沙颍河铅污染对儿童GH-IGF-1轴和体格发育的影响*

罗毅鑫，黄 祺，唐春宇，程学敏，高亚琳，陈虹钖，黄 楠，李桉琪，薛玉堂，左其亭，巴月，崔留欣

1)郑州大学公共卫生学院环境卫生学教研室 郑州450001 2)郑州大学临床医学系 郑州450052 3)沈丘县疾病预防控制中心 沈丘466300 4)郑州大学水利与环境学院 郑州450001

#通讯作者，男，1955年5月生，教授，研究方向:环境毒理学，E-mail:clx@zzu.edu.cn

沙颍河属淮河水系，位于河南省境内，全长418 km，流域面积覆盖34 400 km2，因为近年来河两岸人口增多和经济发展，工、农业废水和生活污水排放的增加，对其污染已经超出了本身的自净能力［1-2］。有研究［3］显示，淮河水系污染水平与当地居民健康关系密切;但报道和研究大多与成人有关，而有关淮河水系对儿童健康的影响少有报道。母亲孕期及出生后环境暴露均可影响胎儿及婴幼儿生长发育［4］。8～13 岁的儿童处于发育的关键时期，对环境污染敏感。生长激素-胰岛素样生长因子-1(growth hormone-insulin-like growth factor-1，GH-IGF-1)轴是儿童生长发育的主要调控因素，与人体生长发育密切相关。GH-IGF-1 轴的重要组成部分有生长激素(growth hormone，GH)、生长激素结合蛋白(growth hormone binding protein，GHBP)、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)和胰岛素样生长因子结合蛋白3(insulin growth factor binding protein 3，IGFBP3)。近年来有关GH-IGF-1 轴与人类胎儿期、儿童期以及青春期生长发育的关系已有不少报道［5-6］。该研究在测定沙颍河河水、沿岸居民饮用水中重金属环境暴露水平的基础上，测定儿童血中GH-IGF-1 轴相关因子水平和体格发育指标，探讨河水、当地饮用水及土壤污染对当地儿童体格发育的影响。

1 材料与方法

1.1 调查点和研究对象的选择 以往的监测数据和文献［7-8］表明，沙颍河在豫皖两省交界处的S 县境内河流水质污染严重，超过地表水劣Ⅴ类标准，对两岸居民恶性肿瘤的发生产生了一定的影响［3］。故该次调查现场选在S 县境内，依据环境监测结果，分别在距河床2 km 以内和20 km 以外随机抽取一个村庄作为污染区和对照区，两地区自然状况、经济条件、人口构成、农作物种类、生活习惯等条件均相似，均系农业生产区，均不存在工业污染来源。采用整群抽样方法分别抽取两村庄小学本地出生、成长的8～13 岁儿童作为调查对象，其中污染区69 人(男孩30 人，女孩39 人)，对照区85 人(男孩48 人，女孩37 人)。由经过培训的调查员进行问卷调查(父母)。问卷内容包括家庭类型、家庭一般情况、饮用水水源情况、儿童健康状况、学前教育、既往病史、喂养方式、父母亲健康和职业暴露等情况。全部调查对象在家长知情同意并签订知情同意书后方可进行问卷调查和健康体检，同时采集晨尿及空腹静脉血用于检测。

1.2 环境样品的采集和铅含量的测定 分别在沙颍河S 县入口(upstream section，US)、S 县槐店闸(midstream section，MS)以及S 县出河南省(downstream section，DS)3 个断面设置采样点;每断面于枯水期、丰水期、平水期各采样3 次。污染区和对照区居民均以分散式浅层地下水(家庭小压井)为饮用水;于两区村庄的东、西、南、北、中5 个方位在农户家设采样点，每个采样点采样6 次，每区共采集30 个样品。于两区村庄的东、西、南、北、中5 个方位，各选一块可耕地为土壤采样点，每个采样点按照梅花桩形布点采样，采样深度为耕作上层土10～20 cm，耕作下层土20～40 cm，每区共采样60 个。样品的采集、保存和处理严格按照国家相关标准进行(GB/T 5750.2-2006)。样品中铅含量测定均采用原子吸收分光光度法。

1.3 体格测定 被调查的儿童在赤足、只穿内衣的情况下进行体重、身高、皮褶厚度和胸围的测量。体重测量使用电子体重计，身高测量使用便携式身高坐高测量仪，皮褶厚度测量使用皮褶厚度计，胸围测量使用Gulick 卷尺。

1.4 血清指标的测定 采集儿童晨尿及空腹静脉血5 mL，血液样品分离血清后－20℃保存。血清铅含量测定采用伏安极谱法。应用ELISA 法分别测定血清GH、IGF-1、IGFBP3 以及GHBP 水平，ELISA 试剂盒购自郑州博兴生物工程有限公司。在测定过程中，每7 个样品中测定一个平行样本。测量结束后，在所有的样品中随机选取20 个样品重新测量。

1.5 统计学处理 应用EpiData 3.0 建立数据库，数据采用双人双录。所有数据分析采用SPSS 12.0。血清铅含量经对数转换后符合正态分布。应用单因素方差分析比较3 个断面铅含量的差异，应用独立样本t 检验分析两区饮用水中铅含量、两地儿童各项身体发育指标和各因子水平的差异，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 沙颍河水及两区生活饮用水、土壤中铅含量见表1。沙颍河US、MS 和DS 3 个断面水中铅含量分别为(52.10±8.92)μg/L、(70.47±12.89)μg/L 和(64.80±7.88)μg/L，均超过国家地表水水质Ⅴ类标准。

表1 两区饮用水及土壤铅含量比较

2.2 两区儿童血清铅含量测定结果 污染区儿童血铅含量［lg(Pb)=(1.77±0.17)μg/L］高于对照区儿童［lg(Pb)=(1.67±0.19)μg/L］，差异有统计学意义(t=3.227，P=0.002)。

2.3 两区儿童生长发育指标比较 见表2、3。

表2 两区男孩生长发育各项指标的比较

表3 两区女孩生长发育各项指标的比较

2.4 两区儿童血清GH、GHBP、IGF-1 和IGFBP3水平的比较 见表4、5。

表4 两区男孩血清GH、GHBP、IGF-1 和IGFBP3 水平的比较

表5 两区女孩血清GH、GHBP、IGF-1 和IGFBP3 水平的比较

3 讨论

3.1 环境铅暴露水平 已有研究［7-8］表明，淮河支流沙颍河水体污染物含量多超标，水质变化主要受到入河排污量、上游受水量、闸坝调控方式以及气候条件等因素的影响。该研究结果表明，沙颍河S 县境内3 个断面水中铅含量均超过国家地表水水质Ⅴ类标准。此外，污染区土壤及生活饮用水中铅含量均明显高于对照区。由于两区居民生活饮用水均为分散式浅层地下水，沙颍河河水可能通过土壤水平渗透对居民饮用水产生影响，从而很可能影响到两岸居民的健康状况。

3.2 铅污染对儿童血清GH、IGF-1 和IGFBP3 水平的影响 该研究结果显示污染区男孩、女孩血清IGF-1 和IGFBP3 水平均低于对照区，提示环境铅污染可能对儿童GH-IGF-1 轴相关因子产生影响。有研究［9］证实铅具有内分泌干扰作用，可影响体内激素受体家族，干扰内源性激素的产生，从而改变内分泌与生殖系统的正常功能。已有研究［9-10］表明，低水平铅暴露可以影响儿童IGFBP3 的合成，使其合成减少或活性下降，从而使GH 和IGF-1 的促生长作用不能发挥，进而影响儿童的身高、体重、胸围等发育指标。血清铅含量的增加则抑制生长激素的分泌，进而影响整个GH-IGF-1 轴相关因子的分泌，由此可能导致儿童血清中IGF-1 和IGFBP3 含量的降低。

3.3 铅污染对儿童生长发育的影响及其机制 该研究结果显示，污染区儿童血清铅含量高于对照区儿童。结合以上结果提示:铅外暴露水平增高，致使儿童机体内铅负荷增加，进而对健康产生了不良影响。由于铅可影响机体神经系统和内分泌系统［11］，环境铅污染很可能对儿童GH-IGF-1 轴相关因子产生影响，进一步导致儿童体内GH、IGF-1 和IGFBP3发生变化。而关于GH-IGF-1 轴中GH、IGF-1 和IGFBP3 对体格发育的影响，目前报道不尽一致:有研究［12］表明，GH 升高可促进学生身高增长，对体重、胸围和腰围无明显影响;也有研究［13-14］提示单纯性肥胖儿童GH 分泌减少，IGF-1 升高，且对运动激发试验反应迟钝，GH 分泌与肥胖程度呈正相关。该研究未发现两区儿童各项生长指标差异有统计学意义，由于生长期儿童体格发育受机体多种机制调控，同时又受多种因素影响，且暴露时间对其影响未作进一步观察，故该环境暴露下尚未观察到体格发育受到影响。由于该调查时间有限、区域范围较小，所以在今后的研究中，需在该流域选择更多的调查点，扩大样本量，长期监测，进一步对该结果进行验证。

致谢:感谢唐春宇、李仕群、温世宝、李岩等在现场调查中所做的贡献;感谢参与该项课题研究的所有调查对象。

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