè)我國砷土壤中砷相對(duì)生物有效性和生物可利用性間的相關(guān)關(guān)系,即新的IVIVC模型。預(yù)測(cè)模型的相關(guān)性強(qiáng)度范圍是R2=0.50(PBET)至R2=0.83 (IVG),其中IVG方法具有最強(qiáng)的預(yù)測(cè)砷相對(duì)生物有效性的能力。將本研究建立的IVIVC模型與Juhasz et al. (2014)建立的模型相比,發(fā)現(xiàn)相關(guān)回歸斜率顯著偏高,這可能因不同的砷相對(duì)生物有效性的測(cè)定方法造成的差異。雖然UBM和SBRC方法也適用于預(yù)測(cè)來自我國的污染土壤中砷的生物有效性,但I(xiàn)VG方法具有最強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力。為精確評(píng)估污染土壤中砷的人體健康風(fēng)險(xiǎn),未來研究需進(jìn)一步驗(yàn)證體外方法預(yù)測(cè)土壤中砷相對(duì)生物有效性的適用性。5.選取已經(jīng)利用幼豬AUC模型測(cè)定砷生物有效性的12個(gè)澳大利亞砷污染土壤,開展小鼠模型,利用不同暴露方式(單次灌胃與多次喂食),選取小鼠不同組織(血液、尿液、肝臟和腎臟)作為砷暴露生物靶器官,來比較不同動(dòng)物模型(豬與小鼠)、不同暴露方式和不同生物靶器官選取對(duì)砷相對(duì)生物有效性的影響�；谛∈笱骸⒛蛞�、肝臟和腎臟,土壤中砷的相對(duì)生物有效性范圍分別是2.8-61%、3.6-64%、3.9-74%和3.4-61%。與已知幼豬血液AUC模型的測(cè)定值(7.0-81%)相比,雖然兩者的相關(guān)性很好(R2=0.83),但小鼠血液AUC的測(cè)定值較低(2.8-61%)。相似地,小鼠血液AUC與小鼠SSUE測(cè)定的As-RBA具有很強(qiáng)的相關(guān)性(R2=0.86),而且采用尿液、肝臟和腎臟測(cè)定的值之間也有很強(qiáng)的相關(guān)性(R2=0.75-0.89),以上結(jié)果表明不同動(dòng)物模型和生物靶器官測(cè)定的As-RBA是一致的。6.不同動(dòng)物模型、不同暴露方式以及不同的生物靶器官并不影響對(duì)體外方法預(yù)測(cè)As-RBA的能力。由于小鼠模型相對(duì)易操作,我們推薦通過飲食途徑多次土壤喂食暴露方式和選取小鼠肝臟或者腎臟作為生物靶器官可以被廣泛用來研究污染土壤中砷的相對(duì)生物有效性。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X53
【圖文】：

１．２．１生物有效性的概念逡逑生物有效性（ｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）是指污染物通過皮膚接觸、口腔攝入或者呼吸逡逑等方式進(jìn)入到人體內(nèi)被吸收的部分。圖１－１描述了邋±X討形廴疚锝胩逖返墓義銑獺Ｉ閎

本文編號(hào)：2731774