二甲基砷酸毒理学的研究进展

[摘 要]二甲基砷酸是砷在哺乳动物体内的主要的甲基化代谢产物，其本身也广泛应用于工农生产。近十年来，一些学者指出无机砷的甲基化代谢产物在砷致肿瘤作用发生过程中起着十分重要的作用。无机砷在动物体内发生甲基化之后，毒性发生了改变，本文就二甲基砷酸致细胞增殖与凋亡、染色体改变、DNA损伤，基因表达等方面的研究现状做一综述。

[关键词]二甲基砷酸;细胞增殖与凋亡;染色体改变;DNA损伤;基因表达

中图分类号：R994.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0092-01

砷中毒已成为世界性的公共卫生问题，传统的观念上认为砷的甲基化过程是一个解毒促排泄过程，因而对有机砷毒性和致癌性的研究较少，最近有研究表明无机砷的甲基化并非是一个解毒过程，目前，对砷研究主要集中在细胞水平和分子水平，砷毒性的研究已经取得了很大进展，本文就砷甲基化代谢产物致细胞增殖与凋亡、染色体改变、DNA损伤，基因表达等方面的研究现状做一综述，为进一步研究砷作用机制提供依据。

1 砷及砷的甲基化

砷是类金属元素，存在于水、土壤和空气中。砷可表现出多种价态，最常见的是-3、+3和+5价。单质元素砷毒性很低，化合物均有毒性[1]。无机砷进入动物体会甲基化反应，其中二甲基砷酸是哺乳动物代谢砷的一种主要产物[2]。二甲基砷酸可致细胞凋亡，染色体畸变，从而认为二甲基砷酸具有毒性和致癌性[3]。

2 二甲基砷酸对增殖和凋亡的影响

有研究表明，二甲基砷酸能够抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡。陈文军[4]，张海亭[5]等人通过MTT、.流式胞仪等方法检测二甲基砷酸染毒人成纤维细胞后，低浓度对人成纤维细胞有明显的增殖作用，而高浓度时产生明显的毒性作用。

3 二甲基砷酸对细胞染色体的影响

二甲基砷酸处理中国仓鼠V79细胞和人淋巴细胞，结果观察到具有四倍体的细胞明显增多，进一步的研究表明二甲基砷酸比亚砷酸盐更易于诱发有丝分裂停滞和四倍体[6]。

4 二甲基砷酸对细胞DNA的影响

许多研究表明砷及其化合物可损伤细胞DNA，引起细胞DNA断裂，DNA-蛋白质交联。Brown等在用二甲基砷酸喂养大鼠的肺中发琉了特异性DNA单链断裂;;Mouron等研究表明，二甲基砷酸能促进人纤维原细胞DNA-蛋白质交联的形成，并使姊妹染色体交换（SCE）频率显著增加。Yamanaka等报道得出二甲基砷酸能导致人肺泡细胞DNA单链断裂和 DNA-蛋白质交联，同时还发现，二甲基砷酸可诱导大鼠和小鼠的DNA损伤主要是由二甲基砷酸代谢过程中产生的活性氧和二甲基砷酸过氧自由基引起的[7]。

5 二甲基砷酸对细胞内基因和蛋白的影响

目前，包括基因组、转录组、蛋白质组等各种组学技术在揭示细胞生理活动规律和生物代谢机理的研究中起着越来越重要的作用。环境基因组学是在人类基因组基础上发展的功能基因组内容之一，是近期发展起来的新型边缘学科，是基因组学技术和成果在环境污染保护与控制和生态风险评价中的应用，在短短的几年时间内已渗透到环境科学研究的各个研究领域并发挥着日益重要的作用。环境基因组学不仅包含环境毒理基因组学的研究，还应包括在基因组水平上，筛选鉴定降解污染物的功能基因，利用DNA芯片等基因组技术检测环境污染和有害基因漂移以及生物修复与环境污染预警健康风险评价方面的研究。研究发现，二甲基砷酸能够引起细胞基因的改变，Eunju Kim等人的结果表明二甲基砷酸在皮肤里可能通过调节Bcl-2， Bad，和 caspase-12的表达诱导皮肤细胞凋亡[8]。

综所述上，砷的甲基化过程并不是解毒过程，二甲基砷酸致细胞凋亡、染色体改变、DNA损伤，具有细胞毒性和遗传毒性，其具体机制有待进一步探究。

参考文献：

[1] 李慧.砷的毒性与生物学功能[J].现代预防医学.2000，27 （1）：39-40

[2] Tompson DJ.A chemical hypothesis for arsenic metllylaton in mammals[J].chemBiolInteract，1993，88：675―682.

[3]Yamamoto S， Konishi Y ， Matsuda T.et al.Cancer induction by an organic arsenic compound， dimethylarsinic（cacodylic acid），in F344/DuCrj rats after pretreatment with five carcinogens [J].Cancer Res.1995.55（6）：1271-1276

[4] 陈文军，李静，吴顺华. 无机砷及其代谢物诱导人成纤维细胞凋亡的实验研究[J].实用临床实用杂志，2013，17（7）：1-4

[5] 张海亭，郑玉建，吴军等.无机砷及其代谢产物诱导体外培养人皮肤成纤维细胞的增殖作用[J].新疆医科大学学报，2010（12）

[6] 安艳，高增林. 砷甲基化代谢产物的作用机制[J].职业卫生与病伤.职业卫生与病伤.2000，15（3）：176-177

[7] 尹仕伟，徐辉，彭雷.JNK信号通路在二甲基胂酸所致人胚肺成纤维细胞DNA损伤和凋亡中的作用， 劳动卫生与环境卫生学[J].2008（2）：132-136

[8] Eunju Kim，，Minjeong Kim，Kyunghwa Sung，et al. Effect of Topical Dimethylarsinic Acid on the Expression of Apoptosis-Related Proteins in Mouse Skin[J]. Bull Environ ContamToxicol，（2012） 88：672C677.