沿海和內(nèi)陸城市行體外受精-胚胎移植婦女血清中有毒金屬水平及其與膳食習(xí)慣的關(guān)系

謝婧 王斌 李智文 莊麗麗 郝翠芳 梁蓉 鹿群 閆賴賴 程子茜 張敬旭

近年來，環(huán)境有毒金屬污染引發(fā)的健康問題愈發(fā)受到人們的重視。砷、鎘、汞、鉛和鉻是五種重要的有毒金屬元素[1]。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，有毒金屬暴露可造成婦女不良生殖結(jié)局，比如嚴重的鉛暴露可引起不孕不育、流產(chǎn)、新生兒死亡和新生兒發(fā)育不全；孕期暴露于汞可導(dǎo)致胎兒汞中毒[2]；人體內(nèi)慢性鎘累積可導(dǎo)致死產(chǎn)，孕期暴露于砷可導(dǎo)致習(xí)慣性流產(chǎn)、死產(chǎn)、新生兒死亡等不良結(jié)局[3-5]。膳食和飲水是攝入有毒金屬暴露的重要途徑[6-7]。不同地區(qū)人群膳食習(xí)慣的差異，可能是人群有毒金屬攝入差異的主要因素[8]。體外受精-胚胎移植(invitrofertilization and embryo transfer, IVF-ET)是治療不孕癥的主要手段[9]，目前缺乏有關(guān)行IVF-ET婦女體內(nèi)有毒金屬濃度水平的影響因素研究。本研究選擇山東省煙臺(沿海)和北京(內(nèi)陸)兩個典型城市的行IVF-ET手術(shù)婦女，調(diào)查其血清內(nèi)有毒金屬濃度水平，并探究膳食習(xí)慣是否影響婦女血清有毒金屬濃度，為探討有毒重金屬對生殖健康的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

對象與方法

一、人群募集

研究對象為2015—2017年北京大學(xué)人民醫(yī)院和山東省煙臺毓璜頂醫(yī)院收治的首次在醫(yī)院行IVF-ET的婦女，須符合下列募集條件：(1)年齡 ≤ 40歲；(2)18.5 kg/m2≤ BMI ≤ 28 kg/m2；(3)不孕年限 ≥ 1年；(4)進入IVF-ET治療周期前3個月內(nèi)沒有接受過任何甾體類藥物治療；研究對象排除標準：(1)存在輸卵管積水；(2)腺肌病；(3)甲狀腺功能異常；(4)高泌乳素血癥；(5)糖尿病(I型和II型)；(6)心血管疾病；(7)盆腔結(jié)核。本研究共募集311名行IVF-ET手術(shù)的婦女，剔除6位未能有效提供血液標本的受試者，剩余305位婦女被納入分析。該研究獲北京大學(xué)人民醫(yī)院和山東省煙臺毓璜頂醫(yī)院倫理委員會批準。

二、方法

1.一般情況及膳食頻率調(diào)查：在婦女進入IVF-ET周期前通過問卷調(diào)查婦女的一般情況和近一個月內(nèi)膳食習(xí)慣。一般情況包括年齡、BMI、職業(yè)、被動吸煙情況；飲食習(xí)慣包括近一個月內(nèi)平常每周食用肉類(含海鮮)、新鮮蔬菜、新鮮水果、燒烤食品和煎炸食品頻率。頻率分類為“每周<1次”、“每周1～3次”和“每周>3次”。

2.血樣采集及血清有毒金屬元素測定：在婦女進入IVF-ET治療周期前一天采集空腹靜脈血樣品，分離血清。測定血清中砷、鎘、汞、鉛和鉻等五種有毒金屬的含量。用1%的硝酸將血清稀釋20倍，混勻。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(型號：DRC-II，美國Perkin Elmer公司)。霧化氣流量：0.90 L/min，輔助氣流量：1.5 L /min，等離子體氣流量：15.0 L /min, 射頻發(fā)生器功率：1 170 w，駐留時間：100 ms，樣品提升量：1.1ml/min，掃描方式：單點跳峰，分辨率：0.7～0.9 aum。實驗分析工作由北京大學(xué)生物醫(yī)藥衛(wèi)生分析中心完成，相關(guān)操作流程通過中國計量認證(China metrology accreditation, CMA)批準通過。有毒金屬濃度表示為中位數(shù)(四分位數(shù)間距)。

3. 統(tǒng)計學(xué)處理：采用Pearson卡方檢驗兩組人群分布差異和飲食頻率的差異，人群血清中有毒金屬濃度不呈正態(tài)分布，因此采用Mann-Whitney U檢驗比較大小差異。檢驗顯著性水平為P<0.05。

結(jié) 果

一、人群特征

本研究共募集行IVF-ET手術(shù)的婦女305名，其中北京市人民醫(yī)院127名，煙臺毓璜頂醫(yī)院178名。兩地區(qū)婦女在年齡、BMI、職業(yè)、被動吸煙方面的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。見表1。

二、兩地婦女血清內(nèi)有毒金屬濃度水平[中位數(shù)(四分位數(shù)間距)]比較

北京地區(qū)接受IVF-ET手術(shù)婦女血清內(nèi)有毒金屬濃度為：砷濃度10.1 (9.41，11.2) ng/ml、鎘0.41 (0.15，0.50) ng/ml、汞0.23 (0.17，0.33) ng/ml、鉛0.22 (0.15，0.33) ng/ml、鉻0.35 (0.26，0.46) ng/ml；煙臺地區(qū)婦女血清內(nèi)有毒金屬濃度為：砷11.6 (10.3，13.8) ng/ml、鎘0.14 (0.11，0.17) ng/ml、汞0.29 (0.21，0.41) ng/ml、鉛0.48 (0.30，1.71) ng/ml、鉻0.24 (0.17，0.37) ng/ml。北京地區(qū)接受IVF-ET手術(shù)婦女血清中鎘和鉻的濃度顯著高于煙臺地區(qū)婦女，煙臺地區(qū)接受IVF-ET手術(shù)婦女體內(nèi)砷、汞和鉛的濃度水平顯著高于北京地區(qū)婦女，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。見表2。

表1 北京煙臺兩地行IVF-ET手術(shù)婦女基本特征比較[n(%)]Table 1 Characteristics of women undergoing IVF-ET in Beijing and Yantai[n(%)]

Note:#Total number may not be equal to the number of cases or controls due to missing or unknown data

表2 北京煙臺兩地行IVF-ET手術(shù)婦女體內(nèi)五種(砷、鎘、汞、鉛、鉻)有毒金屬濃度水平比較(單位：ng/ml)Table 2 Comparison of toxic metals (As, Cd, Hg, Pb, Cr) concentrations(ng/ml) of women undergoing IVF-ET in Beijing and Yantai

Note:Data were shown as median value (inter-quartile range)；Mann-Whitney U test，*P<0.05

三、血清有毒金屬濃度水平與膳食頻率的關(guān)系

根據(jù)本研究人群有毒金屬水平的中位數(shù)值將五種有毒金屬暴露分別分為兩組，表3列出了人群日常飲食頻率與有毒金屬暴露水平的劑量反應(yīng)分析結(jié)果。當(dāng)調(diào)整年齡、BMI、地區(qū)后，本研究中婦女體內(nèi)不同砷、鎘、汞、鉛、鉻暴露水平下，兩地婦女平均每周食用肉類(含海鮮)、新鮮蔬菜、新鮮水果、燒烤食品和煎炸食品的頻率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

四、不同研究中的人群血清有毒金屬濃度比較

表4將本研究結(jié)果與其他實驗研究中健康婦女或?qū)φ战M婦女血清中有毒金屬物質(zhì)進行對比后發(fā)現(xiàn)，北京和煙臺兩地婦女體內(nèi)汞、鉻濃度低于其他研究的健康人群，砷、鎘、鉛濃度位于其他各項研究健康人群水平范圍內(nèi)；北京市和煙臺市行IVF-ET婦女血清中汞和鉻處于較低水平，砷、鉻和鉛的濃度均在正常范圍內(nèi)。表中其他各項研究和本研究選取的研究方法均為ICP-MS。

表3 血清有毒金屬濃度與飲食頻率的關(guān)系

aCalculated by using binary Logistic regression adjusted for maternal age, BMI, and city

表4 不同研究中的人群血清有毒金屬濃度比較(單位：ng/ml)

Note:"/"Unreported;aData were shown as median value (inter-quartile range)；bData were shown as geometrical mean;cData were shown as mean±standard deviation

討 論

本研究發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)行IVF-ET婦女血清內(nèi)鎘和鉻元素濃度水平顯著高于山東省煙臺地區(qū)，煙臺地區(qū)行IVF-ET婦女體內(nèi)砷、汞和鉛的濃度水平顯著高于北京地區(qū)。兩地婦女體內(nèi)汞、鉻濃度低于各項研究的健康人群。砷、鎘、鉛濃度位于各項研究健康人群水平范圍內(nèi)。兩地婦女在食用肉類(含海鮮)、新鮮蔬菜、新鮮水果、燒烤食品和煎炸食品頻率方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

本實驗中數(shù)據(jù)的采集分為問卷采集和血液樣本采集兩部分。本研究對混雜因素進行了控制，更好地對血清中的有毒金屬物質(zhì)濃度進行了比較。本研究發(fā)現(xiàn)，兩地婦女在年齡、BMI、職業(yè)、是否吸煙方面差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。在將本研究結(jié)果與其他實驗研究中的健康婦女或?qū)φ战M婦女血清有毒金屬物質(zhì)對比時發(fā)現(xiàn)，北京市和煙臺市行IVF-ET婦女血清中汞和鉻處于較低水平，砷、鉻和鉛的濃度均在正常范圍內(nèi)。說明北京市和煙臺地區(qū)行IVF-ET婦女體內(nèi)有毒金屬暴露水平較低，處于一般水平。

本研究發(fā)現(xiàn)，兩地婦女血清內(nèi)有毒金屬暴露水平存在顯著性差異，其中，北京地區(qū)婦女的鎘和鉻暴露水平顯著高于煙臺地區(qū)，煙臺地區(qū)婦女血清內(nèi)砷、汞和鉛暴露水平顯著高于北京地區(qū)。文獻報道，砷、鎘、汞和鉛富集在海鮮內(nèi)[16]，尤其是魚類中砷、汞、鉛可能存在大量富集[17]。葉菜中鉛、鎘和鉻的水平較高[18]。然而本研究并未得出平均每周食用肉類(含海鮮)、新鮮蔬菜、新鮮水果、燒烤食品和煎炸食品與體內(nèi)有毒金屬暴露水平存在相關(guān)性。由于煙臺為沿海城市，食用海鮮頻率高于內(nèi)陸的北京地區(qū)，因此食用海鮮可能是導(dǎo)致砷、汞、鉛暴露增加的原因。由于本研究并未對使用海鮮進行單獨分類，因此無法探究食用海鮮頻率與有毒金屬暴露的關(guān)系。

本研究發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)婦女體內(nèi)鎘和鉻的濃度水平顯著高于煙臺地區(qū)。砷、汞、鉛主要由飲食和飲水?dāng)z入。除飲食飲水外，鎘的暴露途徑主要為吸入暴露和吸煙，鉻的主要暴露途徑為吸入暴露和皮膚接觸[8]。以往研究表明，鎘會隨著汽車輪胎老化而暴露在空氣中[19]，鉻存在于柴油和汽車尾氣中，并在汽車行駛時向空氣中排放[20]。北京是內(nèi)陸城市，交通狀況更加復(fù)雜，空氣污染水平也較為嚴重，因此道路交通狀況和空氣污染可能是導(dǎo)致北京地區(qū)婦女體內(nèi)鎘和鉻增加的原因。

本研究缺少對于兩地空氣污染水平的監(jiān)測，因此無法探討空氣污染是否為造成兩地婦女血清中有毒金屬濃度差異的影響因素之一。其次，本研究采用問卷調(diào)查的方式調(diào)查兩地婦女膳食習(xí)慣，由于問卷填寫為回顧性，因此可能存在回憶偏倚。另外，本研究在膳食調(diào)查方面將食用肉類和海鮮合并，可能無法體現(xiàn)食用海鮮頻率存在的作用。盡管存在上述局限性，但本研究較好地控制了相關(guān)混雜因素以對比兩地婦女有毒金屬濃度水平，發(fā)現(xiàn)兩地行IVF-ET手術(shù)的婦女體內(nèi)有毒金屬濃度存在差異，這對后續(xù)的研究具有提示作用。

綜上所述，北京和山東省煙臺兩地行IVF-ET手術(shù)的婦女血清中有毒金屬濃度水平存在一定差異，但均不顯著高于普通人群水平。本研究中結(jié)果未發(fā)現(xiàn)膳食習(xí)慣影響婦女體內(nèi)血清金屬濃度水平的分布。