铅的生物标志物

1、Biomarker of Leade,铅的生物标志物,专业：劳动卫生与环境卫生学 姓名：SUNSHINE珍 学号：XXXXXXXXXXX,Introduction,简介,生物标志物 Biomarker,生物标志物通常分为反映接触水平的接触标志物,反映化学物或其他代谢物早期生物学效应、机体结构或者功能改变和疾病的效应标志物和反映个体易感性的易感标志物3大类。对于毒物对机体健康损害的早期发现、早期阻断起着重要的作用。,一、理化特性 二、接触机会 三、铅的ADME过程 四、铅的中毒机制 五、铅的生物标志物应用,一、理化特性,灰白色重金属，质地软，延展性大； 加热至400-500。C时，形成铅烟（氧化

2、亚铅Pb2O）； 金属铅不溶于水，但溶于酸； 铅化合物易溶于酸，而人的呼吸道就是弱酸环境； 不同价态的铅化合物，其毒性亦不同，一般Pb4+毒性大于Pb2+； 铅化合物的毒性主要取决于其溶解度，一般情况下，溶解度越大，毒性越大。,二、接触机会,铅矿的开采及冶炼,铅化合物： 如铅氧化物常用于制造蓄电池、玻璃、油漆等；其他化合物如砷酸铅用作杀虫剂、除草剂等；醋酸铅用于制药、化工工业等。,熔铅作业： 制造铅丝、铅皮等，制造电缆，焊接用的焊锡，废铅回收等。,吸收,分布,代谢,排泄,三、铅的A D M E 过程,A,D,M,E,吸收 Absorption,呼吸道：不经肝脏转化直接进入血循环；（主要途径）

3、消化道：卫生习惯不良或粘附在呼吸道的铅经口咽下； 特点：进入量少、会经肝脏解毒、吸收少 皮 肤：金属铅不经皮肤吸收，但有机铅可被吸收； 如四乙基铅（是汽车汽油中的防爆剂，存在于汽车尾气中）,分布 Distribution,代谢 Metabolism,体内铅主要通过肾脏随尿排出，正常人每日由尿排泄铅约20-80g； 少部分铅可随粪便、唾液、汗液、乳汁、月经、脱落的皮屑等排出。 注：乳汁内的铅可影响婴儿，血铅也可通过胎盘进入胎儿体内而影 响到子代。,排泄 Excretion,四、铅的中毒机制,铅作用于全身各系统和器官，主要累及血液及造血系统、神经系统、消化系统、血管及肾脏。其中毒机制在某些方面尚有

4、待研究，目前研究最为深入的是铅所致卟啉代谢紊乱和对血红素的合成的影响。,1、抑制-氨基-铜戊酸脱水酶（ALAD）活性 2、抑制血红素合成酶（HS） 3、抑制-氨基-铜戊酸合成酶（ALAS）活性,1、铅在细胞内可与蛋白质的巯基结合，抑制血红素、细胞色素等的生成； 2、骨髓幼稚红细胞超微结构发生改变，红细胞脆性增加，导致溶血； 3、使大脑皮层兴奋与抑制功能发生紊乱，皮层-内脏调节发生障碍，对神经 鞘细胞也有直接毒作用。,抑制-氨基-铜戊酸脱水酶（ALAD）活性,抑制血红素合成酶（HS）,低色素正常细胞性贫血,抑制-氨基-铜戊酸合成酶（ALAS）活性,五、铅的生物标志物,1、暴露生物标志物： （1）

5、血铅 （2）尿铅 （3）骨铅 (4)发铅 2、效应生物标志物 （1）-氨基-酮戊酸脱水酶(ALAD) （2）血浆-氨基-酮戊酸(ALA- P)、尿-氨基-酮戊酸(ALA- U)、血-氨基-酮戊酸(ALA- B) （3）尿中粪卟啉(CP- U) （4）血中锌原卟啉(ZPP) （5）红细胞嘧啶- 5核苷酸梅(P 5 N) （6）尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸合成酶(NADS) （7）尿2-微球蛋白 （8）N-乙酰- D-氨基葡萄糖苷酶(NAG) 3、易感性生物标志物 （1）ALAD基因多态性 （2）VDR受体基因多态性 （3）HFE基因多态性,暴露生物标志物,1、血铅 反映机体近期铅接触的敏感指标（半衰期

6、约30d） 检测方法：原子吸收光谱法(AAS)和微分电位溶出法(DPSA) 不足之处： （1）分析的条件要求较高,易引起误差。 （2）脱离接触后,血中铅转移到骨骼或随排泄而降低,以致与铅中毒病情不相平行。 （3）由于经济状况、吸烟、饮酒等不同,血铅正常值也不尽相同。,2、尿铅 尿铅是反映近期铅接触水平的敏感指标之一, 也是一项对机体无损伤性的检查指标。 不足之处： 由于尿样易污染、尿量、留尿时间等因素均可直接影响测定结果,容易出现波动。若单凭尿铅测定来判断体内铅负荷并作为诊断铅中毒的主要依据,势必造成漏诊。 补足： 驱铅试验,3、骨铅（Pb- BN） 骨铅是人体较恒定的铅池,铅在骼中的半减期可

7、达25年左右,真正反映铅在机体内的蓄积情况,因而对铅中毒诊断很有价值。 检测方法： X线荧光法(X_ray fluore scence xrf)无损伤测定活体胫骨部位的铅含量,并用公式推算全身骨铅总量。,4、发铅 发铅可反映以往不同时期的铅接触情况,但受外界环境(居住地区、吸烟习性、年龄等)影响较大。 许多研究表明,头发是检验环境铅暴露的理想指示器。去除表面污染的发铅即可反映人体铅负荷状态,亦可反映环境污染状况,是一个很好的评价铅接触的指标。,效应生物标志物,1、-氨基-酮戊酸脱水酶(ALAD) ALAD是低浓度铅接触时,反应最为灵敏的指标。 研究表明，血铅达到50g/L时,接触者ALAD即可

8、下降并与对照有显著差异。血铅浓度在50 400g/L范围内时,LogPb与ALAD呈良好的线性关系;血铅浓度大于400g/L时,ALAD活性下降进入平台期,下降速度缓慢,与血铅浓度无线性关系,因此,ALAD活性作为铅接触的效应指标只适用于低浓度铅接触。,2、血浆-氨基-酮戊酸(ALA- P)、尿-氨基-酮戊酸(ALA- U)或血-氨 基-酮戊酸(ALA- B) 这三者中,尿-氨基-酮戊酸(ALA- U)敏感性较差,只有当血铅浓度大于300g/L时ALA- U才开始上升,因此测定ALA- P更加灵敏。Sakia等研究发现,血铅对ALA- P及ALAD的阈值相同,当血铅浓度为50g/L时,ALA-

9、 P水平即显著升高;血铅浓度在50 400g/L范围内时,ALA- P随血铅浓度上升而缓慢增长;血铅浓度大于400g/L时,ALA- P随血铅浓度上升而迅速增长。,3、尿中粪卟啉(CP- U) 铅可抑制粪卟啉原氧化酶或脱羧酶从而导致CP- U增高。当血铅大于400g/L时CP- U开始增高,与血铅线性关系好, r= 0.662。 4、血中锌原卟啉(ZPP) 铅可抑制血红素合成酶,使原卟啉不能与Fe2+结合,红细胞内游离原卟啉增加并与锌结合,从而导致ZPP增高。研究表明,当血铅在200 300g/L时,ZPP开始升高。血铅与ZPP之间存在线性关系,相关系数在0.70.9之间。,5、红细胞嘧啶-5

10、核苷酸酶（P 5 N) 铅可以抑制P5N活性并导致体内嘧啶核苷酸蓄积,血中核苷的含量改变可作为铅暴露的有用生物标志物,且与血铅有较好的负相关。 6、尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸合成酶(NADS) 1995年WHO将NADS作为铅对人体影响的重要指标。Morita等首先报道了血铅对NADS影响的剂量反应关系,血铅浓度在22 816g/L时,NADS与血铅呈负相关。血铅浓度在430g/L时,NADS活性的50%受到抑制。ALAD活性的50%受到抑制时血铅浓度只为200g/L。由此可见,虽然低浓度时NADS不如ALAD灵敏,但他的优势在于在一个较广的浓度范围内均与血铅呈线性关系。,7、尿2-微球蛋白 一般

11、认为尿微球蛋白改变较一般肾功能指标出现的早,是反映肾小管损伤的敏感指标。王刚垛等研究发现尿蛋白定量和尿Alb水平与对照组尚无明显差异时,尿2-微球蛋白的升高就较突出。还发现尿2-微球蛋白与尿铅等其他指标有良好的相关性。 8、N-乙酰-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG) 赵立强等研究发现铅作业工人中的铅接触正常、铅吸收、轻度铅中毒各组NAG明显高于对照组,提示NAG是铅肾毒性的敏感指标。,易感性生物标志物,1、ALAD基因多态性 Battistuzzi等首先发现了ALAD基因多态性和ALAD2,并表现为3种表型ALAD11、ALAD12和ALAD22。之后许多学者研究了ALAD基因多态性与铅中毒易感性

12、之间的关系,但结果并不一致。 Ziemsem的研究发现,携带ALAD2等位基因的个体,血铅含量高于仅含有ALAD1基因的个体。 Astrin等对纽约市1000多个血样中的ALAD基因型进行了鉴定,发现无论ALAD2等位基因纯合子或杂合子,其血铅含量均高于预期值。 上述研究表明ALAD2是血液中最重要的铅结合蛋白。,1、ALAD基因多态性 另一些研究表明,ALAD基因多态性在铅中毒中起着更加复杂的作用。例如,一项对65名铅暴露工人的研究指出,个体血液中ALA含量比杂合子高大约30%。而ALA的神经毒性能引起铅的神经毒效应。在相同的铅暴露水平下,比纯合子在神经心理实验中表现得更好，这表明在铅诱发的

13、神经毒性中起到一定的保护作用。 综上所述,ALAD2等位基因携带者可蓄积较高血铅,而纯合子个体的脑、骨髓等器官会受到更大的铅毒害。,2、VDR受体（维生素D受体）基因多态性 Baker于1987年成功地克隆并表达了VDR基因的多态性可能通过影响骨铅的动员和铅在骨中的蓄积两种途径影响铅毒性。BB基因型与低骨密度有关,其中女性BB基因型比bb基因型骨密度低2%10%,男性BB型纯合子个体的骨密度比bb型或杂合子个体低7%,因此,VDR基因的多态性可能通过影响骨密度而与铅中毒发病有关。 Schwartz等研究发现,BB基因型个体的平均髌骨铅浓度最高,杂合子个体居中,bb纯合子个体最低。 上述研究提示

14、,VDR基因能影响铅在骨中的沉积与释放,可能是个体间对铅中毒易感性的重要原因。,3、HFE（血色素）基因多态性 1996年Feder等首次克隆到HFE基因。HFE基因多态性导致体内铁负荷过度的作用机制有两种。 HFE与转铁蛋白受体结合,降低转铁蛋白受体与转铁蛋白的结合能力,因此减少铁经肠道的吸收。HFE基因多态性导致不能与转铁蛋白受体结合,就增加了转铁蛋白受体的表达,因此增加了铁的吸收,如同处于缺铁状态。 HFE基因突变会使肠道内二价离子转运(DMT)蛋白表达增加。HFE蛋白可能通过影响转铁蛋白或诸如DMT等离子转运蛋白来改变铁离子及其他离子的吸收,如铅的吸收增多。 有关HFE基因多态性与铅中

15、毒关系的报道不多,亟待进一步深入研究。,参考文献,1 ChiaKS,JeyaratnamJ,Lee J,et al,Leadinduced nephropathy: relationship between various biological exposure indices and early markers of nephrotoxicity J.AmJIndMed,1995, 27:883- 895. 2 ChiaKS,MuttiA,Alinovi R,etal.Urinary excretion of tubular brush border antigens among lead

16、exposed workersJ.Ann Acad Med Singapore,1994,23:655- 659. 3 胡青帆,李翎.铅中毒检测指标的临床应用及相关性分析J.化工劳动保护,2001,22(2):55- 57. 4 HuH,Rabinowitz M, SmithD,etal.Bone lead as a biological marker in epidemiologic studies of chronic toxicity:conceptualparadigmsJ.EnvironHealthperspect,1998,106:1- 8. 5 田琳.体内骨铅含量测量的研究进展J

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