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砷中毒

文献评审 2024-10-01·最新修订 2024-12-05

任培超审核专家
急诊科遵义医科大学附属医院
韩杰审核专家
急诊科青岛市市立医院

基础知识

定义

砷中毒主要指服用砷化合物所导致的急性或慢性中毒，可导致全身多脏器功能损害、致癌，严重者甚至死亡。

砷的存在形式

1、砷（arsenic，As）元素有灰砷、黄砷和黑砷三种同素异形体，质脆而硬，具有金属性。砷可以三价和五价状态广泛存在于自然界中，砷化合物根据价态可分为单质砷（0）、亚砷酸盐（+3）、砷酸盐（+5）和砷化氢气体（-3）。

2、砷化氢气体

砷化氢与其他砷化合物不同，是气体形式，无色无味。砷化氢气体被用于生产砷化镓，而砷化镓目前仍是制造半导体、激光器、发光二极管、光电-化学电池和微波设备等不可或缺的成分。

3、常见砷的化合物包括：砷酸钙、砷酸铅、亚砷酸铅、亚砷酸钠、亚砷酸钙、三氧化二砷（砒霜）、五氧化二砷、砷化镓、三氯化砷、甲基砷酸锌、甲基砷酸钙、甲基砷酸铁铵。

病因

急性砷中毒的病因

急性砷中毒一般见于口服砒霜所致，或生产事故、设备检修、进入收尘收砒系统进行清扫时引起。

慢性砷中毒的病因

1、熔烧含砷矿石、制造合金、玻璃、陶瓷、半导体制造、含砷医药和农药以及印染的生产工人，长期接触砷化物可经皮肤或创面吸收引起慢性中毒。

2、如果饮用水被砷污染，长期饮用含砷过高的水可引起慢性中毒。

3、此外，长期服用含砷药物、草药也可引起慢性中毒¹。

砷化氢气体中毒的病因

职业接触砷化氢以冶金行业最为多见，主要是含砷矿石（如锌、锡、锑、铅、铜等）在冶炼、加工、储存过程中遇酸（硫酸、盐酸）或遇水发生反应产生砷化氢气体。国内亦曾有海鱼腐败，使有机砷转化为砷化氢致中毒的报道。

毒代动力学

1、吸收

砷的化合物可经呼吸道、皮肤和消化道吸收，随血液分布全身。可通过胎盘进入胎儿体内。职业中毒常通过呼吸道吸收。非职业暴露主要是通过食物和水的摄入，而吸入较少见²。

2、分布

大多数摄入和吸入的砷通过胃肠道系统和肺部迅速吸收到血液中。三价砷近 95 % 被胃肠道吸收。吸收后，95 % 至 99 % 的砷位于红细胞中，与血红蛋白的珠蛋白结合，然后被运输到身体的其他器官，如肺、肝、肾和皮肤。

3、代谢

砷酸盐类似于磷酸盐，可通过磷酸盐转运蛋白吸收，并且是许多磷酸盐利用酶的竞争性抑制剂³。亚砷酸盐通过水甘油孔蛋白（quaglyceroporins，AQP）吸收，水甘油孔蛋白转运水和甘油，对蛋白质中的硫醇（-SH）基团具有很强的亲和力。

4、排泄

(1) 排泄主要通过肾脏，少量由粪便排出。吸收到体内的大部分砷被肝脏转化为毒性较小的甲基化形式，通过尿液有效地排泄⁴。经口中毒者，肠道吸收可达 80%，粪中排砷亦较多。

(2) 与砷酸盐（五价形式）和有机砷相比，亚砷酸盐（三价形式）具有较慢的排泄率，这可能导致亚砷酸盐与砷酸盐和有机砷相比毒性增加。

(3) 无机砷从肾脏系统中排泄缓慢，估计在第一周内仅消除 30 %⁵。

毒性特点

1、一般来说，三价砷化合物、无机砷化合物（亚砷酸盐）和有机砷化合物（单甲基砷）比五价砷化合物的毒性更强。总体上无机砷比有机砷的毒性更强。

2、砷及其化合物的急性毒性与其水溶性有关，砷元素不溶于水，雄黄（As₂S）及雌黄（As₂S₃）在水中溶解度很小，其急性毒性较低。而砷的氧化物和一些盐类绝大部分属于高毒物质。砷化合物中毒可致神经系统、心、肝、肾等多脏器损害某些无机砷化合物尚可引起人体肺癌和皮肤癌。摄入大剂量（70~180 mg）的砷可以致命，人体致死量大约在 100~300 mg 左右。

3、砷化氢气体是砷的最毒形式。由于砷化氢气体没有刺激性，暴露时通常无不适症状。吸入 9.72~32.4 mg/m³的砷化氢，数小时内可出现症状；吸入 800 mg/m³的砷化氢可导致猝死。

发病机制

砷对不同脏器的毒性作用

1、神经毒性

(1) 血液中的砷可迅速通过血脑屏障，并在神经胶质细胞、神经元培养和多个大脑区域引起氧化应激^6-7。还可触发线粒体损伤和信号通路中断，导致一系列神经系统问题，包括脑病、帕金森样症状、记忆问题和神经病变。

(2) 此外，砷会影响神经递质水平和突触功能，导致认知功能障碍。

2、肝毒性

(1) 砷中毒会诱导氧化应激、炎症，使抗氧化酶活性降低、蛋白质羰基和脂质过氧化物升高、肝脏中谷胱甘肽水平降低并增加肝损伤⁸。

(2) 砷的肝毒性导致活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的产生增加。ROS 直接损害脂质、蛋白质和 DNA 等细胞大分子，从而导致细胞死亡^9-10。

(3) 砷与细胞抗氧化系统的相互作用会降低谷胱甘肽水平，破坏 DNA 的修复机制，对细胞造成氧化损伤¹¹。

3、肾毒性

(1) 在肾脏中砷的积累导致 ROS 的产生，抑制抗氧化酶，以及降低谷胱甘肽含量，使脂质过氧化的速率增加。氧化应激诱导 DNA 碱基修饰和双链 DNA 断裂、膜脂质过氧化和膜脂质损失。脂质氧化速率的增加导致蛋白质降解和失活¹²。

(2) 砷诱导的蛋白尿与足细胞直接损伤有关¹³，或通过与内皮细胞功能障碍相关机制，如上调血管细胞粘附分子-1 和血管紧张素 I 型受体的表达¹⁴。

(3) 以较小剂量（0.7 mg/kg）使用砷酸钠导致肾单位厚的升部区域中度降解和空泡化，但对肾小球滤过率或钠、钾和氯化物的分数重吸收没有影响。然而，较高的剂量（14.6 mg/kg）导致急性严重肾小管坏死和严重肾小球硬化¹⁵。

4、皮肤病

已经发现，六个月到两年或更长时间的持续砷暴露可导致皮肤病变。色素改变是慢性砷中毒最早的皮肤变化，其他表现为弥漫性黑色素病、斑点黑色变病或雀斑雨滴状、白黑膜病、色素异常和粘膜色素沉着。受影响的常见部位是腋窝、腹股沟、手掌、脚底和压力点，但随后可能会延伸到身体的其他部位¹⁶。

5、生殖障碍

砷会通过导致卵子-精子融合困难、精子形状异常、精子获能障碍、糖酵解途径受损以及脂质和氨基酸代谢中断来危害生殖系统¹⁷。

6、致癌性

肺癌、肾癌、膀胱癌、皮肤恶性肿瘤¹⁸与慢性砷暴露有关。有关于砷暴露后人支气管上皮细胞中丝氨酸/苏氨酸激酶（AKT）和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）激活的报道。除了激活的 AKT 和 mTOR 活性外，砷暴露的细胞还表现出增殖、存活和非贴壁非依赖性生长，所有这些都是恶性细胞转化的明显标志¹⁹。

砷化氢气体的致病机制

砷化氢经呼吸道吸入后，95% 以上迅速进入血液，与红细胞结合，形成砷-血红蛋白复合物与砷的氧化物，随血液循环分布于全身各脏器。砷-血红蛋白复合物与砷的氧化物是使红细胞内还原型谷胱甘肽含量下降、导致血管内溶血的主要原因。

流行病学

1、砷污染影响着全世界约 1.5 亿人²⁰。其中饮用水源被污染而带来的慢性砷暴露是一个全球性的健康问题，受污染程度与地理分布有很大关联。

(1) 印度和孟加拉国的砷暴露率较高，仅孟加拉国就有约 2700 万人饮用污染浓度超 50 ppb 的水。而世界卫生组织规定的，可安全饮用的水的砷浓度应低于 10 ppb。

(2) 由于依赖受砷污染的水进行饮用和灌溉，在包括美国在内的世界各地的私人水井中，均发现了受污染的饮用水²¹，生活在这些地区的超过 1.1 亿人正遭受着严重的健康风险²²。

2、砷中毒的表现症状在男女性别之间存在差异。有研究表明，男性比女性更容易罹患砷中毒相关皮肤病²³。

诊断

诊断要点：1、临床表现：①急性中毒：肠胃炎表现（剂量＜5mg致恶心、呕吐、腹痛、「淘米水」样腹泻），低血压、肺水肿、肾功能衰竭、神经症状、皮肤瘙痒等。②亚急性中毒：1-3周后出现肢端感觉异常（袜套样分布）、脑神经损害（耳聋、眩晕）、深腱反射消失、认知障碍；血液异常（白细胞↓、贫血、血小板↓）等。③慢性中毒：色素沉着（「雨滴样」改变）、Mees线、角化过度、脱屑、湿疹样病变、疣和脱发、皮肤癌、肺癌、

诊断
临床表现 | 辅助检查 | 诊断路径
鉴别诊断
同类疾病的相似点和鉴别点
治疗
治疗原则 | 治疗方案 | 药物治疗
其他
控制目标 | 预后 | 预防等

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参考文献

文献评审日期：2024-10-01

1. Hong YS, Song KH, Chung JY. Health effects of chronic arsenic exposure. J Prev Med Public Health. 2014 Sep;47(5):245-52.

2. Rehman MU, Khan R, Khan A, Qamar W, Arafah A, AhmadA, Ahmad A, Akhter R, Rinklebe J, Ahmad P. Fate of arsenic in living systems: implications for sustainable and safe food chains. J Hazard Mater. 2021:417:126050.

3. Braun R, Schönberger N, Vinke S, Lederer F, Kalinowski J, Pollmann K. Application of next generation sequencing (NGS) in phage displayed peptide selection to support the identification of arsenic-binding motifs. Viruses. 2020:12(12):1360.

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姚亚男