河南某县食管癌高、低发区饮用水微量元素含量及遗传毒性比较

刘彩红，杨建萍，陈奎生

1)郑州大学第一附属医院感染管理科;郑州大学基础医学院 郑州450052 2)郑州大学第一附属医院病理科 郑州450052#通讯作者，男，1964年3月生，博士，教授，研究方向:肿瘤病理，E-mail:chenksh2002@yahoo.com.cn

食管癌是一种严重威胁人类健康的恶性肿瘤，其发病有显著的地域性差异［1］。沙颍河是淮河流域的最大支流之一，全长418 km，流域面积34 400 km2。随着淮河流域的快速城市化，沙颍河沿岸出现了“癌症村”，当地村民食管癌的患病率和死亡率明显高于全国农村［2］。据流行病学调查［3-4］，水中微量元素含量及其遗传毒性可能与食管癌发病有关，但各研究所得结论不尽一致。作者观察了食管癌高、低发区饮用水中微量元素及其遗传毒性的差异，分析报道如下。

1 材料与方法

1.1 调查地区的选择 调查现场位于沙颍河流域的某县。在距沙颍河河床2 km 以内和20 km 以外分别选取食管癌高发区的X 村和低发区的S 村。两个村庄在经济水平、人口构成及生活习惯等方面相近。

1.2 仪器与试剂 Optima 2000DV 型电感耦合等离子体发射光谱仪(美PE 公司);硝酸、高氯酸均为分析纯;松滋青皮豆(华中师范大学生命科学学院)。

1.3 水样的采集 两个村庄均随机抽取30 户居民，采集居民的浅井水(生活用水)水样各30 份于1 000 mL硼硅玻璃瓶中，4℃保存。毒性指标分析在采样后24 h 之内，温度25℃左右室内完成。

1.4 水样中微量元素的测定 采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定所取水样中铜、锌、铁、硒、锰、镍和铅等7 种微量元素的含量。

1.5 蚕豆根尖微核实验 将松滋青皮豆放入盛有自来水的烧杯内，于25℃温箱中浸泡36～48 h，吸涨后用纱布包裹置解剖盘内，催芽至根长到2～3 cm。选取上述种子4～5 粒，放入盛有被测水样的培养皿中染毒4～6 h，同时以蒸馏水作阴性对照，以200 mg/L 硝酸铅溶液作阳性对照(n=30)。根尖细胞恢复培养后24 h，固定、染色、压片观察，每个根尖观察处于生长点的细胞1 000 个。测定其微核细胞千分率，计算污染指数(PI)。根据1986年颁布的《环境监测技术规范》规定，PI 在0～为基本无污染，1.5～为轻度污染，2.0～为中度污染，3.5 以上为重度污染。微核细胞千分率=样点观察到的微核细胞数/样点观察的细胞数×1 000‰。PI =样品的微核细胞千分率平均值/阴性对照的微核细胞千分率平均值。

1.6 统计学处理 采用SPSS 12.0 处理数据。应用两独立样本的t 检验比较两个村庄水样中微量元素的含量及铜锌比，应用单因素方差分析和SNK-q检验比较不同水样中蚕豆根尖微核细胞千分率的差异，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 2 个村庄浅井水水样中微量元素含量的比较食管癌高发区X 村水样中铜、铁、镍、铅含量和铜锌比均高于食管癌低发区S 村(P ＜0.05)，X 村水样中锌、硒和锰含量低于S 村(P ＜0.05)，见表1。

表1 2 个村庄浅井水水样中微量元素含量比较 mg/L

2.2 不同水样对蚕豆根尖的毒性结果 见表2。由表2知，X 村水样诱发蚕豆根尖微核细胞千分率高于S 村。X 村和S 村PI 分别为4.7 和2.8，分别为重度污染和中度污染。

表2 不同水样对蚕豆根尖细胞微核细胞千分率的影响

3 讨论

在世界范围内，食管癌发病率和致死率在常见癌症中分别排第8 位和第6 位; 食管癌也是我国常见的消化道肿瘤，在全国恶性肿瘤死亡总数中占22.34%，仅次于胃癌，居第2 位［5］。食管癌病因至今不明，有研究［6］认为，体内某些微量元素含量的变化与肿瘤的发生、发展、预防及治疗密切相关。

某些微量元素必须从饮食中摄取，人体微量元素的不足、过剩或比例失调均有可能诱发癌变［7］。铜是人体必需微量元素，但过量可造成机体脂质过氧化，粒细胞、巨噬细胞吞噬杀菌力下降，免疫功能受损;同时铜能够促进电子转移，有利于氧化反应，机体内铜含量升高可增加活性氧的产生而造成细胞损伤［8］;铜与锌是两种互相拮抗的微量元素，锌对核酸、蛋白质和激素的合成及免疫过程有直接作用，能影响细胞分裂、生长和再生，肿瘤患者铜浓度增加势必会引起锌含量代偿性降低。该研究结果显示食管癌高发区比低发区水样中铜含量及铜锌比值高，提示水中铜含量升高可能是食管癌发病的原因之一，该结果与文献［9］报道相一致。

铁是人体内含量最大的微量元素，是血红蛋白、肌红蛋白以及某些酶的重要组成成分。铁与呼吸和免疫密切相关，同时影响人体对其他微量元素的吸收。铁缺乏时，影响吞噬细胞的功能，干扰核酸合成，干扰含铁酶参与的细胞代谢过程［10］。该研究结果显示食管癌高发区比低发区水样中铁含量高。相关研究［11］发现摄入较多血红素铁似乎与食管癌和胃癌风险增加有关，而摄入锌却会降低这种风险。

硒可以增强受损DNA 的修复能力，同时还可以通过影响信号转导途径中的连接蛋白调控肿瘤细胞凋亡，发挥其抗肿瘤作用［12］。该研究结果发现食管癌高发区水样硒元素含量要低于食管癌低发区，与Wei 等［13］的前瞻性研究结果相似，硒元素含量降低会增加食管癌的风险。

近年来有研究［14］表明镍、铅均具有不同程度的致癌作用。该研究中食管癌高发区水样镍和铅含量较高，提示镍和铅可能是食管癌发病的病因。锰是人体必需的微量元素，某些氧化酶和硝酸盐还原酶的重要组成成分，能够抑制亚硝胺类致癌物产生;该研究结果则显示食管癌低发区水样锰元素含量略高于高发区，与文献［15］结果一致。

微核是致突变物质引起分裂期细胞染色体畸变而形成的，水中含有多种污染物可能会诱发蚕豆根尖细胞的微核效应［16］。经各水样染毒处理后，蚕豆根尖形态出现了不同程度的损伤，表现为根尖长度明显变短，根尖颜色发黄、变黑等。该研究结果显示，食管癌高、低发区对蚕豆根尖细胞的污染程度分别为重度污染和中度污染。高发区饮用水微核细胞千分率和PI 均较高，提示食管癌高发区饮用水中存在致染色体畸变的物质，饮用水污染可能是食管癌的危险因素。

综上所述，食管癌高、低发区饮用水中微量元素水平的差异可能是沙颍河流域食管癌发病率具有明显地域性的原因之一; 该研究为沙颍河流域食管癌的防治提供了依据和参考。

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