典型污染区室内灰尘中铅砷人体生物有效性预测模型的构建与应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21507057
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0607.环境毒理与健康
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

China is undergoing rapid urbanization and industrialization which give rise to lead (Pb) and arsenic (As) pollution in house dusts. Incidental ingestion of Pb and As contaminated house dust is a great threat to human health. Reliable estimates of Pb and As exposure via incidental dust ingestion depend on accurate quantification of the Pb and As fraction in house dust that can be absorbed into the systemic circulation, i.e., bioavailability. In vivo bioavailability studies using different animal models (e.g., swine and mouse) are time required, expensive, therefore not suitable for site-specific assessment. There is a great need to develop bioavailability predictive models for contaminated house dust by establishing linear relationships between in vivo and in vitro assays which are simple, rapid, and inexpensive. In the proposal, we will focus on house dusts contaminated with Pb and As via a number of different sources from China and aim to develop bioavailability predictive models and use them in human health risk assessment. We will use synchrotron radiation X ray absorption technique to examine Pb and As speciation in house dusts contaminated from different sources and investigate their influence on Pb and As bioavailability. Then, we will choose representive samples with different Pb and As speciation to develop bioavailability predictive models by establishing linear relationships between in vivo mouse and in vitro assays. Furthermore, we will validate the constructed predictive models through the assessment of an independent data set using the same mouse assay and in vitro assays and a number of cross validation methods. The predictive models will be used to predict Pb and As bioavailability from bioaccessibility data derived from in vitro assays. Human health risk of exposure to Pb and As via incidental ingestion of house dusts contaminated from different sources from China will be assessed based on Pb and As bioavailability.
随着我国城市化和工业化的加快,室内灰尘铅砷污染日益严重,对人体健康造成重大危害。准确测定室内灰尘中铅砷的生物有效性成为其人体健康风险评价的重要理论依据。然而,目前测定生物有效性的动物活体实验费用高、耗时、不能满足大批量样品的测试需求。本项目以我国不同污染源室内灰尘为研究对象,以基于体外试验的生物有效性预测模型的构建及应用为研究目标。利用同步辐射X射线吸收技术表征不同污染源室内灰尘中铅砷的形态分布特征,揭示形态对其生物有效性的影响机制。选取不同铅砷形态的代表性样品,通过小鼠实验和体外胃肠液试验对比,建立两者间的线性相关性,确定体外试验方法在预测室内灰尘中铅砷生物有效性的适用性,构建基于体外试验的生物有效性预测模型,并采取多种交叉验证方法,验证建立模型的准确性。通过生物有效性模型的构建,综合评价典型污染区内室内灰尘中铅砷的人体健康风险,为我国室内灰尘中重金属健康风险评价提供理论依据和技术支持。

结项摘要

随着我国城市化和工业化的加快,室内灰尘铅砷污染日益严重,对人体健康造成重大危害 。准确测定室内灰尘中铅砷的生物有效性成为其人体健康风险评价的重要理论依据。然而,目前测定生物有效性的动物活体实验费用高、耗时、不能满足大批量样品的测试需求。本研究以我国湖南铅锌矿区室内灰尘为研究对象,通过建立小鼠活体试验和体外胃肠模拟液方法,测试了污染区室内灰尘样品中砷、铅和镉的相对生物有效性,揭示了污染来源和重金属存在形态对重金属生物有效性的影响;对比活体实验与体外试验,建立两者之间的线性相关性,构建生物有效性预测模型;基于生物有效性,评估了污染区室内灰尘的人体健康风险。取得主要结论如下:(1)不同动物模型、不同暴露方式以及选取不同生物靶器官测定的砷相对生物有效性间整体上差异较小,表明操作相对简便、花费较低的小鼠活体实验方法可以替代幼猪实验;(2)利用小鼠活体试验方法,本研究测定了我国湖南铅锌矿区室内灰尘样品中砷、铅和镉的相对生物有效性,发现不同样品间存在较大差异,砷、铅和镉的相对生物有效性的变异范围为8.49–37.0%、7.21–52.1%和20.3–94.3%;(3)与非污染矿区样品相比,锌矿区室内灰尘样品中砷和铅的相对生物有效性显著较低,表明重金属污染来源和存在形态显著影响其人体生物有效性;(4)建立了小鼠活体试验与体外胃肠模拟液之间的线性相关关系,即生物有效性预测模型,揭示了能够预测矿区污染室内灰尘样品中重金属人体生物有效性的最佳体外方法,发现PBET肠液提取和UBM肠液提取是测试砷生物有效性的合适体外方法;PBET方法是试镉生物有效性的合适体外方法;而UBM胃液提取方法是测试铅生物有效性的合适体外方法;(5)基于生物有效性和铅稳定同位素源解析,本研究评估了室内灰尘摄入产生的人体健康风险,发现对于成人,大米摄入是砷暴露的主要途径,然而对于儿童,室内灰尘反而是砷暴露的主要途径;不论成人或儿童,大米摄入是镉暴露主要途径,而室内灰尘摄入是人体铅暴露的最主要途径。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Arsenic Concentrations, Speciation, and Localization in 141 Cultivated Market Mushrooms: Implications for Arsenic Exposure to Humans
141 种栽培市场蘑菇中的砷浓度、形态和定位:对人类砷暴露的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.est.8b05206
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Li, Meng-Ya;Wang, Ping;Ma, Lena Q.
  • 通讯作者:
    Ma, Lena Q.
Coupling bioavailability and stable isotope ratio to discern dietary and non-dietary contribution of metal exposure to residents in mining-impacted areas
耦合生物利用度和稳定同位素比率来辨别金属暴露对受采矿影响地区居民的饮食和非饮食贡献
  • DOI:
    10.1016/j.envint.2018.08.023
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENT INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Zhao, Di;Wang, Jue-Yang;Ma, Lena Q.
  • 通讯作者:
    Ma, Lena Q.
Arsenic Relative Bioavailability in Rice Using a Mouse Arsenic Urinary Excretion Bioassay and Its Application to Assess Human Health Risk
使用小鼠砷尿排泄生物测定法测定水稻中砷的相对生物利用度及其在评估人类健康风险中的应用
  • DOI:
    10.1021/acs.est.7b00495
  • 发表时间:
    2017-04-18
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Li, Hong-Bo;Li, Jie;Ma, Lena Q.
  • 通讯作者:
    Ma, Lena Q.
Lead relative bioavailability in soils based on different endpoints of a mouse model
基于小鼠模型不同终点的土壤中铅的相对生物利用度
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2016.12.023
  • 发表时间:
    2017-03-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Li, Shi-Wei;Sun, Hong-Jie;Ma, Lena Q.
  • 通讯作者:
    Ma, Lena Q.
Applying Cadmium Relative Bioavailability to Assess Dietary Intake from Rice to Predict Cadmium Urinary Excretion in Nonsmokers
应用镉相对生物利用度评估大米的膳食摄入量,以预测非吸烟者的镉尿排泄量
  • DOI:
    10.1021/acs.est.7b00940
  • 发表时间:
    2017-06-20
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Zhao, Di;Liu, Rong-Yan;Ma, Lena Q.
  • 通讯作者:
    Ma, Lena Q.

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  • 通讯作者:
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大米和小麦中镉人体生物有效性的差异、降低措施及机制研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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