EEH专栏｜南京大学历红波、周东美与浙江大学马奇英等：白酒饮用提高小鼠砷吸收但却降低组织砷积累的机制研究

基于以上的研究背景，南京大学环境学院历红波副教授、周东美教授与浙江大学环境与资源学院马奇英教授等人联合在Eco-Environment & Health期刊上发表了题为“Alcohol consumption promotes arsenic absorption but reduces tissue arsenic accumulation in mice”的研究。

 该研究以雌性Balb/c小鼠为模式动物，将砷酸钠混在饲料中暴露给小鼠，同时每天对每只小鼠分别灌胃0.05 mL和0.10 mL的白酒（北京二锅头），开展了砷和白酒共暴露实验，暴露时间为三周。研究结果表明，饮用白酒虽然会导致小鼠食物消耗量和砷摄入总量的降低（图2A），但却可显著提高尿液中砷的排泄量（图2B）。以尿液排泄因子为指标，饮用白酒可将砷在肠道内的可吸收度从44.7%提升至78.0%和72.9%（图2C），而显著降低粪便中砷的含量（图2E），证实了饮用白酒可显著提高砷的生物有效性。然而，虽然砷生物有效性被提高，饮用白酒却显著降低了砷在小鼠肝、肾、小肠组织中的积累含量（图2F-H）。

图2. 白酒饮用对小鼠砷摄入量（A）、尿液中砷排泄量（B）、尿液砷排泄因子（C）、肠道内容物中砷含量（D）、粪便中砷含量（E）、肝中砷含量（F）、肾中砷含量（G）和肠道组织中砷含量（H）的影响

从白酒饮用改变小鼠肠道微生物、影响砷在肠道内和组织器官中的形态转变、破坏肠道通透性等角度，阐明了白酒饮用可显著提高小鼠砷生物有效性的内在作用机制。尽管白酒饮用可显著改变肠道微生物群落结构，但未能显著改变砷在肠道内和组织器官中的形态转变，而小鼠砷生物有效性提高的主要原因为白酒饮用破坏了小鼠的肠道形貌，使得肠道上皮细胞之间的连结变得松散（图3A-C），小鼠肠道上皮细胞间紧密连接蛋白的mRNA的相对表达量呈现显著降低（图3E-G），使得砷通过细胞间隙的旁支通路吸收被显著提升。白酒饮用破坏肠道通透性主要是通过下调回肠组织中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的活性而非激活肌球蛋白轻链激酶（MLCK）导致的（图3H-I）。

图3. 白酒饮用对小鼠回肠形貌结构（A-C）、回肠中磷吸收通道基因NaPi-IIb （D）、回肠中紧密连结蛋白基因Cingulin、Fodrin和ZO-1（E-G）、回肠组织中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）和肌球蛋白轻链激酶（MLCK）含量（H-I）的影响

从白酒饮用改变肾脏尿液砷排泄过程，阐明了饮用白酒可显著降低砷在组织中积累的内在作用机制。一方面，白酒饮用显著降低了肾小球的紧密连接，可能提高了肾小球滤过率，导致更多的砷经肾小球滤过进入原尿；另一方面，白酒饮用可下调血清抗利尿激素（ADH），使得原尿流经肾小管时水分的重吸收被减弱，加大了尿液排泄量，提升了砷随尿液的排出，进而造成了更低的组织砷积累。

以白酒饮用对血清中丙二醛（MDA）、过氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的影响为指标，评估了白酒引用对砷毒性的影响，发现虽然白酒饮用可显著提升砷的肠道可吸收度，但并未引起更高的毒性。一方面，这与白酒饮用后砷在组织中出现更低的积累有关；另一方面，白酒饮用后，小鼠肝和肾中金属硫蛋白（MT）的表达被大幅度刺激，MT在对砷毒性减弱方面可能发挥着重要作用。

该论文从白酒摄入改变肠道微生物、肠道形貌、肠道紧密连接和肾小球紧密连接等角度，阐明了白酒饮用可显著提高小鼠砷肠道吸收、却未能引起组织器官中更高浓度砷积累的生理分子机制。

该论文第一作者为南京大学环境学院2023届硕士研究生王宏宇，通信作者为南京大学环境学院历红波副教授。该研究得到了国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（42022058）、国家自然科学基金面上项目（41877356）、江苏省农业自主创新项目[CX(21)3095]等的资助。