深圳市龙华区学龄前儿童全血中铅、钙、锌、铜、镁和铁的水平
张瑞中, 陈琴, 郭少燕     
广东省深圳市龙华区人民医院
摘要: 目的 评估深圳市0至7岁儿童全血中铅和5种必需元素的水平和相关性。方法 选择2017年1月至2018年9月在某院儿童健康体检中心接受体检的3 102名健康儿童为研究对象。利用原子吸收光谱法对儿童血液中钙(Ca)、锌(Zn)、铜(Cu)、镁(Mg)、铁(Fe)、铅(Pb)等6种元素浓度水平进行检测。分析和比较不同发育期组中必需元素的分布,并采用Pearson相关性评估铅(Pb)元素和必需元素的关系。结果 所有儿童的Pb平均含量为(40.16±16.10)μg/L,Pb中毒的患病率为0.55%(17/3 102)。与婴儿组Pb浓度(43.17±15.43)μg/L和幼儿组Pb浓度(40.51±15.07)μg/L相比,学龄前组的Pb浓度(32.51±14.20)μg/L显著降低(F=13.86,P<0.01)。分别有6.45%(200/3 102)、22.82%(708/3 102)、6.32%(196/3 102)、35.62%(1 105/3 102)的儿童的Cu、Zn、Ca、Fe含量低于正常阈值。随着年龄的增长,Cu、Zn、Fe浓度逐渐增加,而Ca浓度逐渐降低。Pearson相关性分析显示Zn和Mg、Fe(r分别为0.440和0.499,P<0.01),Cu和Zn、Ca、Mg、Fe(r分别为0.335、0.242、0.419、0.316,P<0.01),Ca和Mg(r=0.349,P<0.01),Mg和Fe(r=0.645,P<0.01)之间均存在显著的正相关,而Pb和Zn、Fe之间存在显著的负相关(r分别为-0.279和-0.224,P<0.05)。结论 深圳市学龄前阶段儿童血Pb中毒的患病率控制良好,但儿童的整体血Pb水平并不乐观。血Pb水平可能受到儿童某些必需微量金属状态的影响,补充营养元素可能有助于减少Pb的吸收。
关键词: 铅暴露    学龄前    儿童    必需元素    相关性    
Analysis on Levels of Lead, Calcium, Zinc, Copper, Magnesium and Iron in Whole Blood among Preschool Children in Longhua District, Shenzhen
ZHANG Ruizhong, CHEN Qin, GUO Shaoyan
Abstract: Objectives To evaluate the distributions and correlations among nonessential (lead) and 5 essential elements in whole blood from 0-7 years old children in Longhua District, Shenzhen. Methods A total of 3 102 healthy children who underwent physical examination at Children's Health Checkup Center in Longhua District from January 2017 to September 2018 were included. Atomic absorption spectrometry was used to determine the level of 6 nonessential or essential elements such as calcium (Ca), zinc (Zn), copper (Cu), magnesium (Mg), iron (Fe) and lead (Pb) with children's whole blood. Distributions of trace elements in different developmental stages were analyzed and compared. Pearson correlation was used to assess the relationships of Pb with 5 essential elements. Results The mean level of Pb was (40.16±16.10) μg/L, and the prevalence of plumbism in all children was 0.55% (17/3 102). Compared with the infant group [(43.17±15.43) μg/L] and the young children group [(40.51±15.07) μg/L], the Pb level in the preschool group [(32.51±14.20) μg/L] was lower (F=13.86, P<0.01). 6.45% (200/3 102), 22.82% (708/3 102), 6.32% (196/3 102) and 35.62% (1 105/3 102) of children had Cu, Zn, Ca, and Fe levels below the normal threshold. With the increase of age, the concentrations of Cu, Zn and Fe gradually increased, while the level of Ca gradually decreased. Pearson correlation analysis showed that there were significant positive correlations between Zn and Mg, Fe (r values were 0.440 and 0.499, respectively, P<0.01), Cu and Zn, Ca, Mg, Fe (r values were 0.335, 0.242, 0.419, 0.316, respectively, P<0.01), Ca and Mg (r=0.349, P<0.01), Mg and Fe (r=0.645, P<0.01), and there is a significant negative correlation between Pb and Zn, Fe (r values were -0.279 and -0.224, respectively, P<0.05). Conclusions Although the prevalence of plumbism among children was relatively low with the prevention and control measures in recent years in Longhua District, Shenzhen, the overall blood Pb levels in this population was not such optimistic. Results showed that blood Pb levels can be influenced by the status of some essential trace metals in children, and supplement of nutritional elements may help to reduce the absorption of Pb.
Key words: lead exposure    preschool age    children    essential elements    correlation    

铅(Pb)暴露是经济发展的必然产物,而血Pb水平升高被确认为多靶点毒物,对胃肠、造血、心血管、神经、免疫、生殖和排泄系统均有影响[1-2]。神经毒性是Pb最严重的毒性作用,而儿童是最易受到Pb暴露影响的群体。研究证实发育中的神经系统比成熟的大脑更容易受到Pb的毒性影响[3]。因此,Pb中毒是目前公认严重威胁儿童健康的环境因素。钙(Ca)、铜(Cu)、铁(Fe)、镁(Mg)、锌(Zn)是主要的营养必需金属,其中Cu、Zn、Ca、Mg、Fe是参与许多酶和蛋白质合成的重要金属因子,在人体代谢中起着重要作用[4]。在儿童中,Ca、Fe、Zn的饮食摄入与血Pb水平的升高有关[5]。调查显示,Cu、Ca、Fe、Zn的缺乏是通过干扰身体的生理功能来增加Pb的吸收和毒性,饮食摄入Ca、Fe或Zn较低的儿童Pb的吸收似乎更高。因此,饮食中的必需金属元素不足可能有助于Pb的吸收[6]。此外,最近的研究表明,血Pb水平也可能受到儿童某些必需微量金属状态的影响[7]。本研究通过原子吸收光谱法对3 102名(0~7)岁的儿童进行全血Pb、Cu、Zn、Ca、Mg、Fe水平的检测,研究血Pb水平与其他营养成分之间的关系,以了解儿童Pb中毒的患病率,并为必需元素补充提供支持。

1 资料与方法 1.1 一般资料

2017年1月至2018年9月,本研究招募了在某院儿童健康体检中心接受体检的3 102名(0~7)岁健康儿童为研究对象。所有的儿童及其父母均为广东省深圳市居民。纳入标准如下:①没有可能影响所选元素浓度的糖尿病、高血压、心血管疾病、肝脏疾病、代谢系统、甲状腺疾病、营养缺乏疾病或其他疾病的病史;②在儿童的日常生活中没有给予元素补充剂(即Cu、Zn、Ca、Fe、Mg)或接受影响所选元素水平的持续治疗;③住在深圳市龙华区。调查根据赫尔辛基宣言的原则进行,获得了所有参与者的知情同意,实验方案经本院伦理工作委员会审核通过[编号:2017年伦审第(04)号]。

1.2 仪器与试剂

研究采用AU5800全自动生化分析仪(购自美国贝克曼库尔特有限公司),校准液[GBW(E)090033、090034、090035、080211全血铅镉成分分析标准物质和GBW(E)080915、080916、080917全血铜锌钙镁铁成分分析标准物质],均由潍坊市庸华生物技术有限公司所提供。

1.3 元素分析

消毒皮肤后,从静脉抽取约2.0 mL血液置于肝素钠真空采血管。然后将血液(80.0 μL)加入含有稀释剂溶液的管中。采用AU5800全自动生化分析仪测定Pb、Cu、Zn、Ca、Mg和Fe的含量(测定波长分别为283.3、324.7、213.9、422.7、285.2和248.3 nm)。为降低污染风险,仅使用预先测试过且不含微量元素的材料进行采样和存储。所有全血分析均在同一实验室进行。通过对国家质量监督检验检疫总局批准的铅铜锌钙镁铁校准液进行分析,确保质量控制。

1.4 判断标准

参考值如下[8-10]:Cu:(11.80~39.30) μmol/L,Ca:(1.55~2.65) mmol/L,Mg:(1.12~2.06) mmol/L,Fe:(7.52~11.82) mmol/L,Pb:(0.00~100.00) μg/L。Zn的参考值:(0~1)岁、(1~2)岁、(3~7)岁儿童血Zn水平分别为(58.00~ 100.00)、(62.00~110.00)、(66.00~140.00)μmol/L为正常水平。“缺乏”定义为低于正常阈值的值。Pb≥100 μg/L为中毒水平,Cu<11.80 μmol/L、Ca<1.55 mmol/L、Mg<1.12 mmol/L、Fe<7.52 mmol/L,为缺乏水平。Zn缺乏标准为:(0~1)岁、(1~2)岁、(3~7)岁儿童血Zn水平分别低于58.00、62.00和66.00 μmol/L。以上各变量均符合正态分布。

1.5 统计学处理

使用SPSS 13.0软件分析数据。应用平均值±标准偏差(s)表述计量资料。采用t检验和chi-square检验进行单变量分析。采用单因素方差分析(ANOVA)比较多组间Cu、Zn、Ca、Mg、Fe、Pb的水平。采用Pearson相关性分析Pb和必需元素的相关性。P<0.05认为差异有统计学意义。

1.6 质量控制

血液由持有护士资格证的护士进行采集,每次血样采集时间统一、操作规范,采集血样后现场离心,冰袋保存及时送至实验室-80 ℃冰箱中保存。微量元素检测过程中的每一步骤均严格按实验室操作进行,并认真记录数据,及时发现问题并进行处理,为确定实验方法的可行性和准确性,每次测量前对实验方法的精密度和加标回收率进行测定。采血及微量元素测定过程中所用器材、试剂均为同一厂家、同一批次生产。

2 结果 2.1 不同生长发育期儿童全血Pb、Ca、Zn、Cu、Mg、Fe元素水平、缺乏率和超标率比较

本研究招募了2017年1月至2018年9月共3 102名(0~7)岁健康儿童,男性1 670名(53.84%),女性1 432名(46.16%)。按儿童发育期分为3组:婴儿组(≤1岁,n=1 570),幼儿组(1~2岁,n=650),学龄前组(3~7岁,n=882)。表 1显示了不同生长发育期儿童全血Pb、Ca、Zn、Cu、Mg、Fe元素水平比较。表 2为不同研究人群(婴儿、幼儿、学龄前儿童)血Cu、Zn、Ca、Mg、Fe水平低于正常阈值或Pb水平高于正常阈值的儿童百分比。所有儿童的Pb平均含量为(40.16±16.10)μg/L(表 1),Pb中毒的患病率为0.55%(17/3 102;表 2)。与婴儿组和幼儿组相比,学龄前组的Pb浓度显著较低(F=13.86,P<0.001)。所有儿童的平均血Cu浓度为(18.09±4.42) μmol/L,与幼儿组和学龄前组相比,婴儿组血Cu浓度明显降低(F=3.91,P<0.05)。总体而言,6.45%(200/3 102)的儿童Cu含量低于正常阈值;9.05%(142/1 570)的婴儿组儿童Cu含量低于正常阈值(表 2)。所有儿童的平均血Zn浓度为(63.19±11.30) μmol/L(表 1)。随着年龄的增长,Zn含量逐渐增加,婴儿组和学龄前组之间存在显著差异(F=65.43,P<0.001)。其中Zn缺乏者占22.82%(708/3 102),Zn缺乏率随着儿童年龄的增长由29.17%(458/1 570)下降到13.83%(122/882),但Zn缺乏率仍很常见(表 2)。总平均血Ca浓度为(1.78±0.13) mmol/L(表 1),随着年龄的增长Ca浓度呈逐渐降低趋势。总体而言,6.32%(196/3 102)的儿童血清Ca水平较低,Ca缺乏率随年龄的增长而逐渐增加,从3.85%(25/650)增加到11.34%(100/882) (表 2)。总平均血Fe水平为(8.24±0.60) mmol/L,随着年龄的增长,Fe水平从(8.07±0.54) mmol/L逐渐增加到(8.74±0.74) mmol/L(表 1)。35.62%(1 105/3 102)的儿童表现出Fe缺乏,尽管Fe缺乏的发生率随着年龄的增长从44.71%(702/1 570)逐渐下降到22.45%(198/882),但Fe缺乏在儿童中仍然很常见(表 2)。Mg总水平为(1.45±0.12) mmol/L(表 1),各组的Mg浓度水平无明显差异(F=1.57,P>0.05),且所有年龄组均未发现Mg缺乏。

表 1 不同生长发育期儿童全血Pb、Ca、Zn、Cu、Mg、Fe元素水平比较(x±s)
组别 n Pb/(μg/L) Cu/(μmol/L) Zn/(μmol/L) Ca/(mmol/L) Fe/(mmol/L) Mg/(mmol/L)
婴儿组 1 570 43.17±15.43 16.12±4.25 55.17±9.14 1.82±0.10 8.07±0.54 1.44±0.12
幼儿组 650 40.38±15.08 19.43±5.15* 64.14±11.19* 1.80±0.11 8.63±0.60* 1.46±0.12
学龄前组 882 32.51±14.20*# 18.37±4.01* 70.24±13.15*# 1.68±0.18* 8.74±0.74* 1.49±0.13
总体 3 102 40.16±16.10 18.09±4.42 63.19±11.30 1.78±0.13 8.24±0.60 1.45±0.12
  注:“*”为与婴儿组相比,P<0.05;“#”为与幼儿组相比,P<0.05

表 2 不同生长发育期儿童中高于/低于正常阈值的百分比
组别 n Pb中毒人数
(构成比/%)
Cu缺乏人数
(构成比/%)
Zn缺乏a人数
(构成比/%)
Ca缺乏人数
(构成比/%)
Fe缺乏人数
(构成比/%)
婴儿组 1 570 13(0.83) 142(9.05) 458(29.17) 71(4.52) 702(44.71)
幼儿组 650 4(0.62) 33(5.08) 128(19.69) 25(3.85) 205(31.54)
学龄前组 882 0(0) 25(2.83) 122(13.83) 100(11.34) 198(22.45)
总体 3 102 17(0.55) 200(6.45) 708(22.82) 196(6.32) 1 105(35.62)
  注:“ a”Zn缺乏标准为:(0~1)岁、(1~2)岁、(3~7)岁儿童血Zn水平分别低于58.00、62.00和66.00 μmol/L

2.2 元素相关性分析

在控制年龄和性别后,Pearson相关性分析显示Zn和Mg、Fe(r分别为0.440、0.499,P<0.01),Cu和Zn、Ca、Mg、Fe(r分别为0.335、0.242、0.419、0.316,P<0.01),Ca和Mg(r=0.349,P<0.01),Mg和Fe(r=0.645,P<0.01)之间均显著正相关,而Pb和Zn、Fe之间显著负相关(r分别为-0.279、-0.224,P<0.05)。调查元素与年龄之间也存在显著的相关性;其中,Pb、Ca和年龄之间呈显著负相关(r分别为-0.397、-0.315,P<0.01),而Zn、Fe、Mg与年龄之间存在显著正相关(r分别为0.438、0.236、0.312,P<0.05)。

3 讨论

我国正面临着Pb污染问题。尽管目前也在采取各种各样的措施来解决这一问题,但对于儿童而言,其生活和玩耍的地方离地面更近,然而有毒有害物质又主要积累在地面,若儿童有把手指或从地上捡的东西放进嘴里的习惯,有可能更容易接触到地面上有毒的Pb元素。另外,饮食结构的不断变化以及环境污染对饮食的影响,可能使儿童在日常饮食中会摄入更多的Pb。在2001—2010年的研究中,我国儿童的平均血Pb水平为69.61 μg/L[11]。本研究中血Pb的平均含量为(40.16±16.10) μg/L,低于以往中国平均水平。这一结果的差异可能与越来越多家长提高了对儿童Pb含量的重视与干预以及纳入儿童的年龄分布因素有关。但在本研究中,仍有约0.55%的儿童血液中Pb含量≥100.00 μg/L。因此,仔细检查儿童成长环境中Pb的来源对于保护他们免受持续接触非常重要。

Pb是一种普遍存在的有毒金属。一般来说,幼儿会通过环境粉尘和油漆、含Pb污染的水(从阀门、固定装置中浸出)、陶器和陶瓷、玩具和化妆品接触到Pb物质[12]。上述原因的可能解释为近年来深圳发展建设迅速,机动车辆增多。另一方面,儿童是最易受影响的人群,原因如下:儿童对空气中Pb的吸收率高于成年人,且儿童会因其手对嘴的生活行为、口腔探索习惯而吸收更多的环境Pb。此外,本研究发现3个组的Pb含量有显著差异,即Pb随年龄的增长也有显著降低的趋势。我们认为这主要是因为年龄较小的孩子更容易接触Pb,比如生活环境、活动和食物的多样性。该结果与其他研究相一致[4]

Cu、Zn、Ca、Mg、Fe是人体主要的营养元素。本研究的数据显示,血Zn水平随着年龄的增长而逐渐升高,与前人的报告相一致[13]。主要原因是饮食和胃肠消化吸收能力会随着年龄的增长而提高,而这些能力在幼儿中还没有得到很好的发展。因此,需要更多地关注儿童食物中Zn的补充。此外,Zn的补充对于儿童急性下呼吸道感染与儿童龋齿等的预防和治疗也有着重要作用[14]。随着年龄的增长,Fe的含量也逐渐增加,平均Fe浓度为(8.24±0.60) mmol/L,低于参考值9.67 mmol/L,表明儿童普遍缺铁。总体缺铁量随年龄的增长而逐渐下降,平均35.6%,与以往的研究一致[7]。该年龄段贫血发病率高,世界卫生组织报告的贫血发病率约为52.0%,贫血的明显原因是缺铁[15]。随着年龄的增长,Ca含量逐渐下降,但Ca缺乏在本研究中很常见,表明补充Ca是必要的。本研究结果表明,年龄与Ca、Zn、Fe之间存在相关性。考虑到这些营养必需元素的重要性,儿童在生长过程中补充微量元素具有重要意义。然而,目前的研究没有纳入更多关于孩子的细节,比如家庭收入、父母的职业和饮食习惯等,还需要进一步的详细数据。

以前的报告表明,营养必需元素的缺乏可以通过增加饮食中Pb的吸收来增加Pb暴露的危险[16]。Pb主要在消化道和呼吸道中被吸收,并且在肠上皮中与Ca、Fe、Zn具有相同的离子转运通道,在肠吸收过程中会发生竞争性抑制,导致体内缺乏这些元素[6]。但这些金属元素在不同生长发育期群体之间的差异不同,本研究的儿童年龄在0至7岁之间,应考虑年龄和性别可能对Pb与其他基本元素之间相互作用的影响。研究在控制年龄和性别后,发现Pb与Zn、Fe分别呈负相关,这与以前文献研究的结论是一致的[6]。Zn和Fe缺乏是很常见的,上述结果表明,Zn、Fe的缺乏可能通过干扰人体的生理过程,从而增强Pb暴露的毒性。虽然没有足够的证据来推断儿童缺Fe会产生更高的Pb水平,但高血Pb水平明显会增加缺铁症的发生,特别是在缺铁性贫血和补充铁后其水平会降低[6]。Mg与许多酶代谢有关,甚至与胰岛素抵抗有关,据报道,Pb暴露会导致Mg含量显著降低,从而增强Pb的神经毒性[17]。然而在本研究中,没有发现Pb与Mg之间存在相关性。此外,本研究中Zn和Mg、Fe,Cu和Zn、Ca、Mg、Fe,Ca和Mg,Mg和Fe之间存在显著的相关性,表明微量元素之间存在相互作用。因此,应该更加关注学龄前阶段儿童的营养状况和Pb暴露。

综上所述,近年来深圳学龄前阶段儿童血Pb中毒的患病率控制良好,但儿童的整体血Pb水平和标准还有距离。血Pb水平可能受到儿童某些必需微量金属状态的影响,补充营养元素可能有助于减少Pb的吸收。此外,由于儿童营养素的固有不足,需要均衡饮食,包括食用更多富含Fe、Ca和Zn的食物。为了提高国家健康水平,应监测儿童的Pb和必需元素水平,并在保健中优先预防Pb。

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中国疾病预防控制中心主办。
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张瑞中, 陈琴, 郭少燕
ZHANG Ruizhong, CHEN Qin, GUO Shaoyan
深圳市龙华区学龄前儿童全血中铅、钙、锌、铜、镁和铁的水平
Analysis on Levels of Lead, Calcium, Zinc, Copper, Magnesium and Iron in Whole Blood among Preschool Children in Longhua District, Shenzhen
环境卫生学杂志, 2020, 10(3): 306-310
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