砷化物

砷化物是指一種含有砷的化合物，是金屬與砷生成的化合物。自然界中存在砷銅礦Cu₃As、斜方砷鐵礦FeAs₂、砷鈷礦CoAS₂等砷化物。鹼金屬和鹼土金屬的砷化物及砷化鋅Zn₃As₂等是離子型化合物，易被水或酸分解而產生砷化氫。很多金屬的砷化物顯示金屬間化合物的性質。砷化物可由化學計量的金屬和砷直接化合而製得。砷化物中應用最廣的是砷化鎵，為優良的半導體材料。

砷（As）化物具有廣泛的抗瘤譜，研究較多的是三氧化二砷（As₂O₃）有機砷-美拉砷醇（melarsoprol）及四硫化四砷（As₄S₄，雄黃的主要成分）等。As₂O₃能通過激活特異的激酶，抑制依賴巰基（-SH）的磷酸酶或干擾磷酸轉移酶等作用，改變蛋白的磷酸化狀態。谷胱甘肽（GSH）、半胱氨酸、二巰基化物如二巰基丙醇等，可抵抗As₂O₃的毒性作用，表明As₂O₃的毒理學是源於對諸多酶的巰基族的可逆性結合。砷劑直接作用於巰基（-SH），以含巰基的酶為主攻方向，以這類酶（已知有幾十種）的巰基為靶向，通過與巰基結合，改變和影響酶的活性，繼而引起一系列生物學，包括細胞學、分子學或基因學的抗癌效應 ^[1]  。

（1）砷的氧化物

元素砷可形成兩種砷的氧化物，三氧化砷（As2O3劇毒）和五氧化砷（As₂O₅）。As₂O₃與水反應生成亞砷酸（H₃AsO₂），還能生成3種鹽類，正砷酸鹽（如Na₃AsO₃）、偏亞砷酸鹽（如NaAsO₂）、焦亞砷酸鹽（如Na₄As₂O₅）。As₂O₅與水反應生成3種砷酸，正砷酸（H₃AsO₄）、偏砷酸（HAsO₃）和焦砷酸（H₄As₂O₇），這些酸又可生成相應的鹽。

（2）砷的鹵化物

單質砷與鹵素作用生成砷的鹵化物，如氟化砷

（AsF₃、AsF₅）、氯化砷（AsCl₃、AsCl₅）、溴化砷（AsBr₃），這些鹵化物易揮發。

（3）砷的氫化物

砷與氫結合生成劇毒的砷化氫（AsH₃），已知的還有As₂H₂、As₄H₂。砷化氫相當不穩定，加熱時分解為單質砷，微熱時與硫作用生成單質砷和硫化氫，與受熱金屬相遇可放出氫氣並生成相應的砷化物，砷化氫還是一種很強的還原劑。

（4）有機砷

三價砷和五價砷均能形成C-As鍵化合物，現已能合成數十種之多，如苯基胂酸[C₆H₅AsO（OH）₂]，有些有機砷還是有名的化學毒氣，如路易氏氣（Lewisite），即氯乙烯基二氯胂（ClCH=CH-AsCl₂），三甲胂[（CH₂）₃As]是一種很毒的有機砷 ^[2]  。

三價砷與五價砷或無機砷與有機砷在體內的相互轉換和代謝決定着砷的毒性作用，三價砷與無機砷的毒性較大，五價砷和有機砷相對毒性較低。三價砷是最主要的毒性形式，其中三氧化二砷，即砒霜，中毒劑量10～50mg，致死量60mg。急性砷中毒人體可出現發熱、食慾減退、肝腫大、黑色素沉着，心率不齊、直至死亡。地方性砷中毒中心血管系統症狀體徵可表現為心臟雜音、心臟肥大等，較顯著的變化是在心電圖的改變上，外周血管出現“雷諾氏”現象，甚至下肢出現壞疽。砷中毒引起的外周血管紊亂，取決於砷接觸時間的長短。對於神經系統的損傷主要表現在腦損傷方面，病人出現頭痛、頭昏，可有相應腦電圖的異常，有些病人甚至出現短暫的腦缺血，偏癱和多種精神障礙。慢性接觸無機砷可以引起周圍神經系統的損害，起初表現為感覺喪失，麻痹和肌肉痙攣，隨後可有肌力迅速減退，出現垂腕、垂足和肌萎縮等表現。如果影響血液系統可造成貧血、白細胞特別是粒細胞減少。砷對髒髒的損害取決於機體是急性砷中毒還是慢性砷中毒，亞急性、急性砷中毒肝功能只有輕度變化，慢性砷中毒肝損害常表現為黃疸、肝功能異常，以後發展為肝硬化和腹水。急性砷中毒的胃腸道症狀有腹痛、腹瀉、噁心及嘔吐、伴有血色樣便等。砷對泌尿生殖系統的損害表現在砷中毒可以引起腎癌、膀胱癌，以及生殖系統的癌。皮膚粘膜綜合徵是砷中毒最初的指徵，而皮膚角化是地方性砷中毒皮膚損害的又一特徵。噁心、上腹痛及食慾下降在低劑量慢性砷中毒病例中較多見。另外，大量的證據已經表明多種生物包括人類的胚胎期均可受到無機砷的影響。砷中毒可致胚胎中軸骨骼、腦顱、面顱、眼睛以及泌尿生殖系統的畸形和胚胎期死亡。

砷毒性作用的詳細機制尚未完全闡明。現已證明，砷是一種細胞原漿毒，因與巰基有很強的親和力，與含巰基酶結合後，使酶活性受到抑制，嚴重干擾酶的生理功能、結構與代謝。受影響的重要酶系統有丙酮酸氧化酶、丙酮酸脱氫酶、磷酸酯酶、細胞色素氧化酶、脱氧核糖核酸聚合酶等，從而直接影響細胞的代謝、氧化過程、染色體結構、核分裂等。如砷與丙酮酸脱氫酶結合，使三羧酸循環受阻。由於砷原子與磷原子結構相似，替代後者後，砷與3-P-甘油醛結合，抑制ATP產生，影響細胞的氧化磷酸化過程。砷的細胞毒性作用主要表現為氧化性損害，它通過抑制谷胱甘肽（GSH）等抗氧化酶活性，或選擇性增強細胞色素氧化酶P₄₅₀依賴的單胺氧化酶的活性，產生氧化性損害。GSH是巰基酶，通過與砷結合，一定程度上抑制了砷的細胞毒性，特別是細胞內GSH依賴的氧化還原狀態密切關係到砷在體內的還原與甲基化後的的排泄情況，故GSH缺乏時，會大大增強砷的毒性 ^[3]  。