摘　要　流行病學結果顯示慢性砷暴露可導致人群罹患皮膚癌、膀胱癌、肺癌等惡性疾病，但其致毒/癌機制尚不明確. 目前關于砷暴露致毒/癌機理的討論主要集中在砷的胞內作用途徑，而較少關注砷攝入調控過程對其暴露致毒/癌的貢獻. 在生理條件下，部分砷化合物由于結構與磷酸根、葡萄糖、甘油等天然底物相近，可借由相應的載體被細胞攝入，攝入途徑和效率存在顯著的砷形態依賴性. 此外，砷化合物的生物毒性效應與其賦存形態直接相關. 可見，砷的攝入調控對于砷的暴露致毒/癌具有重要作用. 本文主要綜述了在哺乳動物體系中不同砷形態的攝入載體、載體調控及對應的砷攝入分布、效率和暴露毒性，在此基礎上，強調了以往在砷致毒/癌機制研究中被忽視的砷攝入調控途徑. 然而，砷攝入調控過程中的諸多重要環節如砷脅迫下的攝入啟動和調控機制等都是空白，需進一步系統深入地研究，為深入理解砷的致毒機制提供了新的視角和研究思路.

　　關鍵詞　砷化合物，致毒/癌機制，細胞攝入，載體蛋白，調控通路

　　砷元素主要經地質活動等過程釋放入大氣、土壤和水體等介質，造成環境砷污染[1 − 3]. 截至2012 年，全球超過 2 億人處于飲水型慢性高砷暴露[4]，我國有近 2000 萬人暴露砷超過 WHO 安全水平(10 μg·L−1)[5]. 流行病學結果顯示，人群通過攝食、飲水等途徑長期暴露環境砷可導致皮膚癌、膀胱癌、肺癌等惡性疾病[6 − 7]. 此外，砷暴露還會加速糖尿病、心血管疾病等慢性疾病的病程[8 − 9]. 美國有毒物質和疾病登記署(ATSDR)在 2011 年優先風險物質清單上將砷列為頭號公共健康威脅，國際癌癥研究機構(IARC)也將砷化合物歸為一類(Group 1)致癌物[7].

　　可見，砷污染引起了全球的環境健康危害. 然而，砷暴露致毒/癌的確切分子機制目前仍不明確.環境介質中砷化合物主要以三價無機砷(iAsⅢ)和五價無機砷(iAsⅤ)形態存在，而無機砷在環境微生物的作用下可轉化為三價二甲基砷(DMAⅢ)和一甲基砷(MMAⅢ)、五價二甲基砷(DMAⅤ)和一甲基砷(MMAⅤ)等多種有機砷形態[7]. 當環境中的無機砷進入生物體后，通過甲基化、硫化等代謝過程，可進一步轉化為多種甲基化和硫化形態，而不同形態砷化合物的物理化學性質差別較大，毒性也不盡相同[10-11](如表 1). 一般認為，五價砷化合物的毒性低于三價砷化合物，有機砷的毒性比無機砷小. 但也有例外，如 DMAⅢ和 MMAⅢ的毒性比 iAsⅢ更強[10]，五價二甲基一硫代砷酸(DMMTAV)表現出與三價無機砷和甲基砷相當的高毒性[10 − 11].目前，關于砷暴露致毒/癌分子機制的討論主要集中在兩方面：

　　1)砷化合物可誘導產生活性氧(ROS)，引起氧化應激、能量代謝異常、DNA 鏈發生斷裂或缺失突變等，從而誘導細胞癌變[12 − 13]. 2)砷化合物可通過半胱氨酸殘基與蛋白質結合[14 − 15]，改變蛋白質構象，影響蛋白功能[16 − 17]. 以上推測機制只關注了砷在胞內的作用途徑，并未考慮砷化合物的攝入調控過程對其毒性效應的影響. 一方面，砷化合物的攝入是其與細胞作用的第一步，攝入途徑、攝入劑量等都直接影響砷化合物在胞內的暴露特征(形態、分布、濃度)，影響胞內的生化作用/反應;另一方面，已有文獻報道部分砷形態如 DMMTAV、DMAⅢ和 MMAⅢ的攝入、分布與其毒性密切相關[18 − 19].

　　可見，砷的分子攝入途徑及攝入形態/濃度的調控機制對其致毒/癌效應具有重要影響. 因此，本文對不同砷形態的攝入行為(攝入載體類型、載體調控通路和攝入模式)和毒性效應等研究結果進行歸納，發現介導砷攝入的載體蛋白類型存在一定的形態依賴性，如 iAsV 主要借助鈉依賴性磷酸轉運蛋白 NaPi-IIb 進入細胞，而 iAsⅢ和 MMAⅢ等則主要通過水通道蛋白 AQPs 介導入胞. 介導載體的調控則主要通過改變載體表達水平或定位狀況來實現，相關調控通路涉及細胞增殖、分化、凋亡等生命過程. 同時，細胞攝入砷的濃度水平、空間分布及毒性效應規律存在一致性. 本文強調了砷攝入對其暴露致毒/癌的重要作用，為砷暴露致毒/癌機制研究提供了新的視角和思路，同時針對攝入調控機制中待研究的內容也提出了自己的見解.

　　1 砷化合物的攝入載體及載體調控 (Transporters of arsenicals and related regulation signaling)

　　砷不具備特異性的攝入系統，在生理條件下，部分砷化合物的結構與磷酸根、葡萄糖和甘油等天然底物相近，因此可借由對應的轉運載體被細胞吸收[20]. 截至目前，發現與砷化合物攝入相關的載體主要包括磷酸鹽轉運蛋白、水甘油通道蛋白、葡萄糖轉運蛋白和有機陰離子轉運蛋白等四大類[21]，它們對砷化合物的轉運呈現出形態依賴的特點. 此外，部分砷形態例如 iAsⅢ和三價一甲基砷的谷胱甘肽復合物 [MMAⅢ(GS)2] 等由于具有較高的辛醇-水分配系數和脂-水分配系數(0.04—0.13)，理論上可通過簡單擴散入胞，但相關研究較少，還需更多實驗數據支撐[22].

　　1.1 砷化合物的攝入載體

　　1.1.1 五價無機砷(iAsV)的攝入載體砷(As)和磷(P)都是第五周期主族元素，五價砷酸與磷酸的三級電離平衡常數較為接近，在生理pH 值下，兩者主要以二氫酸根和一氫酸根的混合形式存在. 因結構類似，它們在細胞攝入時存在一定的競爭[23 − 24]. 在非洲爪蟾卵母細胞表達系統中，發現了 5 種可能與 iAsV 攝入有關的磷酸鹽轉運蛋白亞型，即 NaPi-Ⅱa、NaPi-Ⅱb、NaPi-Ⅱc、PiT1 和 PiT2. 在該表達系統中，檢測到小鼠、大鼠、人的 NaPi-Ⅱb 亞型對 iAsV 和 P 顯示出相近的親和力，對應 Km 值分別為 57 、51、9.7 µmol·L−1[24 − 25]. 在腸上皮細胞表達體系中，人結直腸腺癌 Caco-2 細胞暴露 iAsV24 h 和 48 h 后，NaPi-Ⅱb 的 mRNA 顯著上調(NaPi-Ⅱb 較 NaPi-Ⅱa 高 2 倍)[26]，提示 NaPi-Ⅱb 很可能是人體攝入無機砷的重要途徑.

　　1.1.2 三價無機砷(iAsⅢ)的攝入載體目前在哺乳動物中已鑒定出 13 種水通道蛋白(AQPs)，其中 AQP3、AQP7、AQP9 和 AQP10 被歸為水甘油通道蛋白[27]. 除水分子外，它們還可順濃度梯度轉運甘油、尿素等中性小分子[28].

　　生理 pH 值下，iAsⅢ主要以未解離的中性 As(OH)3 分子形式存在[29]，因此，理論上也可通過 AQPs 介導被細胞攝入.在非洲爪蟾表達體系中，人源水甘油通道蛋白 AQP3(hAQP3)、hAQP7 和 hAQP9 對 iAsⅢ的滲透效率分別是水分子的 2 倍、5 倍和 25 倍[30]. 近來，在人早幼粒急性白血病 HL-60 細胞、人慢性骨髓性白血病K562 細胞和人急性 T 淋巴細胞白血病 Jurkat 細胞等 10 種髓系白血病和淋巴系白血病細胞中發現，AQP9 的表達與 iAsⅢ誘導的細胞毒性呈正相關性，其中 Jurkat 和 HL-60 細胞中 AQP9 的 mRNA 和蛋白水平相對較低，同時砷耐受性較強[31]. 當 AQP9 轉染到 iAsⅢ不敏感的 K562 細胞和人肝癌 Hep3B 細胞中后，iAsⅢ誘導的細胞毒性明顯增強[31]，表明 AQP9 蛋白與 iAsⅢ的攝入和毒性密切相關. 在 AQP7 和AQP9 未表達的體系中，AQP3 在介導 iAsⅢ攝入細胞/組織中發揮重要作用. 例如人膀胱癌 EJ-1 細胞和人皮膚鱗癌 A431 細胞均未表達 AQP7 和 AQP9，但 A431 細胞顯著表達 AQP3，在 iAsⅢ相同條件暴露下，對 A431 引起更高毒性[10, 32]. 以上研究結果均表明，AQP3、AQP7 和 AQP9 等水通道蛋白可作為iAsⅢ的轉運載體，促進不同體系對三價無機砷的攝入[33]，增強砷的累積和毒性.除 AQPs 外，有機陰離子轉運蛋白(OATPs)也被報道與無機砷的轉運有關.

　　OATPs 是 SLCO 基因編碼的溶質載體超家族(SLC)成員[34]. 人體內已發現的 OATPs 有 11 種，主要負責內、外源性溶質如膽紅素、前列腺素、類固醇、藥物等的運輸，轉運特點為順濃度梯度的被動運輸[35]. 現有關于 OATPs 參與砷轉運的報道相對較少，研究結果提示 OATP1B1 和 OATP2B1 可能在砷遷移過程中起作用，其中OATP1B1 主要與 iAsⅢ和 iAsV 的轉運有關[36]，而 OATP2B1 則參與 iAsⅢ的轉運[26].葡萄糖轉運體(GLUTs)也被報道與三價無機砷的攝入相關[26]. GLUTs 是 SLC2A 基因編碼的SLC 家族成員，主要負責轉運包括葡萄糖、半乳糖、果糖在內的單糖入胞. 已發現的人類 GLUTs 亞型共有 14 種，除 HMIT/SLC2A13 外，均為促進性轉運載體，可介導滲透物順濃度梯度入胞[37]. GLUT1、GLUT2 和 GLUT5 這 3 種亞型與砷化合物的生物攝入相關，其中 GLUT2 和 GLUT5 與三價無機砷的轉運相關. iAsⅢ可誘導 Caco-2 細胞中的 GLUT2 和 GLUT5 表達上調，而沉默 GLUT5 基因可使細胞攝入iAsⅢ的效率降低約 2.5 倍[26].

　　1.1.3 三價有機砷的攝入載體攝入相關數據顯示 AQP9 對三價有機砷的攝入起重要作用. 在釀酒酵母表達體系中，哺乳動物源AQP9 對三價有機砷 MMAⅢ的轉運效率幾乎是 iAsⅢ的 3 倍[38]. 在表達 hAQP9 的非洲爪蟾卵母細胞中，AQPs 抑制劑 Hg2+可同時抑制 iAsⅢ和 MMAⅢ基于 AQP9 的介導入胞[39].GLUTs 也被報道與三價有機砷的攝入相關[40]. 在轉染表達大鼠 GLUT1(rGLUT1)的酵母菌中，iAsⅢ暴露累積量較空載對照增加 1.7 倍，大鼠 rGLUT1 對 MMAⅢ的轉運水平比 iAsⅢ高 40 倍，比空載體高 7 倍[40]. 此外，rGLUT1 對 MMAⅢ(Km = 1.2 mmol·L−1)的親和力與其天然底物葡萄糖(Km = 3 mmol·L−1)相似，且兩者基于 GLUT1 的轉運表現出非競爭性抑制的特征，提示 MMAⅢ利用了與葡萄糖不同的初始結合位點或轉運路徑. 在非洲爪蟾卵母細胞表達體系中，rGLUT1 對 MMAⅢ的轉運水平約為人源GLUT1(hGLUT1)的 4 倍，說明不同來源的 GLUT1 對于 MMAⅢ轉運效率差異較大.

　　1.1.4 五價有機砷的攝入載體水通道蛋白 AQPs 也可轉運五價有機砷[39]，非洲爪蟾卵母細胞表達 hAQP9 后，對 MMAV 和 DMAV等五價有機砷表現出 pH 依賴的攝入行為. pH 值在 5.5—7.5 范圍內，MMAV 和 DMAV 的細胞攝入效率隨 pH 值升高而降低. 此外，AQP9 還可介導 MMAV 和 DMAV 的細胞排出[39]. 目前關于五價硫代砷等新型砷形態的攝入研究還相對較少，涉及的攝入載體類型尚不明確.砷攝入載體的相關研究主要是通過考察不同表達體系中砷化合物攝入與不同載體蛋白表達的相關關系，從而判斷不同砷形態的攝入載體類型和相應攝入模式. 同時，以上數據也說明了通過人為調控載體蛋白水平可以在很大程度上改變/調控砷形態的攝入效率、速率等攝入行為.

　　1.2 攝入載體的調控細胞對砷的攝入載體調控主要是通過改變載體表達量或膜定位情況兩種途徑來實現，調控信號通路主要涉及增殖、分化和凋亡以及氧化應激、能量代謝等細胞過程[41 − 42]，依據載體類型將調控途徑歸納如下.1.2.1 AQPs 轉運蛋白的調控AQP3 廣泛分布于腎臟、皮膚、眼結膜、脾、胃、膀胱、呼吸道[27] 等器官組織中. AQP7 則主要存在于人腎臟和白色脂肪組織(WAT)、大鼠/小鼠 WAT 和棕色脂肪組織(BAT)中[43 − 45]. AQP9 的表達模式存在物種差異，大鼠 AQP9 主要分布在大腦和睪丸間質細胞內，人類 AQP9 存在于外周血白細胞內以及白細胞含量較高的器官如肺、脾和骨髓中，AQP9 在其他動物的肝臟、附睪、皮膚等器官中也有表達[27].真核生物主要通過以下 3 種途徑調節 AQPs 的轉運.

　　第一，在 mRNA 和蛋白水平調控 AQPs 的表達. 細胞表皮生長因子(EGF)通常被認為是癌細胞中 AQP3 上調表達的調控因子[46]，在結直腸癌[47]、卵巢癌[48] 和胰腺癌等細胞[49] 中，EGF 對 AQP3 的上調誘導呈現出時間和劑量依賴的特征. 除 EGF 外，雌激素也可通過激活 AQP3 基因啟動子中的雌激素反應元件(ERE)上調 AQP3 的 mRNA 水平[50]. 第二，通過改變 AQPs 構象或門控分子機制調控其活性. 現有植物和微生物 AQPs 的相關報道表明，AQPs 可以通過門控機制進行活性調節，使其構象上呈現出打開或關閉的不同狀態，如菠菜水通道蛋白的磷酸化、pH 和 Ca2+門控分子機制[51]，以及酵母水通道蛋白 Aqy1 的機械敏感性[52] 等均可實現對 AQPs 介導的轉運調控. 第三，通過調節 AQPs 轉運-嵌入細胞膜的易位過程，調控 AQPs 的介導入胞效率[53].

　　A 類G 蛋白偶聯受體(GPCRs)激動劑如腎上腺素能受體(α-AR)激動劑-腎上腺素可使蛋白激酶 C(PKC)磷酸化，從而增加 Caco-2 細胞[54] 中 AQP3 的細胞膜易位，調控 AQP3 的轉運. GPCR 的下游信號通路分子如腺苷酸環化酶(AC)、環磷酸腺苷(cAMP)、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR-γ)、磷酸腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶(Akt/PKB)等可以調節 AQPs 的膜豐度，例如誘導AQP3 和 AQP7 在 人 肝 癌 HuH7 細 胞 中 上 調 表 達 [55]， 調 控 AQPs 的 介 導 轉 運 . 磷 酸 化 AMPK 和Akt/PKB 等還可抑制人肝母細胞瘤 HepG2 細胞中的 AQP9 基因表達[56]. 可見，GPCR 可通過調控下游信號通路調控 AQPs 轉運蛋白的表達及膜定位狀態，提示它有可能是砷脅迫下的生物靶分子.

　　1.2.2 GLUTs 轉運蛋白的調控人源 GLUTs 一般由 500 多個氨基酸殘基組成，具備 12 個跨膜域、1 個單一的 N-連接糖基化位點、1 個相對較大的中央細胞質連接域，它的 N 端和 C 端位于細胞質的拓撲結構域. 11 種 GLUTs 亞型均能參與葡萄糖轉運. 其中，GLUT1 在小腸、腎臟組織中有一定表達，主要負責果糖轉運;GLUT2 分布在肝、胰島、腸、腎、腦等組織，負責葡萄糖、半乳糖、果糖、甘露糖的轉運;GLUT5 則主要轉運果糖，分布在小腸和腎臟[37].與 AQPs 介導運輸類似，GLUTs 的介導轉運也可通過調節 DNA 轉錄表達或其膜豐度來調控.GLUT1 在轉錄水平上受到多種機制的調控，例如轉錄因子骨髓細胞瘤病毒癌基因(c-Myc)和同源異型框基因(SIX1)可直接轉錄激活 GLUT1 相關基因[57 − 58]，從而促進細胞的糖酵解過程. 此外，GLUT1 轉運蛋白的表達和膜定位還可受與 GPCRs 和受體酪氨酸激酶(RTKs)等膜受體相關的信號通路，如磷脂酰肌 醇 3-激 酶 ( PI3K) /雷 帕 霉 素 靶 蛋 白 ( mTOR) /Akt、 cAMP、 AMPK 等 的 調 控 [59 − 60]. 部 分 RTKs 如EGFR[60] 和胰島素受體(IR)可參與 GLUT1 膜豐度的調控[59 − 60].

　　在 EGFR 突變的肺腺癌細胞中，抑制PI3K/mTOR 通路，可降低糖酵解和戊糖磷酸途徑的早期代謝物葡萄糖-6-磷酸和 6-磷酸葡糖酸的水平，阻礙 GLUT1 向細胞膜轉運和膜定位[59]. PI3K 及下游信號通路蛋白 Akt 對調節 GLUT1 的轉移、表達及活性也十分重要. 在淋巴細胞中，白介素 3(IL-3)可激活 PI3K 調節 GLUT1 蛋白轉移至細胞膜表面，Akt 的 活 化 則 可 獨 立 促 進 GLUT1 的 循 環 及 活 性 ， 抑 制 GLUT1 內 化 [61]. 此 外 ， IR 的 激 活 可 促 進AMPK 和 Akt 誘導硫氧還蛋白互作蛋白(TXNIP)的磷酸化，上調 GLUT1 的 mRNA 表達，同時減少結合 GLUT1， 增加 GLUT1 的 膜 易 位 ， 多 方 面 促進 GLUT1 的 介 導 運 輸[60]. 除 RTKs 之 外 ， 部分 A 類GPCR 如棕色脂肪組織中的 β3 腎上腺素能受體(β3-AR)可通過調節下游信號分子 cAMP 的形成，介導GLUT1 轉錄合成，從而增加葡萄糖分子的攝取[62].

　　1.2.3 有機陰離子轉運蛋白的調控SLC 家族覆蓋數百種蛋白，可介導不同親水性和親脂性的小分子或溶質穿過細胞質膜完成跨膜運輸，其中，有機陰離子藥物轉運蛋白 OATPs 在運輸內、外源性藥物方面起重要作用[34]. ABC 超家族(ABC)或 SLC 超家族對藥物轉運的功能主要取決于質膜上載體蛋白的表達量. 除了特征明確的轉錄修飾外，轉運活性還會受到翻譯后修飾的影響，從而使載體蛋白的定位和活性發生改變[63].

　　早期研究表明，肝臟特異性的 OATP1B1 和 OATP1B3 表達受肝細胞核因子 1α(HNF-1α)控制[64]. 在人肝癌 HCCLM3細胞中，OATP1B3 表達水平降低，OATP1B1 的 mRNA 表達正常，但蛋白水平略有降低. 在過表達肝細胞核因子 3β(HNF-3β)的 HCCLM3 細胞中，OATP1B3 轉錄表達受到抑制，但不影響 OATP1B1 轉錄表達 ， 說明 HNF-3β 可在 HCCLM3 中 選 擇 性 調控 OATP1B3 的 表 達[65]. 此 外 ， OATP2B1 的 功 能 還受GPCR 下游信號通路 PKC 的介導調控，激活 PKC 將導致 OATP2B1 磷酸化增加，并降低 OATP2B1 的運輸能力[63].

　　2 砷化合物的攝入、分布與毒性(The uptake，distribution and toxicity of arsenicals)

　　砷化合物的攝入、分布及毒性效應具有顯著的形態依賴性. 在已知砷形態中，iAsⅢ被認為是毒性最高、危害最大的形態，五價砷化合物如 iAsⅤ、MMAⅤ和 DMAⅤ的毒性顯著低于三價砷化合物如 iAsⅢ、MMAⅢ和 DMAⅢ[66]. 五價硫代有機砷中，五價一甲基一硫代砷酸(MMMTAV)與 iAsV 相似，二甲基二硫代砷酸(DMDTAV)與 DMAV 相似，顯示出較低的細胞毒性[10 − 11]，DMMTAV 與 iAsⅢ、DMAⅢ相似，與蛋白質中的硫醇基團具有較強親和力[67]，可通過結合功能蛋白，導致氧化應激，產生較高毒性[10 − 11].

　　2.1 砷化合物的活體攝入、分布及毒性砷的體內分布和毒性高度依賴于砷化學形態及實驗物種. 不同動物對 iAsⅢ的毒性敏感度不同，大鼠、小鼠和倉鼠等對砷的敏感性相對較高[68]. 小鼠的主要砷累積器官為膀胱、腎臟和皮膚，代謝最慢的組織為皮膚，這與砷暴露致癌的靶器官相一致[69]. 無機砷 iAsV 和 iAsⅢ大多通過腸道被吸收，通過尿液被排出[70]. 小鼠經口服 iAsV 急性暴露 24 h 后，肝、腎中 iAsV 的濃度最高[71]，各組織中還檢出 MMAⅢ、MMAV、DMAⅢ、DMAV 等砷形態，最終主要以 DMAV 經尿液排出體外[71]. 慢性飲水暴露 [73As] 砷酸鹽9 d 后，除以上甲基砷形態外，小鼠肝臟中還檢出了 TMAOV 形態[69].

　　由于肝臟內富含甲基供體 S-腺苷甲硫氨酸(SAM)、砷甲基轉移酶(AS3MT)[72] 和多種氧化還原酶，無機砷可在肝臟內發生一系列的甲基化反應，并轉化為相應形態[67]，提示肝臟是砷的主要代謝器官. 大鼠和倉鼠經靜脈注射 DMMTAV 和DMDTAV 后，DMMTAV 與 DMAⅢ兩種化合物分布特征類似，主要滯留在紅細胞，并大量累積于肝、腎、肌肉等器官，少部分累積于皮膚;DMDTAV 的分布特征與 DMAV 類似，少量分布在肝、腎、皮膚，DMDTAV 在肌肉的停留時間比 DMAV 更長，后以 DMAV 形態隨尿排出[18 − 19].

　　倉鼠口服暴露 iAsⅢ后，砷在紅細胞中的累積率(<0.8%)遠小于大鼠(75%)[73]，同時，倉鼠體內并不存在明顯的靶器官，尿液排泄砷的速率也更快，說明紅細胞是砷通過代謝滯留在靶器官的關鍵.慢性砷暴露會造成多種組織器官的毒性效應，而毒性癥狀通常首先表現在皮膚上. 砷通過影響煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase)等負責維持氧化還原穩態的蛋白質/酶來誘發氧化應激，三價砷比五價砷誘導更多的 DNA 氧化損傷和更高頻率的染色體畸變，表現出更強的基因毒性[12,74]. 此外，三價砷等毒性較高的砷形態更易在富含角蛋白的組織如皮膚等累積[17]，導致皮膚色素沉著、角化過度、鮑文氏病、鱗狀細胞癌和基底細胞癌等病理表型[6].

　　砷暴露會影響細胞外基質中金屬蛋白酶-9(MMP-9)、Clara 細胞 16 蛋白(CC16)等蛋白分子的表達，使肺上皮沉積及發生永久性結構改變.隨著砷暴露量的增加，組織炎癥和肺形態變化進一步加劇，最終導致支氣管炎、間質性肺病、慢性阻塞性肺疾病和肺鱗狀細胞癌等疾[75]. 高毒性砷化合物如 DMMTAV 和 DMAⅢ因較難代謝而累積在腎臟和肝臟等人體重要的代謝和解毒器官中，誘導肝酶水平升高，使丙二醛和細胞色素 P450、谷胱甘肽(GSH)等水平降低，導致肝血管損傷、肝硬化等肝臟疾病[76 − 77]. 砷還可通過對白介素 8(IL-8)的表觀遺傳調控及其他相關細胞通路的調節增加腎臟細胞遷移和增殖能力，使其細胞周期失調并產生腎毒性[78]，導致腎小管上皮細胞變性和局部礦化、尿液體積和 pH 值增加、電解質水平降低、尿鈣水平和水消耗的增加、膀胱細胞損傷等[79].

　　2.2 砷化合物的細胞攝入與毒性

　　砷化合物的細胞毒性、攝入規律與其在體內暴露的相關規律基本一致. 兩種無機砷暴露小鼠成纖維 L-A 細胞時，iAsⅢ的攝入效率比 iAsV 高約 20 倍，同時 iAsⅢ暴露會影響細胞增殖，降低細胞活力，增加 LDH 釋放，刺激乳酸產生，表現出比 iAsV 暴露高 10 倍的細胞毒性[80]. 甲基化以往被認為是三價無機砷 iAsⅢ的主要生物解毒途徑，然而，隨著三價甲基砷[81] 和五價硫代砷代謝物的檢出，毒理學研究結果揭示三價甲基砷如 DMAⅢ和五價硫代甲基砷 DMMTAV 具有與高毒 iAsⅢ相當的細胞毒性[82,10 − 11]. EJ1細胞對各砷形態的吸收量及暴露產生的細胞毒性一致，順序為 DMAⅢ≈DMMTAV>iAsⅢ>>MMAV≈DMAV≈DMDTAV[11]，同時，DMMTAV 暴露組細胞膜的總砷濃度最高，比 DMAⅢ和 iAsⅢ暴露組分別高出2 倍和 4 倍[11]， 提示 DMMTAV 可能比三價 iAsⅢ和五價甲基砷化合物具有更高的細胞膜通透性.A431 細 胞 對 三 價 砷 iAsⅢ和 DMAⅢ的 攝 入 水 平 比 五 價 砷 iAsV 和 DMAV 分 別 高 出 7 倍 和 14 倍 ，DMMTAV 的細胞攝入量比 iAsⅢ高出 2 倍.

　　以上五種砷化合物的毒性大小與攝入水平一致，排序依次為 DMAⅢ > iAsⅢ > DMMTAV >>iAsV > DMAV[10]. 雖然 DMAⅢ、DMMTAV 和 iAsⅢ三種形態都有較高的細胞攝入量，但各自的吸收方式并不相同. iAsⅢ和 DMAⅢ暴露后，砷元素主要分布在消解后的細胞沉淀中，而 DMMTAV 暴露組主要分布在消解后的細胞上清中[10]，提示 DMMTAV 可能以不同于三價砷化合物的方式/途徑被細胞攝入累積.高毒性的砷化合物如 iAsⅢ、DMMTAV、DMAⅢ、MMAⅢ因細胞攝入/累積效率較高、體內滯留時間較長，同時它們易于與重要的生物大分子作用，擾亂正常的生化反應或誘發氧化應激，產生較高毒性;低毒砷化合物如 DMDTAV、DMAV 等因細胞攝入、累積率較小、代謝速率較快，與生物分子的相互作用也較弱，因此產生的毒性也相對較小. 可見，砷化合物的攝入特征(量、效率、分布等)與其體內外毒性有正相關性，因此明確砷攝入的調控機制，對于闡明砷化合物致毒/癌的分子作用途徑提供了重要理論依據.

　　化合物論文范例：天然酚類化合物與兩種化學殺菌劑的聯合抑菌活性研究

　　http://www.sqsfyj.cn/lwfw/nyfw/34944.html

　　3 總結與展望(Conclusion and Outlook)

　　綜上所述，砷化合物的攝入行為(量、效率、分布等)與其體內外毒性密切相關，砷可借由其他天然底物或藥物載體蛋白進入細胞，攝入行為具有顯著的形態依賴性. iAsV 主要借助鈉依賴性磷酸鹽轉運蛋白 NaPi-IIb 進入細胞;iAsⅢ和 MMAⅢ，MMAV 和 DMAV 則主要通過水通道蛋白 AQPs 介導入胞;葡萄糖轉運蛋白 GLUTs 也可輔助 MMAⅢ等三價砷化合物進入細胞. 相關載體表達和膜易位狀況與細胞增殖、分化和凋亡以及細胞的氧化應激、能量代謝等過程的調控相關. 以上調控過程都將影響砷攝入的效率、選擇性以及在體內外的分布、累積和毒性效應. 本文強調砷化合物的攝入調控是其致毒/癌的重要調控機制之一，為深入理解砷的致毒/癌機制提供了新的視角和啟發. 然而，截至目前，砷的整個攝入調控過程仍有諸多環節并不明確，例如：1)砷攝入調控的啟動過程不清(生物靶點、響應/啟動方式);2)新型砷形態(如含硫砷等)的轉運載體蛋白未明;3)相關載體蛋白在砷脅迫下的調控機制鮮有報道等等. 以上過程均為砷攝入調控的關鍵步驟，對于深入理解砷攝入調控機制，及進一步全面闡釋砷暴露致毒/癌分子機制十分重要，值得進一步探討研究.

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　　作者：雷夢瑾1　龍艷敏1 **　胡立剛1,2　陰永光1,2　劉廣良1　蔡 勇1,2