南台科技大學

生物科技系 學生專題

砷長期暴露下對胰島素耐受性依賴型憂鬱症動

物疾病模式之影響暨相關分子機制探討

專題生：495H0917楊容宜、495H0919林麗絹、

495H0922張儷齡

指導教授：褚俊傑

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中華民國九十九年五月

摘要

根據世界衛生組織 (World Health Organization; WHO) 統計發現，目前全世界約有百分之三的人口罹患憂鬱症 (depression)，而各種疾病所引起的負荷或失能中，精神疾病是最重要的因素，在西元1999 年精神疾病已高達各種疾病或傷害所造成失能生命人年 (Disability Adjusted Life Years, DALYs) 的百分之十一點五，且預估到了西元2020 年，將上升至百分之十五，其中又以憂鬱症佔百分之三十六點五最多，因此世界衛生組織將憂鬱症、癌症以及愛滋病並列為二十一世紀的三大疾病及衛教預防重點工作。

砷是存在於自然界地表土壤及地下水中的元素。人類暴露砷化合物的途徑主要來自於職業暴露的工人以及來自於環境的暴露。過量的砷化合物暴露會造成的健康效應有許多方面，包括癌症（如皮膚癌、膀胱癌、肝癌及腎臟癌等）、皮膚疾病、神經疾病、血管疾病（包括周邊血管，心血管疾病等）。三氧化二砷所引發的毒性為氧化壓力的產生，也包括反應性氧族的形成、脂質過氧化的增加，台灣西南沿海地區地下井水的砷含量很高，根據文獻有超過50萬人口曾暴露在此環境中而出現一獨特的周邊血管疾病—烏腳病。在先前的研究指出烏腳病流行區的心血管疾病的死亡率及盛行率均有增高的現象，相關研究亦指出累積砷暴露量與缺血性心臟病、高血壓等疾病有關，但與憂鬱症相關之研究極少。

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本研究為探討砷暴露對憂鬱症動物模式之影響，砷暴露容易導致動脈硬化使胰島素耐受性異常，形成的高胰島素血症亦可引起脂質代謝異常，本研究利用動物實驗長期餵食三氧化二砷，並觀察相關生化值，如血中胰島素濃度、三酸甘油酯(TG)、總膽固醇(Cholesterol)、高密度脂蛋白(HDL)及低密度脂蛋白(LDL)在血液中的含量變化，並在犧牲小鼠後，取肝臟、腦部、腎臟以及脂肪藉由高效液相層析儀定量出5-HT及單胺類神經傳導物質表現量，並透過腎臟、肝臟及腦部的組織切片方式，觀察其結構的完整和細胞的叢集情形，探討胰島素阻抗導致憂鬱症之相關機制。關鍵詞： 砷、胰島素耐受性、憂鬱症、5-HT

第一章 研究動機與目的

砷（arsenic）是地殼（earth crust）的組成分之一，原子序33，分子量74.92，含量佔所有元素的第二十位，外觀看來成灰色，易碎，成結晶狀，在空氣中易失去光澤。常與氧、氯及硫形成無機化合物，廣泛存於空氣，水及土壤中，也會與碳或氫形成有機砷化物，常見於植物或攝食無機砷化物的微生物內。一般而言，無機砷毒性高於有機砷，除了廣泛存於自然界外，砷也普遍應用於工業、製造業、木材加工、農業、半導體製造及醫藥上，成為常見的環境污染物；人類可經由飲用或攝取含砷井水、農產品、醫療行為或工商業行為所造成的砷污染物，而受到砷暴露所帶來的傷害。

有關慢性砷暴露引起中毒的研究，可以分成兩大部分：第一部分分為職業性暴露，包括採礦業、冶煉業及農藥使用者，第二部分則為環境暴露，主要為飲水暴露。

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當人體受到急性砷暴露中毒時，會引起腹瀉、嘔吐及肝和腎臟毒性。如接觸至Arsine(AsH3) 氣體可引起溶血，嚴重時會產生急性腎管狀細胞壞死，最後導致腎衰竭。然受到慢性砷暴露中毒的症狀較不明顯，一般發生症狀如普通感冒，有體弱、腹痛、昏睡等症狀發生。長期暴露時，則皮膚上會有黑色素沈積、發生皮膚炎、角質化、脫毛等病變出現。一些研究指出慢性砷中毒可導致腎臟病變及骨髓受損。長期受到砷暴露，嚴重會導致癌症，如肺癌、皮膚癌、肝癌、膀胱癌、腎癌等，及心血管、末梢血管病變發生。

在台灣，近年來半導體產業，成為當今最閃亮的明星產業。這兩年，光電半導體產業也急速地崛起加入生產行列，顯示這一波電子產業發展脈動仍持續蓬勃發展中，然這兩種產業於製程中均會使用砷元素與砷化合物作為原料，對於作業中之人員受到砷暴露的危害，也就令人需特別關心了。先前研究指出，於晶圓廠中從事離子植入機台維修保養作業工程人員，在打開機台進行維修保養時，可能會遭受到砷暴露的危害，因此該維修保養的過程，是項潛在危害的作業。該研究亦指出人員的尿液中之總無機砷代謝產物濃度隨著工作後的時間而有上升的趨勢。經檢測從事離子植入機之維修工程師於維修後之尿中總砷代謝產物濃度為12.8~46.8μg/L(以肌酸酐濃度校正後之尿中總無機砷代謝物濃度為3.6~67.2μg/g creatinine)，證明維修保養工程人員有受到相當砷含量的暴露。

來自於環境的無機砷暴露則主要來自於飲水，由於砷是存在於地表自然界的元素，其天然形成的無機砷就很容易污染了地表的水源，包括井水。人類為了

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