地方性砷中毒皮肤角化

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• 人为污染也可使土壤砷含量明显升高。
• 地面水中砷含量因地理、地质条件不同而 差别很大,淡水中砷含量在0.01-0.6 mg/L之间,海水砷浓度范围在0.030.06mg/L。 • 当地下水流经含砷岩层时,大量的砷溶解 于水中,致使含砷量升高,如砷矿区附近 的地下水含砷量高达10 mg/L以上。
• 某些湖泊、沼泽地区或沿海地区,由于土壤 中砷的累积,致使地下水砷浓度达0.2-1.82 mg/L。 • 不同地区的煤炭含砷量多少不等,贵州省西 南部农村,煤炭含砷量为876.3-8300mg/kg, 个别地区达35000 mg/kg。当地居民以高砷 煤为燃料取暖、做饭、烘烤粮食蔬菜,致使 室内空气、玉米、辣椒中砷含量升高。
• 陕西省:安康、汉中市5个县、区实 施燃煤型砷中毒环境及病情线索调 查时发现,燃煤户室内空气、粮食、 食品砷含量超标,砷中毒病人检出 率达42%,是新发现的地方性砷中 毒病区。 • 在吉林、宁夏、青海也发现了大面 积的砷中毒病区。
三、砷的毒作用机制
1.抑制酶的活性:三价砷与酶蛋白分子上的双巯 基或羧基结合,形成较稳定的络合物或环状化 合物,从而使酶活性受到抑制。 • 三价砷抑制:转氨酶、丙酮酸氧化酶、丙酮酸 脱氢酶、磷酸酯酶、细胞色素氧化酶、脱氧核 糖核酸聚合酶等。 • 五价砷抑制:α -甘油磷酸脱氢酶、细胞色素氧 化酶,取代稳定的磷酰基(≡P=O),阻断肝 细胞线粒体中的氧化磷酸化过程,从而抑制ATP 的合成。
第七章 生物地球化学性疾病
第四节 地方性砷中毒
地方性砷中毒
(endemic arseniasis)
地方性砷中毒是由于某些地区居民 长期从外环境中摄入过量的砷而引起 的以末梢神经炎、皮肤损害和致癌作 用为主要表现的一种慢性全身性疾病。 入过量的砷而引起的一种生物地球化学 性疾病。临床上以末梢神经炎、皮肤
砷是地壳的构成元素,其丰度为1.71.8mg/kg,在自然界广泛分布于岩石、土壤 和水环境中 ,含砷矿石如砷铁矿、雄黄 (二硫化二砷)、雌黄(三硫化二砷)等, 砷多与锌、铜、铅等元素共生于硫化物矿藏 之中。
• 土壤中的砷主要来源于成土岩石。含有机质较 高的页岩所形成的土壤含砷量达13mg/kg,而 含有机质较少的砂岩所形成的土壤含砷量仅为 1mg/kg。腐殖质含量较高的土壤中,由于吸附 和螯合作用,使砷含量高于相对贫瘠的土壤。 土壤平均含砷量约为5mg/kg。
3.混合型病区 • 一个地方性砷中毒病区内同时还有 一种或几种地方病存在。如新疆奎 屯某居民村饮水含砷量为 0.85mg/L , 含氟量9.9mg/L,两种地方病同时存 在。 • 燃煤污染型病区也发现有砷氟中毒 同时存在。
地方性砷中毒的临床表现
(一)地方性砷中毒的特异表现 早期:末梢神经炎症状,呈四肢对称性、向 心性感觉障碍,如疼温觉减退、麻木、蚁走感 等。四肢肌肉疼痛、收缩无力,甚至出现抬举、 行走困难。患者毛发干枯,易脆断、脱落。
砷的其它毒性
•无机砷诱发糖尿病
•慢性砷暴露引起儿童智力低下、 反应迟钝
•红细胞损伤
地方性砷中毒的预防措施
1.改换水源 2.饮水除砷:沉淀、过滤、吸附 3.限制高砷煤炭的开采使用
4.改良炉灶:煤烟型砷中毒病区
地方性砷中毒的治疗原则
1治疗末梢神经炎 2增加营养
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3促进排泄
4早期发现、处理皮肤癌
第五节
3. 致畸作用: 各种砷化合物对实验动物具有明显的致 畸胎作用,并具有发育毒性及对后代的 影响。但砷对人的致畸胎作用尚未见有 流行病学调查报道。
地方性砷中毒的多系统损害
1.肝脏损害:表现为不明原因的肝脏肿大、肝区疼痛、 肝功能异常出现的频率较高,且能排除各种肝炎病毒感 染及其它理化损伤。 2.神经系统损害:植物神经功能紊乱,短 暂性脑缺血 3.肾脏损害:蛋白、白细胞、红细胞、管 型、糖类等 4.血液系统损害:红细胞、白细胞减少 5.生殖系统损害:少精不育 6.心血管系统损害:心脏扩大、杂音、心 电图异常
但是在20年后,即上世纪90年代,当地居民普遍 出现了各种皮肤损害,特别是皮肤角化过度或增 厚,皮肤色素变浅或过度沉着和外周神经病、心 血管病等。此外,皮肤癌、各种内脏癌的发病也 呈现出上升的趋势。
问题 1.改水后当地居民疾病谱的变化提示了什么? 2.如何解决当地居民新的疾病问题?
砷在自然界的分布
(三)砷的致癌、致突变、致畸 作用
1. 致癌作用:砷是确认致癌物,主要引起皮肤癌(鳞 癌、基底细胞癌)和肺癌,也可使当地居民肾癌、 膀胱癌、乳腺癌等发生率升高。尚无成功的动物 致癌模型。
2. 致突变作用:基因突变、染色体畸变,DNA修复酶 活性抑制。黑脚病流行区砷相关皮肤癌P53基因的 突变谱进行了研究,发现许多突变位点位于第5和 第8外显子,直接测序分析发现有7个密码子发生 错义突变,如密码子149(C→T),密码子175 (G→A)等。
地方性砷中毒的病区类型
1.饮水型地砷病区:该类病区是居民长期饮用含 砷量较高的水而引起的慢性砷中毒,台湾、新 疆、内蒙、山西病区均属此类型。淡水中砷含 量在 0.01 ~ 0.6mg/L ,山西病区水砷含量高达 4.4mg/L。
当地下水流经含砷岩层时,大量的砷溶解于水 中,致使含砷量高达 10 mg/L 以上。有些温泉 含砷可高达25mg/L以上。
• 砷是一种毛细血管毒物,使血管壁麻痹、 通透性增加;损伤小动脉血管内膜,使 之变性、坏死、管腔狭窄、血栓形成。 • 多发生于下肢远端脚趾部位,病人主诉 脚背、脚趾发凉,颜色苍白,血管搏动 减弱(或消失)。 • 由于血供减少,脚趾疼痛明显,早期以 间歇性跛行为主要表现,久之脚趾皮肤 发黑、坏死(乌脚病-blackfoot)。
2. 燃 煤 污 染 型 病 区 煤一般含砷量为5~ 40mg/kg ,而贵州省病区县的煤含砷量高达 100~9 600mg/kg。 • 室内空气中的砷含量高达 0.16~0.76mg/m3, 使室内干燥和储存的粮食也受到污染。 • 据调查病区新鲜玉米含砷量为 0.46±0.12mg/kg,而干燥和保存的玉米含砷 量为4.13±2.76mg/kg; • 新鲜辣椒含砷量为2.32±1.26mg/kg,而干燥 储存的辣椒却高达512.0±300.4mg/kg。
• 皮肤色素异常是慢性砷中毒特异性体征:弥 漫性褐色、灰黑色斑点条纹;部分皮肤出现 点状、片状、条纹状色素脱失,呈现白色斑 点或片状融合。 • 皮肤色素沉着与色素缺失多同时出现在躯干 部位,以腹部(花肚皮)、背部为主。
饮水型砷中毒皮肤改变
色素缺失,以腹部、背部为主
地方性砷中毒
皮肤角化、皲裂以手掌、脚跖部 为主。四肢及臀部皮肤角化,可形 成角化斑、赘状物。皮肤角化、皲 裂处易形成溃疡,合并感染,甚至 演变为皮肤癌。
地方性硒中毒
硒在自然界中的分布
1.岩石:火山活动带入地表 2.土壤:地区性差异 3.农作物
4.水体
5.环境污染:含硒矿藏开采,煤炭石油 燃烧,化肥杀虫剂
皮肤、汗腺、唾液腺、泌乳、毛发指 甲的脱落等途径,也可排出部分砷。
地方性砷中毒的流行病学
• 地方性砷中毒分为饮水型和燃煤污染型, • 在孟加拉、印度、中国、越南、泰国、柬埔 寨等国家都有流行。 • 到2003年底全国共有病区县32个,中国砷中 毒危害病区的暴露人口高达1500万之多;已 确诊患者超过数万人。 • 流行区:台湾、新疆、内蒙、贵州、山西、 陕西等地。 • 台湾:老流行区——嘉羲和台南县(北门、学 甲、布袋、义竹4个乡、镇);新流行区—— 台南市、屏东县、高雄县、高雄市。
砷引起人群健康危害主要是由于砷在土壤、 水及煤炭中的含量过高所致。
二、砷在体内的代谢
(一)砷的吸收 1. 呼吸道:主要是燃煤污染型,贵州省部分 农村地区,由于煤中含砷量较高,在没有烟 囱的室内敞开燃烧,致使室内空气中砷含量 急剧增高。经测定厨房空气砷达0.43mg/m3, 客厅、卧室空气中砷在0.072-0.20 mg/m3之 间。
4.导致细胞凋亡 :影响细胞凋亡控 制基因的表达如P53、C-myc、bcl-2 及相关基因(bcl-x、bax、bad)等, 其中砷对bcl-2基因表达的影响在细 胞凋亡中尤显重要。激活 caspase(胱天蛋白酶),从而诱导细 胞凋亡(apoptosis)。
• 砷的致癌机制研究发现,砷可引发体内脂质过氧 化增强,造成DNA氧化损伤,诱导细胞凋亡,并可 导致基因突变。 • 有人对我国台湾黑脚病流行区砷相关皮肤癌P53基 因的突变谱进行了研究,发现许多突变位点位于 第5和第8外显子,直接测序分析发现有7个密码子 发生错义突变,如密码子149(C→T),密码子 175 (G→A)等。 • 内分泌干扰作用 研究发现砷是强力内分泌干扰 物,在极低浓度下就能改变激素介导的细胞信号 传导。
进入体内的砷,首先在血液中大量聚 集,且80%~95%都局限在红细胞里,大 多数的砷都与血红蛋白的珠蛋白结合, 随后迅速分布到全身组织器官,主要蓄 积在脾、胃肠道、肝、肾、肺、肌肉等 部位。
• 砷在组织内也与相应组织的蛋白结合,特别是 在皮肤、毛发、指(趾)甲和骨骼中可形成牢 固的贮存库。 • 砷进入体内两周左右,到达皮肤、毛发、指甲 等表皮组织,表皮组织的角蛋白中含有丰富的 巯基,砷即在此与角蛋白的巯基(二硫键)结 合,形成牢固的蓄积,甚至可达终身,故毛发 中的含砷量很高。
2. 消化道:饮用水、粮食、蔬菜中的砷以3 价或5价砷的形式经消化道摄入后,大部分 在胃肠道吸收。在消化道内5价砷较3价砷 易吸收,无机砷较有机胂易吸收。砷在胃 肠道吸收率可达95%-97%。 3. 皮肤粘膜:较少见,砷可贮留在皮 肤角蛋白中。
• 砷是人体的一种正常成分,人体内 含砷14~21mg,占人体中微量元素 的第12位。正常人的乳腺、甲状腺、 胸腺、毛发、皮肤和骨骼中砷含量 可达1.13~7.80 mg/kg。 • 每人每日摄入砷的总量一般不超过 0.2mg,每日摄入无机砷的量一般不 超过50μ g。
2.对血管神经的作用 :砷是一种毛细血管毒物, 也是一种神经毒物,具有原浆毒作用,能麻 痹毛细血管,引起血管壁通透性增加,致使 血管神经功能紊乱,组织细胞营养缺乏。 3.诱发脂质过氧化:三氧化二砷可抑制谷胱甘 肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶 (SOD)的活性,导致机体抗氧化防御系统平 衡失调,进而引起脂质过氧化损伤。砷可活 化肺泡巨噬细胞自身的自由基生成系统,导 致活性氧的大量产生,从而引起肺组织氧化 损伤。
概况
• 乌脚病:1953年,台湾省台南和嘉义县。 • 1980年,新疆奎屯地区发现第一个饮水型 病区。 • 1992年,贵州省首次公布;目前内蒙古、 山西、贵州、陕西等省均存在。 • 1992年卫生部认定的一种新型地方病。
案例
上世纪 70 年代,在孟加拉国的恒河三角 洲地区为了改善当地居民饮用常常受到粪 便病原体污染的地表水,导致痢疾、霍乱、 伤寒和其它致命性疾病的发生。在美国儿 童基金组织的倡议下,推广了打手压井作 饮用水源的公共卫生措施,手压井通常是 从10m~100m处的地下淤积层取水,这一 措施迅速降低了孟加拉国介水微生物疾病 的发病。
• 新疆奎屯病区 分布于87个生产连队,受 威胁居民约5万人。 • 内蒙古病区 截止 1994 年底已发现 5 个盟 (布),11个市(县、旗)627个村和一个农场 有地砷病。病区人口约60万。 • 山西省病区 现已发现病区主要分布在大 同和晋中盆地。如塑城区、应县、天镇县、 平遥县、汾阳县、孝义县、文水县等。病 区人口约100万。 • 贵州省病区 兴仁县、兴义市、安龙县、 织金县、开阳县,病区人口约7万~20万。
• 砷在生物体内的半减期(T1/2)较长,约30h以上, 故排泄较慢。肾脏是砷化物排泄的主要器官,故 尿砷测定亦可灵敏地反映机体砷负荷水平。 • 经消化道摄入的砷由门静脉入肝,经甲基化或其 它代谢反应后,可由胆汁排入肠道,然后随大便 排出体外。由于肝肠循环的作用,每经胆汁排泄 一次约有20%左右的砷被重吸收,故由胆汁排泄 时致使体内生物半减期延长。
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