ヒ素の生化学
ヒ素は活性酸素種 (ROS) や活性窒素種(英語版)(reactive nitrogen species, RNS) の生成によって酸化ストレスを引き起こす。ROSはNADPHオキシダーゼによって生成される。NADPHオキシダーゼはNADPHから酸素へ電子を輸送し、反応性の高いフリーラジカルであるスーパーオキシドを生成する。スーパーオキシドは、さらに反応して過酸化水素や他のROSを形成する。NADPHオキシダーゼはヒ素の存在下ではより多くのROSを生成するが、それは電子伝達を担う p22phox サブユニットの発現がヒ素によって上昇するためである。ROSは小胞体にストレスを与え、unfolded protein response (UPR) のシグナルを増加させる。これによって、炎症反応、細胞増殖、そして最終的には細胞死が誘導される。
生体内に取り込まれた無機ヒ素やその化合物は、メチル化のプロセスによって徐々に代謝(無毒化)されてゆく。メチル化は、還元反応と酸化的メチル化反応によって起こる。すなわち、5価のヒ素は3価のヒ素へ還元され、引き続いてメチル基の付加が行われる。
哺乳類では、メチル化は肝臓で Cyt19/AS3MT ヒ素(III)メチルトランスフェラーゼによって行われ、主要な代謝産物は3価のジメチル亜アルシン酸 (dimethylarsinous acid) と5価のジメチルアルシン酸 (dimethylarsinic acid) である。肝臓のメチル化能力を超えるか、メチル化が阻害されるかしたとき、生体はヒ素の毒性に曝されることとなる。
体内に取り込まれる無機ヒ素には、3価の亜ヒ酸 [ヒ素(III)] と5価のヒ酸 [ヒ素(V)] という2つの主要な形態が存在する。ヒ素(III)は、アクアグリセロポリン (aquaglyceroporin) 型のアクアポリン7、9を通って細胞内へ進入する。ヒ素(V)化合物は、リン酸トランスポーターを利用して細胞内へ進入する。ヒ素(V)は、プリンヌクレオシドホスホリラーゼ (purine nucleoside phosphorylase) によってヒ素(III)へ変換される。ヒ素(III)はより毒性が高い一方でより容易にメチル化されるため、この反応は生体内活性化のステップに分類されている。