硫化汞在人体胃肠道内的甲基化及其健康风险研究

Mercury sulfide (HgS) is an important speciation of mercury in environment and traditional medicines (Cinnabar, Zuotai, etc.). However, due to its low solubility and low bioavailability, its health risks have been ignored for a long time. Recent studies have shown that HgS can be converted into methyl mercury in the environment and the human body, causing health risks. However, the regulation and mechanism of HgS methylation in human body are still unclear. In this project we will use mineral cinnabar, Cinnabar and Zuotai, the different crystal forms of α-HgS (99.0%) and β-HgS (99.0%), and other common HgS as the research object. And this project intends to explore the methylation and mechanism in human gastrointestinal tract and evaluate the health risk of HgS exposure: (1) The bioavailability of HgS will be studied through in vitro digestive juice model. The methylation of HgS will be studied by the interaction between HgS and intestinal flora in vitro. The methylation mechanism of HgS was studied by studying the abundance of characteristic mercury methylation gene hgcA and the change of HgS particle size in intestinal microorganisms. (2) Based on the above research results, combined with questionnaire survey and model calculation, the health risk of HgS exposure was comprehensively evaluated. The project provides an important reference for further understanding of the environmental geochemical processes of HgS and the overall assessment of health risks of HgS.

硫化汞（HgS）是环境与朱砂、佐太等传统药物中汞的重要存在形态。但由于其溶解度较小且生物有效性低，其健康风险被长期忽视。近期的研究表明，硫化汞在环境和人体内可转化为毒性较大的甲基汞而引发健康风险。然而，硫化汞在人体内的甲基化规律和机理尚不清楚。本项目拟以矿物辰砂、药物朱砂和佐太、不同晶体结构的α-HgS（99.0%）和β-HgS（99.0%）等常见硫化汞为研究对象，探究其在人体胃肠道内的甲基化规律和机理，评估硫化汞暴露的健康风险：（1）通过体外消化模型研究硫化汞的生物可给性；通过模拟胃肠道环境下硫化汞与肠道菌群的相互作用研究甲基化的规律；通过研究肠道微生物的汞甲基化特征基因hgcA的丰度、硫化汞粒径变化等探究硫化汞的甲基化机理。（2）基于上述研究结果，结合问卷调查和模型计算全面评估硫化汞暴露的健康风险。项目的开展对于深入理解硫化汞的环境地球化学过程，全面评估硫化汞的健康风险提供重要参考。

硫化汞（HgS）是汞矿中的最重要的存在形态，也是传统药物朱砂和佐太等的主要成分。有研究表明，硫化汞在环境和人体内可转化为毒性较大的甲基汞而引发健康风险。然而，硫化汞在人体内的甲基化规律和机理尚不清楚。本研究以含硫化汞的矿物辰砂、中药朱砂、藏药佐太以及不同晶体结构的α-HgS和β-HgS为研究对象，过体外消化模型和模拟人体肠道微生物环境研究不同的硫化汞物质在胃肠道内的甲基化过程，初步阐明了硫化汞在人体肠道内的甲基化规律及机理。体外消化模型研究结果表明，在模拟胃液中二价汞和甲基汞的生成溶出高于在肠液；硫化汞的晶型（α-HgS和β-HgS）和粒径对形态汞的生成溶出有较大影响；提示含硫化汞物质在胃液的作用下形态汞尤其是毒性较大甲基汞生成大于肠液。模拟人体肠道微生物环境研究结果显示，肠道菌在含硫化汞物质中的汞的溶出及甲基化中发挥了重要的作用；含硫化汞样品进行胃肠道的消化有利于二价汞和甲基汞的生成溶出；晶型（α-HgS和β-HgS）和粒径对于二价汞和甲基汞的生成有较大影响；基于分子生物学方法对对肠道微生物中是否存在汞甲基化基因hgcA和hgcB进行了研究，PCR结果显示产物扩增出的条带未检出或为非目的基因。提示在模拟胃肠道环境下含硫化汞物质中有甲基汞的生成溶出，但是未检测到微生物中汞甲基化的hgcA和hgcB基因。通过调查问卷及模型计算揭示硫化汞暴露的健康风险，研究结果显示服用部分含硫化汞（朱砂）的药物可能会造成摄入重金属的健康威胁，但是健康风险评估的模型针对患者（机体非正常状态下）是否适用，以及服用含重金属药物的毒性风险和药物疗效的风险平衡点值得进一步探究。项目的研究对于认识含硫化汞物质尤其是含硫化汞的中药（民族药）在体内汞形态转化、健康风险研究提供了数据支撑，为客观评估服用含重金属药物的毒性风险和药物疗效的风险平衡点的研究提供了参考。