植入贫铀片大鼠血液和肝肾功能的变化
Changes of hematalogic and urinary parameters and functions of liver and kidney after implantation of depleted uranium fragments
LI Rong, AI GuoPing, XU Hui, REN Jiong, LOU ShuFen, CHENG TianMin, SU YongPing
PLA Institute of Combined Injuries, Third Military Medical University, Chongqing 400038, China
【Abstract】 AIM: Depleted uranium(DU) fragments implanted was absorbed into the blood stream, some of them were rapidly excreted in urine, some were transferred to other organs. The purpose of this study was to investigate whether DU had influence on functions of these organs. METHODS: DU fragments were implanted in all experimental rats under general anaesthesia. Urine and blood were collected and examined every month. RESULTS: During 5 months after implantation, the number of white cells in blood increased significantly, then decreased, so were lymphocyte and neutrophils. The number of red cells and concentration of hemoglobin decreased negligibly. The platelets reduced significantly and then increased to normal levels. Among liver function tests, the concentrations of ALT (glutamic oxaloacetic transaminase) and AST (glutamic pyruvic tramsaminase) rose, then declined, but those of TBIL fell sharply and rose later. The renal functions of those rats were impaired, and most of the results of tests were abnormal. In 20 d after implantation, the renal functions recovered to some extent. In 120 d after implantation, most tests returned to normal levels, except the positive nitrate (NIT), proteinuria, and rising creatinine. CONCLUSION: After implantation of DU, there are some damages in liver and kidney functions of rats, most damages got better later, but some of biochemical tests are still abnormal.
【Keywords】 depleted uranium; blood physiology; liver function tests; kidney function tests
【摘要】 目的： 弄清嵌入(植入)贫铀弹片是否会引起机体血液、肝肾功能的变化，为救治提供依据. 方法： 手术植入贫铀片，临床生化自动检测仪测定各指标. 结果： 在植片后5 mo大鼠白细胞数显著增高后又回降，淋巴细胞的变化趋势与白细胞相同，红细胞和血红蛋白变化不大，血小板显著下降后又显著增高. ALT和AST先升高后下降；TBIL一直下降，后虽回升，但仍显著低于正常组；AL/AS比值一直升高，后下降至0.3左右. 植片后初期肾功能出现一定损伤，20 d左右逐渐好转，120~150 d时，各指标基本恢复正常， 但尿蛋白、亚硝酸盐异常及肌酐呈上升趋势. 结论： 贫铀片可引起动物血液、肝肾功能异常，后逐渐恢复，但仍残留一些指标呈阳性.
【关键词】 贫铀；血液生理学；肝功能实验；肾功能实验
0引言
海湾战争中，一些美国军人被贫铀弹误伤，当时因对贫铀弹的认识不足，美国防部根据从伤口取出普通金属弹片的原则，提出了取出贫铀弹片的指导原则是，如果弹片对现在或将来的健康不构成威胁，则将弹片留在体内[1]. 术中，大的弹片被取出，小的嵌入肌肉中的弹片则被留在原位[2]. 长期留存在体内的贫铀弹片经溶解吸收后，会逐渐通过体液向一些关键器官转移，肾脏是贫铀滞留的主要器官[3，4]. 大剂量的贫铀是否会影响人的血液及肝肾功能，目前国内外还没有一个系统的研究报道. 我们研究了关于贫铀弹片嵌入体内时，血液、肝肾功能的变化趋势.
1材料和方法
1.1材料
雌性健康Wistar大鼠70只，6~8 wk龄，体质量150~180 g，第三军医大学实验动物中心提供，每个时相点5只大鼠随机分配. 贫铀片由99.25%的贫铀和0.75%的钛组成，其中铀同位素的组成：238U占99.75%，235U占0.2%以及含痕量的234U. 每个DU片约7 mm×4 mm×0.1 mm，植入前用稀硝酸和乙醇浸泡消毒，每只大鼠约植入0.2 g(3~5片)左右的DU片.
1.2方法
20 g/L戊巴比妥钠(上海化学试剂公司)ip麻醉，1 mL/kg，剪去颈部和后下肢手术部位皮毛，碘伏和75 mL/L乙醇消毒，切开皮肤和肌肉，钝性分离肌肉，放入贫铀片，缝合. 术后1 d，将大鼠单笼饲养，以防相互撕咬伤口创面，24 h后饲养在大鼠笼中. 分别在植入后1, 10, 26, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360 d共14个时相点收集样本(尿液的收集时相点在术后1 mo内约3 d 1次，1 mo后5~10 d 1次). 收集尿液前1 d，将大鼠单独饲养在代谢笼中，持续给水和饲料，收集24 h尿液；从大鼠股动脉处放血，部分经肝素抗凝，一部分不抗凝，立即送检测量.
检测指标 ① 血液： WBC，包括淋巴细胞(Lym)、中性粒(Grn)、RBC和Hb、血小板(PLT)；② 肝功能： 谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总胆红素(STB)、血糖(Glu)和总蛋白(STP)；③肾功能： 尿中白细胞(Leu)、亚硝酸盐(Nit)、尿蛋白(Pro)、尿糖(Glu)、尿酮体(Ket)、尿胆原(UBG)、尿中红细胞数(Ery)、血肌酐(Crea)和尿素氮(Urea).
统计学处理： 用SPSS10.0进行单因素方差分析，P<0.05为差异显著.
2结果
2.1长期植片大鼠的血常规检测大鼠白细胞数在植片后5 mo经历一个较正常组显著增高后又回降的过程，淋巴细胞的变化趋势与白细胞相同，粒细胞绝对值在植片后先增高再下降，至5 mo时，仍高于正常组；淋巴细胞的百分数与正常组相比变化不大. 红细胞和血红蛋白虽较正常组稍下降，且在第5月时下降较明显，但总的说来变化不大. 血小板经历了显著下降，再升高，回升到正常值范围，又显著增高的过程(Tab 1). 表1长期植片大鼠的血细胞变化(略)
2.2长期植片大鼠肝功能变化植片后ALT迅速上升，AST上升幅度不如ALT显著，二者均先升高后下降，但至第5月时与正常组接近；STB一直下降，后虽回升，但仍显著低于正常组；血糖和总蛋白变化不大(Tab 2).表2长期植片大鼠肝脏功能变化(略)
2.3长期植片大鼠肾功能的变化术后1~3 d，尿中白细胞比正常组显著增加，均达到了5×108/L，亚硝酸盐部分出现阳性；蛋白质增加至1~3 g/L，尿糖显著增加，而以后均在正常范围内，尿酮体增加至0.5~5 mmol/L；尿中红细胞数上升至5×107/L~2.5×108/L， 术后20~60 d，除蛋白质含量稍高于正常组外，其余基本与正常组无差异. 术后120~150 d，除尿蛋白和亚硝酸盐指标外，各项指标基本转为正常，肾脏损伤基本好转(Tab 3). 尿素氮呈一波动型变化(9.2~11.7 mmol/L)，但与正常组(9.9 mmol/L)相比变化不显著；肌酐一直呈上升趋势，从第1月的22.2 μmol/L一直上升到第5月的57.4 μmol/L. 总之，植片大鼠在植片后初期肾功能出现一定的损伤，在20 d左右时逐渐好转，到第120~150日时，各指标基本恢复正常，但尿蛋白、亚硝酸盐异常及肌酐一直呈上升趋势. 表3长期植片大鼠肾脏功能的变化(略)
3讨论
本结果显示，植片大鼠的白细胞显著上升后再回降，淋巴细胞的变化趋势与白细胞相同. 这与急性放射病时造血系统受抑制、白细胞数常常显著下降的血液学表现完全不同，原因有以下几个：① 植片大鼠的血液学表现可能不是贫铀辐射成分造成的，或辐射成分所占的比例不大；② 结合其他实验结果发现骨髓象增生活跃、有核细胞和巨细胞增多的表现；③ 本研究中仅2例大鼠出现颌下腺脓肿，其余大鼠手术创面愈合良好，未见感染，故可排除感染所致的WBC升高.
ALT, AST存在于正常肝细胞内，当肝细胞损伤后逸出细胞外，是肝脏受损最灵敏的指标. ALT和AST先升高后下降，说明肝细胞有一定的损伤，且升高的程度与肝细胞损伤程度成正比. 以前的研究表明，铀化合物中毒时，伴发肝脏损伤者甚少；肝功能的改变主要还是继发于肾脏功能障碍的结果[5]. 本研究结果表明贫铀对肝脏第1月即有一定损伤作用，是继发于肾脏损伤还是贫铀本身作用引起的，需进一步研究.
汞、铅等重金属中毒可引起肾小管上皮细胞损伤，出现尿蛋白阳性，在临床应急诊断中有一定的实用价值[5]. 铀中毒时，蛋白进入尿液的可能原因是：① 由围绕损伤肾小管周围的毛细血管渗漏；② 因肾小管病变影响肾小球滤过性致使少量漏出；③ 肾小管上皮细胞的坏死脱落. 本研究中尿蛋白至第5 mo时仍为0.6~3.0 g/L，说明仍有一定的肾脏损伤. 肾小球受损早期或轻度损害时，血肌酐浓度可正常；当血中肌酐含量明显增高时，常表示肾脏功能已严重受损；本研究中血肌酐一直呈上升趋势，似乎表明肾脏功能严重损伤；结合其余指标在第120日时已基本好转的情况，以此判断第150日时，肾脏功能虽已基本恢复，但部分生化指标方面仍呈阳性，可能是铀长期蓄积对肾小球的损害一直存在. 尽管在多次给予铀时，肾脏可产生耐受性，但这种耐受性并不能防止铀的慢性损伤[5]. 研究表明，尽管肾小管坏死减少，再生细胞增多，但肾功能生化指标仍可持续出现阳性改变，表明肾脏仍存在急性损伤反复发作. 植片大鼠的情况与此相似，贫铀片作为一个“贫铀源”持续被机体吸收后，蓄积于肾脏的较多，且情形更严重，肾功能部分指标一直阳性，反映了肾脏损伤仍存在.
有学者在海湾战争后5~6 a对退伍军人进行过肾功能的监测，但受贫铀弹损伤后数年，肾功能的改变可能有所恢复，故结果呈阳性的不多[2]；另外，不能确定有多少量的贫铀进入人体内及多大剂量贫铀会产生肾功能损伤. 结合本研究结果，可以看出，贫铀弹片进入体内后，肾功能可发生损伤，但随治疗进行及时间延长，肾功能逐渐恢复， 这也提示我们应在受损后，即刻监测肾功能，并进行相关治疗.
【参考文献】
[1] Kalinich JF, Ramakrishman N, McClain DE. A procedure for the rapid detection of depleted uranium in metal shrapnel fragments [J]. Mil Med, 2000;165:626-629.
[2] Hooper FJ, Squibb KS, Siegel EL. Elevated urine uranium excretion by soldier with retained uranium shrapnel [J]. Health Phys, 1999;77:512-519.
[3] Pellar TC, Fuciarelli AF, Ejnik JW. Distribution of uranium in rats implanted with depleted uranium pellets [J]. Toxicol Sci, 1999;49:29-39.
[4] MC Diarmid MA, Squibb K, Engelhardt S. Surveillance of depleted uranium exposed Gulf War veterans health effects observed in an enlarged friendly fire cohort [J]. J Occup Environ Med, 2001;43:991-1000.
[5] 刘树铮. 铀毒理学[M]. 北京原子能出版社. 1995:304-310.
基金项目：军队“十五”指令性课题(01L061)
通讯作者：粟永萍. Tel. (8623)68752009Email. SuYP2003@yahoo.com.cn
作者简介：李蓉(1970)，女(汉族)，四川省阆中市人. 博士，讲师. Tel. (8623)68752355Email. lirongwd@sohu.com
(第三军医大学全军复合伤研究所，重庆 400038)
编辑甄志强, 百拇医药(李蓉，艾国平，徐辉，任泂，楼淑芬，程天民，粟永萍)
LI Rong, AI GuoPing, XU Hui, REN Jiong, LOU ShuFen, CHENG TianMin, SU YongPing
PLA Institute of Combined Injuries, Third Military Medical University, Chongqing 400038, China
【Abstract】 AIM: Depleted uranium(DU) fragments implanted was absorbed into the blood stream, some of them were rapidly excreted in urine, some were transferred to other organs. The purpose of this study was to investigate whether DU had influence on functions of these organs. METHODS: DU fragments were implanted in all experimental rats under general anaesthesia. Urine and blood were collected and examined every month. RESULTS: During 5 months after implantation, the number of white cells in blood increased significantly, then decreased, so were lymphocyte and neutrophils. The number of red cells and concentration of hemoglobin decreased negligibly. The platelets reduced significantly and then increased to normal levels. Among liver function tests, the concentrations of ALT (glutamic oxaloacetic transaminase) and AST (glutamic pyruvic tramsaminase) rose, then declined, but those of TBIL fell sharply and rose later. The renal functions of those rats were impaired, and most of the results of tests were abnormal. In 20 d after implantation, the renal functions recovered to some extent. In 120 d after implantation, most tests returned to normal levels, except the positive nitrate (NIT), proteinuria, and rising creatinine. CONCLUSION: After implantation of DU, there are some damages in liver and kidney functions of rats, most damages got better later, but some of biochemical tests are still abnormal.
【Keywords】 depleted uranium; blood physiology; liver function tests; kidney function tests
【摘要】 目的： 弄清嵌入(植入)贫铀弹片是否会引起机体血液、肝肾功能的变化，为救治提供依据. 方法： 手术植入贫铀片，临床生化自动检测仪测定各指标. 结果： 在植片后5 mo大鼠白细胞数显著增高后又回降，淋巴细胞的变化趋势与白细胞相同，红细胞和血红蛋白变化不大，血小板显著下降后又显著增高. ALT和AST先升高后下降；TBIL一直下降，后虽回升，但仍显著低于正常组；AL/AS比值一直升高，后下降至0.3左右. 植片后初期肾功能出现一定损伤，20 d左右逐渐好转，120~150 d时，各指标基本恢复正常， 但尿蛋白、亚硝酸盐异常及肌酐呈上升趋势. 结论： 贫铀片可引起动物血液、肝肾功能异常，后逐渐恢复，但仍残留一些指标呈阳性.
【关键词】 贫铀；血液生理学；肝功能实验；肾功能实验
0引言
海湾战争中，一些美国军人被贫铀弹误伤，当时因对贫铀弹的认识不足，美国防部根据从伤口取出普通金属弹片的原则，提出了取出贫铀弹片的指导原则是，如果弹片对现在或将来的健康不构成威胁，则将弹片留在体内[1]. 术中，大的弹片被取出，小的嵌入肌肉中的弹片则被留在原位[2]. 长期留存在体内的贫铀弹片经溶解吸收后，会逐渐通过体液向一些关键器官转移，肾脏是贫铀滞留的主要器官[3，4]. 大剂量的贫铀是否会影响人的血液及肝肾功能，目前国内外还没有一个系统的研究报道. 我们研究了关于贫铀弹片嵌入体内时，血液、肝肾功能的变化趋势.
1材料和方法
1.1材料
雌性健康Wistar大鼠70只，6~8 wk龄，体质量150~180 g，第三军医大学实验动物中心提供，每个时相点5只大鼠随机分配. 贫铀片由99.25%的贫铀和0.75%的钛组成，其中铀同位素的组成：238U占99.75%，235U占0.2%以及含痕量的234U. 每个DU片约7 mm×4 mm×0.1 mm，植入前用稀硝酸和乙醇浸泡消毒，每只大鼠约植入0.2 g(3~5片)左右的DU片.
1.2方法
20 g/L戊巴比妥钠(上海化学试剂公司)ip麻醉，1 mL/kg，剪去颈部和后下肢手术部位皮毛，碘伏和75 mL/L乙醇消毒，切开皮肤和肌肉，钝性分离肌肉，放入贫铀片，缝合. 术后1 d，将大鼠单笼饲养，以防相互撕咬伤口创面，24 h后饲养在大鼠笼中. 分别在植入后1, 10, 26, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360 d共14个时相点收集样本(尿液的收集时相点在术后1 mo内约3 d 1次，1 mo后5~10 d 1次). 收集尿液前1 d，将大鼠单独饲养在代谢笼中，持续给水和饲料，收集24 h尿液；从大鼠股动脉处放血，部分经肝素抗凝，一部分不抗凝，立即送检测量.
检测指标 ① 血液： WBC，包括淋巴细胞(Lym)、中性粒(Grn)、RBC和Hb、血小板(PLT)；② 肝功能： 谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总胆红素(STB)、血糖(Glu)和总蛋白(STP)；③肾功能： 尿中白细胞(Leu)、亚硝酸盐(Nit)、尿蛋白(Pro)、尿糖(Glu)、尿酮体(Ket)、尿胆原(UBG)、尿中红细胞数(Ery)、血肌酐(Crea)和尿素氮(Urea).
统计学处理： 用SPSS10.0进行单因素方差分析，P<0.05为差异显著.
2结果
2.1长期植片大鼠的血常规检测大鼠白细胞数在植片后5 mo经历一个较正常组显著增高后又回降的过程，淋巴细胞的变化趋势与白细胞相同，粒细胞绝对值在植片后先增高再下降，至5 mo时，仍高于正常组；淋巴细胞的百分数与正常组相比变化不大. 红细胞和血红蛋白虽较正常组稍下降，且在第5月时下降较明显，但总的说来变化不大. 血小板经历了显著下降，再升高，回升到正常值范围，又显著增高的过程(Tab 1). 表1长期植片大鼠的血细胞变化(略)
2.2长期植片大鼠肝功能变化植片后ALT迅速上升，AST上升幅度不如ALT显著，二者均先升高后下降，但至第5月时与正常组接近；STB一直下降，后虽回升，但仍显著低于正常组；血糖和总蛋白变化不大(Tab 2).表2长期植片大鼠肝脏功能变化(略)
2.3长期植片大鼠肾功能的变化术后1~3 d，尿中白细胞比正常组显著增加，均达到了5×108/L，亚硝酸盐部分出现阳性；蛋白质增加至1~3 g/L，尿糖显著增加，而以后均在正常范围内，尿酮体增加至0.5~5 mmol/L；尿中红细胞数上升至5×107/L~2.5×108/L， 术后20~60 d，除蛋白质含量稍高于正常组外，其余基本与正常组无差异. 术后120~150 d，除尿蛋白和亚硝酸盐指标外，各项指标基本转为正常，肾脏损伤基本好转(Tab 3). 尿素氮呈一波动型变化(9.2~11.7 mmol/L)，但与正常组(9.9 mmol/L)相比变化不显著；肌酐一直呈上升趋势，从第1月的22.2 μmol/L一直上升到第5月的57.4 μmol/L. 总之，植片大鼠在植片后初期肾功能出现一定的损伤，在20 d左右时逐渐好转，到第120~150日时，各指标基本恢复正常，但尿蛋白、亚硝酸盐异常及肌酐一直呈上升趋势. 表3长期植片大鼠肾脏功能的变化(略)
3讨论
本结果显示，植片大鼠的白细胞显著上升后再回降，淋巴细胞的变化趋势与白细胞相同. 这与急性放射病时造血系统受抑制、白细胞数常常显著下降的血液学表现完全不同，原因有以下几个：① 植片大鼠的血液学表现可能不是贫铀辐射成分造成的，或辐射成分所占的比例不大；② 结合其他实验结果发现骨髓象增生活跃、有核细胞和巨细胞增多的表现；③ 本研究中仅2例大鼠出现颌下腺脓肿，其余大鼠手术创面愈合良好，未见感染，故可排除感染所致的WBC升高.
ALT, AST存在于正常肝细胞内，当肝细胞损伤后逸出细胞外，是肝脏受损最灵敏的指标. ALT和AST先升高后下降，说明肝细胞有一定的损伤，且升高的程度与肝细胞损伤程度成正比. 以前的研究表明，铀化合物中毒时，伴发肝脏损伤者甚少；肝功能的改变主要还是继发于肾脏功能障碍的结果[5]. 本研究结果表明贫铀对肝脏第1月即有一定损伤作用，是继发于肾脏损伤还是贫铀本身作用引起的，需进一步研究.
汞、铅等重金属中毒可引起肾小管上皮细胞损伤，出现尿蛋白阳性，在临床应急诊断中有一定的实用价值[5]. 铀中毒时，蛋白进入尿液的可能原因是：① 由围绕损伤肾小管周围的毛细血管渗漏；② 因肾小管病变影响肾小球滤过性致使少量漏出；③ 肾小管上皮细胞的坏死脱落. 本研究中尿蛋白至第5 mo时仍为0.6~3.0 g/L，说明仍有一定的肾脏损伤. 肾小球受损早期或轻度损害时，血肌酐浓度可正常；当血中肌酐含量明显增高时，常表示肾脏功能已严重受损；本研究中血肌酐一直呈上升趋势，似乎表明肾脏功能严重损伤；结合其余指标在第120日时已基本好转的情况，以此判断第150日时，肾脏功能虽已基本恢复，但部分生化指标方面仍呈阳性，可能是铀长期蓄积对肾小球的损害一直存在. 尽管在多次给予铀时，肾脏可产生耐受性，但这种耐受性并不能防止铀的慢性损伤[5]. 研究表明，尽管肾小管坏死减少，再生细胞增多，但肾功能生化指标仍可持续出现阳性改变，表明肾脏仍存在急性损伤反复发作. 植片大鼠的情况与此相似，贫铀片作为一个“贫铀源”持续被机体吸收后，蓄积于肾脏的较多，且情形更严重，肾功能部分指标一直阳性，反映了肾脏损伤仍存在.
有学者在海湾战争后5~6 a对退伍军人进行过肾功能的监测，但受贫铀弹损伤后数年，肾功能的改变可能有所恢复，故结果呈阳性的不多[2]；另外，不能确定有多少量的贫铀进入人体内及多大剂量贫铀会产生肾功能损伤. 结合本研究结果，可以看出，贫铀弹片进入体内后，肾功能可发生损伤，但随治疗进行及时间延长，肾功能逐渐恢复， 这也提示我们应在受损后，即刻监测肾功能，并进行相关治疗.
【参考文献】
[1] Kalinich JF, Ramakrishman N, McClain DE. A procedure for the rapid detection of depleted uranium in metal shrapnel fragments [J]. Mil Med, 2000;165:626-629.
[2] Hooper FJ, Squibb KS, Siegel EL. Elevated urine uranium excretion by soldier with retained uranium shrapnel [J]. Health Phys, 1999;77:512-519.
[3] Pellar TC, Fuciarelli AF, Ejnik JW. Distribution of uranium in rats implanted with depleted uranium pellets [J]. Toxicol Sci, 1999;49:29-39.
[4] MC Diarmid MA, Squibb K, Engelhardt S. Surveillance of depleted uranium exposed Gulf War veterans health effects observed in an enlarged friendly fire cohort [J]. J Occup Environ Med, 2001;43:991-1000.
[5] 刘树铮. 铀毒理学[M]. 北京原子能出版社. 1995:304-310.
基金项目：军队“十五”指令性课题(01L061)
通讯作者：粟永萍. Tel. (8623)68752009Email. SuYP2003@yahoo.com.cn
作者简介：李蓉(1970)，女(汉族)，四川省阆中市人. 博士，讲师. Tel. (8623)68752355Email. lirongwd@sohu.com
(第三军医大学全军复合伤研究所，重庆 400038)
编辑甄志强, 百拇医药(李蓉，艾国平，徐辉，任泂，楼淑芬，程天民，粟永萍)