随着经济的发展, 电动车、摩托车、汽车、电信、贮能电源等基础产业有了飞速的增长, 这些行业的发展也促进了我国铅蓄电池企业的成长。与锌镍、锂离子电池相比, 铅酸蓄电池虽然重量比能量低, 但由于其成本低、功率特性好、放电电压平衡、高低温性能优越、资源再生回收率高等优势, 目前仍是二次电池的主要产品。但是我国的铅蓄电池生产企业仍属于劳动资源密集型, 大部分为小型企业, 由于小型企业职业病防护设备投资不足, 所以铅蓄电池生产工人仍然面临较重的职业病危害现状^{[1, 2]}。由于工作场所中有害物质浓度常常波动较大, 而且劳动者暴露途径也不只一种, 暴露频率、暴露持续时间以及劳动者防护用品的使用情况等亦有所不同, 使得环境监测有时很难正确反映劳动者的暴露水平, 所以, 本研究以血铅水平来反应劳动者接触的总负荷。大量的研究已表明, 铅及其化合物可以给机体带来多系统、多器官的损伤作用, 这些损伤作用在一定程度上可以用氧化损伤机制来解释^[3]。机体结构及各项生命活动的维持都需要能量, 能量代谢的不平衡也会带来机体不同细胞、组织、器官及系统功能的紊乱, 最终产生病理性损伤。本文以血铅水平作为铅蓄电池工人的接触负荷, 以丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性作为脂质过氧化物损伤指标, 用血清中琥珀酸脱氢酶(SDH)及全血总ATP酶活性评价铅对能量代谢的影响, 探讨体内铅负荷对职业性铅接触人群氧化损伤和能量代谢的影响, 为寻找机体接铅后早期的健康损伤指标, 建立稳定的剂量-效应关系提供基础依据。

1 对象与方法 1.1 对象

选择铅蓄电池厂不同铅暴露水平的工人和非暴露工人共590位, 对其进行问卷调查及血样的采集, 根据血铅(BPb)浓度, 选出非暴露工人58名为对照组, 选择低暴露水平的51位工人为低暴露组, 中暴露水平的52位工人为中暴露组, 高暴露组55人。

1.2 仪器及试剂

采用上海精密仪器厂生产的722N可见分光光度计、德国耶拿公司生产的ContrAA原子吸收光谱仪、美国Rayto雷杜公司生产的RT-6000全自动酶标仪、上海博迅实业有限公司生产的超级恒温水浴箱CS501;血铅测定稀释液、标准品, MDA、SOD、SDH及超微量总ATP酶测试盒均由南京建成生物工程研究所提供。

1.3 样本采集及储存

受试者早晨空腹, 用肝素抗凝负压采血管采静脉血3 ml左右, 分两份一份用于血铅的测定, 一份用于总ATP酶的测定; 用非抗凝负压采血管采静脉血5 ml, 3 500 r/min离心10 min, 取上层血清分装, 所有样本均-20℃保存备用。

1.4 血铅检测

采用石墨炉原子吸收光谱法, 依照《血中铅、镉的石墨炉原子吸收光谱测定方法》(WS/ T174-1999)进行。

1.5 氧化损伤及能量代谢指标的检测

血清MDA含量采用硫代巴比妥酸比色法; SOD活力采用黄嘌呤氧化酶比色法测定; SDH活性采用硫酸甲酯吩嗪反应法; 超微量总ATP酶的测定采用无机磷定量法。所有测试试剂盒均购自南京建成生物工程研究所, 实验操作步骤严格依照试剂盒内的说明书进行。

1.6 统计学方法

应用SPSS 17.0统计软件进行数据的录入及统计学处理分析, 以α=0.05为检验水准。以(x±s)表示正态分布指标的平均值, 两组间的比较用t检验, 多组间的比较用单因素方差分析; 对不符合正态分布的, 经数据变换, 如果仍不符合正态分布, 用中位数M表示指标的平均值, 组间比较用非参数检验; 计数资料用χ²检验。

2 结果 2.1 研究对象一般情况

对照组:男22人, 女36人, 年龄23~61岁, 平均年龄为(38.48±8.56)岁; 低暴露组:男34人, 女17人, 年龄24~52岁, 平均年龄为(39.90±7.29)岁; 中暴露组:男38人, 女14人, 年龄23~62岁, 平均年龄为(38.63±9.64)岁; 高暴露组:男47人, 女8人, 年龄26~55岁, 平均年龄为(40.25 ±8.36)岁。经卡方检验或单因素方差分析后, 四个组间除了性别差异有统计学意义外(P＜0.05), 年龄、工龄的差异均无统计学意义, 吸烟、饮酒等生活状况方面均接近(见表 1)。

2.2 血铅检测结果

对铅蓄电池厂不同铅暴露水平的工人和非暴露工人共590位进行血铅检测, 选出其中BPb ≤ 120 μg/L的非暴露工人58名为对照组, 选择血铅在180 μg/L ≤ BPb ≤ 220 μg/L范围的51位工人为低暴露组, 血铅在280 μg/L ≤ BPb ≤ 320 μg/L范围的52位工人为中暴露组, BPb ≥ 380 μg/L的55位为高暴露组; 对同一组内男女之间血铅浓度进行独立样本t检验, 差别无统计学意义(P > 0.05), 检测结果见表 2。

2.3 血铅与氧化损伤指标的关系

由于SOD和MDA值不符合正态分布, 经数据转换后仍然不符合方差分析的要求, 所以用中位数和上下四分位数进行统计学描述, 用多个独立样本的非参数检验Kruskal-Wallis法分析四个组间的差异, 结果显示SOD活性在四组中的差异有统计学意义, 经两两比较, 低、中、高血铅组血清SOD活力比对照组低, 差异有统计学意义(P＜0.05), 但三个不同铅暴露组相比, 他们间的SOD活性差别无统计学意义(P > 0.05);血清MDA的含量在四组间差异无统计学意义(P > 0.05)。

2.4 血铅与能量代谢指标的关系

对四个组的SDH和总ATPase活性进行Kruskal-Wallis检验, 结果见表 4, 四个组间血清SDH含量只在男性中存在统计学差异, 经两两比较, 中暴露组和高暴露组要比对照组的SDH含量高, 差异存在统计学意义(P＜0.05), 女性铅暴露者四个组间血清SDH含量差异无统计学意义(P > 0.05)。在四组间不论男性还是女性, 血清中总ATPase活性的差异不存在统计学意义(P > 0.05)。

3 讨论

大量研究已表明, 铅是多系统、多器官毒物, 其毒作用机制的研究涉及多方面, 其中氧化损伤在铅毒性机制中发挥着重要作用, 并被认为是造成铅毒性的主要机制之一^[4]。SOD是体内重要的抗氧化酶类, 可以清除机体超氧自由基, 对抗细胞的氧化损伤, 当SOD活力降低时, 机体启动自由基及脂质过氧化链式反应, 会引起相应的生理、生化反应, 甚至导致DNA、酶蛋白和生物膜的氧化损伤, 从而造成多系统、多器官的损伤。有研究表明当BPb ≥ 400 μg/L时, 就可以表现出"铅观察对象"组血清SOD活力高于对照组(P＜0.001), 但经血铅含量与血清SOD-1做回归分析后发现r=-0.34(P＜0.05), BPb与SOD-1呈负相关, 从6例BPb浓度> 600 μg/L的接铅工人看, 他们的血清SOD活力明显下降^[5]。在朱夏燕等人的研究也观察到, 随着BPb浓度上升, SOD活力出现先升高后下降的趋势^[6], 然而Kasperczyk S等人的研究中虽然SOD活力随着BPb浓度上升出现先升高后降低的趋势, 但仍然比对照组高^[7]。以上研究认为这种趋势可能是机体氧自由基增加, 诱导SOD活性代偿性增加, 当BPb达到一定浓度时, 自由基增加量超出机体代偿能力, 致使SOD活力下降。但也有研究表明当儿童血铅在100~200 μg/L范围时, 血清SOD含量就比明显比对照组低(P＜0.05), 并且随血铅浓度的升高, 血清SOD含量也随着下降^[8]。本实验结果显示, 血铅处于180~220 μg/L的工人血清SOD值明显比对照组低(P＜0.05), 随着血铅浓度的升高, SOD活性几乎没变化, 低、中、高暴露组三组之间差异无统计学意义(P > 0.05), 只是与对照组存在统计学差异(P＜0.05), 本实验未见SOD活性先升高后降低的趋势, 可能是因为与上述实验分组不同的缘故, 本实验血铅过600 μg/L的只有一人, 不能做进一步的分析; 也可能是因为选择的人群不一样造成的, 儿童对铅易感, 在血铅100~200 μg/L时, 就表现出SOD含量的下降, 而成人在较高的血铅浓度才显现出SOD水平的下降。

铅进入机体可产生自由基, 如果抗氧化系统不能及时清除多余的自由基, 就会作用于脂质而发生过氧化反应, 脂质的氧化终产物为MDA, 会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合, 对机体造成损伤。在2005年^[9]和2013年^[10]Kasperczyk S等人的文献中显示, 血铅浓度在200 μg/L~316 μg/L范围时, 铅暴露者红细胞及血浆中MDA含量和对照组相比差异有统计学意义(P＜0.001), 而且随着血铅浓度的升高, MDA浓度也升高。但本研究显示, 随着BPb浓度的增加, 四组工人血清MDA含量的差异无统计学意义(P > 0. 05), 这与文献[6]结果一致, 与Kasperczyk S的研究不一致可能是由种族差异造成的。

铅可以通过氧化损伤机制影响细胞膜的稳定性, 也可以通过干扰能量代谢途径影响膜的稳定性, 进而影响机体的生物转运、信息传递、内环境稳定。SDH是有氧氧化阶段三羧酸循环过程中主要酶之一, 该酶结合在线粒体内膜上, 催化琥珀酸脱氢转变成延胡索酸, 脱下的H⁺通过辅酶FDA和铁硫中心, 经电子传递链氧化, 最后生成ATP, 其活性在一定程度上反映了线粒体功能。胡文援等人通过流行病学调查发现, 铅对男性暴露工人的精子琥珀酸脱氢酶有抑制作用^[11]。但本实验结果显示, 血清SDH活性男性高暴露组和中暴露组要比对照组高(P＜0.05), 而在女性工作者各组间不存在统计学差异(P > 0.05), 结果提示, 在血铅处于180~680 μg/L范围时, 血清SDH呈现代偿性增高的趋势, 男性要比女性更易感。

ATP酶存在于组织细胞及细胞器的膜上, 能将三磷酸腺苷(ATP)催化水解为二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根离子的酶, 反应产生的能量可以通过传递而用于驱动另一个需要能量的化学反应, 这一过程被广泛用于各种生命形式。铅与细胞膜上的ATPase结合, 对其产生抑制作用, 进而影响K⁺、Na⁺、H₂O的分布, 红细胞膜内外的K⁺、Na⁺、H₂O的分布失衡后, 红细胞会皱缩、膜弹性降低、脆性增大, 在血液循环中更易受伤破碎, 造成溶血最终引起贫血。R Sivaprasad等人研究显示, 给予0.2%醋酸铅溶液5周的雄性大鼠的Na⁺, K⁺-ATPase、Ca²⁺-ATPase和Mg²⁺-ATPase活性都比注射生理盐水的对照组低(P＜0.05)^[12]。但本研究显示, 铅暴露组与对照组全血ATPase酶活性差别没有统计学意义。

综上所述, 本研究的SOD和MDA两个氧化损伤指标中, 只有SOD活性在四组间存在统计学差异, 提示在本研究的血铅浓度范围内, 铅还没有达到能够损伤质膜而产生MDA的浓度, 所以SOD可以作为铅对机体造成氧化损伤的早期诊断指标之一; 本实验还提示, 铅对能量代谢指标SDH的影响具有性别差异。由于本研究结果与其他研究还存在较大差异, 因此需要寻找差异原因, 扩大研究样本量, 严格设计调查问卷, 混杂因素的选择尽量全面并对其进行严格控制, 再做进一步研究。