论文部分内容阅读
目的:本研究通过流行病学调查及实验室检测，探讨燃煤型氟砷污染对暴露人群骨代谢的交互作用，通过研究PTH-PKA-Runx2信号通路相关基因mRNA转录及相关蛋白表达在燃煤氟砷污染下的变化情况，了解该通路在燃煤氟砷污染对暴露人群骨骼毒性中的作用，探索燃煤氟砷污染引起暴露人群发生骨质破坏乃至骨质疏松的可能机理，同时进行骨代谢相关指标的检测，以期找到反应氟砷交互作用的敏感指标，为预测骨损害方向并针对性采取预防控制措施，以及为氟砷交叉污染毒性机制研究提供科学依据。 方法:以燃煤型氟砷污染暴露病区贵州省清镇市流长乡216名村民为调查对象。因清镇市全市均为氟暴露区，该市及周边县市范围内没有与流长乡其它情况相似而又无氟污染的乡镇，故本研究未设外对照，而是根据氟斑牙分组、尿氟含量及临床检测综合分析筛选出内对照组。现场进行环境流行病学和临床流行病学调查，分别采集环境样本（大米、辣椒、玉米、煤、菜土、粘土、水、空气）及调查对象生物样本（血样、尿样），分别检测下列指标：①外暴露标志：环境介质中氟、砷浓度；②内负荷标志：尿氟（UF）、尿砷（UAs）含量；③生物效应标志：骨代谢标志：尿Ⅰ型胶原交联氨基末端肽（UNTX）、骨碱性磷酸酶（BALP）及骨强度指数（STI）；③PTH-PKA-Runx2通路相关标志：Runx2、基质金属蛋白酶-9（MMP-9）mRNA相对表达量，甲状旁腺激素（PTH）、蛋白激酶A（PKA）及MMP-9蛋白水平。氟离子选择电极法检测环境样本氟及人群UF含量、原子荧光光谱法检测环境样本砷含量及人群UAs含量；除蛋白法检测尿肌酐（UCr）；酶联免疫吸附法（ELISA法）检测UNTX、BALP、PTH、PKA、MMP-9；荧光定量PCR（Q-PCR）法检测全血Runx2 mR NA、MMP-9 mRNA相对表达量。辅助检查：定量超声骨强度仪检测右脚跟ST I，选择Z评分绝对值大于2的对象进行右侧腕关节及踝关节X线检查。 结果: （1）现场流行病学调查：环境介质及粮食中氟、砷含量均有不同程度超标；该地区氟污染源主要为燃煤和粘土，砷污染源为菜土和粘土。氟斑牙患病情况严重。 （2）氟、砷暴露对骨代谢指标的影响分析：病例组的UF值明显高于内对照组，差异有统计学意义，两组间UAs差异没有统计学意义。各年龄组UF、UAs水平差异有统计学意义，性别间差异无统计学意义。UNTX、BALP随UF、UAs水平的升高而升高，差异有统计学意义。STI随UF、UAs水平的升高而降低，随UF水平变化差异有统计学意义。UF与UNTX、BALP正相关，与STI负相关； U As与UNTX正相关,与STI负相关；氟砷交互与UNTX、BALP正相关，与STI负相关，以上结果均有统计学意义。氟砷混合暴露对UNTX有交互作用（P＜0.01），对BALP无交互作用；低氟低砷、高氟低砷下UNTX水平小于氟砷单独作用之和，砷对氟表现出拮抗作用；低氟高砷下 UNTX水平大于氟砷单独作用之和，砷对氟表现出协同作用。X线检查发现，骨质疏松9人（19.6％），骨质软化4人（8.7%），骨质硬化33人（71.7%）。 （3）PTH-PKA-R unx2对骨代谢指标的影响分析：不同年龄、性别间 Runx2mRNA、MMP-9mRN A相对表达量差异无统计学意义。不同UF、氟砷交互水平对Runx2 mRNA相对表达量差异无统计学意义，不同UAs、氟砷交互水平对MMP-9 mRNA相对表达量差异有统计学意义。Runx2 mRNA与MM P-9 mRNA相对表达量之间存在相关关系。氟砷混合暴露对 Runx2 mRNA、M MP-9 mRNA的相对表达量无交互作用。PTH、PKA、MMP-9随着年龄的增长而升高，随性别变化差异无统计学意义。PTH、PKA、M MP-9随UF升高而升高。PTH、PKA、MMP-9随UAs升高而升高，在PTH、MMP-9差异有统计学意义。PTH、PKA、MMP-9随UF、U As的升高而升高。UF、氟砷交互与PTH、PKA、MMP-9正相关，UAs与PTH、PKA、MMP-9无相关性。UF与PTH之间及PTH-PKA-Runx2通路各蛋白间明显相关。UF、UAs对PTH、PKA、MMP-9的交互作用均无统计学意义。 结论: 1、调查地区属于燃煤污染型氟砷联合中毒病区，较高氟和较低砷暴露环境下，暴露人群的骨损害主要由氟引起，骨组织病变主要为骨质硬化，其次为骨质疏松。 2、UNTX、BALP、STI可分别作为骨吸收、骨形成及骨生物学特征标志，三者联合应用可综合反映燃煤污染型氟砷暴露对骨代谢损害的影响及结局。 3、UNTX可作为反映氟、砷对骨代谢交互作用的敏感指标。低氟低砷暴露水平，氟砷之间主要表现为拮抗作用；低氟高砷、高氟低砷暴露水平，氟砷主要表现为协同作用。 4、氟、砷对骨代谢的交互作用表现与氟砷不同暴露水平有关，在评估氟、砷对暴露人群的骨损害时，应考虑氟、砷暴露水平可能存在的交互作用，再结合骨代谢相关指标进行综合评估。 5、PTH-PKA-Runx2信号通路参与了氟砷联合对骨代谢的调控过程，通过正向调控促进 MMP-9转录及翻译，MMP-9通过降解矿化骨基质蛋白，造成骨盐因失去依附而丢失，同时促进破骨细胞与矿化骨基质的接触及破骨细胞的激活，启动骨吸收，这可能是氟砷联合暴露人群发生骨质疏松的机制之一。