PTH-PKA-Runx2信號(hào)通路在燃煤污染型氟砷暴露人群骨損傷中作用機(jī)制初探.pdf

1、目的:本研究通過流行病學(xué)調(diào)查及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，探討燃煤型氟砷污染對(duì)暴露人群骨代謝的交互作用，通過研究PTH-PKA-Runx2信號(hào)通路相關(guān)基因mRNA轉(zhuǎn)錄及相關(guān)蛋白表達(dá)在燃煤氟砷污染下的變化情況，了解該通路在燃煤氟砷污染對(duì)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發(fā)生骨質(zhì)破壞乃至骨質(zhì)疏松的可能機(jī)理，同時(shí)進(jìn)行骨代謝相關(guān)指標(biāo)的檢測(cè)，以期找到反應(yīng)氟砷交互作用的敏感指標(biāo)，為預(yù)測(cè)骨損害方向并針對(duì)性采取預(yù)防控制措施，以及為氟砷交叉污染毒性機(jī)

2、制研究提供科學(xué)依據(jù)。
　　方法:以燃煤型氟砷污染暴露病區(qū)貴州省清鎮(zhèn)市流長(zhǎng)鄉(xiāng)216名村民為調(diào)查對(duì)象。因清鎮(zhèn)市全市均為氟暴露區(qū)，該市及周邊縣市范圍內(nèi)沒有與流長(zhǎng)鄉(xiāng)其它情況相似而又無氟污染的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，故本研究未設(shè)外對(duì)照，而是根據(jù)氟斑牙分組、尿氟含量及臨床檢測(cè)綜合分析篩選出內(nèi)對(duì)照組。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境流行病學(xué)和臨床流行病學(xué)調(diào)查，分別采集環(huán)境樣本（大米、辣椒、玉米、煤、菜土、粘土、水、空氣）及調(diào)查對(duì)象生物樣本（血樣、尿樣），分別檢測(cè)下列指標(biāo)：①外暴露標(biāo)

3、志：環(huán)境介質(zhì)中氟、砷濃度；②內(nèi)負(fù)荷標(biāo)志：尿氟（UF）、尿砷（UAs）含量；③生物效應(yīng)標(biāo)志：骨代謝標(biāo)志：尿Ⅰ型膠原交聯(lián)氨基末端肽（UNTX）、骨堿性磷酸酶（BALP）及骨強(qiáng)度指數(shù)（STI）；③PTH-PKA-Runx2通路相關(guān)標(biāo)志：Runx2、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）mRNA相對(duì)表達(dá)量，甲狀旁腺激素（PTH）、蛋白激酶A（PKA）及MMP-9蛋白水平。氟離子選擇電極法檢測(cè)環(huán)境樣本氟及人群UF含量、原子熒光光譜法檢測(cè)環(huán)境樣本砷含量及

4、人群UAs含量；除蛋白法檢測(cè)尿肌酐（UCr）；酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA法）檢測(cè)UNTX、BALP、PTH、PKA、MMP-9；熒光定量PCR（Q-PCR）法檢測(cè)全血Runx2 mR NA、MMP-9 mRNA相對(duì)表達(dá)量。輔助檢查：定量超聲骨強(qiáng)度儀檢測(cè)右腳跟ST I，選擇Z評(píng)分絕對(duì)值大于2的對(duì)象進(jìn)行右側(cè)腕關(guān)節(jié)及踝關(guān)節(jié)X線檢查。
　　結(jié)果:
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)流行病學(xué)調(diào)查：環(huán)境介質(zhì)及糧食中氟、砷含量均有不同程度超標(biāo)；該地區(qū)氟污染源

5、主要為燃煤和粘土，砷污染源為菜土和粘土。氟斑牙患病情況嚴(yán)重。
　?。?）氟、砷暴露對(duì)骨代謝指標(biāo)的影響分析：病例組的UF值明顯高于內(nèi)對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩組間UAs差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各年齡組UF、UAs水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，性別間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。UNTX、BALP隨UF、UAs水平的升高而升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。STI隨UF、UAs水平的升高而降低，隨UF水平變化差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。UF與UNTX、BALP正相關(guān)，與STI負(fù)

6、相關(guān)； U As與UNTX正相關(guān),與STI負(fù)相關(guān)；氟砷交互與UNTX、BALP正相關(guān)，與STI負(fù)相關(guān)，以上結(jié)果均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。氟砷混合暴露對(duì)UNTX有交互作用（P＜0.01），對(duì)BALP無交互作用；低氟低砷、高氟低砷下UNTX水平小于氟砷單獨(dú)作用之和，砷對(duì)氟表現(xiàn)出拮抗作用；低氟高砷下 UNTX水平大于氟砷單獨(dú)作用之和，砷對(duì)氟表現(xiàn)出協(xié)同作用。X線檢查發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松9人（19.6％），骨質(zhì)軟化4人（8.7%），骨質(zhì)硬化33人（71.7%）。

7、
　?。?）PTH-PKA-R unx2對(duì)骨代謝指標(biāo)的影響分析：不同年齡、性別間 Runx2mRNA、MMP-9mRN A相對(duì)表達(dá)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。不同UF、氟砷交互水平對(duì)Runx2 mRNA相對(duì)表達(dá)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，不同UAs、氟砷交互水平對(duì)MMP-9 mRNA相對(duì)表達(dá)量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Runx2 mRNA與MM P-9 mRNA相對(duì)表達(dá)量之間存在相關(guān)關(guān)系。氟砷混合暴露對(duì) Runx2 mRNA、M MP-9 mRNA的相對(duì)

8、表達(dá)量無交互作用。PTH、PKA、MMP-9隨著年齡的增長(zhǎng)而升高，隨性別變化差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。PTH、PKA、M MP-9隨UF升高而升高。PTH、PKA、MMP-9隨UAs升高而升高，在PTH、MMP-9差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。PTH、PKA、MMP-9隨UF、U As的升高而升高。UF、氟砷交互與PTH、PKA、MMP-9正相關(guān)，UAs與PTH、PKA、MMP-9無相關(guān)性。UF與PTH之間及PTH-PKA-Runx2通路各蛋白間明顯相關(guān)。

9、UF、UAs對(duì)PTH、PKA、MMP-9的交互作用均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)論:
　　1、調(diào)查地區(qū)屬于燃煤污染型氟砷聯(lián)合中毒病區(qū)，較高氟和較低砷暴露環(huán)境下，暴露人群的骨損害主要由氟引起，骨組織病變主要為骨質(zhì)硬化，其次為骨質(zhì)疏松。
　　2、UNTX、BALP、STI可分別作為骨吸收、骨形成及骨生物學(xué)特征標(biāo)志，三者聯(lián)合應(yīng)用可綜合反映燃煤污染型氟砷暴露對(duì)骨代謝損害的影響及結(jié)局。
　　3、UNTX可作為反映氟、砷對(duì)骨代謝交

10、互作用的敏感指標(biāo)。低氟低砷暴露水平，氟砷之間主要表現(xiàn)為拮抗作用；低氟高砷、高氟低砷暴露水平，氟砷主要表現(xiàn)為協(xié)同作用。
　　4、氟、砷對(duì)骨代謝的交互作用表現(xiàn)與氟砷不同暴露水平有關(guān)，在評(píng)估氟、砷對(duì)暴露人群的骨損害時(shí)，應(yīng)考慮氟、砷暴露水平可能存在的交互作用，再結(jié)合骨代謝相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估。
　　5、PTH-PKA-Runx2信號(hào)通路參與了氟砷聯(lián)合對(duì)骨代謝的調(diào)控過程，通過正向調(diào)控促進(jìn) MMP-9轉(zhuǎn)錄及翻譯，MMP-9通過降解礦化骨