研究慢性饮水型砷暴露对小鼠长骨骨密度的影响及其相关机制。
方法将5月龄雌性C57BL/6小鼠按体质量采用随机数字表法分为假手术组和摘除卵巢（去势手术）组，每组19只。每组分为3个亚组：①对照：饮用蒸馏水（n= 6）；② 5 mg/L砷处理：饮用蒸馏水中含三价无机砷（iAsⅢ）和五价无机砷（iAsⅤ）各2.5 mg/L（n= 7）；③ 20 mg/L砷处理：饮用蒸馏水中含iAsⅢ和iAsⅤ各10 mg/L（n= 6）。自由进食和饮水饲养3个月后，采用双能X射线检测小鼠股骨骨密度。体外实验处理条件：①0.00、0.25、0.50、0.75、1.00、1.50 μmol/L iAsⅢ处理单核巨噬白血病（RAW 264.7）细胞系或0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 μmol/L iAsⅢ处理原代培养小鼠骨髓造血干细胞6 d，同时给予50 μg/L核因子κB受体活化因子配体（RANKL）和30 μg/L巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）进行诱导分化。②根据iAsⅢ处理RAW 264.7细胞系诱导分化破骨细胞数量检测结果，选择0.6 μmol/L iAsⅢ处理组，同时给予0（对照）、5、10 mmol/L氧化抑制剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）。采用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色观察iAsⅢ和NAC对破骨细胞分化的影响。
结果①与假手术对照组[（84.44 ± 4.40）mg/cm2]相比，假手术20 mg/L砷处理组小鼠股骨骨密度[（80.04 ± 4.06）mg/cm2]呈下降趋势，而去势手术对照组[（76.36 ± 3.36）mg/cm2]明显下降（P < 0.05）；与去势手术对照组比较，去势手术5、20 mg/L砷处理组未见明显变化[（77.74 ± 4.91）、（75.56 ± 3.71）mg/cm2，P均> 0.05]。②体外实验显示，在原代培养骨髓造血干细胞向破骨细胞诱导分化过程中，各iAsⅢ处理组破骨细胞数量比较，差异有统计学意义（F= 1 522，P < 0.05），0.50 μmol/L iAsⅢ处理组破骨细胞数量达峰值；在RAW 264.7细胞向破骨细胞诱导分化过程中，各iAsⅢ处理组破骨细胞数量比较，差异有统计学意义（F= 1 781，P < 0.05），0.6 μmol/L iAsⅢ处理组破骨细胞数量达峰值；诱导分化低剂量iAsⅢ（0.6 μmol/L）暴露RAW 264.7细胞时，各NAC处理组破骨细胞数量比较，差异有统计学意义（F= 1 940，P < 0.05），且随NAC浓度升高，破骨细胞数量明显下降（109.33 ± 3.06、56.00 ± 2.65、22.67 ± 0.58，P均< 0.05）。
结论砷暴露对骨代谢的影响具有明显的卵巢功能依赖性，提示砷可能是通过干扰雌激素代谢或功能影响骨代谢。另外，砷暴露引发的氧化应激促进破骨细胞分化，且破骨细胞分化增强可能参与慢性砷暴露导致的骨密度下降，提示抗氧化剂的干预可能有效防治砷暴露引发的骨质疏松。