铅暴露对生长发育期大鼠肝、肾功能及血液学指标的损伤作用研究*

徐 焰，车红磊，张建彬，黄 萍，柯 涛，袁亚娟，郝晓柯△，陈景元▲

(1.第四军医大学西京医院检验科，西安 710032；2.第四军医大学预防医学院军队劳动与环境卫生学教研室，西安 710032)

铅是环境中普遍存在的重金属污染物之一。人体经由空气、灰尘、食物、饮用水等接触暴露，并可在体内长期蓄积，造成全身多系统和器官的损伤及功能障碍。儿童是铅损伤的高危易感人群，铅对儿童的损伤呈连续的剂量-效应过程，可导致儿童认知缺陷、心理及行为异常，并严重危害儿童生长和发育,铅已成为危害儿童健康的“隐形杀手”[1-2]。儿童的铅吸收率较成人高且吸收速度快，一旦进入体内则难以排出，造成机体的累积损伤。目前，铅暴露对儿童机体损伤的详细作用机制不详，因此，本研究采用动物实验研究铅暴露对发育早期大鼠肝、肾功能的影响及其相关的毒性作用机制，现报道如下。

1 材料与方法

1.1材料 80只断乳(21 d)SD雄性大鼠，体质量为50～70 g，随机分为对照组及100 ppm、200 ppm和300 ppm醋酸铅浓度组各20例。铅组以不同浓度醋酸铅作为饮用水供给大鼠染毒，对照组无限制自由饮用去离子水，每天监测各组动物饮水量。各组大鼠分笼饲养，染毒期间始终自由进食普通饲料，染铅周期为6周。

1.2仪器与试剂 采用醋酸铅(PbC4H6O4·3H2O(美国Sigma公司)； AA-6800 石墨炉原子吸收分光光度计(日本岛津公司)；BH5100五通道原子吸收光谱仪(北京博晖新光电子技术公司)；7170全自动生化分析仪(日立公司)；XE-2100全自动血细胞分析系统(西森美康公司)。

1.3方法

1.3.1染铅对大鼠生长发育的影响 实验过程中，逐日观察并记录染铅大鼠的生长发育状况，包括：外观、情绪、饮食及饮水等变化。每周测量体质量并观察大鼠皮毛改变。

1.3.2染铅大鼠血铅水平检测 染毒后不同时间点(1～6周)、不同染铅剂量组大鼠利用原子吸收光谱进行尾血铅水平检测。

1.3.3铅暴露对大鼠肝、肾功能的影响 2％戊巴比妥钠麻醉动物，心脏取血，血清样本分离后，利用7170全自动生化分析仪检测各组大鼠血清中肝功能指标：天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、总蛋白(TP)、清蛋白(ALB)、碱性磷酸酶(ALP)、谷氨酰转肽酶(GGT)、胆碱酯酶(CHE)；肾功能指标：尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、尿酸(UA)、胱抑素C(CYS-C)。

1.3.4铅暴露对大鼠血液学指标的影响 2％戊巴比妥钠麻醉动物，心脏取血，加入乙二胺四乙酸二钾(EDTA-2K)标本采集管中，XE-2100全自动血液分析系统进行白细胞总数(WBC)、红细胞总数(RBC)、血红蛋白(Hb)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、血小板总数(PLT)等项目的检测，输出结果。

2 结 果

2.1染铅对大鼠情绪及皮毛缺损程度的影响 实验全程中，对照组大鼠情绪表现正常，无异常兴奋或抑制，皮毛整齐光亮，缺损程度为0级，染铅各组大鼠均可见皮毛粗乱，但无掉毛现象，缺损程度Ⅰ级。

2.2铅暴露对大鼠血铅水平的影响 原子吸收分光光度法检测结果证实，经过6周的饮水染毒，大鼠的血铅含量组间比较，差异有统计学意义(P<0.05)。 单因素方差分析显示，血铅浓度在对照组与100 ppm剂量组或对照组与200 ppm、300 ppm剂量组之间比较，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.3铅暴露对大鼠肝脏功能的影响 酶学及蛋白定量检测结果证实，经过6周的饮水染毒，大鼠的AST、ALP水平增加显著，差异有统计学意义(P<0.05)。 单因素方差分析显示，AST、ALP浓度在对照组与100 ppm剂量组或对照组与200 ppm、300 ppm剂量组之间比较，差异有统计学意义(P<0.05)，且AST、ALP水平在铅染毒不同剂量组组间比较，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

2.4铅暴露对大鼠肾脏功能的影响 免疫浊度法和化学定量法检测结果证实，经过6周的饮水染毒，大鼠的BUN、CYS-C水平增加显著，差异有统计学意义(P<0.05)。 单因素方差分析显示，BUN、CYS-C浓度在对照组与100 ppm剂量组或对照组与200 ppm、300 ppm剂量组之间比较，差异有统计学意义(P<0.05)，且铅染毒不同剂量组组间比较，差异有统计学意义P<0.05)，见表3。

表1 铅暴露对大鼠血铅水平的影响

表2 铅暴露对大鼠肝脏功能的影响±s，n=20)

表3 铅暴露对大鼠肾脏功能的影响±s，n=20)

表4 铅暴露对大鼠血液学指标的影响±s，n=20)

2.5铅暴露对大鼠血液学指标的影响 血细胞分析检测结果证实，经过6周的饮水染毒，大鼠的RBC、Hb、PLT水平显著降低，差异有统计学意义(P<0.05)。单因素方差分析显示，RBC、Hb、PLT水平在对照组与100 ppm剂量组或对照组与200 ppm、300 ppm剂量组之间比较，差异有统计学意义(P<0.05)，见表4。

3 讨 论

从2009年至今，中国儿童铅中毒事件的不断发生，已引起政府及相关部门的高度关注[3]。据不完全统计，中国不同地区、不同年龄段的儿童血铅浓度均值和几何标准差分别为5.94 μg/dL和1.58 μg/dL，以国际公认的儿童铅中毒诊断标准(10 μg/dL)，超标率为12.74％，高于欧美国家1％～5％的超标率。中国血铅污染没有明显的区域特征，主要以沈阳、南昌、云南等地为血铅浓度比较高的典型区域[3-4]。儿童的生理特点和生活习性使其铅吸收率达成人的5～8倍，而排铅能力只有成人的30％，是铅污染的最大受害者[5]。大量动物实验也进一步证实，铅的胃肠道吸收有年龄依赖性，加之儿童较成人吸收率高(成人约10％，儿童可达53％)，导致大量铅进入体内[6-7]。

全血血铅浓度是监测铅暴露首选的生物标志物，在成人吸入铅中大于50％被转运到血液里，而其中又有超过98％存在于血细胞中，儿童则更高。因此，全血铅主要指红细胞铅，是一个最典型的软组织铅，这一最主要的铅暴露生物标志物，被广泛用于人群筛查、诊断、体内负荷生物监测和金属吸收剂量评价[8-9]。

铅损伤涉及神经、血液、消化、泌尿生殖、免疫、内分泌、骨骼及牙齿等全身多系统和器官。覆盖不同年龄段儿童血铅水平对儿童发育影响的调查研究显示，0～5岁期间的铅暴露对儿童健康的危害更为严重[10-11]。

铅中毒早期缺乏特异性表现，消化系统常见症状为食欲减退、恶心呕吐、腹泻便秘、消化不良等肠胃机能紊乱；婴幼儿表现为厌食、哭闹；较大儿童可诉腹痛，但齿龈铅线及肠绞痛少见[12]。上述症状与铅直接作用于平滑肌，抑制其自主运行，并使其张力增加有关。本研究证实，肝脏功能的损伤程度与铅暴露浓度呈正相关，染铅大鼠AST水平升高提示低铅诱导肝细胞损伤；ALP水平升高提示低铅诱导大鼠肝细胞及骨代谢损伤；染铅大鼠CHE水平减低提示低铅诱导肝细胞损伤。

有研究者提出,铅是慢性肾病和高血压的诱因。铅引起的肾脏损伤包括：肾间质纤维化、肾小管退化和肾近基细胞核内包涵体等[13]。铅中毒可引起肾小管上皮细胞减少，致使肾小管对物质的排泄和重吸收功能受损。临床上出现氨基酸尿、糖尿。晚期出现尿少、氨质血症肾功能衰竭症状。本研究显示，铅的肾脏损伤程度与铅暴露浓度呈正相关，染铅大鼠BUN水平升高，提示低铅诱导肾脏功能受损；染铅大鼠CYS-C水平升高提示低铅诱导肾小球率过功能受损。

铅通过干扰机体铁摄入和置换铁在Hb合成途径中酶的作用位点影响Hb的合成，致机体贫血。铅影响亚铁血红素生物合成途径的机制与ALAD活化和靶向亚铁原卟啉合成酶的作用位点有关，最终导致亚铁原卟啉合成酶具有不同效应活性从而影响Hb的合成[14]。

本研究通过建立染铅大鼠损伤模型，发现铅致大鼠肝、肾功能及血液学损伤的作用靶分子，为阐明铅损伤机制提供实验支持，为铅中毒的预防及治疗措施提供借鉴。

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