尿中同型半胱氨酸水平与饮水型砷暴露人群砷甲基化代谢能力及砷中毒发病风险的关系研究

摘要

前言:砷，俗称砒，是一种非金属元素。砷是确定的人类致癌物，广泛的存在于自然界之中。环境慢性砷暴露可导致机体严重的损伤，砷已被国际癌症组织(IARC)确认为人类致癌物，长期慢性砷暴露可导致机体多脏器癌症的发生，其主要包括皮肤癌、肺癌、膀胱癌等。同时长期慢性砷暴露也可导致人体高血压、心血管疾病和肾脏功能的损害。有调查显示，全世界范围内约有2亿人处于饮水砷污染之中，在我国有超过1960万人受到饮水砷污染的健康威胁。饮水砷暴露所导致的人群健康问题已经成为了世界范围内严重的公共卫生问题。
　　通过饮水摄入机体的砷主要是无机砷，无机砷进入机体后主要是在肝脏内进行甲基化代谢。目前，关于机体内的无机砷的甲基化代谢主要存在两种假说。两种无机砷代谢的假说均认为，进入机体的无机砷(inorganic aresnic，iAs)的甲基化是以S-腺苷蛋氨酸(S-adenosyl methionine，SAM)为甲基供体，在相关酶的催化下依次转化为一甲基砷(momomethylated aresnic，MMA)和二甲基砷(dimethylated aresnic，DMA)。细胞学研究证实，在所有无机砷代谢产物中MMA3+毒性最强，其次是DMA3+。机体内无机砷的代谢与甲基供体SAM的量之间有显著的关系。
　　机体内SAM主要来源于蛋氨酸循环。在蛋氨酸循环中，同型半胱氨酸(Homocysteine，HCY)可与5-甲基四氢叶酸在钴胺素和蛋氨酸合成酶的共同作用下，生成四氢叶酸和蛋氨酸。而后者可与ATP作用生成SAM，SAM为机体的甲基化代谢提供甲基，同时转化为S-腺苷同型半胱氨酸(S-adenosylhomocysteine，SAH)，SAH脱去腺苷后重新转化成HCY，HCY是蛋氨酸循环通路的中间产物。目前关于HCY的研究主要集中在其与心脑血管疾病发生发展之间的联系。关于其对砷代谢影响的报道还很少，尤其是在我国的人群流行病学调查分析中更是少有报道。
　　综上所述，我们通过收集我国云南某地区慢性饮水砷暴露人群的相关资料，探讨HCY与机体砷甲基化代谢能力及人群砷中毒发生风险之间的关系，研究结果可为我国该领域的研究提供人群数据资料。
　　研究方法:研究对象的选择:本次调查的地点是云南省大理市弥渡县某饮水型砷暴露地区，砷暴露组样本的纳入标准为:研究对象在高砷区域居住时限超过十年;调查前一周无海产品食用史和牛黄解毒片等含砷药物食用史。对照组选择高砷区域临近的饮水砷含量正常的，同时具有同样生活方式和生活习惯的人群。所有参与研究的人需签署自愿知情同意书。
　　问卷调查:调查开始前对所有调查人员进行专业的培训，培训合格后方可进行现场流行病学调查。通过问卷调查收集的主要信息包括:1）调查对象的个人信息:年龄、性别、民族等。2）饮水史:现饮水源类型、原饮水源类型、水砷浓度、饮用年限等。3）疾病史:既往病史、用药史、现病史等。
　　健康检查:由经过专业培训的调查人员对研究对象进行统一身体检查，对有疑似砷中毒者依据《中国砷中毒诊断标准(WS/T211-2001)》来进行确诊，并进一步依据该诊断标准进行中毒等级区分。
　　质量控制:为减少流行病学调查中产生的偏倚，本研究要求所有调查人员必须经过专业培训，合格后方可进行调查。调查过程中，要求调查人员依据事先准备好的工作手册逐一进行提问，坚决杜绝诱导性询问。在调查问卷的填写过程中要求调查人员仔细核对调查信息，避免漏填、错填。健康检查过程中严格遵照《中国砷中毒诊断标准(WS/T211-2001)》来进行砷中毒的诊断。
　　尿样采集:将收集好的尿样做好标记，第一时间放入携带的冰盒中，待一天工作完成后，迅速将样品运输至最近的实验室，尿样置于-20℃冰箱中冻存，当所有样本都收集完成后，将样本统一运回实验室置于-80℃冰箱中保存以备后续分析使用。
　　水砷、尿砷浓度测定:采用氢化物发生-冷井捕集-原子吸收分光光度法测定尿中各形态砷含量，单位μg/L。
　　尿肌酐测定:以苦味酸法检测尿中的肌酐(Cr)水平，以校正尿中各形态砷含量。
　　尿中HCY水平测定:采用高效液相色谱法(HPLC)测定血浆同型半胱氨酸水平，单位μmol/L，最低检测限为1.0μmol/L。
　　统计学方法:数据库的建立以及数据的处理分析应用SPSS13.0统计软件，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。
　　结果:1.本次研究对象均来自云南省大理市弥渡县境内的三个村庄，总计110人。其中砷暴露组78人（男36人，女42人），对照组32人（男10人，女22人）。暴露组平均年龄为42.85±21.50岁，对照组平均年龄为35.06±19.59岁。两组在年龄和性别的比较上无差异（P＞0.05）。两组间累积砷暴露量(cumulativearsenic exposure，CAE)、尿中各形态砷和HCY比较显示，砷暴露组均显著高于对照组(P＜0.05)。依据《地方性砷中毒诊断标准》（WS/T211-2001）标准，最终确定砷中毒病例26例，主要临床表现均为皮肤角化、皮肤色素沉着、色素脱失等。所有的病例均属于轻度砷中毒。将人群进一步分为砷暴露患者组、砷暴露非患者组及对照组。比较显示，砷暴露患者组人群CAE及尿中各形态砷含量均高于对照组和砷暴露非患者组（P＜0.05）;HCY含量显著高于对照组(P＜0.05)，但与砷暴露非患者组比较结果无差异;砷暴露非患者组CAE及尿中各形态砷含量均显著高于对照组(P＜0.05)，HCY水平与对照组比较无差异(P＞0.05)。
　　2.不同组别人群尿中各形态砷含量、HCY水平及砷甲基化代谢能力的比较。2.1不同CAE人群尿中HCY水平及砷甲基化代谢能力的比较。将人群CAE水平三等分，分为低、中、高三个不同砷暴露水平。比较结果显示，CAE中、高水平组人群的HCY水平及MMA％显著高于CAE低水平组人群(P＜0.05)。CAE高水平组HCY含量同时显著高于CAE中水平组人群(P＜0.05)。CAE中、高水平组人群SMR显著低于CAE低水平组人群(P＜0.05)。三组间iAs％、DMA％及FMR的比较未见显著的差异。但结果显示，iAs％随着CAE水平增高有下降趋势，DMA％和FMR均有上升趋势。2.2、不同HCY水平人群尿中各形态砷含量及甲基化代谢能力的比较。按照人群尿中HCY水平是否正常分组，比较HCY水平正常组和异常组人群尿中各形态砷及甲基化代谢能力指标。比较发现，HCY水平异常组人群尿中MMA、DMA、tAs含量与正常组相比均显著增高(P＜0.05)。两组间iAs比较无显著差异，但随着HCY水平增高iAs含量表现为上升的趋势。HCY水平异常组人群尿中MMA％显著高于HCY正常组，SMR水平显著低于正常组(P＜0.05)。两组间iAs％、DMA％及FMR比较未见显著差异(P＞0.05)。
　　3.不同水平HCY与人群砷中毒发病风险的关系。研究发现，HCY水平正常组人群砷中毒患病率为14.286％，显著低于HCY水平异常组的45.456％(P＜0.05)。通过计算得到OR值为5，且95％区间范围是(1.96，12.755)，说明与HCY＜15μmol/L比较，HCY＞15μmol/L对于砷中毒的发生是一个危险因素。进一步将人群HCY水平三等分比较三组间人群患病率。结果显示，三组间砷中毒患病率比较有显著的差异(P＜0.05)。表现为尿中HCY水平越低的人群，砷中毒患病率越低，尿中HCY水平越高的人群患病率越高。计算OR时将HCY低水平组OR值设为1，HCY中、高水平组分别为1.867和5.455，且OR值随着尿中HCY水平的升高而增大。
　　4.尿中HCY水平与不同形态砷含量及人群砷甲基化代谢能力之间的相关性。相关性分析结果显示，人群尿中HCY含量与尿中MMA％之间存在显著正相关(P＜0.05)。HCY水平与人群是否患病之间的相关性分析结果显示，随着人群尿中HCY水平升高，人群发生砷中毒的危险性增加，两者之间具有显著正相关(P＜0.05)。人群尿中HCY含量与尿中各砷代谢产物之间无显著的相关性（P＞0.05），与iAs％、DMA％、FMR、SMR之间也未见显著相关性(P＞0.05)。
　　结论:1、尿中HCY水平与砷甲基化代谢能力相关，表现为与MMA％呈显著正相关。2、与低水平HCY组比较，高水平HCY人群砷中毒发病风险增高，且随着HCY水平的升高患病率逐渐增大。

目录

声明

摘要

英文缩略语

1 前言

2 材料与方法

2．1 主要试剂与设备

2．2 现场流行病学调查

2．3 实验室检测

2．4 统计学方法

3．1 调查对象基本情况

3．2 不同组别人群尿中各形态砷含量及砷甲基化代谢能力的比较

3．3 不同水平HCY与人群砷中毒发病风险的关系

3．4 尿中HCY水平与不同形态砷含量及人群砷甲基化代谢能力之间的相关性

4 讨论

结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

附表

综述 砷甲基化及同型半胱氨酸(HCY)对人群砷代谢影响的研究进展

攻读学位期间取得研究成果

致谢

个人简介