砷与地方性砷中毒ppt课件
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6
砷的毒作用
? 亚砷酸可抑制人体内超过 200 种酶。 ? 由于砷酸具有与磷酸盐相似的结构 ,它可替代体内
的磷,因而导致多年的骨骼内磷被替换。 ? 砷化物中毒性最高的是胂 ,它可引起红血细胞溶血 ,
进而导致溶血性贫血 ,它是引起少尿型肾衰竭的主 要原因。 ? 砷还可以减缓 DNA的修复过程 ,因此增加了人体对 癌(例如皮肤癌 ) 及一些非癌疾病的易感性。
还原形成的 ,在肝脏它们转化为 MMAA(单甲基亚 砷酸、单甲基砷酸 )、DMAA ( 二甲基亚砷酸、二 甲基砷酸 ),并解毒 ? “解毒后”的 MMAA 和DMAA 对人类和动物有 毒 ? 砷酸盐还原酶、单甲基砷酸盐还原酶
4
砷的运输与分布
? 血液：约95%与血红蛋白中的珠蛋白结合 ? As3+：富含巯基的组织，肝、肾、脑 ? As5+：骨骼，以砷酸盐取代磷酸盐 ? 细胞内：内质网>胞液>溶酶体>线粒体>
? 基因表达异常 ：人胚胎皮肤细胞 (HES)暴露于亚 砷酸钠(NaAsO 2)，65个基因表达上调， 60个基 因表达下调，涉及原癌基因、抑癌基因、细胞凋亡 基因、DNA合成修复基因
? DNA甲基化反应 ：砷中毒患者外周血中具抑癌作 用的p16基因高度甲基化，导致砷性肿瘤 p16基 因失活
? 氧化应激与活性氧 (ROS)的产生：二甲基什奇替 和二甲基亚砷酸可与 O2分子反应，生成 ROS，引 起氧化应激并导致 DNA损伤，启动砷的致癌作用10
砷的慢性中毒症状
? 皮肤损害(例如着色过度、角化过度、脱皮和毛发 脱落)
? 周围神经病变 ? 周围血管疾病 ? 致癌：皮肤癌、 乳腺癌、肾癌、膀胱癌、淋巴肉
瘤、血管肉瘤、口腔癌、骨癌、腹膜及生殖系统 肿瘤 ? 多脏器损害 ：肝脏、神经系统、肾脏、血液系统、 生殖系统、心血管系统 ? 致畸：可殃及子二代
细胞核 ? 易蓄积于：皮肤、指（趾）甲、毛发，因
角蛋白含量高
5
砷的毒性
? 砷通过与蛋白和酶的巯基相互作用(使蛋白 质和酶在细胞内变性) 以及增加细胞内的活 性氧簇引起细胞损伤而产生毒性。
? 砷可以阻碍必要酶的作用及其在细胞内的 转录过程,最终导致人体多系统非癌病变相 继发生。
? 例如,三价甲基化砷诱导的氧化应激抑制了 谷胱甘肽( GSH) 还原酶及细胞保护机制抗 氧化的硫氧还蛋白还原酶。
? 改变端粒酶的活性：导致细胞端粒水平变 化，细胞易凋亡
? 细胞内信号转导异常：As进入细胞与游离 巯基结合，激活胱天蛋白酶（caspase） 家族成员，改变细胞内信号转导系统，诱 发细胞凋亡。
9
砷的致癌机制
? DNA损伤：砷中毒患者皮肤中 O6-甲基鸟嘌呤 DNA甲基转移酶基因 (MGMT)、辐射损伤修复基 因(XRCC1)、错配修复基因 (hMSH2 )、PTCH 基因
7
最容易受到砷抑制的酶
? As3+：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
? As5+：α-甘油磷酸脱氢酶，细胞色素氧化 酶等，阻断肝细胞线粒体中的氧化磷酸化 过程。
8
砷导致细胞凋亡
? 影响细胞凋亡基因的表达：p53wenku.baidu.comc-myc、 bcl-2、bcl-x、bax、bad等
3
砷的吸收与排泄
? 可溶性砷化物可在胃肠道被吸收 (吸收率 95~97%), 并经由肾脏 (例如As5+,有机砷)排出。
? 砷的生物半减期约 30h以上，排泄缓慢。 ? 三价砷(As3+) 从体内经甲基化和非甲基化砷
(As5+和As3+) 经尿液排泄。 ? 甲基化砷类是由于无机 As3+和As5+在活体内连续
境下以三价砷为主。 ? 砷可以被微生物、人类和动物甲基化为单甲基砷酸和二甲
胂酸、三甲基砷氧化物。 ? 三价化合物一般比五价化合物毒性大,其中毒性最大的是
胂气体。 ? 存在的有机砷化物一般无毒性。
2
砷的用途
? 砷可以用于硬化合金和生产半导体、颜料、 玻璃制品、杀虫剂、灭鼠剂和杀霉菌剂
? 还可以作为治疗某些疾病(例如昏睡病、慢 性髓细胞样白血病) 的药品成分
12
As 砷与地方性砷中毒
Endemic Arseniasis
1
砷元素与砷化合物
? 砷是一种自然存在的元素,在常见微量元素中排在第20 位, 存在于地壳,广泛分布于环境中
? 砷主要有3 种原子价(-3, +3, +5) 。 ? 三价砷(As3+) 和五价砷(As5+) 广泛存在于自然水体中,
都是可溶的。 ? 在氧化环境条件下五价砷类更稳定和占优势,而在还原环
11
砷的皮肤损伤
? 皮肤损伤是最主要的 ,也是慢性砷中毒的 特异性体 征，饮用高砷水 5年内即可出现相关症状。
? 皮肤包含了多种结合了 As3+ 的巯基而高度角质 化,局部储存砷 ,这也可能是皮肤对砷的毒性作用 敏感的原因
? 色素沉着与色素缺失 ：同时出现在躯干部位，以 腹部（花肚皮）、背部为主
? 皮肤过度角化、皲裂 ：以手掌、脚跖部为主
砷的毒作用
? 亚砷酸可抑制人体内超过 200 种酶。 ? 由于砷酸具有与磷酸盐相似的结构 ,它可替代体内
的磷,因而导致多年的骨骼内磷被替换。 ? 砷化物中毒性最高的是胂 ,它可引起红血细胞溶血 ,
进而导致溶血性贫血 ,它是引起少尿型肾衰竭的主 要原因。 ? 砷还可以减缓 DNA的修复过程 ,因此增加了人体对 癌(例如皮肤癌 ) 及一些非癌疾病的易感性。
还原形成的 ,在肝脏它们转化为 MMAA(单甲基亚 砷酸、单甲基砷酸 )、DMAA ( 二甲基亚砷酸、二 甲基砷酸 ),并解毒 ? “解毒后”的 MMAA 和DMAA 对人类和动物有 毒 ? 砷酸盐还原酶、单甲基砷酸盐还原酶
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砷的运输与分布
? 血液：约95%与血红蛋白中的珠蛋白结合 ? As3+：富含巯基的组织，肝、肾、脑 ? As5+：骨骼，以砷酸盐取代磷酸盐 ? 细胞内：内质网>胞液>溶酶体>线粒体>
? 基因表达异常 ：人胚胎皮肤细胞 (HES)暴露于亚 砷酸钠(NaAsO 2)，65个基因表达上调， 60个基 因表达下调，涉及原癌基因、抑癌基因、细胞凋亡 基因、DNA合成修复基因
? DNA甲基化反应 ：砷中毒患者外周血中具抑癌作 用的p16基因高度甲基化，导致砷性肿瘤 p16基 因失活
? 氧化应激与活性氧 (ROS)的产生：二甲基什奇替 和二甲基亚砷酸可与 O2分子反应，生成 ROS，引 起氧化应激并导致 DNA损伤，启动砷的致癌作用10
砷的慢性中毒症状
? 皮肤损害(例如着色过度、角化过度、脱皮和毛发 脱落)
? 周围神经病变 ? 周围血管疾病 ? 致癌：皮肤癌、 乳腺癌、肾癌、膀胱癌、淋巴肉
瘤、血管肉瘤、口腔癌、骨癌、腹膜及生殖系统 肿瘤 ? 多脏器损害 ：肝脏、神经系统、肾脏、血液系统、 生殖系统、心血管系统 ? 致畸：可殃及子二代
细胞核 ? 易蓄积于：皮肤、指（趾）甲、毛发，因
角蛋白含量高
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砷的毒性
? 砷通过与蛋白和酶的巯基相互作用(使蛋白 质和酶在细胞内变性) 以及增加细胞内的活 性氧簇引起细胞损伤而产生毒性。
? 砷可以阻碍必要酶的作用及其在细胞内的 转录过程,最终导致人体多系统非癌病变相 继发生。
? 例如,三价甲基化砷诱导的氧化应激抑制了 谷胱甘肽( GSH) 还原酶及细胞保护机制抗 氧化的硫氧还蛋白还原酶。
? 改变端粒酶的活性：导致细胞端粒水平变 化，细胞易凋亡
? 细胞内信号转导异常：As进入细胞与游离 巯基结合，激活胱天蛋白酶（caspase） 家族成员，改变细胞内信号转导系统，诱 发细胞凋亡。
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砷的致癌机制
? DNA损伤：砷中毒患者皮肤中 O6-甲基鸟嘌呤 DNA甲基转移酶基因 (MGMT)、辐射损伤修复基 因(XRCC1)、错配修复基因 (hMSH2 )、PTCH 基因
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最容易受到砷抑制的酶
? As3+：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
? As5+：α-甘油磷酸脱氢酶，细胞色素氧化 酶等，阻断肝细胞线粒体中的氧化磷酸化 过程。
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砷导致细胞凋亡
? 影响细胞凋亡基因的表达：p53wenku.baidu.comc-myc、 bcl-2、bcl-x、bax、bad等
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砷的吸收与排泄
? 可溶性砷化物可在胃肠道被吸收 (吸收率 95~97%), 并经由肾脏 (例如As5+,有机砷)排出。
? 砷的生物半减期约 30h以上，排泄缓慢。 ? 三价砷(As3+) 从体内经甲基化和非甲基化砷
(As5+和As3+) 经尿液排泄。 ? 甲基化砷类是由于无机 As3+和As5+在活体内连续
境下以三价砷为主。 ? 砷可以被微生物、人类和动物甲基化为单甲基砷酸和二甲
胂酸、三甲基砷氧化物。 ? 三价化合物一般比五价化合物毒性大,其中毒性最大的是
胂气体。 ? 存在的有机砷化物一般无毒性。
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砷的用途
? 砷可以用于硬化合金和生产半导体、颜料、 玻璃制品、杀虫剂、灭鼠剂和杀霉菌剂
? 还可以作为治疗某些疾病(例如昏睡病、慢 性髓细胞样白血病) 的药品成分
12
As 砷与地方性砷中毒
Endemic Arseniasis
1
砷元素与砷化合物
? 砷是一种自然存在的元素,在常见微量元素中排在第20 位, 存在于地壳,广泛分布于环境中
? 砷主要有3 种原子价(-3, +3, +5) 。 ? 三价砷(As3+) 和五价砷(As5+) 广泛存在于自然水体中,
都是可溶的。 ? 在氧化环境条件下五价砷类更稳定和占优势,而在还原环
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砷的皮肤损伤
? 皮肤损伤是最主要的 ,也是慢性砷中毒的 特异性体 征，饮用高砷水 5年内即可出现相关症状。
? 皮肤包含了多种结合了 As3+ 的巯基而高度角质 化,局部储存砷 ,这也可能是皮肤对砷的毒性作用 敏感的原因
? 色素沉着与色素缺失 ：同时出现在躯干部位，以 腹部（花肚皮）、背部为主
? 皮肤过度角化、皲裂 ：以手掌、脚跖部为主