摘要: 隨著中國(guó)工業(yè)化、城市化發(fā)展，重金屬污染對(duì)環(huán)境和人體健康的影響日益引起人們廣泛關(guān)注。大量調(diào)查顯示中國(guó)一般地區(qū)人群重金屬鎘、鉛暴露水平較安全，但存在局部地區(qū)攝入量偏高的情況；重金屬污染區(qū)鎘、鉛暴露情況較嚴(yán)峻。由于鎘、鉛暴露導(dǎo)致的各種急、慢性疾病，嚴(yán)重威脅著人體健康。鎘暴露可引發(fā)包括腎毒性、骨損傷、神經(jīng)毒性、心血管損傷、糖尿病及癌癥等多器官系統(tǒng)損傷；而鉛導(dǎo)致的健康危害包括神經(jīng)、免疫、血液和造血、生殖內(nèi)分泌、消化系統(tǒng)等。鎘、鉛暴露標(biāo)志物研究進(jìn)展主要基于代謝組學(xué)等分析方法的發(fā)展，但仍缺乏較權(quán)威的新指標(biāo)。

Progress in research on environmental exposure and health hazards of heavy metals in China

Abstract: With the development of industrialization and urbanization in China, the potential impact of heavy metal pollution on the environment and human health attracts attentions of the public increasingly. A large number of researches have provided evidences that the exposure to cadmium (Cd), lead (Pb) in common areas is safer, but there exists high intake of heavy metal in some areas. In addition, the exposure to Cd, Pb in highly polluted area is more serious. The acute and chronic diseases caused by Cd or Pd could exert a serious threat to human health. The exposure to Cd can lead to multiple organ injuries including renal toxicity, bone damage, neurotoxicity, cardiovascular damage, diabetes, and cancer. And health hazards caused by Pd involve neurological, immune, blood, reproductive endocrinology, and digestive systems. The progress in biomarkers of exposure to Cd, Pd is mainly based on the development of analytical methods such as metabolomics, but there still lacks more authoritative new indicators.

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對(duì)資源的需求量不斷增大，由此引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重。全球疾病負(fù)擔(dān)研究顯示，在中國(guó)主要致死致殘的前15個(gè)危險(xiǎn)因素中，與重金屬污染有關(guān)的就有環(huán)境顆粒物污染、燃燒導(dǎo)致的室內(nèi)空氣污染及鉛污染[1]。重金屬因其高毒性及多種環(huán)境介質(zhì)的普遍存在性，是環(huán)境污染的主要組成部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)僅水體重金屬污染率就高達(dá)80%以上[2]。國(guó)內(nèi)外研究表明鎘、鉛等重金屬暴露可導(dǎo)致多種急慢性疾病，但中國(guó)總體而言，重金屬暴露資料仍較缺乏，典型重金屬污染地區(qū)人群的健康危害程度也有待評(píng)估。本文針對(duì)中國(guó)近年來(lái)環(huán)境中鎘、鉛暴露流行病學(xué)證據(jù)、對(duì)居民健康危害現(xiàn)狀及鎘、鉛暴露的生物標(biāo)志物研究進(jìn)展綜述如下。

1 重金屬鎘、鉛暴露流行病學(xué)現(xiàn)狀

中國(guó)有64種金屬被列為有色金屬，其中對(duì)人體健康影響較大的有鎘、鉛、汞、銅、鋅等及半有色金屬砷。鎘是目前最常見(jiàn)的重金屬污染物，在生物體內(nèi)半衰期長(zhǎng)達(dá)10~30年，為已知最易在體內(nèi)蓄積的有毒物質(zhì)。鉛廣泛應(yīng)用于工業(yè)交通建筑等多領(lǐng)域，2000—2010年全國(guó)新發(fā)慢性職業(yè)中毒病例中鉛及其化合物引起的新發(fā)病例居首位[3]。重金屬污染區(qū)包括涉重金屬產(chǎn)業(yè)密集地區(qū)、單位面積重金屬污染物產(chǎn)生量大及環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重惡化的地區(qū)；而無(wú)相關(guān)污染性企業(yè)或重金屬本底值較低區(qū)域?yàn)橐话愕貐^(qū)。

1.1 一般地區(qū)鎘、鉛暴露

環(huán)境鎘來(lái)源包括自然因素和人為因素，其中伴隨其他金屬開(kāi)采的被動(dòng)釋放及作為工農(nóng)業(yè)原料如電鍍、塑料穩(wěn)定劑及防腐劑等人為因素是環(huán)境鎘暴露的主要原因[4]。日常膳食和吸煙是一般地區(qū)鎘攝入的主要來(lái)源[5]。環(huán)境鉛污染主要來(lái)源于采礦活動(dòng)、含鉛汽油大氣殘留、工業(yè)排放、化妝品及鉛酸蓄電池等[6]，其中食物途徑的攝入是人體鉛的主要來(lái)源。因膳食攝入是鉛、鎘進(jìn)入人體、影響身體健康的主要途徑，故食物中鎘、鉛暴露檢測(cè)是一般地區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。上海、成都和廈門(mén)地區(qū)市民膳食中鎘、鉛暴露水平研究顯示，3市居民平均每周膳食中鎘暴露量分別為0.002 5、0.005 1和0.034 6 mg/kg，分別占暫定每周可耐受攝入量(provisional tolerable weekly intake, PTWI)的35.06%、72.86%和138.40%；平均每周膳食中鉛暴露量分別為0.006 2、0.006 9和0.016 4 mg/kg，占PTWI的24.77%、27.6%和65.6%[5, 7-8]。不同年間總膳食的研究表明每人每日鉛膳食攝入量稍有降低，而人群鎘攝入量有增加趨勢(shì)[9-10]。

近期，全國(guó)東、西和中部8個(gè)省24個(gè)市縣18 120名6~60歲人群的抽樣調(diào)查結(jié)果顯示，中國(guó)一般人群血鎘幾何均數(shù)為0.49 μg/L，尿鎘為0.28 μg/L；一般人群血鉛幾何均數(shù)為34.9 μg/L，尿鉛為1.05 μg/L[11]。美國(guó)研究顯示，2011—2012年美國(guó)人群血鎘水平為0.279 μg/L，尿鎘水平為0.179μg/L，血鉛水平為0.973 μg/L，尿鉛為0.458 μg/L[12]；日本一項(xiàng)研究顯示，日本人群血鎘水平為1.23 μg/L，血鉛為15.8 μg/L[13]。提示，中國(guó)一般人群血鉛水平明顯高于美國(guó)和日本，血鎘水平高于美國(guó)。

1.2 重金屬污染區(qū)鎘、鉛暴露

重金屬污染區(qū)鎘、鉛超標(biāo)情況日益引起人們的關(guān)注。廢舊礦區(qū)附近由于重金屬污染導(dǎo)致的潛在健康危害已日益顯露。廣西某鋅鉛礦區(qū)居民健康狀況調(diào)查結(jié)果顯示，該礦區(qū)環(huán)境鎘污染對(duì)常住居民的腎臟產(chǎn)生了影響[14]。江西大余76名志愿者19年的隨訪研究顯示，與1987年比較，2006年鎘污染更為嚴(yán)重，大米中鎘含量增加了近1倍，志愿者β2-微球蛋白(β2-microglobulin, β2-MG)持續(xù)增高，提示腎功能惡化[15]。而張文麗等[16]發(fā)現(xiàn)貴州省赫章縣6~75歲各組人群累積鎘暴露水平均超過(guò)世界衛(wèi)生組織(World Health Organization, WHO)提出的鎘最大耐受量60~70 μg /d，且男性55歲以上(女性65歲以上)人群鎘累積暴露已達(dá)到WHO建議的健康危害閾值2 000 mg水平。吉耕中等[17]發(fā)現(xiàn)湖南省學(xué)齡前兒童平均血鉛為(81.9±34.5)μg/L，血鉛超標(biāo)者達(dá)23.58%，鉛中毒者為0.49%，其中某礦區(qū)幼兒園兒童血鉛異常率高達(dá)46.73%。

2 重金屬暴露對(duì)人群健康危害2.1 鎘暴露對(duì)人群健康危害

鎘是污染食品和飲水的常見(jiàn)重金屬元素。環(huán)境鎘暴露導(dǎo)致人體健康危害除腎毒性外，還引發(fā)骨損傷、癌癥、神經(jīng)毒性、糖尿病及心血管損傷等[18]。Chen等[19]研究發(fā)現(xiàn)女性或男性血鎘分別為0~2、2~5及＞5 μg /L時(shí)，骨密度依次為0.67、0.63和0.60或0.88、0.85和0.81 g/cm2，提示骨密度降低與血鎘水平呈正相關(guān)。鎘與乳腺癌發(fā)生的研究結(jié)果并不統(tǒng)一，有研究顯示鎘暴露不是乳腺癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因子[20]。但岑玉玲等[21]研究結(jié)果顯示，尿鎘高、中低水平組乳腺癌患者人表皮生長(zhǎng)因子受體2 (human epidermal growth factor receptor-2，HER-2)陽(yáng)性率分別為28.2％和16.5％；淋巴結(jié)和(或)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率分別為47.2％和32.0％；且尿鎘高水平組乳腺癌患者TNM分期較晚；尿鎘水平與患者HER-2狀態(tài)，區(qū)域/遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移狀態(tài)及乳腺癌階段均相關(guān)聯(lián)。另有研究顯示，鎘暴露可對(duì)男性工人的生殖系統(tǒng)產(chǎn)生內(nèi)分泌干擾作用[22]。

2.2 鉛暴露對(duì)人群健康危害

職業(yè)接觸鉛導(dǎo)致的健康危害包括神經(jīng)、免疫、血液和造血、生殖內(nèi)分泌、消化系統(tǒng)等并可累及腎臟[23]。Murata等[24]研究認(rèn)為血鉛濃度為107~175 μg/L時(shí)即可產(chǎn)生神經(jīng)毒性。李剛等[25]研究發(fā)現(xiàn)與非暴露組比較，中短期鉛暴露工人外周血白細(xì)胞數(shù)、粒細(xì)胞百分比及絕對(duì)值明顯升高，提示鉛暴露可能增加血液中炎癥細(xì)胞數(shù)。而林曉娜等[26]研究顯示，血鉛最高劑量組( < 600 μg/L)正中神經(jīng)末端潛伏期均值為3.63 ms，明顯長(zhǎng)于總均值3.30 ms；波幅均值為5.63 μV，明顯低于總均值7.27 Μv；而各組運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明鉛對(duì)正中神經(jīng)遠(yuǎn)端潛伏期和振幅具有影響但不影響運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度。王燕等[27]對(duì)中國(guó)鉛對(duì)男性生殖健康影響進(jìn)行了meta分析，結(jié)果顯示鉛接觸致男性陽(yáng)痿、早泄的合并relative risk (RR)值分別為2.55和2.23，表明鉛可對(duì)男性的生殖健康造成損傷。此外，鉛對(duì)兒童的影響尤為引人關(guān)注，鉛暴露可能影響兒童生理發(fā)育、認(rèn)知功能和社會(huì)情緒[28]。梁肖云等[29]研究顯示兒童血鉛與網(wǎng)織紅細(xì)胞參數(shù)呈相關(guān)性，提示鉛對(duì)血液系統(tǒng)具有一定影響。

3 重金屬暴露的生物標(biāo)志物

重金屬暴露危害人體的早期表現(xiàn)不明顯，常規(guī)檢查難以發(fā)現(xiàn)。而重金屬暴露生物標(biāo)志物研究可為重金屬中毒早期診斷提供依據(jù)，監(jiān)測(cè)健康損害的發(fā)生、發(fā)展，并及時(shí)預(yù)防和治療。

3.1 鎘暴露生物標(biāo)志物

鎘暴露早期評(píng)價(jià)指標(biāo)主要集中在腎臟，傳統(tǒng)的尿中腎毒性生物標(biāo)志物包括3類(lèi)[30]：(1)鎘及鎘結(jié)合蛋白—金屬硫蛋白(metallothionein，MT)，鎘與MT結(jié)合形成的鎘-MT可經(jīng)血液在腎臟蓄積而產(chǎn)生毒性；(2)低分子蛋白，如β2-MG、克拉拉細(xì)胞蛋白(Clara-cell protein, CC-16)、α-微球蛋白、視黃醇結(jié)合蛋白、維生素D結(jié)合蛋白等；(3)因近曲小管病理?yè)p傷而升高的蛋白，如尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶、α谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶等。近年發(fā)現(xiàn)的腎損傷分子-1(kidney injury molecule-1，Kim-1)是一種新型的腎損傷指標(biāo)，較尿蛋白出現(xiàn)早4~5周，較CC-16和MT早1~3周。尿液中Kim-1是第一個(gè)被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局和歐洲藥物機(jī)構(gòu)認(rèn)證的腎毒性指標(biāo)[31]。隨著代謝組學(xué)發(fā)展，人們希望通過(guò)代謝組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)新型標(biāo)志物。如利用高分辨率氫核核磁共振光譜儀(high-resolution 1H NMR spectroscopy)發(fā)現(xiàn)，尿中檸檬酸鹽水平與尿鎘水平顯著相關(guān)，可能成為鎘腎毒性的生物標(biāo)志物[32]。Gao等[33]利用液相色譜4級(jí)桿飛行質(zhì)譜及氣相-質(zhì)譜連用技術(shù)檢測(cè)長(zhǎng)期鎘接觸人群尿代謝物，結(jié)果顯示包括氨基酸代謝、半乳糖代謝、肌酸代謝及類(lèi)固醇激素的代謝產(chǎn)物均發(fā)生改變。其中N-甲基-L-組氨酸在尿鎘濃度很低時(shí)就顯著升高，可能成為鎘的敏感標(biāo)志物。

3.2 鉛暴露生物標(biāo)志物

按照生物標(biāo)志物的系統(tǒng)分類(lèi)方法，鉛暴露的生物標(biāo)志物分為：接觸標(biāo)志物、效應(yīng)標(biāo)志物。其中鉛的接觸標(biāo)志物包括全血鉛、紅細(xì)胞鉛、血漿鉛、唾液鉛、骨鉛、尿鉛、發(fā)鉛、指(趾)鉛和齒鉛等。但最廣泛認(rèn)可的用于檢測(cè)體內(nèi)鉛負(fù)荷及評(píng)估鉛攝入量的指標(biāo)是血鉛[34]。鉛的血液系統(tǒng)損傷標(biāo)志物有鋅原卟啉(zinc protoporphyrin，ZPP)、δ-氨基乙酰丙酸脫水酶(δ-aminolevulinic acid dehydratase，δ-ALAD)等。研究表明δ-ALAD與血鉛呈負(fù)相關(guān)，而ZPP活性與血鉛呈正相關(guān)[35]。此外WHO認(rèn)為輔酶I合成酶(nicotinamide adenine dinucleotide synthetase，NADS)降低是鉛對(duì)人體產(chǎn)生的重要效應(yīng)，故NADS活性可能作為鉛的生物效應(yīng)指標(biāo)。鉛中毒患者血漿中鉛能取代銅與血漿銅藍(lán)蛋白氧化酶結(jié)合，導(dǎo)致銅藍(lán)蛋白氧化酶活性降低，故銅藍(lán)蛋白氧化酶也可作為鉛的監(jiān)測(cè)指標(biāo)[36]。馮祖輝等[37]檢測(cè)冶煉工人血鉛與熱應(yīng)激蛋白70 (heat shock protein-70, HSP70)的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)2者呈正相關(guān)(r=0.322，P＜0.05)，提示HSP70可作為鉛接觸人群監(jiān)控的生物標(biāo)志物。

4 小結(jié)

隨著國(guó)家對(duì)重金屬危害的重視，重金屬污染及其人群健康損害研究力度正不斷加強(qiáng)，但現(xiàn)有數(shù)據(jù)基本是靜態(tài)的調(diào)查結(jié)果，缺乏大樣本的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)積累；重金屬鎘、鉛對(duì)人體健康的危害尤其是慢性持續(xù)暴露導(dǎo)致疾病的研究普遍為小樣本回顧性調(diào)查，缺乏大樣本前瞻性隊(duì)列研究；而鎘、鉛暴露的生物標(biāo)志物也缺乏較權(quán)威的新指標(biāo)，使得重金屬靶器官損害不能實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。中國(guó)環(huán)境重金屬暴露對(duì)人群健康的影響仍有許多問(wèn)題有待探討，重金屬污染大數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、新型早期預(yù)警標(biāo)志物的研發(fā)將是重金屬污染健康危害未來(lái)的研究重點(diǎn)和方向。

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網(wǎng)址: Progress in research on environmental exposure and health hazards of heavy metals in China http://m.u1s5d6.cn/newsview1248381.html