微量元素砷對免疫系統影響的研究進展

李建平 高靜

微量元素砷對免疫系統影響的研究進展

李建平 高靜

（山東省菏澤市食品藥品檢驗檢測中心 274000） （山東省菏澤市畜牧工作站）

砷又稱砒霜，是不純的三氧化二砷(As2O3)。它是砒石(信石、白砒)在加熱下用升華法制成的。砒霜在人類歷史上曾以小劑量作為強壯劑，以“妙藥神石”著稱于世。無論埃及還是在歐美各國均有過這類史話。我國歷史上，北方居民、武士、高齡者在嚴寒季節有用砒霜作為健身藥的風俗。砷為原生質毒，過量能使細胞壞死，甚至引起死亡。砷的這種雙重作用引起了人們的廣泛關注。從1907年有機砷問世以來，砷制劑便用于獸醫臨床的治療和飼料添加劑。Nielson(1975)等通過大鼠試驗后，砷才被確認為動物營養的必需元素。我國在80年代才開始了對砷的研究，1993農業部正式批準批量生產對氨基苯胂酸。近年來有機胂得到了比較廣泛的應用。本文就砷的生物學特性以及對免疫系統的影響做一概述，為將來的研究提供參考。

1 砷的生物學功能

1.1 參與蛋白質、氨基酸的代謝

微量的砷可刺激大鼠機體同化作用增強，促進蛋白質的合成，加速大鼠生長，砷還可通過影響精氨酸酶的活性而影響精氨酸的代謝，通常氨基酸代謝產生的胺以脲酸等形式排出、脲酸水平的變化，可反映氨基酸代謝的改變。

1.2 某些酶的活性激活或抑制

FerlewK.e報道砷能影響血清堿性磷酸酶、r谷氨酸轉肽酶的活性。飲水型砷中毒致人體紅細胞膜Na+-K+-ATP 酶活性下降[1]。砷是一種能與含巰基蛋白高度結合的原漿毒，在體內存在儲積傾向。砷的化學形式可分為有機砷與無機砷，在體內的相互轉換和代謝決定著砷的毒性作用，無機砷的毒性較大易在體內積累，主要經腸道緩慢排泄，而有機砷則相對毒性較低，儲積低，主要經腎臟較快排出。在海魚和其它海產品食物里發現一類脂溶性有機砷化合物，對培養的人膀胱 (UROtsa)和肝(HepG2)細胞的實驗結果顯示，無機砷化合物比有機砷化合物有更強的細胞毒性作用，當其在細胞中蓄積，使細胞能量代謝降低[2]。

1.3 促進骨髓的造血機能

砷可以促進微血管的滲透性和生物膜的通透性，血液中的養分易于進入組織細胞，進而改善組織營養和體質營養。直接或通過血液中紅細胞的分解產物刺激造血器官。

1.4 對抗硒中毒，拮抗汞、鉛等重金屬的毒性

實驗證明，砷和硒具有拮抗作用，在肝臟內砷與硒形成無毒的共軛化合物，排入膽汁，從而減弱砷硒對肝臟的損害。在膽汁中砷硒通過相互作用促進排泄。砷硒還能相互作用抑制在消化道內的吸收，增加尿中的排泄量。因此，砷是硒中毒的有效解毒劑。同樣，硒也是砷中毒的解毒劑。實驗還證明，砷能拮抗和減弱微量元素碘、汞、鎘的毒性。此外，砷也與VB12相互協同，促進機體的代謝機能[3]。

1.5 與動物的繁殖有關

日糧中缺砷可導致生長期山羊體重減輕及小山羊出生體重明顯較低，并可致山羊受孕成功率下降，流產率增高和圍產期死亡率增加。缺砷大鼠出現生長緩慢，毛色雜亂發黃，細胞膜滲透性升高，雞、豬等動物喂以低砷飼料(含砷量低于0.035mg/kg)，在它們幼年期便發現生長速度減慢。英格蘭流行病學研究報道[4]；當孕婦生活用水中砷濃度超過10μg/L時,出生低體重(小于2500g)新生兒的風險增加，沒有足夠證據表明會引起早產，新生兒個體小與其有相關性。

1.6 抗生素樣作用

一般認為，動物腸道內有害菌可致其腸壁增厚，動物腸壁的厚薄與養分吸收利用率呈負相關。砷對各種鏈球菌、大腸桿菌、沙門氏菌及腸道大腸桿菌均有抑制作用，適量的砷可改善腸道細菌生物群落，阻止腸壁增厚，進而提高營養物質的吸收利用率。

2 砷對免疫系統的負面影響

2.1 砷中毒對免疫器官的影響

大量動物試驗證明[5]，砷中毒可以影響免疫器官的發育。雞實驗性砷中毒后胸腺及肝臟的器官指數，試驗組顯著低于對照組，而且發現胸腺皮質萎縮變薄，淋巴細胞減少，法氏囊上皮也出現空泡。As2O3導致實驗小鼠的脾臟系數明顯降低(P<0.01)。此外，砷中毒還可以影響骨髓的造血功能，從而干擾各種免疫細胞的生成。有研究報道[6]，多發性硬皮病的血中砷的濃度比正常人血中濃度高，其病情發展與血中高濃度砷有關。

2.2 砷中毒對免疫細胞的影響

2.2.1 砷中毒可以影響紅細胞的功能 JieLiu[7]等采用補體致敏酵母多糖血凝法，測得砷中毒小鼠的紅細胞血凝陽性率與對照組相比明顯降低(P<0.01)提示紅細胞表面C3b受體的結構和功能發生變化。另有學者[8]用掃描電鏡進一步觀察了紅細胞膜表面的情況，發現紅細胞表面不光滑，有纖毛，透射電鏡下結構松散，邊緣不齊。由此可見，砷中毒可以使紅細胞受損傷，結構改變，C3b受體數量減少，直接影響機體的免疫粘附功能，造成機體消除免疫復合物和有毒物質的能力減弱。

2.2.2 砷中毒可以影響T淋巴細胞的數量和功能 研究者曾用ANAE法發現實驗大鼠的T淋巴細胞的數量和活性明顯降低[9-10]，從而直接影響細胞免疫應答及TD-Ag的體液免疫應答。

2.2.3 砷中毒還可以對嗜中性白細胞、巨嗜細胞及樹突狀細胞造成影響 嗜中性白細胞吞噬能力試驗[11]顯示砷中毒實驗動物的中性白細胞吞噬能力明顯降低。蔡威黔[12]等用半體內法進行了單核細胞吞噬功能的測定，結果發現染砷動物的單核巨嗜細胞的吞噬功能明顯低于對照組。另有研究報道[13]采用單克隆抗體Leu6間接免疫酶標法對新疆砷中毒病人皮膚內朗格罕細胞進行研究，發現非腫瘤性角化癥病變區內表皮的角質層增厚，表皮內LC增加，表皮色素減少或消失區內LC數較多。

2.3 砷中毒對免疫分子的影響

大量實驗證明，砷可咀引起動物血清抗體水平下降，而且IgM的活力受到抑制(Blakey,1980)。JieLiu[7]等還發現急性砷中毒小鼠體內HSP60、HSP70、HSP90、GADD45、TNF－α和肉眼可見炎性蛋白－2等分子的含量明顯增加，這些免疫分于在慢性砷中毒過程中，是否存在同樣的變化，還需要進一步證實。另據報道，慢性燃煤型砷中毒病人的血清轉化生長因子α(TGFα)含量明顯高于對照人群，而且隨著病情的加重，差異也更加明顯。Adrien(1985)指出，砷的藥理作用和毒理作用是一致。但是控制好劑量就不會出問題，出現毒理作用的前提是砷的添加劑量超標。因此，我們相信科學的添加砷制劑一定會改進免疫系統的功能。

3 As2O3對機體免疫功能的正向調節和抗腫瘤作用

3.1 對早期急性早幼粒細胞白血病有顯著療效

急性白血病普遍表達端粒酶活性，與白血病的發生發展有密切的關系。研究發現，白血病經過三氧化二砷治療后，獲得臨床血液及骨髓細胞學緩解，同時端粒酶活性較原來明顯降低。三氧化二砷抑制白血病及實體瘤細胞增殖和誘導凋亡過程中端粒酶活動度下調，并且阻滯細胞周期在G2/M期，細胞周期蛋白和凋亡相關蛋白表達改變等，有資料證實，K562細胞需要較大劑量的三氧化二砷才能出現生長抑制，三氧化二砷治療急性白血病實際上下調端粒酶的活性，即三氧化二砷調節端粒酶活性是其抗腫瘤的重要途徑[14]。

3.2 改善和提高機體的免疫力，抑制實體腫瘤的生長

腫瘤的無限制生長是由于惡性腫瘤細胞喪失了自發性凋亡，而非生長增殖過快所致、現己證實多種腫瘤存在凋亡受阻的現象，人們提出了以細胞凋亡為新的目標來尋找治療腫瘤的途徑，選擇較特異性地誘發凋亡的藥物尤為重要?，F己發現As2O3可以誘導多種實體瘤細胞發生凋亡，國外已經有As2O3治療多種腫瘤的專利。Cai X等[15]研究用氧化鐵磁性納米顆粒同時結合As2O3和阿霉素比單獨結合As2O3或阿霉素對非霍奇金淋巴瘤(NHL)細胞(Raji cells)殺傷作用大幅提高。

3.2.1 胃癌 實驗發現 As2O3對胃癌細胞株(SGC7901)有明顯的增殖抑制作用，隨著其作用濃度的升高，細胞的增殖抑制率亦縮著升高。三氧化二砷對胃癌細胞放射增敏作用的研究[16]。

3.2.2 肝癌 秦淑逵報道[13]，用As2O3治療肝癌患者一例，明顯改善了生活質量和延長了生存時間。動物試驗和小鼠肝癌細胞單層培養試驗均觀察到As2O3對肝癌細胞有明顯的抑制作用，而對正常組織和細胞無影響。

3.2.3 結腸癌 王曉春等選用結腸癌SW620細胞系，運用流式細胞術檢測As2O3對結腸癌的抑制和誘導凋亡作用；用逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)方法檢測MRP mRNA的表達。結果As2O3對結腸癌SW620細胞具有抑制生長作用及增加凋亡誘導率，不同濃度的As2O3均可誘導凋亡[17]。

3.2.4 神經母細胞瘤 仍鋼等發現臨床用于治療APL的As2O3劑量(0.5~4umol/L)體外可明顯抑制神經母細胞瘤細胞株SJ-N-SY的增殖，作用機制主要為誘導腫瘤細胞凋亡[18]。

3.2.5 肺癌 石玉枝等采用末端脫氧核苷酰轉移(TUNEL)法檢測細胞凋亡,免疫組織化學(SABC)法分析As2O3對小細胞肺癌細胞(NeI-H細胞)p53、bcl-2基因蛋白表達的影響，結果表明As2O3抗腫瘤作用主要是通過誘導細胞凋亡實現的,其機制與上調p53基因表達及下調bcl-2基因表達有密切關系[19].

3.2.6 其他 近年來研究表明As2O3對多種惡性實體瘤都有強大的抗癌作用,中國食品藥品監督管理局已經批準ATO用于APL和肝臟腫瘤的治療,這些進展極大促進了其應用于治療各種惡性腫瘤的基礎研究和臨床實踐。

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（2014–07–30）

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1007-1733(2014)08-0101-03