骨铅含量应作为人体铅中毒新的生物标记_易伟松

DOI:10.16755/ ki.issn.1006-446x.2006.04.001 广东微量元素科学　2006年 GUAN GDO NG WEI LI ANG YU ANSU KEXUE 第13卷第4期　文章编号:1006-446X(2006)04-0001-06骨铅含量应作为人体铅中毒新的生物标记易伟松　罗贤清＊　陈建军　王海婴　王　芳(华中农业大学理学院,湖北　武汉430070)摘　要:综述了人体铅含量的危害,血铅检测的局限性以及骨铅检测的必要性和检测技术研究进展。

认为国内应该加强相关的研究,早日将骨铅含量作为人体铅中毒新的生物标记。

关键词:骨铅;血铅;铅中毒;生物标记中图分类号:R446.19 文献标识码:A人类受工业和环境污染,铅元素被大量摄入体内,造成多种严重的病变。

例如造成肝、肾的损伤,影响神经系统的功能;对儿童的智能行为发育和体格成长极为不利;更使患者人群有较高的致癌的概率。

因此,快速、准确地分析人体铅含量是各医疗卫生、环境保护部门及其它社会部门所关注的重要问题。

本文拟就铅的危害,血铅检测的局限性,骨铅检测的必要性以及检测技术研究进展进行探讨。

1　铅对人体的危害科学研究发现,铅含量过高会对人体许多系统(骨髓造血系统、神经系统、肾脏和生殖系统及消化系统等)造成伤害[1]。

铅进入体内可损害骨髓造血系统,使血红蛋白合成障碍,引起贫血;损害神经系统[2],引起末梢神经炎,干扰神经功能,使神经传导速度减慢,造成行为、意识及神经效应改变,引起运动、感觉异常,闪电样疼痛,进而发展到感觉减退和肢体无力,甚至造成周围神经麻痹;损害肾脏和生殖系统,引起中毒性肾炎和男性精子生成减少、妇女不孕、流产、早产、死胎;损害消化系统,引起肝肿大、食欲下降等。

人体铅含量过高对婴幼儿童毒害作用非常敏感,血铅在极低水平就能引起维生素D3的代谢障碍,使胃肠道中钙和磷的吸收减少,肾脏排钙增加,而骨组织的钙却下降,产生一系列缺钙的症状。

其次,铅可以抢占钙离子的靶位点,从而干扰钙离子的正常代谢活动,最终使骨组织钙化过程减弱,骨细胞代偿性增生,骨骼变形而导致佝偻病。

如果,铅毒不排除,佝偻病难以治好。

另外,铅可影响生长激素、促进甲状腺素等的分泌和代谢活动,导致儿童生长发育障碍[3-4]。

据研究,血铅每增加100μg/L,儿童身高少长1.3cm;进行驱铅治疗,血铅水平下降,儿童的生长速率从治疗前的5.8cm/年,上升到11cm/年[5]。

同时,铅使牙齿的发育也受到影响,牙齿变黑、脱落、易龋变、疼痛等。

铅能选择性损害视杆细胞的功能和与此有关的暗适应能力,影响视网膜的结构和功能,产生视觉病理改变,如弱视、夜盲、视神经炎、视神经萎缩、眼肌瘫痪、失明等。

铅中毒可使儿童免疫力降低,容易发生感冒、扁桃体炎[6]。

铅中毒还能使儿童智能和心理行为的发育受到影响[7-9]。

收稿日期:2006-02-13作者简介:易伟松(1977—),男,讲师。

研究方向:生物物理。

通讯作者:罗贤清(1953—),男,副教授。

研究方向:放射性生物物理。

2　铅在人体代谢的动力学模型无论通过呼吸道、饮食或体表接触等方式进入人体的铅,都会通过软组织,如血液、肝、肌肉等的运转,一部分排出体外,而另一部分进入全身骨骼系统。

瑞典科学家AHL GRE N等人[10]根据正常人和受到铅污染人群的统计结果,提出了一个铅进入人体代谢的动力学模型,如图1所示。

AHL GRE N利用上述动力学模型对非职业性或环境污染时接触铅的人群进行了推算,日吸收量Ab为15μg/d,日交换率λ10,λ12,λ21,见图1。

计算55年后该人群血铅为0.43μmol/L,骨铅值为3μg/g,这些值很好地与瑞典正常人参照值相吻合。

同时,他又对铅严重职业性接触的人群进行了同样的分析。

若某一人群平均血铅3.4μmol/L(相当于756μg/L),骨铅80μg/g,同样用上述模型进行推算,得出铅接触期之后7年,血铅值变为1.2μmol/L(即253μg/L),骨铅值变为74μg/g,血铅值下降了64.7%,骨铅值只降低了7.5%。

这个结果与实际测量值也很近似,说明铅在人体内代谢的这个动力学模型是相当可靠的。

这个模型对铅中毒病例的分析说明,在停止职业性铅污染后,血铅值会较快地衰减,其中一部分会进入骨骼,而骨骼中铅的衰减速度很慢,因此骨骼中会较长时间存留铅元素,成为人体内部长期存在的中毒源库。

国外有的专家研究指出,无论是在职的或已退休的职业性受污染的人群,他们体内骨骼中的铅含量与血铅含量的时间积分值(time-integrated blood Pb)有很强的正相关关系[11],这就正确地简述了骨骼中铅含量与血铅含量的关系。

3　血铅检测的局限性测血法是目前国际上检测人体内铅含量的通用方法。

研究和实践表明,血铅含量能一定程度上显示铅在体内吸收、停留、释放、排泄的变化,是反映近期铅接触的重要指标。

无论是在环境铅污染较严重的情况下,还是在稳定的低水平铅接触状态下,血铅都能反映当时体内的铅含量状况。

但是,血铅水平只与环境铅暴露水平呈平衡关系,而不能直接反映体铅负荷量的高低[12]。

目前我国医疗卫生单位常以国际诊断标准血铅含量高于100μg/L作为铅中毒的下限值。

血铅检测的方法一般有四种:原子吸收光谱法(AAS)、塞曼效应石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)、阳极溶出伏安法(ASV),红细胞原卟啉(EP)测试法[13]。

严格地说只有高精度的石墨炉原子吸收光谱法和高档次的3D108血铅分析仪才能测出较准确的血铅值。

其结果仅能反映近一个月铅暴露状况,对筛查铅中毒有意义,能早期发现高血铅人群,以便及时采取干预措施。

筛查方法直接测定血铅水平,近来研究用外周血纸片法测定血铅简便、价廉,适用于铅严重污染地区筛查[14]。

检测血铅含量是一项要求非常高的操作,检测人员要进行统一培训,要有统一的设备和标准。

如在具体操作过程中,检测人员要使用优级纯酒精及无铅棉球对采血部位彻底消毒,否则,会影响检测结果的正确性;采血时要注意挤压方法的操作,否则,血液标本被组织液稀释可能会导致结果偏低等;这只是对检测人员最基本的要求。

同时,由于血铅是微量测定,如果某个环节出现问题,可以说是“失之毫厘,谬以千里”。

即使检测结果准确,如果仅仅把血铅值作为唯一衡量铅中毒程度指标也是不全面的。

这不仅因为不同时期血铅测量结果值会变化,而且因为血铅值不能表征铅在人体内的积存效应。

由于血铅含量占整个人体摄入的铅含量的比例很小,其生物半衰期仅有30d左右,且随着人体各种代谢的进行,血铅含量会发生变化;而摄入人体90%～95%的铅主要存储在骨骼中,且它们存在骨骼中的半衰期可长达25年左右[15]。

因此,严格地说只有骨骼中的铅含量值才是正确反映人体受铅污染中毒程度的指标。

特别是那些长期接触铅元素的职业人员和环境污染地区人群,测量人体内骨铅含量是十分必要的。

4　骨铅检测的必要性事实上,铅进入体内后大部分沉积于骨骼中,骨组织是体内最大的铅储存库。

骨铅水平是反映铅负荷状况的理想指标,可以作为累积接触的生物标志物,能够预测与铅接触有关的生物效应。

因而骨铅能用于研究慢性铅接触与不良健康影响的关系,也可以比较确切地判定铅中毒病人采用排铅疗法的效果。

PAYTON等[16-17]发现中老年男性骨铅水平与认知行为测验得分呈负相关,该研究显示胫骨高铅水平与空间模仿和图像记忆比血铅相关性要强,而血铅与其他认知测验结果比骨铅相关性要好,文章认为环境低水平铅接触在衰老过程中对认知功能损害起作用。

STEW ART等[18]采用横断面研究观察铅作业工人的胫骨铅水平与认知功能得分呈负相关,主要在言语和记忆方面,认为铅的影响是累积和持续存在的。

SCHW ARTZ等[19]随后进行了4年的纵向研究,以脱离接触16年的535名铅作业工人作为接触组,118名非接触铅者为对照组,第一年检查血铅水平,第二年测定胫骨铅水平,进行神经行为测验2～4次。

结果发现,与对照组比较,接触组神经行为测验评分逐年下降,特别表现在学习和记忆力方面。

骨铅水平能测验认知功能的逐年下降,接触铅的人群胫骨铅含量峰值每增加15.7μg/g,其年认知功能下降相当于对照人群基线年龄增加5岁的下降程度。

作者认为骨铅水平是智力衰退的重要决定因素,甚至在脱离环境若干年后智力衰退仍呈进行性下降。

有人[20]用KXRF测定了301名小学生的骨铅含量,研究了骨铅负荷与反社会行为、注意力、神经行为和学业成绩的关系。

结果发现,在将7岁时的CBCL评分作为协变量加入评估模型中后,11岁时双亲报告的躯体疾病、违法、攻击、内向和外向行为与骨铅水平显著相关。

教师报告的躯体疾病、忧郁/压抑、社会问题、注意力问题,以及违法、攻击、内向、外向行为也与骨铅水平密切相关,高铅组(骨铅含量高于中位值)儿童注意力损伤、攻击和犯罪行为增多的危险性显著增加。

一项新的研究发现,骨铅含量高的孕妇易发生孕晚期妊娠高血压。

研究人员对1000多名孕晚期妇女跟骨和胫骨的铅水平进行检测后发现,随着骨铅水平的升高,血压亦呈上升趋势。

骨铅水平反映了以前接触毒性物质的情况,铅并非高血压的主要危险因素,只是孕妇骨铅增加与妊娠高血压之间有一定关系。

以前接触铅较多的人群高血压发生率也较高。

血铅水平反映的是近期毒性物质的接触情况。

血铅水平较低,但以前接触铅较多的孕妇发生高血压的危险依然较高。

由于孕妇在孕期骨质破坏增加,释放钙质供胎儿生长发育,所以骨质中的铅释放会导致血铅含量增加[21]。

最近,通过KXRF对590名中老年患者进行了研究。

发现高血压家族史(遗传影响的代表),体质量指数(肥胖症的指标)和骨皮质中铅的水平(非血铅)是以后发生高血压的重要的预测指标。

同时发现,骨铅在对这些患者的前瞻性研究中,可以预测高血压的发生,在中年女性中也发现这种关系。

在骨铅与高血压危险因素的一些研究中,男性的骨皮质铅与高血压有比较强的关系;而女性的骨小梁铅与其有较强的关系。

这可能反映了在骨周转率方面有性别差异,因此,就毒性而言,骨铅至关重要[22]。

5　骨铅XR F检测技术的研究进展与展望历史上不够重视人体骨铅含量的检测,主要受制于活体检测技术的发展水平。

骨铅含量可用原子吸收法测定,但只能通过活体摘取骨样或尸体解剖后制样进行分析[23]。

齿铅被认为可代表机体铅负荷情况,但是仅适于换牙期儿童铅毒性的研究,应用范围受到很大的限制。

因此历史上很难直接无创伤地测量人体骨铅含量。

直到20世纪70年代后期,最早由AH LGRE N等[24]用γ射线激发人体手指中的铅,放出特征X射线,即体内X射线荧光技术(In vivo XR F),测定出体内骨基质中的铅含量。

经过许多研究者的努力[25-28],终于建立了体内X射线荧光分析系统。