Abstract Ingestion of metal-contaminated soils poses risks to human health. To accurately assess the risks, in vitro assays have been developed to measure metal bioaccessibility. However, they often differ considerably in gastrointestinal fluid components and assay parameters, leading to inconsistent bioaccessibility results. As such, in vitro assays need to be validated against in vivo bioassays based on in vivo-in vitro correlations (IVIVCs). To help researchers to select the best in vitro assay and increase the robustness of the IVIVCs, there is a need to review and compile existing data. In this review, we focus on three metals (As, Pb, and Cd), five common in vitro assays (SBRC, UBM, IVG, DIN, and PBET), and two in vivo bioassays (mouse and swine models). Specifically, we 1) discuss variations in metal bioaccessibility measurements among different in vitro assays, 2) identify the roles of major gastrointestinal fluid constitutes and assay parameters in affecting metal bioaccessibility, 3) summarize weaknesses associated with existing IVIVCs, and 4) establish new IVIVCs using pooled soil samples from different studies. In addition, future research directions are highlighted, including better understanding of the roles of gastrointestinal fluid components, improving in vitro assays to better correlate with in vivo bioassays, expanding bioaccessibility measurements using different in vitro assays, validation of IVIVCs using independent soils, assessing the reliability of in vitro assays in remediated soils, and addressing the mechanisms behind IVIVCs.

中文翻译：

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受污染土壤中砷、铅和镉的生物可及性：测量和验证

摘要 摄入受金属污染的土壤会对人类健康构成威胁。为了准确评估风险，已经开发了体外测定来测量金属生物可及性。然而，它们通常在胃肠液成分和测定参数方面有很大差异，导致生物可及性结果不一致。因此，需要针对基于体内-体外相关性 (IVIVC) 的体内生物测定验证体外测定。为了帮助研究人员选择最佳的体外检测方法并提高 IVIVC 的稳健性，需要审查和汇编现有数据。在这篇综述中，我们关注三种金属（As、Pb 和 Cd）、五种常见的体外测定（SBRC、UBM、IVG、DIN 和 PBET）和两种体内生物测定（小鼠和猪模型）。具体来说，我们 1) 讨论不同体外测定中金属生物可及性测量的变化，2) 确定主要胃肠液成分和测定参数在影响金属生物可及性方面的作用，3) 总结与现有 IVIVC 相关的弱点，以及 4) 使用汇集的 IVIVC 建立新的 IVIVC来自不同研究的土壤样品。此外，强调了未来的研究方向，包括更好地理解胃肠液成分的作用，改进体外测定以更好地与体内生物测定相关联，使用不同的体外测定扩展生物可及性测量，使用独立土壤验证 IVIVC，评估修复土壤中体外测定的可靠性，并解决 IVIVC 背后的机制。2) 确定主要胃肠液成分和测定参数在影响金属生物可及性方面的作用，3) 总结与现有 IVIVC 相关的弱点，以及 4) 使用来自不同研究的混合土壤样本建立新的 IVIVC。此外，强调了未来的研究方向，包括更好地理解胃肠液成分的作用，改进体外测定以更好地与体内生物测定相关联，使用不同的体外测定扩展生物可及性测量，使用独立土壤验证 IVIVC，评估修复土壤中体外测定的可靠性，并解决 IVIVC 背后的机制。2) 确定主要胃肠液成分和测定参数在影响金属生物可及性方面的作用，3) 总结与现有 IVIVC 相关的弱点，以及 4) 使用来自不同研究的混合土壤样本建立新的 IVIVC。此外，强调了未来的研究方向，包括更好地理解胃肠液成分的作用，改进体外测定以更好地与体内生物测定相关联，使用不同的体外测定扩展生物可及性测量，使用独立土壤验证 IVIVC，评估修复土壤中体外测定的可靠性，并解决 IVIVC 背后的机制。4) 使用来自不同研究的混合土壤样本建立新的 IVIVC。此外，强调了未来的研究方向，包括更好地理解胃肠液成分的作用，改进体外测定以更好地与体内生物测定相关联，使用不同的体外测定扩展生物可及性测量，使用独立土壤验证 IVIVC，评估修复土壤中体外测定的可靠性，并解决 IVIVC 背后的机制。4) 使用来自不同研究的混合土壤样本建立新的 IVIVC。此外，强调了未来的研究方向，包括更好地理解胃肠液成分的作用，改进体外测定以更好地与体内生物测定相关联，使用不同的体外测定扩展生物可及性测量，使用独立土壤验证 IVIVC，评估修复土壤中体外测定的可靠性，并解决 IVIVC 背后的机制。