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[摘 要] 本文研究显示铅主要富集与肺、肝和肾中，通过诱导活性氧物种对机体造成氧化损伤。通过补充游离态的硒，使得机体组织中铅浓度明显低于同剂量铅暴露组的水平。这可能是硒致使机体中谷胱甘肽的活性增强，或者与铅络合减低诱导活性氧物种的产生，将铅排除体外，最终达到保护机体的作用。
[关键词] 铅中毒 氧化损伤 拮抗效应 元素分布
现今，随着建筑、汽车、电子、油漆、涂料和催化剂等产品生产过程中大量使用铅，对水、土壤和大气都造成一定程度的污染。目前，铅中毒的报道屡见不鲜，如多米尼加首都帕拉伊索－德迪奥斯已被联合国列为世界上铅污染最严重的地区，甘肃徽县、安徽怀宁等都有铅污染，且造成当地儿童血铅超标的报道。Jarosinska等人[1]对波兰城市铅污染水平与人体健康影响的评估,发现铅对影响胃肠道系统。Ellenhorn等人[2]研究发现成年人对铅的吸收为35%左右，而儿童对铅的吸收在50%以上。另外，还有相关报道显示[3]，离高速公路越近,铅浓度越高,对儿童健康的影响越大,这可能与加铅汽油的使用有关.但Tan等人[4]研究发现,大气污染中汽车尾气排放的铅污染对大气污染的贡献降低.西班牙人对绿头鸭的研究发现[5],铅在绿头鸭中富集的时间周期和排泄周期.铅进入血液系统后,还能改变含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的比例,引起贫血等症状的产生[6].铅对人体健康，尤其是儿童的健康影响很大。
本研究以铅中毒为模型，研究铅在体内的分布特征及对机体的损伤效应。在此基础上，研究亚硒酸钠对铅的拮抗效应。
1. 样品采集与实验方法
1.1实验试剂
化学纯醋酸铅,分析纯的亚硒酸钠。溶剂为由A-10 型MiniQ 超纯水装置制备的去离子水（18.2MΩ）。分别配制0.1%和0.5%的醋酸铅溶液，0.1%醋酸钠+1ppm的亚硒酸钠溶液，0.5%醋酸钠+5ppm的亚硒酸钠溶液。
1.2动物实验
实验动物购于上海斯莱克试验动物中心。实验采用五周龄雄性SD大鼠30只，体重约为120g左右。大鼠饲养于清洁级动物房中，温度和湿度分别为22℃和50%，用灭菌颗粒料。铅暴露前，有两天时间适应实验室的环境。
铅中毒模型采用自由饮水的方式。将30只大鼠随机分为5组，每组6只。第一组为对照组，自由饮用去离子水；第二组为低剂量铅染毒组，自由饮用含0.1%醋酸铅溶液；第三组为高剂量铅染毒组，自由饮用0.5%的醋酸铅溶液；第三组为低剂量铅染毒加低剂量硒组，自由饮用0.1%醋酸钠+1ppm亚硒酸钠溶液；第五组为高剂量铅染毒加高剂量硒组，自由饮用0.5%醋酸钠+5ppm亚硒酸钠溶液。
铅暴露五周后，腹腔注射0.5 ml的0.5％苯巴比妥酸钠溶液，麻醉后，颈动脉放血。取肾脏、肝脏、肺和脑组织。并用生理盐水冲洗两遍。
1.3 ICP-MS测量
首先使用Ethos高压密闭微波消解系统对组织样品进行微波消解。组织样品采用陶瓷刀将样品剪下部分，每个样品都分成两份。同时用HNO3-H2O2体系，参考Milestone推荐的微波消解程序，即30 min升温到60℃,控温在160℃消化4H，进行消解。消解结束后,卸压,定容至25ml。实验室采用的去离子水均由A-10 型MiniQ 超纯水装置制备。高纯硝酸（67％），高纯过氧化氢（30％）均为Mos级。猪肝标准样品（GBW(E)080193），参考上述步骤进行处理，以便测量分析过程的质量控制。然后采用VG X-7电感耦合等离子体质谱仪进行样品的多元素含量测定。
1.4组织病理学观察
组织病理切片技术是毒理学中的常用技术，可以直观地显示组织的损伤类型和局部损伤大小。取部分肺和肝组织，用4%的福尔马林固定，再用石蜡包埋，切片，然后笃定在载玻片上，切片均用苏木精-伊红染色（HE染色），用光学显微镜观察。肺、肝组织的包埋、切片和染色步骤在上海市第六人民医院病理科完成。
2.实验结果
2.1铅在大鼠体内的分布及其肺和肝组织的病理损伤
经不同剂量铅暴露以后，铅在SD大鼠脏器中沉积，其在主要脏器中铅的浓度特征如表1.由表1可知，经铅暴露后，铅在各脏器中富集。且随着铅暴露剂量的增加，铅在脏器中富集的量也增加。尤其是肾组织，高剂量铅暴露组的浓度大约是低剂量暴露组的7倍, 而在脑组织中的含量相对于其他脏器来说较低。
铅暴露对SD大鼠肺组织病理的损伤情况如图1所示。肺泡组结构清晰，肺泡壁薄，在小部分区域肺泡间质增厚，支气管处未见病变图。经铅暴露后，呈现不同程度的炎症反应。低剂量暴露组中，肺泡间质增厚，出现轻度炎症效应，气管中也出现塌陷；在高剂量暴露组中，肺泡壁明显增厚，肺间质有大量炎症细胞浸润，支气管处出现明显的塌陷。由此可见，随着染毒剂量的增加，铅引起肺组织炎症效应加剧。同时，检测铅暴露对SD大鼠肝组织病理的损伤情况如图2所示。正常对照组中，肝细胞正常，肝窦明显，肝索排列有序。经低剂量铅暴露后，肝细胞略有肿胀，少量肝细胞出现坏死。经高剂量铅暴露后，大量肝细胞的细胞核消失，细胞出现坏死，肝组织内充满红细胞，有渗血的现象，同时有大量的蛋白样渗出。由此可见，经铅暴露后，引起肝细胞坏死进一步导致肝功能降低等现象。
2.2硒对铅的拮抗作用
SD大鼠在铅暴露的同时加入两种剂量的亚硒酸钠作为拮抗剂，利用ICP-MS检测铅在各组织中的分布（图3）。在低剂量铅暴露的同时加入1ppm亚硒酸钠作用，铅在肾和脑中铅的浓度基本没有变化；肺和肝中铅的浓度明显降低。高剂量铅暴露的同时加入5ppm亚硒酸钠作用，铅在肾、脑、肝和肺中的浓度都明显降低。祁艳波等人[7]对不同剂量硒对铅拮抗作用研究结果发现，适量的硒可以对铅有拮抗作用，但是过量的硒则可能导致硒中毒。由此可见，少量的硒对个别组织具有降低铅含量的作用，只有合适剂量的硒才能起到对体内大部分组织的拮抗作用。
3. 讨论
由前期结果可知[6]，经不同剂量铅作用后的SD大鼠血液中含有一定剂量的铅元素。经过血液循环系统，经铅运输至SD大鼠的各个脏器，且主要富集与生物体的代谢器官肝和肾中。在靶器官富集的同时，对SD大鼠的靶器官也造成损伤效应。由于铅的作用，造成大鼠肺组织的炎症效应，同时还引起肝组织内细胞的坏死。随着铅染毒剂量的增加，对SD大鼠组织的损伤不断地加剧。经低剂量游离态的硒作用后，SD大鼠靶组织中铅浓度并没有降低，而将硒含量增加至5ppm时，才发现机体中铅浓度有所下降。结合祁艳波等人[7]对不同剂量硒对铅拮抗作用研究结果，可以认为，只有选择合适剂量的游离态的硒才对铅存在拮抗效应。这可能是由于铅进入组织后，诱导氧自由基的产生，导致各组织的氧化损伤；同时，铅与组织中的巯基有较强的亲和力。Lawton等人[8]研究表明，铅通过抑制氧自由基的清除酶SOD的活力和与巯基结合的能力，诱发组织中脂肪酸构成的变化及增加脂质过氧化物。因此，SD大鼠暴露于铅后，在肺、肝和肾组织中铅浓度明显提高，致使机体氧化损伤的产生，导致肺和肝组织的病理损伤。另一方面，在铅暴露的同时加入亚硒酸钠为拮抗作用。考虑到微量元素硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的重要组成部分，它可以把氢过氧化物或过氧化氢还原为醇类或水，使机体免受氧化损伤的作用。SD大鼠通过补充亚硒酸钠的过程，增加了还原性谷胱甘肽的活性，将铅排除体外，这一过程导致铅在肺、肝、脑和肾中的含量明显降低。Atroshi [9]和Alhazza[10]等有关硒拮抗铅毒性的研究显示：经过硒作用后机体中谷胱甘肽还原酶和SOD的活力以及GSH的含量都明显提高，有效抑制机体的氧化损伤效应。
4. 结论
大鼠经铅暴露后，在肺、肝和肾中富集。且通过铅诱导活性氧物种的产生对机体造成氧化损伤。通过补充游离态的硒，致使机体内还原型谷胱甘肽的活性增强，或是与铅形成络合物降低铅诱导活性氧物种产生的能力，将铅排除体外，最终达到保护机体的作用。这也是SD大鼠通过硒作用后，机体中铅浓度明显低于同剂量铅暴露的水平。
参考文献：
[1] Jarosinska D, Peddada S, Rogan J. Poland. Environ Res, 2004;95:133- 42.
[2] Ellenhorn M. Second ed., vol. 799. Philadelphia, PA7 Willium Wilkins; 1997. p. 159-60.
[3] Carol Potera, Environmental Health Perspectives, 2006, 114: A305.
[4] Tan MG, et al. Anal Chem , 2006, 78(23):8044-8050.
[5] Gonzalo-Orden, J.M., and Orden, M.A. J Wildl Dis, 2010,46, 854-863.
[6] Jin C, et al. Nucl Instrum Meth B, 2008, 266(16):3607-3613.
[7] 祁艳波，包红红，吴嘉惠，刘哲承. 齐齐哈尔医学院学报. 2004，25（7）：727-729.
基金项目：
第二军医大学青年基金（2010QN02）
作者简介：
范晓燕（1982-），女，江苏，本科，金属元素的生物学效应。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
[关键词] 铅中毒 氧化损伤 拮抗效应 元素分布
现今，随着建筑、汽车、电子、油漆、涂料和催化剂等产品生产过程中大量使用铅，对水、土壤和大气都造成一定程度的污染。目前，铅中毒的报道屡见不鲜，如多米尼加首都帕拉伊索－德迪奥斯已被联合国列为世界上铅污染最严重的地区，甘肃徽县、安徽怀宁等都有铅污染，且造成当地儿童血铅超标的报道。Jarosinska等人[1]对波兰城市铅污染水平与人体健康影响的评估,发现铅对影响胃肠道系统。Ellenhorn等人[2]研究发现成年人对铅的吸收为35%左右，而儿童对铅的吸收在50%以上。另外，还有相关报道显示[3]，离高速公路越近,铅浓度越高,对儿童健康的影响越大,这可能与加铅汽油的使用有关.但Tan等人[4]研究发现,大气污染中汽车尾气排放的铅污染对大气污染的贡献降低.西班牙人对绿头鸭的研究发现[5],铅在绿头鸭中富集的时间周期和排泄周期.铅进入血液系统后,还能改变含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的比例,引起贫血等症状的产生[6].铅对人体健康，尤其是儿童的健康影响很大。
本研究以铅中毒为模型，研究铅在体内的分布特征及对机体的损伤效应。在此基础上，研究亚硒酸钠对铅的拮抗效应。
1. 样品采集与实验方法
1.1实验试剂
化学纯醋酸铅,分析纯的亚硒酸钠。溶剂为由A-10 型MiniQ 超纯水装置制备的去离子水（18.2MΩ）。分别配制0.1%和0.5%的醋酸铅溶液，0.1%醋酸钠+1ppm的亚硒酸钠溶液，0.5%醋酸钠+5ppm的亚硒酸钠溶液。
1.2动物实验
实验动物购于上海斯莱克试验动物中心。实验采用五周龄雄性SD大鼠30只，体重约为120g左右。大鼠饲养于清洁级动物房中，温度和湿度分别为22℃和50%，用灭菌颗粒料。铅暴露前，有两天时间适应实验室的环境。
铅中毒模型采用自由饮水的方式。将30只大鼠随机分为5组，每组6只。第一组为对照组，自由饮用去离子水；第二组为低剂量铅染毒组，自由饮用含0.1%醋酸铅溶液；第三组为高剂量铅染毒组，自由饮用0.5%的醋酸铅溶液；第三组为低剂量铅染毒加低剂量硒组，自由饮用0.1%醋酸钠+1ppm亚硒酸钠溶液；第五组为高剂量铅染毒加高剂量硒组，自由饮用0.5%醋酸钠+5ppm亚硒酸钠溶液。
铅暴露五周后，腹腔注射0.5 ml的0.5％苯巴比妥酸钠溶液，麻醉后，颈动脉放血。取肾脏、肝脏、肺和脑组织。并用生理盐水冲洗两遍。
1.3 ICP-MS测量
首先使用Ethos高压密闭微波消解系统对组织样品进行微波消解。组织样品采用陶瓷刀将样品剪下部分，每个样品都分成两份。同时用HNO3-H2O2体系，参考Milestone推荐的微波消解程序，即30 min升温到60℃,控温在160℃消化4H，进行消解。消解结束后,卸压,定容至25ml。实验室采用的去离子水均由A-10 型MiniQ 超纯水装置制备。高纯硝酸（67％），高纯过氧化氢（30％）均为Mos级。猪肝标准样品（GBW(E)080193），参考上述步骤进行处理，以便测量分析过程的质量控制。然后采用VG X-7电感耦合等离子体质谱仪进行样品的多元素含量测定。
1.4组织病理学观察
组织病理切片技术是毒理学中的常用技术，可以直观地显示组织的损伤类型和局部损伤大小。取部分肺和肝组织，用4%的福尔马林固定，再用石蜡包埋，切片，然后笃定在载玻片上，切片均用苏木精-伊红染色（HE染色），用光学显微镜观察。肺、肝组织的包埋、切片和染色步骤在上海市第六人民医院病理科完成。
2.实验结果
2.1铅在大鼠体内的分布及其肺和肝组织的病理损伤
经不同剂量铅暴露以后，铅在SD大鼠脏器中沉积，其在主要脏器中铅的浓度特征如表1.由表1可知，经铅暴露后，铅在各脏器中富集。且随着铅暴露剂量的增加，铅在脏器中富集的量也增加。尤其是肾组织，高剂量铅暴露组的浓度大约是低剂量暴露组的7倍, 而在脑组织中的含量相对于其他脏器来说较低。
铅暴露对SD大鼠肺组织病理的损伤情况如图1所示。肺泡组结构清晰，肺泡壁薄，在小部分区域肺泡间质增厚，支气管处未见病变图。经铅暴露后，呈现不同程度的炎症反应。低剂量暴露组中，肺泡间质增厚，出现轻度炎症效应，气管中也出现塌陷；在高剂量暴露组中，肺泡壁明显增厚，肺间质有大量炎症细胞浸润，支气管处出现明显的塌陷。由此可见，随着染毒剂量的增加，铅引起肺组织炎症效应加剧。同时，检测铅暴露对SD大鼠肝组织病理的损伤情况如图2所示。正常对照组中，肝细胞正常，肝窦明显，肝索排列有序。经低剂量铅暴露后，肝细胞略有肿胀，少量肝细胞出现坏死。经高剂量铅暴露后，大量肝细胞的细胞核消失，细胞出现坏死，肝组织内充满红细胞，有渗血的现象，同时有大量的蛋白样渗出。由此可见，经铅暴露后，引起肝细胞坏死进一步导致肝功能降低等现象。
2.2硒对铅的拮抗作用
SD大鼠在铅暴露的同时加入两种剂量的亚硒酸钠作为拮抗剂，利用ICP-MS检测铅在各组织中的分布（图3）。在低剂量铅暴露的同时加入1ppm亚硒酸钠作用，铅在肾和脑中铅的浓度基本没有变化；肺和肝中铅的浓度明显降低。高剂量铅暴露的同时加入5ppm亚硒酸钠作用，铅在肾、脑、肝和肺中的浓度都明显降低。祁艳波等人[7]对不同剂量硒对铅拮抗作用研究结果发现，适量的硒可以对铅有拮抗作用，但是过量的硒则可能导致硒中毒。由此可见，少量的硒对个别组织具有降低铅含量的作用，只有合适剂量的硒才能起到对体内大部分组织的拮抗作用。
3. 讨论
由前期结果可知[6]，经不同剂量铅作用后的SD大鼠血液中含有一定剂量的铅元素。经过血液循环系统，经铅运输至SD大鼠的各个脏器，且主要富集与生物体的代谢器官肝和肾中。在靶器官富集的同时，对SD大鼠的靶器官也造成损伤效应。由于铅的作用，造成大鼠肺组织的炎症效应，同时还引起肝组织内细胞的坏死。随着铅染毒剂量的增加，对SD大鼠组织的损伤不断地加剧。经低剂量游离态的硒作用后，SD大鼠靶组织中铅浓度并没有降低，而将硒含量增加至5ppm时，才发现机体中铅浓度有所下降。结合祁艳波等人[7]对不同剂量硒对铅拮抗作用研究结果，可以认为，只有选择合适剂量的游离态的硒才对铅存在拮抗效应。这可能是由于铅进入组织后，诱导氧自由基的产生，导致各组织的氧化损伤；同时，铅与组织中的巯基有较强的亲和力。Lawton等人[8]研究表明，铅通过抑制氧自由基的清除酶SOD的活力和与巯基结合的能力，诱发组织中脂肪酸构成的变化及增加脂质过氧化物。因此，SD大鼠暴露于铅后，在肺、肝和肾组织中铅浓度明显提高，致使机体氧化损伤的产生，导致肺和肝组织的病理损伤。另一方面，在铅暴露的同时加入亚硒酸钠为拮抗作用。考虑到微量元素硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的重要组成部分，它可以把氢过氧化物或过氧化氢还原为醇类或水，使机体免受氧化损伤的作用。SD大鼠通过补充亚硒酸钠的过程，增加了还原性谷胱甘肽的活性，将铅排除体外，这一过程导致铅在肺、肝、脑和肾中的含量明显降低。Atroshi [9]和Alhazza[10]等有关硒拮抗铅毒性的研究显示：经过硒作用后机体中谷胱甘肽还原酶和SOD的活力以及GSH的含量都明显提高，有效抑制机体的氧化损伤效应。
4. 结论
大鼠经铅暴露后，在肺、肝和肾中富集。且通过铅诱导活性氧物种的产生对机体造成氧化损伤。通过补充游离态的硒，致使机体内还原型谷胱甘肽的活性增强，或是与铅形成络合物降低铅诱导活性氧物种产生的能力，将铅排除体外，最终达到保护机体的作用。这也是SD大鼠通过硒作用后，机体中铅浓度明显低于同剂量铅暴露的水平。
参考文献：
[1] Jarosinska D, Peddada S, Rogan J. Poland. Environ Res, 2004;95:133- 42.
[2] Ellenhorn M. Second ed., vol. 799. Philadelphia, PA7 Willium Wilkins; 1997. p. 159-60.
[3] Carol Potera, Environmental Health Perspectives, 2006, 114: A305.
[4] Tan MG, et al. Anal Chem , 2006, 78(23):8044-8050.
[5] Gonzalo-Orden, J.M., and Orden, M.A. J Wildl Dis, 2010,46, 854-863.
[6] Jin C, et al. Nucl Instrum Meth B, 2008, 266(16):3607-3613.
[7] 祁艳波，包红红，吴嘉惠，刘哲承. 齐齐哈尔医学院学报. 2004，25（7）：727-729.
基金项目：
第二军医大学青年基金（2010QN02）
作者简介：
范晓燕（1982-），女，江苏，本科，金属元素的生物学效应。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文