燃煤污染型砷中毒患者体内氧化与抗氧化系统损伤的观察
作者：罗鹏 张爱华 洪峰 杨光红 李光武 谭其菊
单位：罗鹏(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；张爱华(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；洪峰(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；杨光红(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；李光武(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；谭其菊(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)
关键词：燃煤型砷中毒；脂质过氧化；抗氧化
中国地方病学杂志000105 摘 要：目的 研究燃煤型砷中毒患者体内氧化与抗氧化系统的损伤，以探讨燃煤型砷中毒的中毒机理。方法 对燃煤型砷中毒患者体内抗氧化物质超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、巯基(-SH)以及脂质过氧化代谢产物丙二醛(MDA)的含量进行了测定和分析。结果 病区非病人(除-SH)及中毒组SOD、GSH-Px、-SH含量或活力明显降低，MDA含量明显增高，差异均有显著性(P<0.05)。结论 砷可致机体氧化与抗氧化系统平衡紊乱，砷致机体脂质过氧化的产生及抗氧化能力降低可能是砷中毒机理之一。
, 百拇医药
中图分类号：R599.9 文献标识码：A
文章编号：1000-4955(2000)01-0010-03
Study on lipid peroxidation and anti-lipid peroxidation in the
patients of arsenism caused by burning coal
LUO Peng,ZHANG Ai-hua,HONG Feng,et al
(Dept.of Prevention Medicine,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,China)
Abstract：Objective To study lipid peroxidation and anti-lipid peroxidation in the patients of arsenism caused by burning coal for clarifying the mechanism of this disease.Methods The activity of superoxide dismutase (SOD),glutathione peroxidase(GSH-Px),the contents of hydrosulfide group (-SH) and malondialdehyde (MDA) in the blood of patients were measured and analysed.Results Comparing with those of the control,the SOD and GSH-Px and -SH contents were lower (P<0.05),while the MDA contents were higher (P<0.05) in endemic subjects.Conclusions It is suggested that lipid peroxidation (LPO) and the decrease of anti-lipid peroxidation might be one of the mechanism of arsenism caused by burning coal.
, http://www.100md.com
Key words：Arsenism caused by burning coal;Lipid peroxidation;Anti-oxidation▲
脂质过氧化与多种疾病的发生、发展关系密切，其相应指标的检测受到各学科的普遍重视和广泛接受。目前，砷中毒自由基代谢研究多以饮水型为主，而燃煤型仅见流行病学方面的报道。本室通过测定SOD、GSH-Px活性、MDA、-SH含量，为燃煤型砷中毒的中毒机理研究提供线索。为了了解现场混杂因素对砷中毒的影响，分析了其相关影响因素。
1 材料与方法
1.1 调查对象 选择贵州省燃煤型砷中毒高发区的交乐病区为调查点，参考地病办确诊患者经临床复查，根据地方性砷中毒皮肤病诊断依据[1]，分为轻、中、重度3组；该病区内临床常规检查无任何异常者为病区非病人。选择12km以外非燃用高砷煤、无家族遗传史、无吸烟史、半年内无X线接触史及近期无病毒感染史的居民作为对照组。
, 百拇医药
1.2 主要试剂 二巯双硝基苯甲酸(DTNB)、四乙氧基乙烷(TEP)、二盐酸-N-(2萘基)乙烯二胺(均为Sigma公司)邻苯三酚、三羟甲基氨苯甲烷(Ttis)、还原型谷胱甘肽(GSH-Px)(国产产品、AR)。
1.3 主要仪器 UV-120日本岛津紫外分光光度计、恒温水浴箱、离心机、振荡器。
1.4 指标及方法 血细胞超氧化物歧化酶(SOD)的测定采用改良的邻苯三酚自氧化法[2]；血细胞谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的测定采用改良DTNB直接法[3]；血浆丙二醛(MDA)测定采用改良的八木国夫法[4]；血清中巯基(-SH)测定采用二—盐酸-N-(1-奈基)-乙烯二腙比色法[5]。
1.5 资料处理 Execl建立数据库，用SPSS软件进行方差分析t、t′检验。
, 百拇医药
2 结果
2.1 燃煤型砷中毒患者血中SOD、GSH-Px、MDA、-SH含量变化 由表1可见，与对照组相比病区非病人(除-SH)外及砷中毒患者体内SOD、GSH-Px活力、-SH含量明显降低，MDA明显增加，差异均有显著性；轻度中毒组SOD、GSH-Px活力增加，但随中毒程度加重又逐渐降低，-SH则呈持续下降趋势。
表1 燃煤型砷中毒患者血中SOD、GSH-Px活力、MDA及-SH含量比较(
±s) 组别
n
SOD(U/gHB)
GSH-Px(U/L)
-SH(mg%)
, 百拇医药
MDA(nmol/ml)
对照组①
病区非病人②
轻度中毒③
中度中毒④
重度中毒⑤
50
13
43
42
54
3017±432
2074±592*
, 百拇医药
2074±870*△△
2618±499*△△
2204±282*
2927±391
1469±611*
2088±627*△△
1813±684*
1564±361*
2.44±0.49
2.12±0.44
, 百拇医药
2.10±0.60*
1.82±0.39*
1.74±0.25*△△
3.60±0.51
6.02±1.49*
5.10±1.16*△
5.36±0.59*
6.29±1.42*
注：各组与①比较，*P<0.05，中毒组与②比较△P<0.05,△△P<0.01
, 百拇医药
2.2 有关因素对血中SOD、GSH-Px活力、MDA、-SH含量影响 由表2可见，随着接触砷时间的增加，SOD、GSH-Px、-SH含量显著降低，MDA显著增加，不吸烟组患者SOD、GSH-Px活力和-SH含量明显高于吸烟组，MDA含量则反之，差异均有显著性；各指标无性别差异。
表2 有关因素对血中SOD、GSH-Px活力、MDA、-SH含量比较(±s) 组别
n
SOD(U/gHB)
GSH-Px(U/L)
-SH(mg%)
MDA(nmol/ml)
, 百拇医药
对照组①
接触砷龄(年)(0.5～)②
接触砷龄(年)(11～)③
50
62
90
3017±422
2615±613*
2329±422*△
2927±391
2066±633*
, http://www.100md.com
1691±539*△△
2.44±0.49
2.07±0.45*
1.85±0.40*△△
3.60±0.51
5.04±0.84*
5.79±1.22*△
吸烟
不吸烟
60
76
, 百拇医药
2507±509
2820±710*
1689±604
2116±639**
1.93±0.42
2.10±0.44**
5.65±1.16
5.03±0.88*
男
女
81
, 百拇医药
71
2646±658
2555±770
1787±681
1846±832
1.99±0.55
1.91±0.56
5.69±1.34
5.34±1.35
注：各组与①比较：*P<0.05；接触组两两比较：△P<0.05,△△P<0.01
3 讨论
, 百拇医药
目前有关研究表明，砷可诱发脂质过氧化。Lanz等给动物气管灌注砷化物后发现，砷可通过刺激其肺泡巨噬细胞(PAM)自身的自由基生成系统而导致O(—)/(2)的大量产生；也有认为砷在甲基化过程中可产生有机砷自由基，从而引起自由基堆积，进而直接引起脂质过氧化过程[6]。孙贵范、李富君等的研究结果表明：砷进入小鼠体内后使小鼠肾脏、心肌细胞、心脏匀浆中的抗氧化物质SOD、GSH-Px活力发生变化，最终导致MDA水平升高。可见脂质过氧化是砷致小鼠肾脏、心脏损伤的机理之一[7，8]。另有研究表明：砷对巯基具有高度的亲和力[9]，而-SH是GSH-Px中的活性基团。因此，GSH-Px活性的降低，可能和砷与酶中的巯基结合使其活性降低有关，另外也与GSH-Px对自由基的直接清除而被大量消耗有关；目前认为，酶蛋白的空间分子构象是决定其活力功能正常发挥的关键。SOD为含二硫键(-S-S)的金属酶，其活力的降低可能与砷破坏SOD的-S-S导致其分子构象发生改变有关[10]。因此，砷有可能干扰SOD酶的代谢而使其活性降低。
, 百拇医药
本研究发现，病区非病人的SOD、GSH-Px活性低于轻度中毒患者，MDA则高于轻度中毒。轻度中毒时，SOD、GSH-Px活性有所回升，然后随着中毒程度的加重，其活性又继续下降，-SH含量则呈持续下降趋势。MDA表现为明显增加。分析原因可能与砷进入机体产生毒性反应致体内自由基增多，引发脂质过氧化作用，使其代谢产物MDA增多。同时，机体动员体内的抗氧化物清除自由基，导致SOD、GSH-Px含量降低。另外，砷进入机体后，迅速与-SH结合，使-SH含量及-SH酶的活性降低，进一步降低了抗氧化系统的防御作用。轻度中毒时，SOD、GSH-Px的增加可能与机体的应激状态有关，但随着中毒程度的加重，机体进入失代偿状态，如结果所示，各中毒组的生物指标出现了代偿性的增加或消耗性的降低。
随着燃用高砷煤年限的延长，患者体内抗氧化酶SOD、GSH-Px活力下降、-SH含量降低，而反映脂质过氧化程度的代谢产物MDA增多。吸烟与不吸烟相比SOD、GSH-Px活力下降，-SH含量降低，MDA增多。提示，砷对机体的持续性作用及吸烟可加重砷中毒患者体内脂质过氧化程度。燃煤型砷中毒患者体内脂质过氧化程度未见性别上的差异。
, http://www.100md.com
综上所述：砷能诱发机体脂质过氧化作用的发生，可导致体内抗氧化物质SOD、GSH-Px、-SH活力或含量的代偿性的增加或消耗性的降低，引发脂质过氧化链式反应，导致机体氧化与抗氧化系统平衡系乱。由此可见，砷致机体脂质过氧化的产生及抗氧化能力降低是燃煤型砷中毒机理之一。■
基金来源：本课题为国家自然科学基金(3966070)，贵州省自然科学基金资助
作者简介：罗 鹏，男，1969年生，讲师
参考文献：
[1]王连方，孙幸之，刘鸿德.掌跖角化等皮肤病变时诊断慢性地方性砷中毒的意义[J].新疆地方病防治研究通报，1983，2(1-2)：15-18.
[2]邓碧玉，袁勤生，李文杰.改良的邻苯三酚自氧化法测定超氧化物歧化酶活性的方法[J].生物化学与生物物理进展，1991，18(2)：163.
, 百拇医药
[3]夏奕明，朱莲珍.血和组织中谷胱甘肽过氧化物酶活力的测定方法—DTNB直接法[J].卫生研究，1987，16(4)：29-33.
[4]齐凤菊，周 玫，陈 瑗，等.血浆丙二醛含量的测定方法—改良的八木国夫法[J].第一军医大学学报，1986，6(2)：152-154.
[5]周恒锋.毒物检验[M].人民卫生出版社，1976.505-506.
[6]李富君，孙贵范，戴国钧，等.地方性砷中毒患者生物膜损伤机制的探讨[J].中国地方病学杂志，1998，17(1)：9-11.
[7]孙贵范，李富君，李革新，等.砷对小鼠肾脏毒性机理的探讨[J].中国地方病学杂志，1998，17(5)：284-286.
[8]李富君，孙贵范.砷对小鼠心脏生化功能的影响[J].卫生毒理学杂志，1998，12(3)：143-145.
[9]李富君，皮静波，不贵范，等.砷对作业工人脂质过氧化水平的影响[J].中国公共卫生学报，1997，16(1)：58.
[10]张玉敏，张美云，岱 沁，等.地方性砷中毒患者抗氧化能力分析[A].第五届全国地氟病地砷病学术会议论文集[C].中国地方病学杂志编辑部，1996，15：144.
收稿日期：1999-06-20
修订日期：1999-08-25, 百拇医药
单位：罗鹏(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；张爱华(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；洪峰(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；杨光红(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；李光武(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)；谭其菊(贵阳医学院 预防医学系，贵州，贵阳，550004)
关键词：燃煤型砷中毒；脂质过氧化；抗氧化
中国地方病学杂志000105 摘 要：目的 研究燃煤型砷中毒患者体内氧化与抗氧化系统的损伤，以探讨燃煤型砷中毒的中毒机理。方法 对燃煤型砷中毒患者体内抗氧化物质超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、巯基(-SH)以及脂质过氧化代谢产物丙二醛(MDA)的含量进行了测定和分析。结果 病区非病人(除-SH)及中毒组SOD、GSH-Px、-SH含量或活力明显降低，MDA含量明显增高，差异均有显著性(P<0.05)。结论 砷可致机体氧化与抗氧化系统平衡紊乱，砷致机体脂质过氧化的产生及抗氧化能力降低可能是砷中毒机理之一。
, 百拇医药
中图分类号：R599.9 文献标识码：A
文章编号：1000-4955(2000)01-0010-03
Study on lipid peroxidation and anti-lipid peroxidation in the
patients of arsenism caused by burning coal
LUO Peng,ZHANG Ai-hua,HONG Feng,et al
(Dept.of Prevention Medicine,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,China)
Abstract：Objective To study lipid peroxidation and anti-lipid peroxidation in the patients of arsenism caused by burning coal for clarifying the mechanism of this disease.Methods The activity of superoxide dismutase (SOD),glutathione peroxidase(GSH-Px),the contents of hydrosulfide group (-SH) and malondialdehyde (MDA) in the blood of patients were measured and analysed.Results Comparing with those of the control,the SOD and GSH-Px and -SH contents were lower (P<0.05),while the MDA contents were higher (P<0.05) in endemic subjects.Conclusions It is suggested that lipid peroxidation (LPO) and the decrease of anti-lipid peroxidation might be one of the mechanism of arsenism caused by burning coal.
, http://www.100md.com
Key words：Arsenism caused by burning coal;Lipid peroxidation;Anti-oxidation▲
脂质过氧化与多种疾病的发生、发展关系密切，其相应指标的检测受到各学科的普遍重视和广泛接受。目前，砷中毒自由基代谢研究多以饮水型为主，而燃煤型仅见流行病学方面的报道。本室通过测定SOD、GSH-Px活性、MDA、-SH含量，为燃煤型砷中毒的中毒机理研究提供线索。为了了解现场混杂因素对砷中毒的影响，分析了其相关影响因素。
1 材料与方法
1.1 调查对象 选择贵州省燃煤型砷中毒高发区的交乐病区为调查点，参考地病办确诊患者经临床复查，根据地方性砷中毒皮肤病诊断依据[1]，分为轻、中、重度3组；该病区内临床常规检查无任何异常者为病区非病人。选择12km以外非燃用高砷煤、无家族遗传史、无吸烟史、半年内无X线接触史及近期无病毒感染史的居民作为对照组。
, 百拇医药
1.2 主要试剂 二巯双硝基苯甲酸(DTNB)、四乙氧基乙烷(TEP)、二盐酸-N-(2萘基)乙烯二胺(均为Sigma公司)邻苯三酚、三羟甲基氨苯甲烷(Ttis)、还原型谷胱甘肽(GSH-Px)(国产产品、AR)。
1.3 主要仪器 UV-120日本岛津紫外分光光度计、恒温水浴箱、离心机、振荡器。
1.4 指标及方法 血细胞超氧化物歧化酶(SOD)的测定采用改良的邻苯三酚自氧化法[2]；血细胞谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的测定采用改良DTNB直接法[3]；血浆丙二醛(MDA)测定采用改良的八木国夫法[4]；血清中巯基(-SH)测定采用二—盐酸-N-(1-奈基)-乙烯二腙比色法[5]。
1.5 资料处理 Execl建立数据库，用SPSS软件进行方差分析t、t′检验。
, 百拇医药
2 结果
2.1 燃煤型砷中毒患者血中SOD、GSH-Px、MDA、-SH含量变化 由表1可见，与对照组相比病区非病人(除-SH)外及砷中毒患者体内SOD、GSH-Px活力、-SH含量明显降低，MDA明显增加，差异均有显著性；轻度中毒组SOD、GSH-Px活力增加，但随中毒程度加重又逐渐降低，-SH则呈持续下降趋势。
表1 燃煤型砷中毒患者血中SOD、GSH-Px活力、MDA及-SH含量比较(
±s) 组别n
SOD(U/gHB)
GSH-Px(U/L)
-SH(mg%)
, 百拇医药
MDA(nmol/ml)
对照组①
病区非病人②
轻度中毒③
中度中毒④
重度中毒⑤
50
13
43
42
54
3017±432
2074±592*
, 百拇医药
2074±870*△△
2618±499*△△
2204±282*
2927±391
1469±611*
2088±627*△△
1813±684*
1564±361*
2.44±0.49
2.12±0.44
, 百拇医药
2.10±0.60*
1.82±0.39*
1.74±0.25*△△
3.60±0.51
6.02±1.49*
5.10±1.16*△
5.36±0.59*
6.29±1.42*
注：各组与①比较，*P<0.05，中毒组与②比较△P<0.05,△△P<0.01
, 百拇医药
2.2 有关因素对血中SOD、GSH-Px活力、MDA、-SH含量影响 由表2可见，随着接触砷时间的增加，SOD、GSH-Px、-SH含量显著降低，MDA显著增加，不吸烟组患者SOD、GSH-Px活力和-SH含量明显高于吸烟组，MDA含量则反之，差异均有显著性；各指标无性别差异。
表2 有关因素对血中SOD、GSH-Px活力、MDA、-SH含量比较(
±s) 组别n
SOD(U/gHB)
GSH-Px(U/L)
-SH(mg%)
MDA(nmol/ml)
, 百拇医药
对照组①
接触砷龄(年)(0.5～)②
接触砷龄(年)(11～)③
50
62
90
3017±422
2615±613*
2329±422*△
2927±391
2066±633*
, http://www.100md.com
1691±539*△△
2.44±0.49
2.07±0.45*
1.85±0.40*△△
3.60±0.51
5.04±0.84*
5.79±1.22*△
吸烟
不吸烟
60
76
, 百拇医药
2507±509
2820±710*
1689±604
2116±639**
1.93±0.42
2.10±0.44**
5.65±1.16
5.03±0.88*
男
女
81
, 百拇医药
71
2646±658
2555±770
1787±681
1846±832
1.99±0.55
1.91±0.56
5.69±1.34
5.34±1.35
注：各组与①比较：*P<0.05；接触组两两比较：△P<0.05,△△P<0.01
3 讨论
, 百拇医药
目前有关研究表明，砷可诱发脂质过氧化。Lanz等给动物气管灌注砷化物后发现，砷可通过刺激其肺泡巨噬细胞(PAM)自身的自由基生成系统而导致O(—)/(2)的大量产生；也有认为砷在甲基化过程中可产生有机砷自由基，从而引起自由基堆积，进而直接引起脂质过氧化过程[6]。孙贵范、李富君等的研究结果表明：砷进入小鼠体内后使小鼠肾脏、心肌细胞、心脏匀浆中的抗氧化物质SOD、GSH-Px活力发生变化，最终导致MDA水平升高。可见脂质过氧化是砷致小鼠肾脏、心脏损伤的机理之一[7，8]。另有研究表明：砷对巯基具有高度的亲和力[9]，而-SH是GSH-Px中的活性基团。因此，GSH-Px活性的降低，可能和砷与酶中的巯基结合使其活性降低有关，另外也与GSH-Px对自由基的直接清除而被大量消耗有关；目前认为，酶蛋白的空间分子构象是决定其活力功能正常发挥的关键。SOD为含二硫键(-S-S)的金属酶，其活力的降低可能与砷破坏SOD的-S-S导致其分子构象发生改变有关[10]。因此，砷有可能干扰SOD酶的代谢而使其活性降低。
, 百拇医药
本研究发现，病区非病人的SOD、GSH-Px活性低于轻度中毒患者，MDA则高于轻度中毒。轻度中毒时，SOD、GSH-Px活性有所回升，然后随着中毒程度的加重，其活性又继续下降，-SH含量则呈持续下降趋势。MDA表现为明显增加。分析原因可能与砷进入机体产生毒性反应致体内自由基增多，引发脂质过氧化作用，使其代谢产物MDA增多。同时，机体动员体内的抗氧化物清除自由基，导致SOD、GSH-Px含量降低。另外，砷进入机体后，迅速与-SH结合，使-SH含量及-SH酶的活性降低，进一步降低了抗氧化系统的防御作用。轻度中毒时，SOD、GSH-Px的增加可能与机体的应激状态有关，但随着中毒程度的加重，机体进入失代偿状态，如结果所示，各中毒组的生物指标出现了代偿性的增加或消耗性的降低。
随着燃用高砷煤年限的延长，患者体内抗氧化酶SOD、GSH-Px活力下降、-SH含量降低，而反映脂质过氧化程度的代谢产物MDA增多。吸烟与不吸烟相比SOD、GSH-Px活力下降，-SH含量降低，MDA增多。提示，砷对机体的持续性作用及吸烟可加重砷中毒患者体内脂质过氧化程度。燃煤型砷中毒患者体内脂质过氧化程度未见性别上的差异。
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综上所述：砷能诱发机体脂质过氧化作用的发生，可导致体内抗氧化物质SOD、GSH-Px、-SH活力或含量的代偿性的增加或消耗性的降低，引发脂质过氧化链式反应，导致机体氧化与抗氧化系统平衡系乱。由此可见，砷致机体脂质过氧化的产生及抗氧化能力降低是燃煤型砷中毒机理之一。■
基金来源：本课题为国家自然科学基金(3966070)，贵州省自然科学基金资助
作者简介：罗 鹏，男，1969年生，讲师
参考文献：
[1]王连方，孙幸之，刘鸿德.掌跖角化等皮肤病变时诊断慢性地方性砷中毒的意义[J].新疆地方病防治研究通报，1983，2(1-2)：15-18.
[2]邓碧玉，袁勤生，李文杰.改良的邻苯三酚自氧化法测定超氧化物歧化酶活性的方法[J].生物化学与生物物理进展，1991，18(2)：163.
, 百拇医药
[3]夏奕明，朱莲珍.血和组织中谷胱甘肽过氧化物酶活力的测定方法—DTNB直接法[J].卫生研究，1987，16(4)：29-33.
[4]齐凤菊，周 玫，陈 瑗，等.血浆丙二醛含量的测定方法—改良的八木国夫法[J].第一军医大学学报，1986，6(2)：152-154.
[5]周恒锋.毒物检验[M].人民卫生出版社，1976.505-506.
[6]李富君，孙贵范，戴国钧，等.地方性砷中毒患者生物膜损伤机制的探讨[J].中国地方病学杂志，1998，17(1)：9-11.
[7]孙贵范，李富君，李革新，等.砷对小鼠肾脏毒性机理的探讨[J].中国地方病学杂志，1998，17(5)：284-286.
[8]李富君，孙贵范.砷对小鼠心脏生化功能的影响[J].卫生毒理学杂志，1998，12(3)：143-145.
[9]李富君，皮静波，不贵范，等.砷对作业工人脂质过氧化水平的影响[J].中国公共卫生学报，1997，16(1)：58.
[10]张玉敏，张美云，岱 沁，等.地方性砷中毒患者抗氧化能力分析[A].第五届全国地氟病地砷病学术会议论文集[C].中国地方病学杂志编辑部，1996，15：144.
收稿日期：1999-06-20
修订日期：1999-08-25, 百拇医药