基于以上的研究背景，南京大學環(huán)境學院歷紅波副教授、周東美教授與浙江大學環(huán)境與資源學院馬奇英教授等人聯(lián)合在Eco-Environment & Health期刊上發(fā)表了題為“Alcohol consumption promotes arsenic absorption but reduces tissue arsenic accumulation in mice”的研究。

 該研究以雌性Balb/c小鼠為模式動物，將砷酸鈉混在飼料中暴露給小鼠，同時每天對每只小鼠分別灌胃0.05 mL和0.10 mL的白酒（北京二鍋頭），開展了砷和白酒共暴露實驗，暴露時間為三周。研究結(jié)果表明，飲用白酒雖然會導致小鼠食物消耗量和砷攝入總量的降低（圖2A），但卻可顯著提高尿液中砷的排泄量（圖2B）。以尿液排泄因子為指標，飲用白酒可將砷在腸道內(nèi)的可吸收度從44.7%提升至78.0%和72.9%（圖2C），而顯著降低糞便中砷的含量（圖2E），證實了飲用白酒可顯著提高砷的生物有效性。然而，雖然砷生物有效性被提高，飲用白酒卻顯著降低了砷在小鼠肝、腎、小腸組織中的積累含量（圖2F-H）。

圖2. 白酒飲用對小鼠砷攝入量（A）、尿液中砷排泄量（B）、尿液砷排泄因子（C）、腸道內(nèi)容物中砷含量（D）、糞便中砷含量（E）、肝中砷含量（F）、腎中砷含量（G）和腸道組織中砷含量（H）的影響

從白酒飲用改變小鼠腸道微生物、影響砷在腸道內(nèi)和組織器官中的形態(tài)轉(zhuǎn)變、破壞腸道通透性等角度，闡明了白酒飲用可顯著提高小鼠砷生物有效性的內(nèi)在作用機制。盡管白酒飲用可顯著改變腸道微生物群落結(jié)構(gòu)，但未能顯著改變砷在腸道內(nèi)和組織器官中的形態(tài)轉(zhuǎn)變，而小鼠砷生物有效性提高的主要原因為白酒飲用破壞了小鼠的腸道形貌，使得腸道上皮細胞之間的連結(jié)變得松散（圖3A-C），小鼠腸道上皮細胞間緊密連接蛋白的mRNA的相對表達量呈現(xiàn)顯著降低（圖3E-G），使得砷通過細胞間隙的旁支通路吸收被顯著提升。白酒飲用破壞腸道通透性主要是通過下調(diào)回腸組織中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的活性而非激活肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）導致的（圖3H-I）。

圖3. 白酒飲用對小鼠回腸形貌結(jié)構(gòu)（A-C）、回腸中磷吸收通道基因NaPi-IIb （D）、回腸中緊密連結(jié)蛋白基因Cingulin、Fodrin和ZO-1（E-G）、回腸組織中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）和肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）含量（H-I）的影響

從白酒飲用改變腎臟尿液砷排泄過程，闡明了飲用白酒可顯著降低砷在組織中積累的內(nèi)在作用機制。一方面，白酒飲用顯著降低了腎小球的緊密連接，可能提高了腎小球濾過率，導致更多的砷經(jīng)腎小球濾過進入原尿；另一方面，白酒飲用可下調(diào)血清抗利尿激素（ADH），使得原尿流經(jīng)腎小管時水分的重吸收被減弱，加大了尿液排泄量，提升了砷隨尿液的排出，進而造成了更低的組織砷積累。

以白酒飲用對血清中丙二醛（MDA）、過氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的影響為指標，評估了白酒引用對砷毒性的影響，發(fā)現(xiàn)雖然白酒飲用可顯著提升砷的腸道可吸收度，但并未引起更高的毒性。一方面，這與白酒飲用后砷在組織中出現(xiàn)更低的積累有關(guān)；另一方面，白酒飲用后，小鼠肝和腎中金屬硫蛋白（MT）的表達被大幅度刺激，MT在對砷毒性減弱方面可能發(fā)揮著重要作用。

該論文從白酒攝入改變腸道微生物、腸道形貌、腸道緊密連接和腎小球緊密連接等角度，闡明了白酒飲用可顯著提高小鼠砷腸道吸收、卻未能引起組織器官中更高濃度砷積累的生理分子機制。

該論文第一作者為南京大學環(huán)境學院2023屆碩士研究生王宏宇，通信作者為南京大學環(huán)境學院歷紅波副教授。該研究得到了國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金項目（42022058）、國家自然科學基金面上項目（41877356）、江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新項目[CX(21)3095]等的資助。