自由基与铅中毒机制的研究进展
作者：陆新华
单位：200041 上海市化工职业病防治研究所
关键词：
中华劳动卫生职业病杂志980333刘卓宝 审校
随着检测新技术的发展，自由基理论为铅中毒机制的研究提供了新的思路。归纳起来，铅主要通过抑制抗氧化酶活力，产生过多的自由基而造成组织损伤。
一、铅抑制抗氧化酶系统
实验证实：铅能抑制SOD。Alder[1]采用改良Heikkla法，在以6-羟多巴胺为底物的自氧化系统中测定超氧化物歧化酶(SOD)活力。各组染铅的浓度分别为0.17、0.33、0.67 mg/L。实验结果显示：3种浓度的铅均引起SOD活力显著下降。苏氏等[2]报道：铅染毒后，各剂量组大鼠红细胞SOD活力下降，并呈时间-效应关系。Sugawara等[3]报道：平均血铅浓度为57.1 mg/L的铅作业工人，其红细胞SOD、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力均明显下降；血铅浓度与红细胞GSH含量呈负相关。表明铅中毒可抑制抗氧化酶系统，削弱机体清除氧自由基的能力，使体内自由基积聚。
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二、铅造成氧化应激反应
一般认为:铅主要抑制血红素合成过程中δ-氨基-r-酮戊酸脱水酶(ALAD)和血红素合成酶。ALAD受抑制后，血中δ-氨基酮戊酸(ALA)在体内积聚且随尿排出增加。Monteiro[4]认为：ALA的氧化作用及ALA/氧合血红蛋白电偶自氧化作用(ALA/oxyhemoglobincoupledautoxidation)与自由基相关联，在铅中毒的氧化应激反应和卟啉症之间起着重要作用。所谓“氧化应激”(oxidative stress)是指一系列导致活性氧(如：、H2O2、.OH、′O2、脂过氧基(LOO.))及相关物质产生的细胞内、外状态。Hermes等[5]认为：铅中毒时，过量的ALA是产生氧自由基的根源之一。另外，血红素合成酶受抑制，使原卟啉Ⅳ不能与Fe2+结合，导致红细胞游离原卟啉(FEP)增加，EFP与锌结合为锌卟啉。此卟啉类产物是体内许多物质的光敏剂(photosensitizer)[6]，能引起光敏反应(photosensitization)。即在一定波长的光线照射下，可吸收能量至“激发态”，激发的能量可以传递给邻近的氧分子，使其成单线态氧(′O2)。受到激发的光敏剂本身可以造成其它分子的损伤，这种形式称为Ⅰ型损伤机制；光敏剂使O2激发成′O2，此类为Ⅱ型损伤机制，Ⅱ型损伤产生的′O2可直接诱发脂质过氧化作用，产生更多的自由基。此外，细胞对不溶性铅盐的吞噬过程本身也可诱使“呼吸爆发”，表现为氧消耗增加、磷酸戊糖通路代谢加速和产生、·OH等自由基。1995年Stohs等[7]研究了汞、镍、镉、铅等金属离子的氧化机制，发现它们的毒作用机制均是使GSH和蛋白的巯基耗尽。铅能引起自由基增加是其基本的毒理作用，而活性氧的产生可能包括多种机制。
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三、铅中毒引发脂质过氧化的过程
铅中毒导致体内积聚的·OH是脂质过氧化作用的主要引发剂，其它如LOO.、脂自由基(L.)、脂氧基(RO.)、脂过氧基(ROO.)等都可作为引发剂，在反应过程中，可通过抽取(abstraction)氢引发脂质过氧化作用的链式和链式支链反应(Chain branching reaction)；铅在体内经一系列代谢后与氧反应产生的′O2，可与多不饱和脂肪酸直接形成脂质过氧化物；铅离子粘合到细胞膜上可促进铁依赖型脂质过氧化作用(Iron dependent lipid peroxidation)。而脂质过氧化作用一旦被引发，就可以起一系列的连锁反应：.OH+LH→L·+H2O； L.+O2→LOO.；LOO.+LH→LOOH+L.;由此可见，一个活性氧可能导致大量的过氧化物形成。实验证明：铅接触工人的红细胞脂质过氧化物含量显著升高，其血铅浓度与红细胞膜脂质过氧化物浓度呈正相关[3]。氧自由基不但通过生物膜中多不饱和脂肪酸的过氧化引起细胞损伤，而且还能通过脂氢过氧化物的分解产物引起细胞损伤。
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四、自由基造成的机体损伤
1.对红细胞功能及寿命的影响：血液中红细胞是对脂质过氧化作用最敏感的生物组织之一。铅被吸收后最先与红细胞接触。铅可以抑制胞内抗氧化酶系，产生更多的自由基。另一方面，铅可以通过对富含不饱和脂肪酸的红细胞膜作用造成红细胞的损伤：(1)膜通透性改变：stocks等[8]的实验证实，脂质过氧化作用可破坏红细胞膜结构，使之产生许多小洞，造成红细胞内容物包括血红蛋白溢出。受氧化损伤后，红细胞丢失钾离子，对水的通透性增加，最终发生溶血。Deuticke等[9]的叔丁基氢过氧化物实验也得到相同的结果。(2)膜流动性改变：脂质过氧化作用可明显增加膜磷脂双层硬度，这与脂质过氧化中间产物丙二醛(MDA)有关。有文章报道[10]：由于脂质过氧化作用增强，铅作业工人红细胞MDA含量显著高于正常人群。MDA能使膜的氨基组分发生交联，即使在很低浓度(μmol/L)，仍然能显著降低红细胞膜的流动性[11]。(3)膜抗原性改变：有证据表明，红细胞经过
单位：200041 上海市化工职业病防治研究所
关键词：
中华劳动卫生职业病杂志980333刘卓宝 审校
随着检测新技术的发展，自由基理论为铅中毒机制的研究提供了新的思路。归纳起来，铅主要通过抑制抗氧化酶活力，产生过多的自由基而造成组织损伤。
一、铅抑制抗氧化酶系统
实验证实：铅能抑制SOD。Alder[1]采用改良Heikkla法，在以6-羟多巴胺为底物的自氧化系统中测定超氧化物歧化酶(SOD)活力。各组染铅的浓度分别为0.17、0.33、0.67 mg/L。实验结果显示：3种浓度的铅均引起SOD活力显著下降。苏氏等[2]报道：铅染毒后，各剂量组大鼠红细胞SOD活力下降，并呈时间-效应关系。Sugawara等[3]报道：平均血铅浓度为57.1 mg/L的铅作业工人，其红细胞SOD、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力均明显下降；血铅浓度与红细胞GSH含量呈负相关。表明铅中毒可抑制抗氧化酶系统，削弱机体清除氧自由基的能力，使体内自由基积聚。
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二、铅造成氧化应激反应
一般认为:铅主要抑制血红素合成过程中δ-氨基-r-酮戊酸脱水酶(ALAD)和血红素合成酶。ALAD受抑制后，血中δ-氨基酮戊酸(ALA)在体内积聚且随尿排出增加。Monteiro[4]认为：ALA的氧化作用及ALA/氧合血红蛋白电偶自氧化作用(ALA/oxyhemoglobincoupledautoxidation)与自由基相关联，在铅中毒的氧化应激反应和卟啉症之间起着重要作用。所谓“氧化应激”(oxidative stress)是指一系列导致活性氧(如：
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三、铅中毒引发脂质过氧化的过程
铅中毒导致体内积聚的·OH是脂质过氧化作用的主要引发剂，其它如LOO.、脂自由基(L.)、脂氧基(RO.)、脂过氧基(ROO.)等都可作为引发剂，在反应过程中，可通过抽取(abstraction)氢引发脂质过氧化作用的链式和链式支链反应(Chain branching reaction)；铅在体内经一系列代谢后与氧反应产生的′O2，可与多不饱和脂肪酸直接形成脂质过氧化物；铅离子粘合到细胞膜上可促进铁依赖型脂质过氧化作用(Iron dependent lipid peroxidation)。而脂质过氧化作用一旦被引发，就可以起一系列的连锁反应：.OH+LH→L·+H2O； L.+O2→LOO.；LOO.+LH→LOOH+L.;由此可见，一个活性氧可能导致大量的过氧化物形成。实验证明：铅接触工人的红细胞脂质过氧化物含量显著升高，其血铅浓度与红细胞膜脂质过氧化物浓度呈正相关[3]。氧自由基不但通过生物膜中多不饱和脂肪酸的过氧化引起细胞损伤，而且还能通过脂氢过氧化物的分解产物引起细胞损伤。
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四、自由基造成的机体损伤
1.对红细胞功能及寿命的影响：血液中红细胞是对脂质过氧化作用最敏感的生物组织之一。铅被吸收后最先与红细胞接触。铅可以抑制胞内抗氧化酶系，产生更多的自由基。另一方面，铅可以通过对富含不饱和脂肪酸的红细胞膜作用造成红细胞的损伤：(1)膜通透性改变：stocks等[8]的实验证实，脂质过氧化作用可破坏红细胞膜结构，使之产生许多小洞，造成红细胞内容物包括血红蛋白溢出。受氧化损伤后，红细胞丢失钾离子，对水的通透性增加，最终发生溶血。Deuticke等[9]的叔丁基氢过氧化物实验也得到相同的结果。(2)膜流动性改变：脂质过氧化作用可明显增加膜磷脂双层硬度，这与脂质过氧化中间产物丙二醛(MDA)有关。有文章报道[10]：由于脂质过氧化作用增强，铅作业工人红细胞MDA含量显著高于正常人群。MDA能使膜的氨基组分发生交联，即使在很低浓度(μmol/L)，仍然能显著降低红细胞膜的流动性[11]。(3)膜抗原性改变：有证据表明，红细胞经过