鉛暴露對生長發育期大鼠肝、腎功能及血液學指標的損傷作用研究*

徐 焰，車紅磊，張建彬，黃 萍，柯 濤，袁亞娟，郝曉柯△，陳景元▲

(1.第四軍醫大學西京醫院檢驗科，西安 710032；2.第四軍醫大學預防醫學院軍隊勞動與環境衛生學教研室，西安 710032)

鉛是環境中普遍存在的重金屬污染物之一。人體經由空氣、灰塵、食物、飲用水等接觸暴露，并可在體內長期蓄積，造成全身多系統和器官的損傷及功能障礙。兒童是鉛損傷的高危易感人群，鉛對兒童的損傷呈連續的劑量-效應過程，可導致兒童認知缺陷、心理及行為異常，并嚴重危害兒童生長和發育,鉛已成為危害兒童健康的“隱形殺手”[1-2]。兒童的鉛吸收率較成人高且吸收速度快，一旦進入體內則難以排出，造成機體的累積損傷。目前，鉛暴露對兒童機體損傷的詳細作用機制不詳，因此，本研究采用動物實驗研究鉛暴露對發育早期大鼠肝、腎功能的影響及其相關的毒性作用機制，現報道如下。

1 材料與方法

1.1材料 80只斷乳(21 d)SD雄性大鼠，體質量為50～70 g，隨機分為對照組及100 ppm、200 ppm和300 ppm醋酸鉛濃度組各20例。鉛組以不同濃度醋酸鉛作為飲用水供給大鼠染毒，對照組無限制自由飲用去離子水，每天監測各組動物飲水量。各組大鼠分籠飼養，染毒期間始終自由進食普通飼料，染鉛周期為6周。

1.2儀器與試劑 采用醋酸鉛(PbC4H6O4·3H2O(美國Sigma公司)； AA-6800 石墨爐原子吸收分光光度計(日本島津公司)；BH5100五通道原子吸收光譜儀(北京博暉新光電子技術公司)；7170全自動生化分析儀(日立公司)；XE-2100全自動血細胞分析系統(西森美康公司)。

1.3方法

1.3.1染鉛對大鼠生長發育的影響 實驗過程中，逐日觀察并記錄染鉛大鼠的生長發育狀況，包括：外觀、情緒、飲食及飲水等變化。每周測量體質量并觀察大鼠皮毛改變。

1.3.2染鉛大鼠血鉛水平檢測 染毒后不同時間點(1～6周)、不同染鉛劑量組大鼠利用原子吸收光譜進行尾血鉛水平檢測。

1.3.3鉛暴露對大鼠肝、腎功能的影響 2％戊巴比妥鈉麻醉動物，心臟取血，血清樣本分離后，利用7170全自動生化分析儀檢測各組大鼠血清中肝功能指標：天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、總蛋白(TP)、清蛋白(ALB)、堿性磷酸酶(ALP)、谷氨酰轉肽酶(GGT)、膽堿酯酶(CHE)；腎功能指標：尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、尿酸(UA)、胱抑素C(CYS-C)。

1.3.4鉛暴露對大鼠血液學指標的影響 2％戊巴比妥鈉麻醉動物，心臟取血，加入乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-2K)標本采集管中，XE-2100全自動血液分析系統進行白細胞總數(WBC)、紅細胞總數(RBC)、血紅蛋白(Hb)、平均紅細胞血紅蛋白濃度(MCHC)、血小板總數(PLT)等項目的檢測，輸出結果。

2 結 果

2.1染鉛對大鼠情緒及皮毛缺損程度的影響 實驗全程中，對照組大鼠情緒表現正常，無異常興奮或抑制，皮毛整齊光亮，缺損程度為0級，染鉛各組大鼠均可見皮毛粗亂，但無掉毛現象，缺損程度Ⅰ級。

2.2鉛暴露對大鼠血鉛水平的影響 原子吸收分光光度法檢測結果證實，經過6周的飲水染毒，大鼠的血鉛含量組間比較，差異有統計學意義(P<0.05)。 單因素方差分析顯示，血鉛濃度在對照組與100 ppm劑量組或對照組與200 ppm、300 ppm劑量組之間比較，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.3鉛暴露對大鼠肝臟功能的影響 酶學及蛋白定量檢測結果證實，經過6周的飲水染毒，大鼠的AST、ALP水平增加顯著，差異有統計學意義(P<0.05)。 單因素方差分析顯示，AST、ALP濃度在對照組與100 ppm劑量組或對照組與200 ppm、300 ppm劑量組之間比較，差異有統計學意義(P<0.05)，且AST、ALP水平在鉛染毒不同劑量組組間比較，差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

2.4鉛暴露對大鼠腎臟功能的影響 免疫濁度法和化學定量法檢測結果證實，經過6周的飲水染毒，大鼠的BUN、CYS-C水平增加顯著，差異有統計學意義(P<0.05)。 單因素方差分析顯示，BUN、CYS-C濃度在對照組與100 ppm劑量組或對照組與200 ppm、300 ppm劑量組之間比較，差異有統計學意義(P<0.05)，且鉛染毒不同劑量組組間比較，差異有統計學意義P<0.05)，見表3。

表1 鉛暴露對大鼠血鉛水平的影響

表2 鉛暴露對大鼠肝臟功能的影響±s，n=20)

表3 鉛暴露對大鼠腎臟功能的影響±s，n=20)

表4 鉛暴露對大鼠血液學指標的影響±s，n=20)

2.5鉛暴露對大鼠血液學指標的影響 血細胞分析檢測結果證實，經過6周的飲水染毒，大鼠的RBC、Hb、PLT水平顯著降低，差異有統計學意義(P<0.05)。單因素方差分析顯示，RBC、Hb、PLT水平在對照組與100 ppm劑量組或對照組與200 ppm、300 ppm劑量組之間比較，差異有統計學意義(P<0.05)，見表4。

3 討 論

從2009年至今，中國兒童鉛中毒事件的不斷發生，已引起政府及相關部門的高度關注[3]。據不完全統計，中國不同地區、不同年齡段的兒童血鉛濃度均值和幾何標準差分別為5.94 μg/dL和1.58 μg/dL，以國際公認的兒童鉛中毒診斷標準(10 μg/dL)，超標率為12.74％，高于歐美國家1％～5％的超標率。中國血鉛污染沒有明顯的區域特征，主要以沈陽、南昌、云南等地為血鉛濃度比較高的典型區域[3-4]。兒童的生理特點和生活習性使其鉛吸收率達成人的5～8倍，而排鉛能力只有成人的30％，是鉛污染的最大受害者[5]。大量動物實驗也進一步證實，鉛的胃腸道吸收有年齡依賴性，加之兒童較成人吸收率高(成人約10％，兒童可達53％)，導致大量鉛進入體內[6-7]。

全血血鉛濃度是監測鉛暴露首選的生物標志物，在成人吸入鉛中大于50％被轉運到血液里，而其中又有超過98％存在于血細胞中，兒童則更高。因此，全血鉛主要指紅細胞鉛，是一個最典型的軟組織鉛，這一最主要的鉛暴露生物標志物，被廣泛用于人群篩查、診斷、體內負荷生物監測和金屬吸收劑量評價[8-9]。

鉛損傷涉及神經、血液、消化、泌尿生殖、免疫、內分泌、骨骼及牙齒等全身多系統和器官。覆蓋不同年齡段兒童血鉛水平對兒童發育影響的調查研究顯示，0～5歲期間的鉛暴露對兒童健康的危害更為嚴重[10-11]。

鉛中毒早期缺乏特異性表現，消化系統常見癥狀為食欲減退、惡心嘔吐、腹瀉便秘、消化不良等腸胃機能紊亂；嬰幼兒表現為厭食、哭鬧；較大兒童可訴腹痛，但齒齦鉛線及腸絞痛少見[12]。上述癥狀與鉛直接作用于平滑肌，抑制其自主運行，并使其張力增加有關。本研究證實，肝臟功能的損傷程度與鉛暴露濃度呈正相關，染鉛大鼠AST水平升高提示低鉛誘導肝細胞損傷；ALP水平升高提示低鉛誘導大鼠肝細胞及骨代謝損傷；染鉛大鼠CHE水平減低提示低鉛誘導肝細胞損傷。

有研究者提出,鉛是慢性腎病和高血壓的誘因。鉛引起的腎臟損傷包括：腎間質纖維化、腎小管退化和腎近基細胞核內包涵體等[13]。鉛中毒可引起腎小管上皮細胞減少，致使腎小管對物質的排泄和重吸收功能受損。臨床上出現氨基酸尿、糖尿。晚期出現尿少、氨質血癥腎功能衰竭癥狀。本研究顯示，鉛的腎臟損傷程度與鉛暴露濃度呈正相關，染鉛大鼠BUN水平升高，提示低鉛誘導腎臟功能受損；染鉛大鼠CYS-C水平升高提示低鉛誘導腎小球率過功能受損。

鉛通過干擾機體鐵攝入和置換鐵在Hb合成途徑中酶的作用位點影響Hb的合成，致機體貧血。鉛影響亞鐵血紅素生物合成途徑的機制與ALAD活化和靶向亞鐵原卟啉合成酶的作用位點有關，最終導致亞鐵原卟啉合成酶具有不同效應活性從而影響Hb的合成[14]。

本研究通過建立染鉛大鼠損傷模型，發現鉛致大鼠肝、腎功能及血液學損傷的作用靶分子，為闡明鉛損傷機制提供實驗支持，為鉛中毒的預防及治療措施提供借鑒。

[1]Luo W,Ruan D,Yan C,et al.Effects of chronic lead exposure on functions of nervous system in Chinese children and developmental rats[J].Neurotoxicology,2012,33(4):862-871

[2]Watts J.Lead poisoning cases spark riots in China[J].Lancet,2009,374(9693):868.

[3]Binns HJ,Campbell C,Brown MJ.Interpreting and managing blood lead levels of less Than 10 microg/dL in children and reducing childhood exposure to lead:recommendations of the centers for disease control and prevention advisory committee on childhood lead poisoning prevention[J].Pediatrics,2007,120(5):e1285-e1298.

[4]董兆敏,吳世閩,胡建英.中國部分地區鉛暴露兒童健康風險評價[J].中國環境科學,2011,31(11):1910-1916.

[5]Lin GZ,Wu F,Yan CH,et al.Childhood lead poisoning associated with traditional Chinese medicine:a case report and the subsequent lead source inquiry[J].Clin Chim Acta,2012,413(13/14):1156-1159.

[6]Wang Q,Luo W,Zheng W,et al.Iron supplement prevents lead-induced disruption of the blood-brain barrier during rat development[J].Toxicol Appl Pharmacol,2007:219(1):33-41.

[7]Zhu ZW,Yang RL,Dong GJ,et al.Study on the neurotoxic effects of low-level lead exposure in rats[J].J Zhejiang Univ Sci B,2005,6(7):686-692.

[8]Barbosa F,Tanus-Santos JE,Gerlach RF,et al.A critical review of biomarkers used for monitoring human exposure to lead:advantages,limitations,and future needs[J].Environ Health Perspect,2005,113(12):1669-1674.

[9]Smith D,Hernandez-Avila M,Téllez-Rojo MM,et al.The relationship between lead in plasma and whole blood in women[J].Environ Health Perspect,2002,110(3):263-268.

[10]Revich BA,Sharov PO,Sergeev OV.Lead and children′s health:results of some Russian studies in 2000～2009[J].Gig Sanit,2011,(6):12-16.

[11]Callan AC,Hinwood AL.Exposures to lead[J].Rev Environ Health,2011,26(1):13-15.

[12]Ramos CL,Barros HM,Stein AT,et al.Risk factors contributing to childhood poisoning[J].J Pediatr(Rio J),2010,86(5):435-440.

[13]Ursula CB,Mark AP.A review of chronic lead intoxication:an unrecognized cause of chr onic kidney disease [J].Am J Med Sci,2004,327(6):341-347.

[14]Pawlas N,Broberg K,Olewińska E,et al.Modification by the genes ALAD and VDR of lead-induced cognitive effects in children[J].Neurotoxicology,2012,33(1):37-43.