环境污染问题受到空前关注，重金属作为危害严重的环境污染物，其主要存在于空气、水和土壤中^[1]。环境中的重金属可通过多种途径进入体内^[2]。研究发现胎儿期和幼儿期早期重金属暴露与代谢综合征各组分表达具有相关性^[3]，提示代谢综合征与环境中重金属污染密切相关。代谢综合征是指人体的碳水化合物、蛋白质、脂肪代谢发生紊乱的病理状态^[4]，目前重金属对代谢综合征影响的研究较少。当前我国重金属污染现状严峻，根据《重金属污染综合防治“十二五”规划》，需要重点防控的有五类重金属：铅、汞、铬、镉和类金属砷。以下将分别综述这五种重金属对代谢综合征影响的研究。

1 铅与代谢综合征

铅是重金属污染常见的一种元素，在空气、水和土壤中均有分布，与代谢综合征的不同组分都有密切的联系。以下将从高血压、肥胖、2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，DM2）和脂代谢这4个方面分别阐述铅对其影响。

1.1 铅与高血压

有研究表明，空气细颗粒物中铅浓度的增加是高血压相关心脑血管疾病的危险因素之一，铅浓度每增加一个四分位数间距，高血压合并脑出血急诊入院的相对危险度为1.682（95 % CI =1.010～2.800，P = 0.046）^[5]。通过测定生活在爱尔兰都柏林的吸烟者头发和血液中铅的含量，发现相对于健康人，高血压患者的铅含量明显较高^[6]。此外，另一项测定也发现与对照组（n = 439）相比，高血压患者（n = 387）生物样本中（头发、血液、尿液）中铅浓度较高^[7]。而体内的铅元素可能通过影响血管内皮细胞功能导致高血压的发生，可能机制为：铅暴露可产生大量自由基^[8]，在疾病状态下，机体抗氧化系统无法清除多余的自由基，羟自由基和超氧阴离子在体内过度蓄积，造成DNA的氧化损伤，产生8–羟基脱氧鸟苷（8-hydroxy-2'-deoxyguanosine, 8-OHdG）。而研究者以 ≥ 60岁无心血管疾病的老年人（n = 80）为研究对象，在女性组和不吸烟组中均发现环境细颗粒物中铅浓度与尿液中8-OHdG的水平呈正相关，相关系数分别为0.328和0.323（P < 0.05） ^[9]。所以铅可能是PM_2.5中通过氧化应激对血管内皮细胞造成损伤的因素之一，使动脉粥样硬化的进程加快，从而导致高血压的发生。另外，铅可通过对肾素血管紧张素系统（renin angiotensin system, RAS）产生作用，使血压升高。

1.2 铅与肥胖

通过研究头发中有毒元素含量和体质指数（body mass index, BMI）之间的关系，发现男性和女性头发中铅的含量均与BMI指数呈正相关^[10]。有研究分别以85 例单纯性肥胖学龄前儿童作为观察组和85 例正常体重学龄前儿童作为对照组，测定血液中微量元素含量，发现两组血铅浓度分别为（3.09 ± 0.98）和（1.17 ± 0.64）μg/L，铅含量过高与单纯性肥胖的关系有统计学意义（P = 0.032）^[11]。以上数据表明机体中铅对肥胖的发生具有促进的作用。

1.3 铅与DM2

Afridi等^[12]选取居住在巴基斯坦海德拉巴的年龄在31～60岁的238名正常男性和196名男性糖尿病患者作为研究对象，发现糖尿病患者较正常男性相比生物样本中铅含量较高，其中不吸烟群体中，正常男性头发、全血和尿液中的铅含量范围分别是6.2～8.7 μg/g、174.4～217.9 μg/L和76.9～93.3 μg/L，而糖尿病患者的相同生物样本中铅含量范围分别为12.3～18.8 μg/g、256.3～301.7 μg/L和110.4～159.8 μg/L，远超正常男性体内铅含量。

1.4 铅与脂代谢

目前有少数研究显示，铅暴露与体内脂类成分的比例有关^[13]，但相关机制尚有待研究。

2 汞与代谢综合征

汞也是重金属污染中常见的一种元素，与代谢综合征有着密切的联系。Park等^[14]对居住在韩国岭南地区 ≥ 35岁的232名男性和269名女性开展的一项研究显示脚趾甲中汞的含量与代谢综合征呈正相关。回顾多项实验数据，也可得出机体中汞含量与人体发生血脂异常、动脉粥样硬化、高血压、肥胖、胰岛素抵抗等症状有显著的相关性^[15]。以下将从高血压、肥胖、胰岛素抵抗和脂代谢异常四个方面详细阐述汞对它们的影响。

2.1 汞与高血压

机体中汞浓度的升高对于高血压的发生也有一定影响。一项基于6 213名 ≥ 20岁韩国人的研究显示，血清中汞水平的升高可增加高血压的患病率（男性：P < 0.001；女性：P = 0.003）^[16]。一项通过向大鼠注射氯化汞的实验发现长期暴露在低剂量汞环境中，血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）可通过激活MAPK信号途径激活炎性蛋白如（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate） NADPH氧化酶（nitrogen oxide, NOX）和环氧化酶2（cyclooxygenase-2, COX-2），导致活性氧（reactive oxygen species, ROS）产生并大量蓄积而引起氧化损伤，导致血管内皮功能障碍、顺应性降低和血管平滑肌细胞的增生和形态的改变^[17–18]，由此可导致高血压等心血管疾病。此外，向大鼠肌肉注射氯化汞可增加主动脉对苯肾上腺素（一种血管收缩剂）的反应性，并降低血管内皮对乙酰胆碱（有扩张血管的作用）的反应^[19]，可导致高血压的发生。

2.2 汞与肥胖

多项临床流行病学的数据显示汞暴露与超重和肥胖呈正相关关系，其中一项包含1 229名研究对象的研究发现，头发中汞含量高的组别具有较高的BMI，并且与年龄无关^[10]。虽然大量数据支持汞导致肥胖的观点，但也有调查显示成年人血汞水平与BMI呈负相关[β（95 % CI）= – 0.54（– 0.90～– 0.18）]^[20]，并且实验室数据也呈相反的结果，通过向小鼠注射氯化汞，可使脂肪细胞变小、分泌瘦素导致脂肪组织减少^[15]。所以，机体中汞浓度的高低对肥胖是否有影响还需进一步流行病学数据和实验室证据来证明。

2.3 汞与胰岛素抵抗

多项研究显示汞对胰岛素抵抗和DM2的发生发展有影响，胰岛素抵抗可导致DM2的发生。一项以3 875名20～32岁的美国年轻人为调查对象的研究表示脚趾甲中汞的含量与DM2的发病率呈正相关关系^[21]。在安大略省的居民中，患DM2的患者头发中的汞含量要高于对照组^[22]。甲基汞可减少小鼠骨骼肌细胞对胰岛素介导的葡萄糖的吸收，可能是汞导致胰岛素抵抗和DM2的机制，此外，氧化应激也可导致胰岛B细胞的损伤和胰岛素抵抗^[15]。

2.4 汞与脂代谢异常

You等^[23]以477名年龄在40～65岁成年人为研究对象，发现血液中汞含量与体内低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol, LDL-C）（P = 0.044）和高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol, HDL-C）（P = 0.034）含量相关。此外，Hong等^[24]以236名16～75岁的健康人为研究对象，探究头发中汞含量与脂代谢的关系，汞含量较高的组甘油三酯（triglyceride, TG）、LDL和HDL的浓度分别为（155.1 ± 8.9）、（106.7 ± 3.1）和（51.1 ± 1.4）mg/dl，而汞含量较低组3项数值分别为（121.9 ± 7.8）、（104.6 ± 2.8）和（55.4 ± 1.2） mg/dl，可看出头发中汞含量的增加可导致TG和LDL浓度升高以及HDL浓度的降低，导致脂代谢紊乱。另一项实验通过向小鼠注射甲基汞也证实了与脂代谢的相关性^[25]。血液中高密度脂蛋白（HDL）具有抗氧化、保护血管内皮细胞等作用，可有效防止动脉粥样硬化和心血管疾病^[26]，而对氧磷酶1（paraonase1, PON1）可与高密度脂蛋白（HDL）结合，相互作用从而发挥高活性，对高密度脂蛋白（HDL）结构的稳定性和抗氧化性起到重要作用，有助于高密度脂蛋白（HDL）的正常代谢和功能发挥^[27]。Drescher等^[28]以生活在加拿大东部詹姆斯湾的881名克里族成年人为研究对象，得出暴露于汞可降低机体中对氧磷酶（PON1）的活性，同样的结果在另外的研究中也得到了证实^[29]。所以，机体中的汞可能是通过调节对氧磷酶（PON1）的活性从而影响其对高密度脂蛋白（HDL）的结合和活性，进而影响脂代谢。

3 铬与代谢综合征

回顾多项研究数据，机体内铬浓度与代谢综合征的多种组分都有相关性。数据显示，脚趾甲中铬水平与代谢综合征的风险呈反向相关（OR = 0.80, 95 % CI = 0.66～0.98；P = 0.006）^[30]，但多项数据显示的相关性不完全一致，以下将从铬与高血压、肥胖、DM2和脂代谢4个方面的关系展开叙述。

3.1 铬与高血压

铬可通过影响动脉粥样硬化的发生发展而导致高血压的发生。在范娇^[31]的调查中，铬与白介素–6（interleukin-6, IL-6）和白介素–10（interleukin-10, IL-10）呈正相关，而IL-6和IL-10与动脉粥样硬化指数（atherogenic index, AI）呈强正相关。与铅相似，铬可通过炎症反应促进动脉粥样硬化发生，从而改变血管的顺应性，促使高血压的发生。

3.2 铬与肥胖

有研究表明，超重或肥胖男性体内铬浓度要高于正常体重男性，实验组（超重或肥胖）和对照组（正常体重）体内铬浓度平均值分别为0.49和0.45 μg/L（P = 0.03）^[31]。但也有数据显示，血清中铬浓度与肥胖不具有统计学意义^[32]。

3.3 铬与糖代谢

有实验数据显示，对照组与单纯DM2组血清中铬浓度分别为（0.026 7 ± 0.000 9）和（0.020 5 ± 0.001 2）μg/mg，糖尿病组血清中铬的浓度明显低于对照组^[33]。Flores等^[34]的数据显示健康人和DM2患者血清中铬浓度值分别是1.44和0.66 μg/L，也证明了这一观点。从机制来看，铬可激活胰岛素受体激酶，提高胰岛素的敏感性，还可促进胰岛素与细胞上相应受体的结合，提高其生物活性^[33]。所以理论上铬元素的确对于防止胰岛素抵抗和DM2的发生具有积极作用，但临床数据的不一致还需进一步探究。

3.4 铬与脂代谢异常

有研究证实，体内铬浓度与某些脂类成分呈正相关，分别为Cr-TCh （r_s = 0.19；P < 0.001），Cr-HDL （ r_s = 0.14；P = 0.012）, Cr-LDL （r_s = 0.11；P = 0.05）和Cr-TG （r_s = 0.18；P = 0.001），均有统计学意义^[31]。也有数据显示，脚趾甲中铬水平与TG和HDL呈反向相关，风险比分别为0.82 （95% CI = 0.68～0.98；P = 0.045）和0.75 （95% CI = 0.64～0.88；P = 0.030）^[30]。另有研究显示，血清中铬浓度与机体中TC、TG、LDL浓度均呈负相关，而与HDL浓度呈正相关^[32]。

4 镉与代谢综合征

多项研究表明，镉与高血压、肥胖等代谢综合征相关组分密切相关，但目前与脂代谢紊乱的关系还未有明确研究。以下将从高血压、肥胖和DM2 进行具体阐述。

4.1 镉与高血压

有研究通过测定巴基斯坦高血压患者和对照组生物样本中重金属含量，发现高血压患者具有较高的镉浓度^[7]。与铅类似，镉也可以通过影响肾素血管紧张素系统（RAS）进而导致血压的升高。

4.2 镉与肥胖

研究表明，低年龄组女性体重的增长伴随着头发中镉含量的增高，肥胖女性头发中的镉含量是正常女性的2倍；中年组的女性中，超重和肥胖者头发中的镉含量与正常体重者相比，显著增长了56 %和78 %。而在低年龄组的男性中未发现相关关系；并且，在中年男性中，BMI的增长和头发中镉含量呈负相关，尤其超重男性与正常体重者相比，头发中镉浓度下降28 %^[10]。所以，通过数据可看出，女性机体中镉的浓度与肥胖的发生呈正相关关系，但在男性中未观察到相关性。具体影响和相关机制有待进一步探究。

4.3 镉与胰岛素抵抗和DM2

通过对男性糖尿病患者和正常人研究发现，糖尿病患者生物样本中镉含量高于正常人，其中在不吸烟群体中，正常男性头发、全血和尿液中的镉含量范围分别是1.12～1.73 μg/g、3.13～5.31 μg/L和2.31～4.14 μg/L，而DM2患者这3项镉含量范围分别为2.01～3.04 μg/g、4.3～7.1 μg/L和4.51～5.98 μg/L，超过正常人样本中镉含量^[12]。而通过对镉高暴露组和低暴露组的对比，镉高暴露发生代谢综合征的风险更高（OR = 1.38, 95 % CI = 1.12～1.71）^[35]。DM2患者血清中镉的浓度高于对照组，长期的镉摄入可导致脂肪细胞表面的胰岛素受体减少，导致糖尿病的发生^[33]。

5 砷与代谢综合征

砷是一种非金属元素，但由于其外观、性质和毒性与金属元素类似，而被列入有毒重金属。有研究表明，高血压患者生物样本中砷的浓度要高于正常人^[6–7]。一项研究通过测定74名电焊工人脚趾甲中砷水平与BMI指数之间的关系，发现BMI与脚趾甲中砷含量呈明显负相关（P = 0.01）^[36]。研究显示，糖尿病患者较正常人相比，头发、全血和尿液中砷含量的范围均较高^[12]。并且在实验室中发现，砷可导致线粒体和胰岛B细胞损伤，引起血糖的瞬时升高^[37]。所以，砷也可以通过影响代谢综合征各组分来影响代谢综合征的发生发展。

综上所述，铅、汞、铬、镉、砷这五种重点防治的重金属可通过影响体内重金属浓度导致代谢综合征的发生发展。它们可致机体代谢紊乱，机体暴露于这五种重金属可引起高血压、肥胖、糖代谢、脂肪代谢异常，但具体机制有待进一步研究。