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编号:10283691
不同胎龄大鼠的组织铅分布*
http://www.100md.com 《卫生研究》 1999年第2期
     作者:张洪桥 白雪涛 郑星泉

    单位:中国预防医学科学院环境卫生监测所,北京 100021

    关键词:铅;胎儿;大鼠

    摘要 为研究不同胎龄胚胎摘要 为研究不同胎龄胚胎/胎儿的组织铅分布规律,本研究用大鼠作动物模型,观察了4种染毒剂量下不同胎龄大鼠组织中的铅分布。将断乳2周的雌性Wistar大鼠120只,随机分为4组,分别饮含Pb2+浓度为0、10、50和200mg/L的饮水,10周后与正常雄鼠交配,将各组孕鼠再随机分为4个亚组,于妊娠第10、14、17、20天时处死,测孕、胎鼠组织的铅含量。结果胎鼠脑铅含量随胎龄增长而增加,但脑铅浓度保持不变;胎鼠体铅含量随胎龄增长呈增加趋势,但胎龄10天大鼠的体铅浓度高于14天者。胎鼠体铅含量于妊娠后期较前期明显增加;胎鼠铅含量随胎龄的增加可能与妊娠后期胎鼠体内不断出现新的铅结合位点,特别是骨骼钙化有关。
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    中图分类号 Q593.4 O614.433 X503.22

    Distribution of lead in fetal rat tissue at different days of pregnancy

    Zhang Hongqiao, Bai Xuetao, Zheng Xingquan

    Institute of Environmental Health Monitoring, Chinese Academy of Preventive Medicine, Beijing 100021, China

    In order to reveal the mechanism of the transplacental transfer of lead from mothers to fetus, tissues lead content of fetal rat at different days of pregnancy were determined and compared. Lead was administered to four groups of 4 week-old female Wistar rats for 50 days. The doses of lead were 0,10,50 and 200 mg/L in drinking water respectively. Rats were mated with non-lead-treated male rats. The pregnant rats in each group were then divided into four sub-groups by random. The pregnant rats in four sub-group of each group were sacrificed in turn at 10,14,17 and 20 days of gestation (dg). Blood lead of pregnant rats, lead burden of whole fetus, lead conentration of fetal brain, fetal liver and placenta were determined. Results indicated that lead concentration in fetal brain kept unchanged during the period of gestation, but lead content in whole fetus and fetal brain were increased with the days of gestation. But the lead concentration in fetus at 10 dg was higher than that at 14dg. It seemed that higher lead absorption by the fetus was related to the newly emerged lead bonding-site in fetus, especially during the calcification of bones.
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    Key words:lead, pregnancy, transplacental transfer, rat

    出生前铅暴露是指由于母亲血铅高,铅进入胚胎/胎儿体内而引起的胚胎/胎儿的铅暴露。出生前铅暴露可引起胎仔脑水肿、脑出血、畸形和死亡。近年来发现,出生前铅暴露对婴幼儿的认知和行为发育有影响[1],出生前铅暴露程度与婴幼儿的Belay精神发育指数(MDI)呈负相关[2]。另有资料表明,我国育龄期妇女血铅浓度超过100μg/L者达20%[3],因此,我国胎儿出生前铅暴露的情况不容忽视。

    Barltrop首次报道铅可通过胎盘,此后,许多学者用给孕鼠静脉注射放射性铅的方式探讨铅的胎盘转运问题。这些研究肯定了胎盘对铅的通透性,并发现妊娠后期胎鼠体铅负荷要高于妊娠初期,但这种急性染毒方式与母体、胎儿的实际铅暴露情况存在差异,不能阐明整个妊娠期胚胎/胎儿的铅暴露情况和组织铅分布规律。
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    为探讨铅的胎盘转运机制,本文系统研究了慢性铅暴露情况下不同胎龄胎鼠组织铅分布规律。

    1 材料与方法

    1.1 试剂

    HNO3,HClO4,H2O2(30%,优级纯,北京化工厂生产);Pb(NO3)2(99.5%,英国BDH Chemicals Ltd.,生产);四甲基氢氧化铵(分析纯,北京都利化工公司生产);血铅质控/标样(中国预防医学科学院环境卫生监测所生产);甘蓝标准物质(GBW 08504),猪肝标准物质(GBW08551,商业部食品检测科学研究所生产)

    1.2 仪器

    分析天平(Mettler PC180),石墨炉原子吸收分光光度计(Zeeman3030,PE公司生产),手术器械。
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    1.3 实验动物分组及实验过程

    断乳一周的Wistar大鼠(中国医学科学院动物所提供),雌性120只,雌性20只,适应性饲养一周。

    将雌性大鼠随机分为A、B、C、D 4组,分别饮用含Pb2+浓度为0,10,50,200mg/L的饮水,各组均饲以低铅饲料,雌鼠皆单笼饲养,记录每日饮水量;雄鼠饮用自来水,低铅饲料。实验期间监测血铅。10周后,雄:雌=1∶1合笼交配,发现阴栓当日为妊娠第0天。妊娠期间持续染毒。将每一剂量组内交配成功的孕鼠再随机分为4个亚组,分别于妊娠第10,14,17,20天时处死孕鼠,取母鼠的心脏血;胎龄第17、20天时胎鼠的脑、肝和胎鼠;胎龄第10,14天的胎鼠,称重后密闭盛于塑料瓶中,冷冻保存待测。

    1.4 检测指标及方法

    (1)血铅浓度的测定:采用石墨炉原子吸收分光光度计法;
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    (2)全胎鼠铅含量及胎鼠全脑、肝铅浓度:按有关文献方法进行测定[4]

    1.5 质量控制

    (1)样品采集、盛放处理过程中避免外环境铅的污染;(2)样品取平行样,若不能取平行样则在测定时平行测定;(3)以标准物质作质控,正式样品分析过程中同时分析质控样品,以保证测定结果的可信性。

    1.6 数据的分析处理

    用STATA统计软件包进行实验数据的统计处理。

    2 结果

    各染毒剂量组孕鼠血铅、胎鼠及其组织铅浓度见表1。

    表1 胎鼠及其组织铅浓度(x±s)
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    染毒剂量

    胎龄

    孕鼠血铅

    组织铅浓度(μg/kg)

    (mg/L)

    (d)

    (μg/L)

    胎鼠全脑

    胎鼠肝

    全胎鼠

    0

    10

    60.13±14.34
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    9.69±3.54

    14

    61.70±33.55

    5.09±2.63(1)

    17

    42.51±12.76

    10.73±3.93

    19.33±6.18

    7.56±3.89

    20

    78.43±27.77(1)
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    8.51±2.26

    9.06±4.88(2)

    11.37±5.85(1)

    10

    10

    174.03±20.87

    29.52±0.541

    14

    167.40+33.72

    8.56±0.77(2)

    17
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    188.35±34.69

    11.93±3.51

    137.78±9.39

    15.77±3.66(1)

    20

    244.07±73.62(1)

    12.14±2.34

    106.25±10.65

    40.72±5.41(2)

    50

    10
, 百拇医药
    232.14±36.62

    83.64±17.81

    14

    253.30±34.81

    24.36±6.00(2)

    17

    288.06±110.63

    19.21±1.10

    279.36±12.39

    61.61±13.50(1)

    20
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    280.22±130.51

    21.51±2.65

    368.16±35.81(1)

    143.97±58.31(2)

    200

    10

    339.73±53.23

    290.77±76.46

    14

    363.57±119.00

    62.28±25.82(2)
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    17

    463.98±182.40(1)

    208.19±44.59

    1539.64±402.77

    281.99±75.30(2)

    20

    727.54±220.66(2)

    186.40±36.88

    1478.31±600.35

    607.48±267.62(2)
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    注:胎鼠及其组织皆为湿重;此胎龄胎鼠组织铅浓度与同一剂量组与前一阶段胎龄相比(1)P<0.05 (2)P<0.01

    2.1 孕鼠血铅浓度在妊娠期的变化

    由表1可看出,各染毒剂量组孕鼠铅在妊娠后期(妊娠第20天时)有升高趋势,但统计学检验未见显著性(P>0.05)。

    2.2 胎鼠铅含量随胎龄的变化规律

    胎鼠铅含量随胎龄增长而显著增加(P<0.05,表2)。

    胎鼠铅浓度在整个妊娠期的变化规律与胎鼠铅含量有所不同(表1),呈先降低,后升高的趋势,在各剂量组,10天胎龄胎鼠(实际是胚胎,为方便起见以下皆称胎鼠)铅浓度显著高于14天胎龄(P<0.05),自胎龄第14天起,胎鼠铅浓度随胎龄的增加而显著增加(P<0.05)。
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    表2 胎鼠、胎鼠脑铅含量 微克/只

    剂量组(mg/L)

    胎龄(d)

    n

    胎鼠

    胎鼠脑

    0

    10

    7

    0.03

    14

    6

    0.08(1)
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    17

    7

    0.70(1)

    0.08

    20

    7

    4.41(1)

    0.11(1)

    10

    10

    5

    0.070
, 百拇医药
    14

    6

    0.130(1)

    17

    6

    1.50(2)

    0.10

    20

    7

    15.23(2)

    0.16(1)

    50
, 百拇医药
    10

    6

    0.25

    14

    6

    0.43(2)

    17

    7

    5.37(2)

    0.15

    20

    6

    51.68(2)
, 百拇医药
    0.24(1)

    200

    10

    6

    0.81

    14

    6

    0.93

    17

    7

    23.39(2)

    1.63

    20
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    7

    213.07(2)

    2.54(1)

    注:此胎龄胎鼠、胎脑和胎盘铅含量与同一剂量组前一阶段胎龄相比(1)P<0.05(2) P<0.01

    2.3 胎鼠脑铅浓度及脑铅含量随胎龄的变化规律

    在各染毒剂量组,胎龄第20天时的胎鼠脑铅浓度与第17天时相近(P>0.80,表1),但脑铅总量却显著高于第17天胎龄时(P<0.05,表2),说明胎龄越长胎鼠脑铅总量越高。

    2.4 胎鼠肝铅浓度随胎龄的变化规律

    染毒剂量低时(0,10mg/L),胎龄第17天时的胎肝铅浓度高于胎龄第20天时(P<0.05),染毒剂量高时(50,200mg/L),胎鼠肝铅浓度在整个妊娠期趋于一致(P>0.10,表1)。
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    3 讨论

    3.1 孕鼠血铅浓度随孕期的变化

    Stephen对孕妇妊娠期间的血铅变化进行动态观察[5],发现在妊娠第12~20周孕妇外周血铅呈降低趋势,妊娠第20~28周则呈增加趋势,他认为妊娠早期血铅降低是由于此期孕妇体内器官增大和血容量迅速增加使血液稀释所导致,妊娠晚期孕妇体内蓄积铅如骨铅的释放又使血铅呈现升高趋势。本研究观察到孕鼠血铅浓度妊娠后期有增加趋势,但统计学检验无显著性(P>0.05)。这些结果的不一致可能是由于大鼠妊娠期短,所观察的妊娠期很难与人类妊娠期对应所致。

    3.2 胎鼠及其组织铅分布随胎龄的变化

    本研究结果显示,妊娠期间,胎鼠铅含量随胎龄的增加而增加,这与用同位素铅进行的急性实验结果一致。妊娠期胎鼠铅含量的增加可能与胎鼠体内铅的亲和性位点不断出现并增多有关。本研究结果表明胎鼠体内铅的亲和性组织如心脏、红细胞、肝、脑、软骨、骨等组织随胎鼠发育依次出现,结合铅的量越来越多,胎鼠体内的铅含量也就随着胎龄的增长而不断积蓄、增多,特别是自第17天胎龄起,胎鼠骨骼开始钙化,由于铅与钙的代谢密切相关,此时铅在胎鼠体内的沉积量迅速增加,因此胎龄第17~20天胎鼠铅含量的增加与胎龄第14~17天胎鼠铅含量的增加相比,增加程度更大。有人认为铅在胎鼠骨内的大量沉积对胎鼠可能有保护作用,给孕龄第16天和第19天的孕鼠静脉染毒同样剂量的铅,前者胎鼠的毒性效应明显,而在后者则未发现明显的毒性效应,但这可能是胎龄第16天时的胎鼠组织对铅的敏感性更高的缘故,因为这两个时期胎鼠组织铅浓度差别不大。
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    胎龄第10天时胎鼠中已经有铅的蓄积,而此时胎盘还未生成,说明铅在胚胎的蓄积并不完全依赖于胎盘。用同位素铅进行的研究发现铅最早出现于妊娠第7天的胚胎(大鼠)中,而此时胎鼠刚刚进入器官发生期。尽管第10天胎龄的胚胎鼠铅含量较低,但其铅浓度却高于第14天胎龄的胚胎鼠,这与其他学者的研究结果相一致[6]。这可能是由于妊娠初期(10天胎龄)循环系统优先发育,胎儿心脏、红细胞对铅的亲和力较强,胚/胎鼠体内铅的亲和性组织(如初步形成的循环系统等)占整个胎体的比重较大,因而与第14天胎龄时相比铅浓度相对较高。胎龄第10天左右正是大鼠胚胎器官原基形成、神经系统、循环系统等器官原基形成的关键时期,由于铅能妨碍血色素的生成并具有神经毒性,因此这个时期高浓度的铅暴露对胎儿循环系统、神经系统正常发育的影响可能更为严重。

    本研究还发现,胎龄第17天与胎龄第20天时的胎鼠脑铅浓度近似,而脑铅含量则是后者高于前者,这与以胎儿为研究对象的报道一致。发育中的胎儿脑组织毛细血管内皮细胞对铅的抵抗性较成熟的脑组织弱,这些不成熟的内皮细胞能允许包括铅在内的其它阳离子到达新生成的脑组织,特别是星形细胞和神经原细胞。铅进入脑组织的能力可能与暴露剂量呈正相关,因为实验发现随着对孕鼠染毒剂量的增高,脑组织铅含量或铅浓度的增加程度越来越大[4]
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    本研究发现,妊娠初、中期的胎鼠脑、肝组织铅浓度已与妊娠晚期相近。由于妊娠初、中期的胎儿组织对铅的敏感性显著高于妊娠晚期,这提醒我们应特别注意加强对妊娠初、中期孕妇的监护,避免在此期暴露于高铅环境,并采取积极措施降低孕妇体内铅负荷,特别是降低孕妇血铅水平,以减少胎儿的宫内铅暴露。

    * 国家自然科学基金资助课题(No.39470602)

    作者简介:张洪桥,男,医学硕士,实习研究员

    参考文献

    [1] Dietrich K N. Lead exposure and the cognitive development of urban, preschool children: the Cincinnati lead study cohort at 4 years. Neurotoxicol Teratol, 1991, 13:203—211
, 百拇医药
    [2] Bellinger D C. Low-level lead exposure and academic achievement: a long-term follow-up study. Pediatrics, 1992, 90(6):3855

    [3] 宋华琴,郑星泉,庄丽.学龄前儿童铅、镉接触总量及健康影响.WHO/UNEP人体接触量评价(HEAL)报告.卫生研究,1993,22(增刊):1—13

    [4] 张洪桥,白雪涛,郑星泉.孕鼠铅暴露对胎鼠铅负荷的影响.中华儿科杂志,1998,36(3):149—151

    [5] Stephen J. Rothenberg, Samuel Karchmer. Changes in serial blood lead level during pregnancy. Environ Health Perspect, 1994, 102(10):876—880

    [6] Hackette PL, Hess JO, Skov MR. Distribution and effects of intravenous lead in the fectoplacental unit of the rats. J Toxicol Environ Health, 1982, 9:1021—1023

    (1998-09-10收稿), 百拇医药