目的:研究砷代谢相关酶AS3MTG35991A、PNP第二外显子密码子20、密码子51、密码子57、GSTO1A140D、MTHFRA222V位点多态性与砷中毒易感性的关系;研究砷代谢相关酶AS3MTG35991A、PNP第二外显子密码子20、密码子51、密码子57、GSTO1A140D、MTHFRA222V位点多态性与砷甲基化水平的关系;研究砷代谢相关酶AS3MT、PNP、GSTO1、MTHFR基因mRNA相对表达与砷甲基化水平的关系,为探讨饮水型砷中毒的发病机制提供参考依据。方法:1.应用现场流行病学调查方法,对内蒙古自治区土左旗、托克托县、山西省山阴县、新疆生产建设兵团123团、131团砷中毒患者、病区对照人群和非病区对照人群进行流行病学调查;2.采用PCR-RFLP、PCR-CTPP方法检测了AS3MTG35991A、PNP第二外显子密码子20、密码子51、密码子57、GSTO1A140D、MTHFRA222V位点多态性;3.采用RT-PCR检测了外周血淋巴细胞AS3MT、PNP、GSTO1、MTHFR mRNA相对表达;4.采用高效液相色谱原子荧光法测定iAs~Ⅲ、iAs~Ⅴ、MMA、DMA 4种形态的砷含量,并计算iAs%、MMA%、DMA%、PMI、SMI等砷甲基化水平指标;5.采用秩和检验、t检验、logistic回归、多重线性回归分析砷代谢相关酶基因多态性及其mRNA表达与砷甲基化水平和砷中毒易感性的关系,采用Pearson相关法分析砷代谢相关酶mRNA表达与砷甲基化水平的关系。结果:1.砷代谢相关酶基因多态性与砷中毒易感性的关系(1)重度组、中度组、轻度组、病区对照和非病区对照组之间在PNP密码子51处G/G、G/A、A/A三种基因型频率分布差异有统计学意义,重度组、中度组携带G/A和A/A基因型频率显著高于非病区对照组和病区对照组;(2)性别对患砷中毒具有一定的影响作用,女性患砷中毒的危险约是男性的0.5倍;年龄对是否患砷中毒具有一定的影响作用,与20岁组相比,50岁组和60-70岁组患砷中毒的风险分别是其1.110(95CI%:1.023-1.522)倍和1.231(95CI%:1.072-1.739)倍;PNP密码子51位点多态性对是否患砷中毒有影响,携带G/A和A/A突变基因型人群患砷中毒的危险是携带G/G基因型人群的1.797倍(95CI%:1.198-4.049):(3)在调整年龄、性别、吸烟、饮酒因素后PNP密码子51位点多态性与砷中毒发病具有显著关联性,携带G/A和A/A基因型人群发生砷中毒的风险是携带G/G基因型人群的1.484倍(95CI%:1.197-5.189);(4)在调整性别、年龄、吸烟、饮酒因素后,携带PNP密码子51和GSTO1A140D的联合突变基因型(G/A+C/A或A/A+C/A)人群患砷中毒的风险是携带(G/G+C/C或G/G+C/A或G/A+C/C或A/A+C/C)基因型人群的2.694倍(95%CI:1.258-5.867):(5)在调整性别、年龄、吸烟、饮酒因素后,携带PNP密码子51和MTHFRA222V位点的突变基因型(G/A+C/T或G/A+T/T或A/A+C/T或A/A+T/T)人群患砷中毒的风险是携带(G/G+C/C或G/G+C/T或G/G+T/T或G/A+C/C或A/A+C/C)基因型人群的3.730倍(95%CI:1.352-6.515);2.砷代谢相关酶基因多态性与砷甲基化水平的关系(1)男性MMA%、PMI显著高于女性(t=2.909,P=0.004,t=2.461,P=0.015),DMA%显著低于女性(t=2.140,P=0.034);经多重线性回归分析可见,年龄对DMA%具有负向影响作用;(2)吸烟者MMA%、PMI显著高于不吸烟者(t=2.376,P=0.019,t=3.506,P=0.001),DMA%显著低于不吸烟者(t=2.776,P=0.006);饮酒者iAs%、MMA%、PMI显著高于不饮酒者(t=2.046,P=0.042,t=2.058,P=0.041,t=2.349,P=0.020);(3)重度组、中度组人群MMA%、PMI显著高于非病区对照和病区对照组;重度组人群DMA%水平显著低于病区对照和非病区对照组人群;(4)经秩和检验可见,AS3MTG35991A位点携带G/G和G/A基因型人群尿中iAs、MMA、DMA、TAs、iAs%、MMA%、DMA%、PMI、SMI差异无统计学意义;(5)PNP基因密码子51的G/G、G/A、A/A三种基因型人群相比,携带A/A、G/A变异基因型人群的尿MMA%显著高于携带G/G基因型人群;DMA%、SMI显著低于G/G基因型人群;PNP基因密码子20和密码子57的C/C、C/T、T/T三种基因型人群之间的iAs、MMA、DMA、TAs、iAs%、MMA%、DMA%、PMI、SMI差别无统计学意义;多重线性回归分析可见,PNP密码子51位点多态性对MMA%有正向影响作用;(6)GSTO1密码子140的C/C、C/A两种基因型人群尿中iAs、MMA、DMA、TAs、iAs%、MMA%、DMA%、PMI、SMI差别无统计学意义;多重线性回归分析可见,GSTO1A140D位点多态性对MMA%具有正向影响作用;(7)MTHFRA222V位点C/C、C/T、T/T三种基因型人群尿中iAs、MMA、DMA、TAs、MMA%、PMI、SMI差别无统计学意义;携带C/T、T/T基因型人群的iAs%显著高于携带C/C基因型人群,DMA%显著低于携带C/C基因型人群;经过多重线性回归分析可见,MTHFRA222V位点多态性对iAs%具有正向影响作用,对DMA%、PMI具有负向影响作用;(8)经秩和检验可见,重度组、中度组MMA%,PMI水平显著高于病区对照组和非病区对照组人群(χ~2=28.83,P＜0.001;χ~2=4.698,P=0.021),而DMA%水平显著低于病区对照组和非病区对照组人群(χ~2=5.519,P＜0.001)。3.砷代谢相关酶基因mRNA表达与砷甲基化水平的关系(1)对砷代谢相关酶mRNA表达分析可见,中重度组人群AS3MT、PNP、MTHFR、GSTO1mRNA表达显著高于非病区对照组和病区对照组人群:(2)砷代谢相关酶mRNA表达与砷甲基化水平相关性分析可见,AS3MT mRNA表达与MMA%(r=0.485,P=0.041)和PMI(r=0.476,P=0.046)呈显著正相关关系;PNPmRNA表达与MMA%(r=0.649,P=0.022)呈显著正相关关系;MTHFRmRNA表达与MMA%(r=0.511,P=0.010)、PMI(r=0.419,P=0.041)呈显著正相关关系。在男性中,MTHFRmRNA表达还与SMI(r=0.530,P=0.008)呈显著正相关关系。GSTO1mRNA表达与砷甲基化水平无显著关联。(3)经过多重线性回归分析可见,对MMA%有正向影响作用的有病情、AS3MTmRNA表达、MTHFR mRNA表达,其他因素对MMA%影响不明显;对PMI有正向影响的有年龄、AS3MTmRNA表达;对SMI有负向影响的有AS3MTmRNA表达,其他因素对SMI影响不明显;对iAs%有负向影响作用的因素是吸烟,而AS3MT、PNP、MTHFR、GSTO1mRNA表达对iAs%影响不明显:结论:1.PNP第二外显子密码子51位点多态性与砷中毒的发生具有显著关联性,在砷暴露人群中携带G/A和A/A突变基因型人群发生砷中毒的风险显著增加;PNP密码子51与GSTO1A140D联合突变基因型即携带(G/A+C/A、MA+C/A)基因型比携带(G/G+C/C、G/G+C/A、G/A+C/C、A/A+C/C)基因型人群患砷中毒的风险显著增加;PNP密码子51与MTHFRA222V联合突变基因型即携带(G/A+C/T、G/A+T/T、A/A+C/T、A/A+T/T)基因型比携带(G/G+C/C、G/G+C/T、G/G+T/T、G/A+C/C、A/A+C/C)基因型患砷中毒的风险显著增加;AS3MTG35991A、PNP第二外显子密码子20和密码子57位点多态性与砷中毒发生无显著关联;2.砷甲基化水平除受到性别、年龄、吸烟、饮酒的影响作用外还受到PNP第二外显子密码子51位点多态性和MTHFRA222V位点多态性的影响。在PNP第二外显子密码子51位点携带G/A和A/A基因型的人群MMA%增高;在MTHFRA222V位点携带C/T、T/T基因型人群DMA%水平显著降低;而AS3MTG35991A、PNP第二外显子密码子20(CAC→CAT)、密码子57(CCC→CCT)位点多态性与砷甲基化水平无显著关联;GSTO1A140D位点多态性可能与MMA%水平增高有关;3.慢性砷暴露可能引起AS3MT、PNP、MTHFR、GSTO1mRNA表达增高;AS3MTmRNA表达增高可能促进PMI水平增高,导致MMA产生过多;PNP mRNA表达增高与MMA%增高有关;MTHFR mRNA表达增高可能促进PMI和SMI水平增高,促进砷在体内进行更有效的甲基化;GSTO1mRNA表达可能与砷甲基化水平无显著相关性;4.砷中毒发病机制与砷的一甲基化水平增高、二甲基化水平降低有关。