馬小惠， 張　杰， 黃志超， 馬　艷， 吳　軍， 于亞鷺， 鄭玉建， 王彥茹

(新疆醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院， 烏魯木齊　830011)

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氟、砷對原代培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)細胞氧化應激及凋亡影響的實驗觀察

馬小惠， 張杰， 黃志超， 馬艷， 吳軍， 于亞鷺， 鄭玉建， 王彥茹

(新疆醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院， 烏魯木齊830011)

目的本研究通過體外細胞實驗，觀察氟、砷單獨及聯(lián)合染毒對大鼠海馬神經(jīng)細胞氧化應激及細胞凋亡的影響。方法采用2因素3水平的析因設計，將體外培養(yǎng)的海馬神經(jīng)細胞分為9組，分別為對照(細胞培養(yǎng)液)組、低劑量砷(2 μmol/ L亞砷酸鈉)染毒組、高劑量砷(10 μmol/ L亞砷酸鈉)染毒組、低劑量氟(10 μmol/ L氟化鈉)染毒組、高劑量氟(50 μmol/ L氟化鈉)染毒組、低劑量砷(2 μmol/ L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、低劑量砷(2 μmol/ L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、高劑量砷(10 μmol/ L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組及高劑量砷(10 μmol/ L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組。采用MTT還原法檢測細胞存活情況；采用微量酶標法測定細胞中谷胱苷肽(GSH)含量；采用硫代巴比妥法(TBA)測定谷胱苷肽過氧化物酶(GSH-Px)含量；采用WST-I法測定超氧化物歧化酶(SOD)活力；采用化學比色法測定丙二醛(MDA)含量及過氧化氫酶(CAT)活力；采用流式細胞儀檢測細胞早期凋亡率。結(jié)果與對照組比較，高劑量砷、高劑量氟、低劑量砷+高劑量氟、高劑量砷+低劑量氟以及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合染毒組海馬神經(jīng)細胞MTT吸光度值明顯降低(P<0.05)；高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞CAT活力明顯降低(P<0.05)；高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞GSH含量明顯下降(P<0.05)；高劑量氟染毒組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞GSH-Px活力明顯下降(P<0.05)；高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞MDA含量明顯升高(P<0.05)；高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞凋亡率明顯升高(P<0.05)。結(jié)論氟、砷可導致大鼠海馬神經(jīng)細胞氧化應激并引起細胞凋亡率升高，這可能是氟、砷對動物學習記憶能力產(chǎn)生影響的重要原因。

亞砷酸鈉； 氟化鈉； 氧化應激； 凋亡

流行病學研究及動物實驗均表明，氟、砷暴露可對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響，并可導致學習記憶能力下降[1-2]，但其對學習記憶能力損傷所涉及的細胞學及分子機制并未完全闡明。目前，關(guān)于氟、砷對學習記憶能力的影響機制有許多假說，如氧化應激、DNA損傷以及細胞增殖與凋亡等[3]。隨著研究的深入，氧化應激領(lǐng)域的相關(guān)研究近年來倍受學者們的關(guān)注。海馬不僅是腦內(nèi)與學習記憶功能最為密切的部位，也是氟、砷神經(jīng)毒性作用的重要靶部位[4]。目前，慢性氟、砷聯(lián)合中毒對腦組織尤其海馬神經(jīng)細胞氧化損傷和凋亡的影響報道較少。因此，本研究用不同劑量氟化鈉、亞砷酸鈉對原代培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)細胞進行單獨及聯(lián)合染毒，以觀察氟、砷單獨及聯(lián)合染毒對大鼠海馬神經(jīng)細胞氧化應激的影響，為深入闡明氟、砷對學習記憶影響的分子機制提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1儀器與試劑

1.1.1儀器CO2細胞培養(yǎng)箱(Thermo Scientific公司)，IX71型倒置顯微鏡(OLYMPUS公司)，WD-2102A型酶標儀(北京市六一儀器廠)，Scientz-IID型超聲波細胞破碎儀(上海珂淮儀器有限公司)，BD FACSAria II型流式細胞儀(美國BD公司)。

1.1.2試劑氟化鈉(NaF，分析純，北京化學試劑三廠)，亞砷酸鈉(NaAsO2，分析純，美國Fluka公司)，Neurobasal培養(yǎng)基(美國GIBCO公司)，B27型人體白細胞抗原，胰蛋白酶(美國GIBCO公司)，四噻唑藍(MTT)粉劑(美國Sigma公司)，谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)、谷胱甘肽( GSH ) 、過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)檢查試劑盒(南京建成生物工程研究所)，Alexa Fluor 488 Annexin V細胞凋亡檢測試劑盒。

1.2方法

1.2.1大鼠海馬神經(jīng)細胞的分離培養(yǎng)及染毒 選取新生SD大鼠(出生24 h內(nèi))，雌雄不限(由新疆醫(yī)科大學實驗動物中心提供)。處死后立即分離腦組織，用PBS稍加漂洗后于冰浴上以無菌操作分離出雙側(cè)海馬組織并剪碎，加入0.125%的胰蛋白酶，37℃消化15 min，200目篩網(wǎng)過濾后1 500 r/min離心5 min，加入Neurobasal培養(yǎng)基重新懸浮細胞，種植于預先經(jīng)多聚L-賴氨酸處理過的培養(yǎng)瓶中，將培養(yǎng)瓶及培養(yǎng)皿放置在CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。48 h后加入終濃度為10 μmol/L的阿糖胞苷，以抑制非神經(jīng)細胞的過度生長，以后每3天半量換液1次。將海馬神經(jīng)元細胞分為9組，分別為對照(細胞培養(yǎng)液)組、低劑量砷(2 μmol/L亞砷酸鈉)染毒組、高劑量砷(10 μmol/L亞砷酸鈉)染毒組、低劑量氟(10 μmol/L氟化鈉)染毒組、高劑量氟(50 μmol/L氟化鈉)染毒組、低劑量砷(2 μmol/L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、低劑量砷(2 μmol/L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、高劑量砷(10 μmol/L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組以及高劑量砷(10 μmol/L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組。

1.2.2各實驗組海馬神經(jīng)細胞的生長情況采用四噻唑藍(MTT)還原法測定細胞生存情況，向細胞培養(yǎng)瓶中加入0.125%的胰蛋白酶，在37℃條件下消化15 min。加入海馬神經(jīng)細胞培養(yǎng)液終止消化，用吸管輕輕吹打細胞使之分散，1 500 r/min離心5 min后再加入海馬神經(jīng)細胞培養(yǎng)液重新懸浮細胞，臺盼藍染色計數(shù)。以5×103～5×104個/孔接種于96孔板，每孔細胞懸液加入量為180 μL，每孔再加入染毒溶液20 μL(對照組加入20 μL培養(yǎng)液)，并使每孔最終染毒劑量與“1.2.1”項中各染毒組劑量相同。將96孔板放置于37℃、5.0% CO2培養(yǎng)箱中孵育，每個染毒組設4個復孔。分別于染毒24、48、72、96 h后，小心棄去細胞培養(yǎng)液，每孔加5 mg/mL MTT 20 μL，放入培養(yǎng)箱中孵育3 h，加入DMSO 100 μL后充分震蕩，再放入培養(yǎng)箱中孵育1 h后取出，用酶標儀在波長490 nm處測吸光度(OD)值，分別檢測染毒24、48、72、96 h時細胞的OD值。實驗重復3次。

1.2.3細胞中抗氧化指標的測定各組細胞分別于染毒48 h后，小心棄去細胞培養(yǎng)液，用PBS清洗細胞2次，加入細胞裂解液并用吸管反復吹打制成懸液，1 500 r/min離心5 min后取上清液檢測其中抗氧化指標，采用比色法測定過氧化氫酶(CAT)含量，采用微量酶標法測定谷胱苷肽(GSH)含量，采用硫代巴比妥法(TBA)測定谷胱苷肽過氧化物酶(GSH-Px)含量，采用比色法測定丙二醛(MDA)含量。以上各項檢測均嚴格按照相關(guān)檢測試劑盒方法進行測定，實驗重復3次。

1.2.4流式細胞術(shù)檢測細胞早期凋亡率于染毒48 h后棄去培養(yǎng)液，用PBS洗2遍，加入0.125%胰酶1.0 mL，5 min后加入0.5 mL胎牛血清終止消化并收獲細胞。按照Alexa Fluor 488 Annexin V細胞凋亡檢測試劑盒操作說明，加入250 μL 1×Binding Buffer重新懸浮細胞，調(diào)節(jié)細胞濃度為1×106個/mL。吸取100 μL細胞懸液于5 mL流式管中，加入5 μL Alexa Fluor 488 Annexin V和1 μL 100 μg/mL PI輕輕混勻。避光室溫反應15 min，加入400 μL Binding Buffer立即上流式細胞儀檢測，每個濃度設3個復孔。

2　結(jié)果

2.1氟、砷對海馬神經(jīng)細胞生長的影響各實驗組海馬神經(jīng)細胞隨著培養(yǎng)時間的延長，增殖不明顯，并在培養(yǎng)72 h后吸光度值呈明顯下降趨勢。采用重復測量資料方差分析綜合評價4 d的檢測結(jié)果：與對照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟、高劑量砷+低劑量氟以及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合染毒組MTT吸光度值明顯降低，且差異有統(tǒng)計學意義(F=13.326，P<0.05)，見表1。交互分析結(jié)果顯示，氟、砷聯(lián)合染毒對大鼠海馬神經(jīng)細胞生長的影響不呈現(xiàn)交互作用(P>0.05)。

2.2各實驗組海馬神經(jīng)細胞抗氧化指標檢測結(jié)果染毒48 h后，與對照組相比，高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞CAT明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(F=3.216，P<0.05)；與對照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞GSH含量明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(F=22.816，P<0.05)；與對照組相比，高劑量氟染毒組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞GSH-Px活力明顯下降，差異有統(tǒng)計學意義(F=5.106，P<0.05)；與對照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞MDA含量明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義(F=5.741，P<0.05)，見表2。交互分析結(jié)果顯示，氟、砷聯(lián)合染毒對大鼠海馬神經(jīng)細胞各項抗氧化指標的影響均不呈現(xiàn)交互作用(P>0.05)。

表1　氟、砷對海馬神經(jīng)細胞生長的影響(OD值， ±s， n=3)

注：與對照組相比，*P<0.05。

表2　各實驗組海馬神經(jīng)細胞抗氧化指標檢測結(jié)果(±s， n=3)

注：與對照組相比，*P<0.05。

2.3各實驗組海馬神經(jīng)細胞凋亡檢測結(jié)果染毒48 h后，與對照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細胞凋亡率明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義(F=17.835，P<0.05)，見表3。交互分析結(jié)果顯示，氟、砷聯(lián)合染毒對大鼠海馬神經(jīng)細胞凋亡率的影響未呈現(xiàn)交互作用(P>0.05)。

表3　氟、砷對大鼠海馬神經(jīng)細胞凋亡率的影響(±s， n=3)

注：與對照組相比,*P<0.05。

3　討論

神經(jīng)生理學研究證實，動物的海馬區(qū)域是和學習記憶相關(guān)的重要結(jié)構(gòu)，其不僅涉及動物的認知功能和空間定位導航，而且是中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行高級神經(jīng)活動重要的信息處理部位。因此，近年來動物的海馬區(qū)域成為氟、砷神經(jīng)毒性研究領(lǐng)域的重要關(guān)注對象。有動物實驗證實，高劑量氟、高劑量砷暴露均可導致染毒動物海馬區(qū)域神經(jīng)細胞發(fā)生損傷[5-6]。本實驗結(jié)果顯示，與對照組比較，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟、高劑量砷+低劑量氟以及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合染毒組MTT吸光度值明顯降低，且差異有統(tǒng)計學意義。表明氟、砷可對海馬神經(jīng)元產(chǎn)生細胞毒性，使細胞活力降低，活細胞數(shù)減少。

有研究表明，過量氟、砷進入機體可誘導產(chǎn)生大量的活性氧自由基(ROS)，從而打破體內(nèi)氧化與抗氧化的平衡狀態(tài)。且其脂質(zhì)過氧化反應產(chǎn)物又可發(fā)生連鎖反應，分解為更多的ROS，通過氧化細胞膜及線粒體膜的不飽和脂肪酸而改變生物膜的通透性，最終對組織細胞造成損傷[7]。本實驗結(jié)果顯示，與對照組相比，高劑量氟、砷染毒組細胞中的CAT和GSH-Px活性顯著下降，GSH水平明顯降低，而脂質(zhì)過氧化反應的終產(chǎn)物MDA含量則顯著增多。提示氧化應激可導致海馬神經(jīng)細胞氧化損傷，這很可能是氟、砷造成學習記憶能力下降的重要機制之一。

細胞凋亡又稱程序性細胞死亡，是細胞接受某種信號后或受到某種刺激后的一種主動經(jīng)過一系列內(nèi)部機制而發(fā)生的細胞死亡過程。研究發(fā)現(xiàn)，當體內(nèi)產(chǎn)生過量ROS可引起機體氧化應激，當超過了細胞防御能力并出現(xiàn)不可逆的損傷時，則可導致細胞凋亡[8]。本研究結(jié)果表明，高劑量氟、砷可導致海馬神經(jīng)細胞凋亡率增高。由此推測，氟、砷可通過擾亂機體組織細胞的氧化、抗氧化平衡并引發(fā)氧化應激，進而引起細胞內(nèi)多種信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)生變化，導致轉(zhuǎn)錄因子活性的異常、細胞周期紊亂及細胞凋亡。

對于氟、砷聯(lián)合作用是否具有交互作用的報道有很大差異，不同指標的研究結(jié)果亦不同[9]。有研究表明，氟、砷聯(lián)合染毒對小鼠腎臟CAT酶活力、GSH水平以及SOD酶活力的作用存在拮抗效應[10]。本研究結(jié)果表明，氟、砷聯(lián)合作用對原代培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)細胞中CAT、GSH、GSH-Px及MDA含量的影響均未表現(xiàn)出交互效應，僅表現(xiàn)為獨立作用。由此推測，氟與砷對海馬神經(jīng)細胞的氧化損傷機理可能是不同的,其詳細作用機制還需進一步深入研究。

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(本文編輯張巧蓮)

Effects of fluoride and arsenic on oxidative stress and apoptosis in primary hippocampal neurons of rats in culture

MA Xiaohui, ZHANG Jie, HUANG Zhichao, MA Yan, WU Jun, YU Yalu, ZHENG Yujian, WANG Yanru

(CollegeofPublicHealth,XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

ObjectiveTo observe the effects of fluoride and arsenic on oxidative stress and apoptosis in primary hippocampal neurons of rats. MethodsPrimary hippocampal neurons of rats in culture were randomly divided into 9 groups, control group (cell culture), low dose NaAsO2(2 μmol/L) group, high dose NaAsO2(10 μmol/L) group, low dose NaF (10 μmol/L) group, high dose NaF (50 μmol/L) group, low dose NaAsO2(2 μmol/L) and low dose NaF (10 μmol/L) combined group, low dose NaAsO2(2 μmol/L) and high dose NaF (50 μmol/L) combined group, high dose NaAsO2(10 μmol/L) and low dose NaF (10 μmol/L) combined group, high dose NaAsO2(10 μmol/L) and high dose NaF (50 μmol/L) combined group. MTT test was used to detect survival rates of primary hippocampal neuron cells; contents of amounts of reduced glutathione (GSH) were detected with micro-ELISA; activity of catalase (CAT) was detected with visible light; activity of superoxide dismutase (SOD) was detected with WST-1; contents of malondialdehyde (MDA), activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) were detected with colorimetry; the cell apoptosis rate was determined by flow cytometer. ResultsCompared with the control group, MTT absorbance value of primary hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); CAT contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); GSH contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); GSH-Px contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaF group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); MDA contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly increased (P<0.05); the cell apoptosis rate in high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly increased (P<0.05). ConclusionsFluoride and arsenic exposure might cause oxidative stress and cell apoptosis rate increase in hippocampal neuron cells. These effcts might be related to damaged learning and memory of rats.

sodium arsenite; sodium fluoride; oxidative stress; apoptosis

國家自然科學基金(81260410); 教育部博士點基金(20126517110002)

馬小惠(1980-)，女，講師，碩士，研究方向：環(huán)境與健康。

鄭玉建，男，博士，教授，博士生導師,研究方向：環(huán)境與健康，E-mail：zhyujian6@hotmail.com。

氟砷中毒發(fā)病機制研究

R-33; R34

A

1009-5551(2016)06-0663-06

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.06.001

2016-03-12]

專題研究作者簡介：鄭玉建，男,博士，環(huán)境衛(wèi)生學教授，博士生導師?，F(xiàn)擔任中華預防醫(yī)學會公共衛(wèi)生教育分會委員；中國高等教育學會預防醫(yī)學教育研究會理事；中國環(huán)境誘變劑學會理事；中國地理學會醫(yī)學地理專業(yè)委員會委員；中國醫(yī)師協(xié)會全科醫(yī)師分會委員；全國高等學校預防醫(yī)學專業(yè)教材評審委員會委員；全國衛(wèi)生管理教育學會常務理事；國家自然科學基金通訊評議專家；中華醫(yī)學科技獎第二屆評審委員會委員；健康領(lǐng)域社會風險預測治理協(xié)同創(chuàng)新中心(新疆分中心)首席科學家；新疆預防醫(yī)學會副會長；新疆歐美同學會暨留學人員聯(lián)誼會常務理事；新疆全科醫(yī)師崗位培訓中心常務副主任；自治區(qū)農(nóng)村黨員干部現(xiàn)代遠程教育專家。擔任《中國公共衛(wèi)生》編委，《中華疾病控制》編委，《環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學》編委，《中華預防醫(yī)學雜志》第九屆編委，《中國地方病學雜志》第六屆編委，《新疆疾病控制》編委，《新疆醫(yī)科大學學報》編委會副主任委員，新疆醫(yī)科大學教學指導委員會委員。

主要從事地方性氟砷中毒研究。主持國家自然科學基金項目3項，主持教育部高校博士點基金項目(導師基金項目)2項，主持國際合作項目2項；主持自治區(qū)高?？蒲杏媱濏椖?項；獲自治區(qū)科技進步獎4項，獲國家發(fā)明專利1項，發(fā)表論文70余篇。國家級《預防醫(yī)學特色專業(yè)》和自治區(qū)《預防醫(yī)學緊缺人才才專業(yè)建設》項目負責人，公共衛(wèi)生與預防醫(yī)學博士后科研流動站負責人，自治區(qū)科技創(chuàng)新群體和新疆醫(yī)科大學優(yōu)秀科研團隊負責人。1994年和2000年分別赴美國華盛頓大學醫(yī)學教育系和英國塞爾弗德大學環(huán)境地理系高訪各半年。2006年獲自治區(qū)“優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)工作者”，2013年獲中華預防醫(yī)學會“公共衛(wèi)生與預防醫(yī)學發(fā)展貢獻獎”。

近年來，在砷中毒的流行病學調(diào)查、生物標志物、體內(nèi)代謝、劑量反應關(guān)系、致病危險因素及發(fā)病機制研究方面進行了較為系統(tǒng)的研究。同時開展了氟砷聯(lián)合染毒對大鼠學習能力的影響及其毒性機制研究：(1)砷中毒生物標志物研究。在對新疆奎屯慢性砷中毒地區(qū)流行病學調(diào)查的基礎上，研究了慢性地方性砷中毒易感性標志物，對砷中毒所致酶和基因的多態(tài)性改變進行分析；探討砷中毒易感性和代謝酶基因MT基因、GST基因、NER基因的遺傳多態(tài)性或突變的關(guān)系，尋找出預防砷中毒及遠期危害的特異、敏感、經(jīng)濟的生物監(jiān)測標志物。該研究為地方性砷中毒的早期診斷、防治以及預后危險度評價提供了可靠的理論依據(jù)。(2)砷中毒體內(nèi)代謝機制研究。在20余年地方性砷中毒相關(guān)研究基礎上，全面系統(tǒng)地研究了不同價態(tài)砷在大鼠體內(nèi)的代謝過程。通過分析砷體內(nèi)代謝產(chǎn)物的含量、分布、形態(tài)；砷對相關(guān)生化指標的影響；相關(guān)砷轉(zhuǎn)運和結(jié)合蛋白的分離、鑒定及初步篩選，探討不同價態(tài)砷化合物在體內(nèi)的代謝途徑和體內(nèi)轉(zhuǎn)歸，發(fā)現(xiàn)了不同價態(tài)砷的體內(nèi)代謝、轉(zhuǎn)運過程及代謝產(chǎn)物和DNA甲基化的異同點，為揭示砷的致癌和致突變機制提供基礎資料，進而為進一步闡明地方性砷中毒的發(fā)病機制提供了科學依據(jù)。(3)砷中毒劑量反應關(guān)系研究。在以往人群調(diào)查、體內(nèi)及體外實驗基礎上，運用多分類回歸分析和數(shù)學建模法，對砷致機體肝臟損傷的劑量反應(效應)關(guān)系進行系統(tǒng)研究，選擇砷對肝臟損傷劑量反應關(guān)系的最適數(shù)學模型，篩選了最敏感的效應指標，并獲得了砷對肝臟損傷的基準劑量。該研究對于進行砷的環(huán)境健康影響評價以及探討砷對機體的毒作用機制，具有較重要的科學意義；對促進經(jīng)濟發(fā)展和保障人群健康具有現(xiàn)實意義。(4)氟砷中毒機制研究。探討了氟、砷單獨及聯(lián)合染毒對大鼠學習記憶及相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)及酶的影響。研究發(fā)現(xiàn)，氟、砷單獨及聯(lián)合作用均可損傷大鼠空間學習記憶能力。在動物實驗的基礎上，通過體外細胞實驗，從大鼠海馬神經(jīng)細胞氧化應激、DNA損傷以及細胞凋亡等方面探討了氟、砷單獨及聯(lián)合對動物學習記憶損傷可能的作用機制。該研究通過體外細胞實驗還發(fā)現(xiàn)，氟、砷單獨及聯(lián)合作用可對大鼠海馬神經(jīng)細胞Ras/ERK信號通路產(chǎn)生影響，這可能是氟、砷單獨及聯(lián)合造成大鼠海馬神經(jīng)細胞損傷并最終影響大鼠學習記憶能力的作用機制之一。該研究為全面系統(tǒng)闡明氟、砷單獨及聯(lián)合作用對學習記憶損傷的分子機制提供了實驗基礎和新的思路。