环境镉暴露对人群健康损伤的研究进展

文章编号:100028020(2007)022*******・综述・环境镉暴露对人群健康损伤的研究进展翟苗苗综述　尚琪1审校中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所,北京　100050摘要:以人群调查研究资料为基础,从人体镉负荷的阈值研究、镉污染对人群健康的慢性损伤及镉损伤的鉴别诊断等方面,对环境镉污染人群健康危害的研究现状进行了回顾,在此基础上,为未来环境镉污染人群健康危害的研究目标和发展趋势提供思路。

关键词:镉污染　人群调查　慢性损伤　环境污染中图分类号:R99416　X 50311 文献标识码:AR esearch advance of environmental cadmium exposure on human health damageZHAI Miaomiao ,SHANG Q iInstitute for Environmental Health and Related Product Safety ,Chinese Center for Disease C ontrol and Prevention ,Beijing 100050,ChinaAbstract :Based on the available data of population survey ,we review the research situation of health hazards on the environment cadmium polluted population from the threshold study of cadmium burden on human body ,the chronic hazards of cadmium pollution on human health ,the identification diagnosis of cadmium hazards.The in formation in this review could provide ideas for future study g oal and development trend of health hazards in environmental cadmium pollution.K ey w ords :cadmium pollution ,population survey ,chronic damage ,identification diagnosis基金项目:卫生部疾病控制与公共卫生专项经费资助项目作者简介:翟苗苗,女,硕士研究生,E 2mail :m iaom iao970@yahoo.1通讯作者:尚琪,E 2mail :sqy oux @ 镉是一种能在人体和环境中长期蓄积的有毒重金属元素,人体对环境中镉的暴露主要经消化道摄入。

环境镉污染健康危害的典型例子当属20世纪50～60年代日本发生的“痛痛病”。

在世界范围内,镉污染的早期流行病学调查主要在欧美的职业接触工人和日本镉污染区人群中进行。

我国工业性环境镉污染始于1960s 前后,人群健康危害调查研究主要在20世纪80～90年代期间,90年代后,我国对镉污染的人群健康危害研究开展不多,仅在少数污染区进行过居民健康危害的调查。

早期镉污染对人体健康的调查研究主要围绕肾功能和骨损伤的早期监测,以及镉致疾病,如肾结石、肺损伤的临床标志研究等方面展开。

近年来镉对人群癌症和死亡的影响也有报道[1]。

历经40多年,我国环境镉污染仍持续存在[2],随着镉暴露的健康危害进展,对人体健康危害的评价工作也超越了早期回答“有”、“无”的要求,但目前镉污染人群的健康损害程度如何,损伤的发展处在什么阶段,是否出现了公害病的病例等一系列问题还无从得知。

通过对文献的回顾,了解环境镉污染对人群健康危害的研究进展情况,对指导今后的研究具有十分重要的作用。

1　镉负荷阈值研究尿镉是慢性镉接触人体镉负荷的指标,环境镉暴露后机体最先出现的变化是尿镉的增加,尿镉在什么水平引起机体损伤一直是人们关注的问题。

早在1979年LAUWERY S 提出镉接触工人尿镉>10μg Πg Cr 者,尿β22微球蛋白增加,建议此值作为一个引起肾损害的临界值;VERSCH OOR 等对镉接触工人的观察,提出尿镉>5μg Πg Cr 已经发生不可逆的肾小管功能障碍;NOG AW A 等报道镉肾功能不全的剂量2反应关系,得出尿镉的阈值:男性为318～412μg Πg Cr ,女性为411～418μg Πg Cr[3]。

吴训伟等对浙江不同程度镉污染区居民研究,发现尿镉≥2(2～5)μg Πg Cr 时,高NAG 尿和高白蛋白尿发生率相应增高[4]。

国家职业性镉中毒诊断标准,将尿镉测定连续两次在5μg Πg Cr 以上,尚无慢性镉中毒临床表现者定为观察对象[5]。

此外,NOG AW A 还用总镉累积暴露量研究了阈值问题,得出产生肾功能不全,人体累积镉摄入总量为:男性117～210g ,女性118～213g[3]。

大量动物实验和人群调查研究表明,随着总镉暴露量的增加,尿镉水平升高[6];但也有动物实验表明,在肾脏损害发生后,尿镉和镉总暴露量间无必然联系[1]。

尽管许多研究报道在较低的尿镉水平时,也能观察到肾损伤指标的升高,但一般认为,当人体尿镉达10μg Πg Cr 时可发生肾脏损害,WH O 将此值定为镉致人群肾损伤的生物阈值[7]。

2　镉对人群健康的慢性损伤211　肾脏损伤镉是人体多器官、多系统的毒物,对肾脏、骨骼、呼吸系统、心血管系统、生殖系统、免疫系统均可产生毒性[1]。

肾脏是镉最重要的蓄积部位和靶器官,因此,国内外文献的报道第36卷　第2期2007年　3月卫　生　研　究JOURNA L OF HYGIE NE RESE ARCH V ol.36　N o.2Mar.　2007255主要是肾脏损害的研究,痛痛病的诊断也是以肾脏损害指标为主,镉致人体的肾脏损害是公害病诊断和健康损伤分级的重要内容。

21111　肾脏损伤的特点及评价指标　镉对肾脏的毒性主要在肾近曲小管,引起上皮细胞溶酶体增多、增大,线粒体肿胀变形,继而近曲小管上皮细胞发生变性甚至坏死,后期也会损伤肾小球[8]。

肾损伤的主要临床表现有管型蛋白尿、糖尿、氨基酸尿、酶尿及尿镉排泄量大幅度上升等。

随着肾损伤的加重,肾小球受影响,在某些情况下,可导致肾衰[1]。

不同生物学损伤指标依镉暴露水平和损伤的不同阶段而表现各异,目前结合镉暴露水平,反映各指标变化规律的研究不多,因而模糊了各项指标的实际应用意义。

镉污染对肾脏损伤程度的早期评价指标研究报道很多。

主要有以下几类:①反映体内镉负荷水平的指标,如尿镉(U2Cd)、血镉(B2Cd)。

②反映肾小管重吸收功能障碍的指标,如β22微球蛋白(β22M icroglobulin,β22 MG)、视黄醇结合蛋白(retinel binding protein,R BP)、α12微球蛋白(α12M icroglobulin,α12MG)、尿白蛋白(A LB)。

③反映肾小管组织病理损伤指标,如尿N2乙酰2β2D2氨基葡萄糖苷酶(NAG),尿NAG同功酶A(NAG A)和尿NAG同功酶B(NAG B,肾小管上皮细胞富含NAG B)。

④其他。

如尿碱性磷酸酶(A LP)和γ2谷酰转肽酶(γ2G T)[9]、尿金属硫蛋白(U2MT)。

研究表明[10],镉的毒性作用与金属硫蛋白(MT)有关,镉与MT 结合形成镉2金属硫蛋白(Cd2MT),Cd2MT可在血液中运输到达肾脏,使镉在肾脏中蓄积。

MT作为生物标志物可反映镉的接触剂量、镉的接触效应及个体易感性。

在慢性镉接触条件下,U2MT可与U2Cd、Uβ22MG综合起来反映镉接触水平和肾功能情况。

上述指标中应用最集中的指标主要有U2Cd、Uβ22MG 和U2NAG三个指标,相互间存在着较好的相关性。

21112　痛痛病的诊断程序　痛痛病是最早发生在日本的一种公害病,主要发生在镉污染区居住30年以上,多胎生育的40岁以上妇女中,其主要特征是骨质疏松、骨质软化、多发性骨折、骨剧痛和肾小管功能障碍[1]。

1992年WH O介绍了痛痛病的诊断程序(四步筛选法):选择镉污染区50岁以上有蛋白尿(100mgΠliter)和Π或糖尿者进行尿检,以β22MG≥10mgΠL, R BP≥4mgΠL,总氨基酸氮≥20mm olΠL,Cd≥30μgΠL为筛选值,对超过上述筛选值任何一条者,进一步通过血尿分析来进行肾功能测定;最后,肾小管对磷的重吸收TRP≤80%者进行详细的健康检查包括骨骼X线检查,然后作出临床诊断[1]。

国内蔡诗文在文章中提到:日本学者以尿镉30μgΠL、β22 MG10000μgΠL为痛痛病病例筛选标准,日本50～59岁痛痛病及可疑病人尿NAG酶在5514～11311UΠg Cr之间[11]。

21113　肾脏损伤进展的研究　镉暴露引起人体肾脏损伤到出现痛痛病是一个渐进过程,对应的尿镉水平分别为10μgΠgCre和30μgΠgCre。

在这个渐进性过程中,相对应的机体各项健康损伤指标的变化走向如何?在不同的暴露———损伤阶段,各指标的相互关系如何?目前还没有文献涉及。

有文献提出长期镉暴露后,在镉损伤初期,人群β22MG轻微增加,尿NAG活性与之同步增加;当尿镉达到一定水平时,β22MG尿中排出量出现急剧增多,而尿NAG的活性变化几乎与尿镉的增加成线性关系。

肾损伤加重后,尿β22MG达到10×104μgΠg Cr 时,尿NAG出现峰值,其后,随着β22MG的升高,NAG的活性出现下降。

其原因可解释为:在镉中毒的晚期,肾小管上皮细胞萎缩、脱落,甚至消失,肾小管上皮扁平化、纤维化,肾小管上皮细胞数量的减少会引起释放NAG的量减少。

从镉慢性中毒的发展过程分析,在早期肾小球和肾功能未受损伤时,主要来自血清的尿蛋白不会明显升高,这时期中毒表现以尿镉和尿酶升高为特征。

随着暴露的增加,会出现尿镉、尿酶和尿蛋白同时升高,代表着机体出现肾的组织损伤和功能损伤。

而在镉中毒晚期,则会以尿镉和尿蛋白系列指标升高为主,同时伴随U2Cd和Uβ22MG的明显升高,骨损伤的指标和U2A LB 会出现明显改变[2]。

刘占旗等研究表明,随着尿镉的升高,尿NAG和尿β22MG同步升高,但开始时尿β22MG仅轻微增加,当尿镉达15μgΠg Cr时,尿β22MG急剧增加,尿镉达20μgΠg Cr时人群有骨损伤的发生[12]。

但也有文献结论与上述报道不一致。

李继强等研究显示,当尿镉均值为13152μgΠg Cr时,NAG和尿β22MG均值仅为6110UΠg Cr和186121μgΠg Cr[13]。