生物地球化學性疾病研究進展課件

生物地球化學性疾病

研究進展

ResearchProgressonBiogeochemicalDisease預(yù)防醫(yī)學研究的主題人與環(huán)境

人是環(huán)境的產(chǎn)物，組成人體的物質(zhì)都是來自其環(huán)境在自然界，目前已知天然存在的化學元素有92種，而在人體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)了81種英國地球化學家Hamilton測試220名英國人血液和地殼與海水的化學組分及其含量，發(fā)現(xiàn)其具有明顯的豐度相關(guān)

人體的化學元素組成，在種類和含量上都與地殼表層的元素組成密切相關(guān)

地方病化學元素性地方?。ㄉ锏厍蚧瘜W性疾?。?/p>

病因為環(huán)境介質(zhì)中某種（些）元素或化合物過多、不足或比例失常，再通過食物和飲水作用于人體所致的疾病自然疫源性地方?。▊魅静。?/p>

病因為微生物和寄生蟲，是一類傳染性的地方病，包括鼠疫、布魯鼠疫、布魯氏菌病、乙型腦炎、森林腦炎、流行性出血熱、鉤端螺旋體病、血吸蟲病、瘧疾、黑熱病、肺吸蟲病、包蟲病等

生物地球化學性疾病分類元素過多型元素缺乏型全國約有70多種，主要分布于廣大農(nóng)村、山區(qū)、牧區(qū)等偏僻地區(qū)，病區(qū)呈灶狀分布除上海市外的29個省、自治區(qū)、直轄市均有不同程度的地方病發(fā)生，有的地區(qū)可多達五六種，受威脅人口多達4.2億多我國重點防治的地方病有：地方性氟中毒，地方性甲狀腺腫，地方性克汀病，大骨關(guān)節(jié)炎，克山病等我國分布最廣的地方病：地方性氟中毒，地方性甲狀腺腫，地方性克汀病三種我國生物地球化學性疾病的流行現(xiàn)狀

地方性氟中毒是我國目前重點防治的八種地方病之一。就流行范圍之廣和罹患人數(shù)之多而言，地方性氟中毒無疑是當前對我國危害最嚴重的地方病根據(jù)目前所掌握的資料，除上海市外，全國各省、自治區(qū)、直轄市均有不同程度的地方性氟病發(fā)生和流行。2000年全國普查發(fā)現(xiàn)，我國現(xiàn)有地氟病流行的縣（市、旗）多達1306個，病區(qū)人口3.3億，患氟斑牙4066萬人，氟骨癥人數(shù)為260萬病因：Fluorine其發(fā)生原因主要是由于巖石土壤、煤、水、食物和/或空氣中氟含量較高，居民長期攝入含氟量較高的飲水、食物或空氣而引起的疾病氟在環(huán)境中的分布化學性質(zhì)最活潑，在常溫下能同所有的元素相互作用氧化性最強的物質(zhì)，沒有任何一種氧化劑能將其從化合物中置換出來

自然界中的氟是以化合物形式而不是以單質(zhì)的形式存在氟的生物學效應(yīng)氟對人體的效應(yīng)與劑量有關(guān)，低劑量無生理作用，適宜劑量有生理作用，高劑量則引起中毒。

人體每日需氟量約為1.0mg

1.5mg，最大安全攝入量3mg/d

4mg/d。若每日攝氟量超過6mg，就可能引起氟中毒。

適宜劑量

（1）維持機體正常的鈣磷代謝，促進牙齒和骨骼鈣化骨骼：生活在低氟區(qū)居民攝入氟過低可引起骨密度下降及骨質(zhì)疏松，臨床上給以適量氟可收到較好防治效果骨折：易發(fā)生骨折和適量氟有助于骨折愈合牙齒：防齲表面形成氟磷灰石保護層可增強牙機械強度適量氟可增強牙釉質(zhì)的抗酸蝕能力—提高抗齲能力（氟化物防齲的原因）對口腔內(nèi)細菌和酶的抑制作用可減少酸性物質(zhì)的產(chǎn)生氟與口腔液體中磷酸根、鈣離子共同作用，引起釉質(zhì)表面再礦化，增強牙齒抗齲齒原因

適宜劑量

（2）對神經(jīng)傳導(dǎo)及膽堿酯酶和三磷酸腺苷酶等酶代謝有一定作用（3）對機體的造血機能和動脈粥樣硬化的發(fā)生有影響

關(guān)于氟的生物學效應(yīng)方面，目前存在爭論的主要問題必需微量元素（essentialtraceelement）氟化水預(yù)防齲齒InternationalSocietyforFluorideResearch（ISFR）Journal:Fluoride

電解鋁、冶煉、磷肥等工業(yè)企業(yè)由于釋放大量氟化物嚴重污染當?shù)丨h(huán)境，致使這些工業(yè)企業(yè)周圍樹木枯萎，牛羊患氟骨癥，兒童氟斑牙癥大量發(fā)生（湖北大冶、江蘇常熟等）。

嚴格地說這并不屬于地方性氟中毒范疇，但值得注意的是，此種污染如長期下去，氟在環(huán)境中長年累積，經(jīng)過若干年后，即有可能形成次生性氟地球化學病區(qū)，應(yīng)引起足夠的重視。氟化水氟化鈉、氟硅酸鈉、氟硅酸氟硅酸鹽氟化水（SiFW）與氟化鈉處理水（NaFW）兒童血鉛升高（SiFW嚴重腐蝕銅制水管，導(dǎo)致閥門處水鉛升高）SiFW抑制膽堿酯酶的作用，危害性更加嚴重：NaFW中是完全解離的氟化物，而SiFW有少量完全解離的SiF6離子或低分子量的硅酸低聚物可以繼續(xù)存留在SiFW地方性氟中毒類型

飲水型氟中毒drinkingwaterfluorosis

最主要的氟中毒類型：分布最廣、影響面最大、危害最嚴重、流行史最長全國飲水型病區(qū)人口大約有7800萬燃煤型氟中毒coal-burningfluorosis20世紀70年代后發(fā)現(xiàn)的第二大類型的氟中毒

14個省197個縣中，受威脅人口約5000萬人飲茶型氟中毒brick-teafluorosis

過量氟的毒作用對鈣磷代謝的影響對骨、牙齒的影響對其它組織的影響抑制多種酶的活性氟中毒非骨相損害的臨床病理學研究的難度①難以建立早期非特異、輕微的癥候與本病的必然聯(lián)系；②難以獲得數(shù)量足夠的尸檢資料進行病理形態(tài)學觀察；③難以把過量氟所致原發(fā)性損害與繼發(fā)、并發(fā)的病變明確區(qū)分開來；④有相當一部分動物實驗或體外研究則主要反映投予超大劑量時氟的一般毒性作用。腦損害

自1937年Shoutt首次報道氟骨癥患者伴有神經(jīng)系統(tǒng)損害和1980年謝大釗報道氟中毒病區(qū)先天性癡呆發(fā)生率與飲水氟含量有關(guān)以來，氟中毒對人和動物神經(jīng)系統(tǒng)的影響已逐步引起人們的關(guān)注，并經(jīng)流行病學調(diào)查和動物實驗證實。

大部分人群調(diào)查和動物染氟研究顯示：

氟可通過胎盤屏障和血腦屏障，蓄積于胎兒腦組織，影響胎兒腦發(fā)育，對兒童和仔鼠的智力產(chǎn)生明顯的影響，主要表現(xiàn)為智力（IQ）下降，學習能力和認知能力降低，行為改變等神經(jīng)毒性。機制氟通過胎盤屏障和血腦屏障蓄積靶部位－海馬，引起與學習記憶相關(guān)腦區(qū)－海馬CA3、CA4和齒狀回等區(qū)突觸亞微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病理性改變和神經(jīng)元的退化，降低與學習記憶功能有關(guān)的煙堿樣乙酰膽堿受體的數(shù)量和表達，以及影響多種與細胞增殖、分化、凋亡相關(guān)基因（c-fos,c-jun，G蛋白等）的表達。從氟的致病機制上，認為氟對學習記憶的影響與氟引起海馬神經(jīng)細胞發(fā)生氧化應(yīng)激、DNA損傷和神經(jīng)元的凋亡等密切相關(guān)。由于氧化應(yīng)激是氟引起多種細胞凋亡的關(guān)鍵步驟，DNA損傷又可誘導(dǎo)細胞的凋亡，因此，人們推測細胞凋亡是氟致神經(jīng)毒性的關(guān)鍵因素之一。

地氟病患者是否存在肝損害？

肯定：

人群：Michael等調(diào)查飲用高氟水對人體軟組織功能影響時發(fā)現(xiàn)，氟可引起蛋白質(zhì)合成障礙，血清ALT和AST活性升高；Shivashankara等研究也發(fā)現(xiàn)氟骨癥兒童血清中多項肝功能指標異常；Scsheela等報到地氟患者血清糖蛋白降低，氨基多糖、涎酸降低30％；侯立中曾連續(xù)2年相同季節(jié)對氟斑牙和氟骨癥患者血清多種酶進行檢測，發(fā)現(xiàn)LDH、α－羥基丁酸脫氫酶活性明顯升高；湯瑞琦等檢測重癥氟骨癥村兒童的多種血液生化指標，發(fā)現(xiàn)氟可引起兒童體內(nèi)蛋白質(zhì)合成障礙，血清轉(zhuǎn)氨酶活性升高與血清氟一致。動物實驗發(fā)現(xiàn)，飲水氟濃度與肝損害存在明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。8～14歲兒童血清TP和ALB含量測定結(jié)果人群TP（g/L）ALB(g/L)水氟＜1.0mg/L的正常人1.0～2.0mg/L之間高氟負荷人群

1.0～2.0mg/L之間的氟斑牙患者2.0～3.0mg/L之間高氟負荷人群

2.0～3.0mg/L之間的氟斑牙患者氟含量＞3.0mg/L高氟負荷人群

水氟＞3.0mg/L的氟斑牙患者72.42±14.3774.24±14.1876.25±17.5367.58±12.5672.24±7.4379.77±14.4579.03±8.339.69±6.4339.08±9.5541.78±9.3634.68±9.5638.09±6.2639.00±7.2741.32±6.93各組人群的血清總蛋白和白蛋白含量均在正常值范圍之內(nèi)，各組人群之間無顯著性差異

8～14歲兒童血清ALT、AST和LDH活性人群ALT（U/L）AST(U/L)LDH（U/L）水氟＜1.0mg/L的正常人1.0～2.0mg/L之間高氟負荷人群

1.0～2.0mg/L之間的氟斑牙患者2.0～3.0mg/L之間高氟負荷人群

2.0～3.0mg/L之間的氟斑牙患者氟含量＞3.0mg/L高氟負荷人群

水氟＞3.0mg/L的氟斑牙患者11.61±5.9714.74±7.1914.06±4.8511.19±3.5314.58±4.9314.43±4.1114.34±3.8628.86±11.826.11±9.9233.21±18.431.26±6.9332.02±9.1527.79±7.9628.99±8.33105.81±10.5107.80±9.66114.42±14.4113.44±13.9144.57±26.7153.55±19.4174.15±30.1

飲水氟含量為2.15～2.96mg/L之間和飲水氟含量高于3.0mg/L地區(qū)的氟斑牙患者，血清LDH活性與對照組和高氟負荷人群相比，均顯著升高，并隨飲水氟含量增加而升高，提示飲用氟含量高于2.0mg/L的水可能會引起兒童肝損害，且損害程度隨飲水氟含量增加而加重。否定：

梁超柯等分析了6個不同飲水氟濃度地區(qū)的成人血清中TP、ALB、AST、總膽紅素等肝功能指標，均未發(fā)現(xiàn)顯著性改變；即使在生活在飲水氟含量為1.5～23.0mg/L（平均8.87mg/L）的地區(qū)人群，也未觀察到肝臟損害。李廣生等在用家兔氟中毒試驗中，用全自動生化分析儀測定血清中反映各臟器功能和全身代謝情況的23項指標中，結(jié)果飲水投予200mg/L的中劑量組，盡管骨骼病變已十分明顯，但所有23項指標與對照組相比均無明顯差異，心、肝、腎等組織亦未見明顯壞死改變。地氟病患者是否存在腎損害？

肯定：大量的研究人群調(diào)查和動物實驗研究結(jié)果均證實：過量氟可以使腎的結(jié)構(gòu)和功能受到損傷否定：

Leone等觀察生活在飲水氟含量8mg/L達10年之久的美國得克薩斯州居民，未發(fā)現(xiàn)有腎臟疾病或腎功能障礙增多

8～14歲兒童尿NAG、γ-GT活性測定結(jié)果人群NAG(U/mmol．Cr)γ-GT(U/mmol．Cr)水氟＜1.0mg/L的正常人1.0～2.0mg/L之間高氟負荷人群

1.0～2.0mg/L之間的氟斑牙患者2.0～3.0mg/L之間高氟負荷人群

2.0～3.0mg/L之間的氟斑牙患者氟含量＞3.0mg/L高氟負荷人群

水氟＞3.0mg/L的氟斑牙患者1.38±0.361.37±0.591.36±0.601.42±0.501.82±1.001.83±0.671.91±0.8812.42±3.8114.00±4.3311.08±2.3713.40±4.0315.06±3.3524.81±4.3427.41±8.00

飲水氟含量為2.15～2.96mg/L的地區(qū)，氟斑牙組尿液NAG、γ-GT活性與對照組相比顯著升高，而在飲水氟含量高于3.0mg/L的地區(qū)，無論氟斑牙組還是高氟負荷組人群尿液NAG、γ-GT活性均顯著高于對照組，且這一地區(qū)兩組人群的γ-GT活性均顯著高于飲水氟含量為2.15～2.96mg/L地區(qū)，說明飲用水氟含量高于2.0mg/L的水引起兒童腎臟損害，且損害程度隨飲水氟含量增加而加重。

但在飲水氟含量相同的地區(qū)，氟斑牙患者組和高氟負荷組的尿液NAG和γ-GT活性無顯著性差異，提示是否患氟斑牙，與腎功能損害程度并無直接關(guān)系，腎損害主要取決于飲水中的氟含量。

氟中毒的毒性作用機制

F2-Ca2+Ca2+降低缺鈣綜合癥甲狀旁腺牙齒骨組織CaF毒作用機制低營養(yǎng)低鈣學說（鈣矛盾疾病學說）自由基與氧化應(yīng)激學說鎂學說鈣矛盾疾病

2000年日本Fujita和Palmieri把在發(fā)病機制中有鈣矛盾參與并起重要作用的疾病都歸入鈣矛盾疾病（Calciumparadoxdisease）。鈣矛盾疾病應(yīng)具備以下三個環(huán)節(jié)：（1）全身缺鈣；（2）繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進，趨鈣激素（PTH）分泌增多；（3）全身Ca2+內(nèi)流增多。鈣矛盾疾病學說（骨相組織）

1、膳食低鈣是氟骨癥的主要促發(fā)和加重因素，地氟病特別是氟骨癥存在整體缺鈣――靶細胞內(nèi)Ca2+升高現(xiàn)象，從發(fā)病機制上屬于鈣矛盾疾病。2、成骨細胞、破骨細胞激活和骨轉(zhuǎn)換加速是過量氟干擾骨代謝的主要環(huán)節(jié)，骨轉(zhuǎn)換加速是形成骨病變多樣性的基礎(chǔ)。3、膳食低鈣不僅促進腸道氟的吸收和骨氟的沉積，而且它本身就可啟動成骨、破骨活躍和加速骨轉(zhuǎn)換，與氟的骨骼效應(yīng)具有高度一致性，即氟的作用有相當部分是通過使體液Ca2+降低和細胞Ca2+內(nèi)流增多來介導(dǎo)的。因此，高氟與低鈣結(jié)合在一起，骨損害就會明顯加重。4、過量氟通過干擾趨鈣激素（PTH）、局部細胞因子及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，使其向不同方向偏移，從而導(dǎo)致各種病理后果。

供鈣充分環(huán)境氟暴露供鈣不足腸管氟血氟PTH及其他機制細胞內(nèi)Ca2+

靶組織氟骨晶氟ECM及膠原損害OB激活OC激活骨周化骨骨硬化骨軟化非骨相損害骨質(zhì)疏松氟骨癥機制圖解血鈣(+)(-)(+)(-)(+)(+)化骨前沿缺鈣原鈣化骨吸收自由基與氧化應(yīng)激學說（非骨相組織）研究對象：飲水型、煤煙型、飲茶型中毒患者和動物檢測樣品：全血或血清、紅細胞、肝、腦、腎、睪丸等觀察指標：自由基水平、ROS水平、還原性物質(zhì)含量、抗氧化酶活性、脂質(zhì)過氧化物水平、DNA損傷及細胞凋亡等驗證試驗：針對自由基與氧化應(yīng)激的阻斷或拮抗試驗：VitC、硒等抗氧化劑可拮抗氟化物引起的脂質(zhì)過氧化、DNA損傷、細胞凋亡等作用

氟中毒與細胞凋亡

在實驗條件下過量氟對多種組織細胞均有損害，但多數(shù)情況下并不造成壞死，也不伴有明顯的炎癥反應(yīng)，而多表現(xiàn)為實質(zhì)細胞固縮、核染色質(zhì)邊集等特征，與細胞凋亡的形態(tài)特點相吻合。因此，近年來國內(nèi)外對氟與細胞凋亡的關(guān)系是研究熱點。

用流式細胞術(shù)、病理形態(tài)學、原位末端標記等多種手段證實，氟對體外的培養(yǎng)細胞（胰島β細胞、肺細胞、胸腺小葉、骨肉瘤細胞UMR106株、原代肝細胞，人胚肝細胞株等）和對整體動物（大鼠、小鼠、綿羊、兔、豬等），均可誘導(dǎo)細胞凋亡的發(fā)生。一些凋亡基因如ICE、p53等mRNA和蛋白表達升高目前有關(guān)氟誘導(dǎo)細胞凋亡的作用機制不明細胞凋亡的三條經(jīng)典途徑NaF可使細胞凋亡率和Caspase-3活性增加，并存在劑量-效應(yīng)關(guān)系；

NaF可使Fas

，F(xiàn)asL，Caspase-3，Caspase-8等基因的mRNA和蛋白表達增強；Fas受體激動劑（CH11)單獨作用對SH-SY5Y細胞凋亡率，Caspase-3活性，F(xiàn)as

，F(xiàn)asL，Caspase-3，Caspase-8基因mRNA表達沒有影響，但與高劑量NaF（40μg/ml）聯(lián)合作用后顯示出協(xié)同效應(yīng)。Fas受體激動劑拮抗劑(ZB4)單獨作用對SH-SY5Y細胞凋亡率，Caspase-3活性，F(xiàn)as

，F(xiàn)asL，Caspase-3，Caspase-8基因mRNA表達沒有影響，但可拮抗高劑量NaF（40μg/ml）的毒性作用，顯示出拮抗效應(yīng)。實驗研究表明：Fas/FasL

系統(tǒng)在氟致細胞凋亡中發(fā)揮重要作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路NaF可使GRP78、IRE1、AFT6、CHOP等基因的mRNA和蛋白表達增強；應(yīng)用基因沉默或應(yīng)用桿菌肽、?；敲撗跄懰崾箖?nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激阻滯或升高，從正向和反向兩方面探討內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及UPR信號通路在氟化物導(dǎo)致毒性中的作用。實驗研究表明：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在氟致細胞凋亡中發(fā)揮重要作用需要進一步探討的主要問題特異性自由基升高與病變發(fā)生是平行關(guān)系還是因果關(guān)系難以證實是否是地氟病發(fā)生的基本機制或始動環(huán)節(jié)能否排除其他作用機制存在的可能性自由基增多和氧化應(yīng)激反應(yīng)與非骨相關(guān)系密切，但與骨相損害缺乏明確的相關(guān)性氟中毒的環(huán)境基因組學研究

細胞的各種生理過程或病理改變從本質(zhì)上都是由基因表達的改變所決定的。因此，通過尋找基因表達的差異，進而探討其在氟中毒中的作用，無疑具有重要的理論價值和實際應(yīng)用意義人類基因組計劃（humangenomeproject,HGP）是由美國科學家于1985年率先提出，于1990年由美國能源部(DOE)和國立健康研究院(NIH)資助后正式啟動環(huán)境基因組計劃（EnvironmentalGenomeProject，EGP)啟動于1997年，目標是測序一組似乎與環(huán)境相關(guān)疾病有關(guān)的基因。科學家想確定這些基因在個體之間是如何變化，以及這些變化是否與疾病易感性有關(guān)易感基因多態(tài)性與相關(guān)疾病的關(guān)系

多態(tài)性分類環(huán)境暴露相關(guān)疾病CYP1A1激活吸煙肺癌NAT1及NAT2解毒吸煙膀胱、乳腺癌GSTT1（null)解毒氯化消毒溶劑癌癥、毒性對氧磷酶解毒神經(jīng)性殺蟲劑神經(jīng)系統(tǒng)損傷HLA-H營養(yǎng)因子飲食中的鐵血色沉著病TCG-α生長因子母親吸煙唇裂、腭裂HLA-DP標記免疫反應(yīng)鈹慢性鈹?shù)姆尾LAD生物合成鉛鉛中毒CYP2D6生物氧化錳錳中毒生活在高氟地區(qū)的人群，并不是人人都患氟中毒高氟環(huán)境的作業(yè)人群，在接觸氟水平相同的情況下，也只是部分氟作業(yè)工人發(fā)生氟中毒盡管氟濃度是影響氟毒性的一個重要因素，但似乎劑量水平不是唯一的影響因素研究證實，盡管個體攝入相同的氟，但氟斑牙和氟骨癥等氟毒性癥狀與性別、年齡和種族有關(guān)劉開泰教授的課題組，在飲水型氟中毒地區(qū)，隨機選取輕度和重度氟骨癥患者各10人，在水氟含量為0.6mg/L的地區(qū)選取10名健康人作為對照。采用美國ResearchGenetics公司的GF211基因芯片（每張膜含有4324個待檢cDNA）進行檢測，經(jīng)Pathway3.0軟件分析發(fā)現(xiàn)

氟骨癥患者與正常人基因表達結(jié)果輕度/對照重度/對照重度/輕度差異表達基因28312687基因明顯上調(diào)

32534基因明顯下調(diào)

322011與對照組相比，無論是輕度還是重度氟中毒患者，Ras-relatedGTP-bindingprotein（Ras蛋白）和transmembrane9superfamilymember1（TM9SF，跨膜蛋白）兩個基因表達均呈現(xiàn)明顯上調(diào)，說明在疾病發(fā)生和發(fā)展過程中，這兩個基因持續(xù)高表達，同時有14個基因表達均出現(xiàn)明顯下調(diào)，說明這些基因在高氟對人體損傷機制研究中也具有重要的作用。

正常兒童氟斑牙兒童高氟負荷兒童環(huán)境應(yīng)答基因耐受基因易感基因研究對象：10名氟斑牙患者，來自河南安陽飲水氟含量為1.1～2.0mg/L的氟中毒病區(qū)。10名高氟負荷兒童（高氟地區(qū)無氟斑牙兒童），與氟斑牙患者來自同一病區(qū)。10名非病區(qū)正常兒童，來自河南安陽飲水氟含量為0.76mg/L的地區(qū)。所有研究對象年齡均在8～14歲之間，且各組之間年齡、性別、營養(yǎng)狀況構(gòu)成比相同；采樣Affymetrix公司生產(chǎn)的寡核苷酸探針芯片HG-U133A，涵蓋18000多個轉(zhuǎn)錄本，代表了18000多個明晰基因，其中13000多個為全長基因；數(shù)據(jù)分析：用Affymetrix公司的GeneArrayScannerG2500A掃描芯片，芯片掃描所得的數(shù)據(jù)利用AffymetrixMicroarraySuitesoftware5.0進行處理和分析。兩兩芯片比較（差異分析）的結(jié)果負荷/對照患者/對照患者/負荷表達上調(diào)基因數(shù)570514268表達下調(diào)基因數(shù)487450365顯著上調(diào)基因數(shù)1487115顯著下調(diào)的基因數(shù)616067負荷/對照Robust變化基因聚類轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)基因：ZFP36L2（Hs.78909），NR4A2（Hs.82120）EGR1（Hs.326035），NR1D2（Hs.37288）等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因：IL1B（Hs.126256），RGS1（Hs.75256），CCL8（Hs.271387）等細胞趨化因子：CCL2（Hs.303649），CXCL2（Hs.75765）CXCL10（Hs.413924），IL8（Hs.624）等。細胞凋亡相關(guān)基因：CIAS1（Hs.159483），IER3（Hs.76095），TNFAIP3（Hs.211600）等功能未知基因：FLJ22002（Hs.461485），IGHG1（Hs.413826），IGLJ3（Hs102950），F(xiàn)LJ20265（Hs.7099）等患者/對照Robust變化基因聚類轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)基因：TP73L（Hs.137596），RUNX1（Hs.410074）ZFP36L2（Hs.78909）GAS7（Hs.226133）等功能未知基因：IGLJ3（Hs.102950），LOC150759（Hs.446532），F(xiàn)LJ21144（Hs.59584），EIF4EBP3（Hs.406840）等患者/負荷Robust變化基因聚類轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)基因：CUTL2（Hs.407196），RUNX1（Hs.410774），NR4A2（Hs82120），EGR1（Hs.326035）等。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因：IL1B（Hs.126256），CCL8（Hs.271387），RGS1（Hs.75256），CCL2（Hs.73817）等。趨化因子：CXCL3（Hs.89690），CXCL2（Hs.75765），IL8（Hs.624），CXCL10（Hs.413924）等。代謝相關(guān)基因：ATP6V0E（Hs.440165），C200rf177（Hs.504920），USP9Y（Hs.371255），HPSE（Hs.44227）等。結(jié)果顯示，氟化物的環(huán)境應(yīng)答基因除涉及轉(zhuǎn)錄因子、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因、免疫相關(guān)基因、癌基因、細胞凋亡相關(guān)基因外，還包括結(jié)構(gòu)蛋白及運輸?shù)鞍椎?。負荷組無論是與對照組，還是氟斑牙組比較，IL-1B、IL1RN、TNF等細胞因子表達均顯著上調(diào)，提示這些細胞因子可能與氟中毒耐受有關(guān)。結(jié)論：多種基因參與氟中毒的發(fā)生

李廣生教授所在的課題組，利用他們自己建立的永生化成骨細胞系（ROB-1：用含SV40T基因的質(zhì)粒pZIPSV40T轉(zhuǎn)染原代分離SD胎鼠顱骨成骨細胞后獲得）進行2周的體外染毒（NaF劑量2mmol/L，相當于38mg/L），采用DD-PCR（差異反轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)）技術(shù)比較分析發(fā)現(xiàn)，染氟細胞同對照細胞在基因表達方面存在明顯的差異。T：NaF染毒成骨細胞；C：正常成骨細胞；箭頭所示為部分差異表達片斷正常成骨細胞與NaF染毒細胞基因表達差異顯示圖譜選擇部分表達差異明顯的片斷進行克隆、測序，首先獲得了6個cDNA序列（Clone11,39,45,47,49,50），其長度介于500－700bp之間。通過國際互聯(lián)網(wǎng)以Blast軟件，將其與NCBI的NR文庫和ESTs庫進行同源性比較，獲知表中所示的結(jié)果。該研究發(fā)現(xiàn)：在染氟成骨細胞中表達發(fā)生改變的基因多與蛋白質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)運及加工有關(guān)，提示過量氟可能通過改變這些基因的表達而影響成骨細胞的蛋白的合成。新基因的全長序列及其功能還不清楚，有待進一步研究。

氟中毒的蛋白質(zhì)組學研究

在90年代，日本科學家就把氟中毒的大鼠肝進行勻漿，用凝膠電泳的方法發(fā)現(xiàn)染氟大鼠肝勻漿出現(xiàn)一些新的蛋白條帶。

李廣生教授課題組，用高氟水（100mg/L）喂養(yǎng)大鼠20周，取肝、腎、血液提取蛋白質(zhì)，進行固相pH梯度－雙向凝膠電泳，用2-DE凝膠軟件分析投氟組與對照組總蛋白質(zhì)電泳銀染圖譜的蛋白質(zhì)表達差異。再用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）鑒定差異表達的蛋白質(zhì)點氟中毒大鼠與正常對照蛋白多肽點分布肝腎血液染氟組的蛋白多肽點分布出現(xiàn)了一系列明顯改變

1.投氟組與對照組相比，其肝、腎蛋白質(zhì)組在等電點pH酸性區(qū)蛋白質(zhì)多肽點的表達量明顯高于對照組；腎、血液在pH堿性區(qū)蛋白多肽點的表達量明顯低于對照組；2.發(fā)現(xiàn)共有32個差異蛋白質(zhì)點（肝7個，腎14個，血液11個）只在投氟組檢出，而不見于對照組。這些蛋白質(zhì)點的性質(zhì)和功能，有待進一步研究；3.投氟組腎檢測到的3個高表達的已知的酸性蛋白，利用蛋白質(zhì)組搜索引擎進行檢索，初步判定斑點52可能為富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白即骨連蛋白；斑點83可能是神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白；斑點121可能為糖基化磷酸蛋白即骨橋蛋白。

血清蛋白組學生物學標志biomarker

接觸生物學標志（biomarkerofexposure)

吸收劑量或靶劑量的指標，提供關(guān)于接觸外源化學物的信息，可定量確定個體的接觸量。效應(yīng)生物學標志（biomarkerofeffect)

機體中可測出的生化、生理、行為或其它改變的標志，包括反映早期效應(yīng)生物學標志、結(jié)構(gòu)和/或功能改變效應(yīng)生物學標志及疾病效應(yīng)生物學標志，提示與不同靶劑量的外源化學物或其代謝物有關(guān)聯(lián)的對健康有害效應(yīng)的信息，可用于確定劑量-反應(yīng)關(guān)系和有助于在高劑量接觸下獲得的動物實驗資料外推劑量接觸的危險度。易感性生物學標志（biomarkerofsusceptibility)

是關(guān)于個體對外源化學物的生物易感性的指標，包括反映機體先天具有或后天獲得的對接觸外源性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)能力的指標，可鑒定篩選易感個體和易感人群，保護高危人群。接觸生物學標志（暴露標志）-反映機體負荷水平血氟：血清或血漿（短期）尿氟：晨尿或全日尿（長期）毛發(fā)和指甲氟：長期骨氟（骨灰）：含量最高，接近體內(nèi)吸收氟一半（1）

血氟高氟地區(qū)人群血清氟含量均顯著高于對照組，有隨飲水氟含量增加而升高的趨勢，飲水氟含量相同的地區(qū)氟斑牙患者和高氟負荷人群血清氟含量無顯著性差異。動物試驗結(jié)果表明，血氟濃度與染氟濃度呈劑量－反應(yīng)關(guān)系。

但目前的觀點是：血氟水平的相對高低可以作為一種群體指標來反映環(huán)境氟暴露水平，不宜作為個體生物學標志來反映機體氟損害。主要是因為：

1）人體對血氟存在自穩(wěn)調(diào)節(jié)機制，血氟水平并不太隨飲水氟含量增高而呈直線上升；2）血氟水平受到實驗條件、采樣時間及個體等多種因素的影響，在相同的水氟濃度下，不同實驗室所測得的結(jié)果相差很大。如大多數(shù)研究者認為，水氟與血氟大體是10:1的關(guān)系。但印度的資料顯示，飲水氟0.1mg/L時各家所測得結(jié)果血氟與水氟至少相差3.5倍，1mg/L者至少相差4倍；國內(nèi)資料顯示，在相同水氟濃度下，各家所測得的結(jié)果最大值最下值相差5-15倍。如此大的差異，降低了血氟作為生物學標志的應(yīng)用價值。（2）尿氟

在飲水型地氟病區(qū)，尿氟與總攝氟量和水氟有顯著的相關(guān)關(guān)系，居民尿氟濃度與當?shù)仫嬎鷿舛然鞠嗟取２^(qū)與非病區(qū)群體尿氟含量的臨界值在兒童為1.4mg/L，成人為1.6mg/L。因此，尿氟含量不僅可作為群體指標反映人群氟暴露水平，對于個體慢性氟中毒的診斷也具有一點的參考價值。在飲茶型氟中毒病區(qū)，人群調(diào)查研究，尿氟與病情之間存在矛盾現(xiàn)象，即無論尿氟均值，還是尿氟最高值，蒙古族兒童和成人的尿氟水平均高于藏族，但病情卻較輕，對過去用尿氟作為氟化物的暴露標志物提出了質(zhì)疑問。

（3）毛發(fā)、指甲中的氟

毛發(fā)和指甲含有少量氟，能反映機體氟蓄積狀況，故可作為慢性長期氟暴露的一種指標。Elsair等在家兔氟中毒實驗中發(fā)現(xiàn)，家兔爪甲氟含量與骨氟水平之間有良好的平行關(guān)系，而兔毛中的氟和骨氟則沒有這樣的關(guān)系。Levy等也通過大量的動物試驗和人群調(diào)查認為：手和腳指甲做為飲食氟暴露的標志物。但目前檢測指甲氟并未得到廣泛應(yīng)用。（4）骨氟

骨氟含量無疑可反映機體內(nèi)