沙潁河鉛污染對(duì)兒童GH-IGF-1軸和體格發(fā)育的影響*

羅毅鑫，黃 祺，唐春宇，程學(xué)敏，高亞琳，陳虹钖，黃 楠，李桉琪，薛玉堂，左其亭，巴月，崔留欣

1)鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室 鄭州450001 2)鄭州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)系 鄭州450052 3)沈丘縣疾病預(yù)防控制中心 沈丘466300 4)鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院 鄭州450001

#通訊作者，男，1955年5月生，教授，研究方向:環(huán)境毒理學(xué)，E-mail:clx@zzu.edu.cn

沙潁河屬淮河水系，位于河南省境內(nèi)，全長(zhǎng)418 km，流域面積覆蓋34 400 km2，因?yàn)榻陙?lái)河兩岸人口增多和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工、農(nóng)業(yè)廢水和生活污水排放的增加，對(duì)其污染已經(jīng)超出了本身的自?xún)裟芰Γ?-2］。有研究［3］顯示，淮河水系污染水平與當(dāng)?shù)鼐用窠】店P(guān)系密切;但報(bào)道和研究大多與成人有關(guān)，而有關(guān)淮河水系對(duì)兒童健康的影響少有報(bào)道。母親孕期及出生后環(huán)境暴露均可影響胎兒及嬰幼兒生長(zhǎng)發(fā)育［4］。8～13 歲的兒童處于發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)環(huán)境污染敏感。生長(zhǎng)激素-胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(growth hormone-insulin-like growth factor-1，GH-IGF-1)軸是兒童生長(zhǎng)發(fā)育的主要調(diào)控因素，與人體生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。GH-IGF-1 軸的重要組成部分有生長(zhǎng)激素(growth hormone，GH)、生長(zhǎng)激素結(jié)合蛋白(growth hormone binding protein，GHBP)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)和胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白3(insulin growth factor binding protein 3，IGFBP3)。近年來(lái)有關(guān)GH-IGF-1 軸與人類(lèi)胎兒期、兒童期以及青春期生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系已有不少報(bào)道［5-6］。該研究在測(cè)定沙潁河河水、沿岸居民飲用水中重金屬環(huán)境暴露水平的基礎(chǔ)上，測(cè)定兒童血中GH-IGF-1 軸相關(guān)因子水平和體格發(fā)育指標(biāo)，探討河水、當(dāng)?shù)仫嬘盟巴寥牢廴緦?duì)當(dāng)?shù)貎和w格發(fā)育的影響。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查點(diǎn)和研究對(duì)象的選擇 以往的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)［7-8］表明，沙潁河在豫皖兩省交界處的S 縣境內(nèi)河流水質(zhì)污染嚴(yán)重，超過(guò)地表水劣Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩岸居民惡性腫瘤的發(fā)生產(chǎn)生了一定的影響［3］。故該次調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)選在S 縣境內(nèi)，依據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果，分別在距河床2 km 以?xún)?nèi)和20 km 以外隨機(jī)抽取一個(gè)村莊作為污染區(qū)和對(duì)照區(qū)，兩地區(qū)自然狀況、經(jīng)濟(jì)條件、人口構(gòu)成、農(nóng)作物種類(lèi)、生活習(xí)慣等條件均相似，均系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，均不存在工業(yè)污染來(lái)源。采用整群抽樣方法分別抽取兩村莊小學(xué)本地出生、成長(zhǎng)的8～13 歲兒童作為調(diào)查對(duì)象，其中污染區(qū)69 人(男孩30 人，女孩39 人)，對(duì)照區(qū)85 人(男孩48 人，女孩37 人)。由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的調(diào)查員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查(父母)。問(wèn)卷內(nèi)容包括家庭類(lèi)型、家庭一般情況、飲用水水源情況、兒童健康狀況、學(xué)前教育、既往病史、喂養(yǎng)方式、父母親健康和職業(yè)暴露等情況。全部調(diào)查對(duì)象在家長(zhǎng)知情同意并簽訂知情同意書(shū)后方可進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查和健康體檢，同時(shí)采集晨尿及空腹靜脈血用于檢測(cè)。

1.2 環(huán)境樣品的采集和鉛含量的測(cè)定 分別在沙潁河S 縣入口(upstream section，US)、S 縣槐店閘(midstream section，MS)以及S 縣出河南省(downstream section，DS)3 個(gè)斷面設(shè)置采樣點(diǎn);每斷面于枯水期、豐水期、平水期各采樣3 次。污染區(qū)和對(duì)照區(qū)居民均以分散式淺層地下水(家庭小壓井)為飲用水;于兩區(qū)村莊的東、西、南、北、中5 個(gè)方位在農(nóng)戶(hù)家設(shè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)采樣6 次，每區(qū)共采集30 個(gè)樣品。于兩區(qū)村莊的東、西、南、北、中5 個(gè)方位，各選一塊可耕地為土壤采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)按照梅花樁形布點(diǎn)采樣，采樣深度為耕作上層土10～20 cm，耕作下層土20～40 cm，每區(qū)共采樣60 個(gè)。樣品的采集、保存和處理嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行(GB/T 5750.2-2006)。樣品中鉛含量測(cè)定均采用原子吸收分光光度法。

1.3 體格測(cè)定 被調(diào)查的兒童在赤足、只穿內(nèi)衣的情況下進(jìn)行體重、身高、皮褶厚度和胸圍的測(cè)量。體重測(cè)量使用電子體重計(jì)，身高測(cè)量使用便攜式身高坐高測(cè)量?jī)x，皮褶厚度測(cè)量使用皮褶厚度計(jì)，胸圍測(cè)量使用Gulick 卷尺。

1.4 血清指標(biāo)的測(cè)定 采集兒童晨尿及空腹靜脈血5 mL，血液樣品分離血清后－20℃保存。血清鉛含量測(cè)定采用伏安極譜法。應(yīng)用ELISA 法分別測(cè)定血清GH、IGF-1、IGFBP3 以及GHBP 水平，ELISA 試劑盒購(gòu)自鄭州博興生物工程有限公司。在測(cè)定過(guò)程中，每7 個(gè)樣品中測(cè)定一個(gè)平行樣本。測(cè)量結(jié)束后，在所有的樣品中隨機(jī)選取20 個(gè)樣品重新測(cè)量。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用EpiData 3.0 建立數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)采用雙人雙錄。所有數(shù)據(jù)分析采用SPSS 12.0。血清鉛含量經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布。應(yīng)用單因素方差分析比較3 個(gè)斷面鉛含量的差異，應(yīng)用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)分析兩區(qū)飲用水中鉛含量、兩地兒童各項(xiàng)身體發(fā)育指標(biāo)和各因子水平的差異，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 沙潁河水及兩區(qū)生活飲用水、土壤中鉛含量見(jiàn)表1。沙潁河US、MS 和DS 3 個(gè)斷面水中鉛含量分別為(52.10±8.92)μg/L、(70.47±12.89)μg/L 和(64.80±7.88)μg/L，均超過(guò)國(guó)家地表水水質(zhì)Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 兩區(qū)飲用水及土壤鉛含量比較

2.2 兩區(qū)兒童血清鉛含量測(cè)定結(jié)果 污染區(qū)兒童血鉛含量［lg(Pb)=(1.77±0.17)μg/L］高于對(duì)照區(qū)兒童［lg(Pb)=(1.67±0.19)μg/L］，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.227，P=0.002)。

2.3 兩區(qū)兒童生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)比較 見(jiàn)表2、3。

表2 兩區(qū)男孩生長(zhǎng)發(fā)育各項(xiàng)指標(biāo)的比較

表3 兩區(qū)女孩生長(zhǎng)發(fā)育各項(xiàng)指標(biāo)的比較

2.4 兩區(qū)兒童血清GH、GHBP、IGF-1 和IGFBP3水平的比較 見(jiàn)表4、5。

表4 兩區(qū)男孩血清GH、GHBP、IGF-1 和IGFBP3 水平的比較

表5 兩區(qū)女孩血清GH、GHBP、IGF-1 和IGFBP3 水平的比較

3 討論

3.1 環(huán)境鉛暴露水平 已有研究［7-8］表明，淮河支流沙潁河水體污染物含量多超標(biāo)，水質(zhì)變化主要受到入河排污量、上游受水量、閘壩調(diào)控方式以及氣候條件等因素的影響。該研究結(jié)果表明，沙潁河S 縣境內(nèi)3 個(gè)斷面水中鉛含量均超過(guò)國(guó)家地表水水質(zhì)Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。此外，污染區(qū)土壤及生活飲用水中鉛含量均明顯高于對(duì)照區(qū)。由于兩區(qū)居民生活飲用水均為分散式淺層地下水，沙潁河河水可能通過(guò)土壤水平滲透對(duì)居民飲用水產(chǎn)生影響，從而很可能影響到兩岸居民的健康狀況。

3.2 鉛污染對(duì)兒童血清GH、IGF-1 和IGFBP3 水平的影響 該研究結(jié)果顯示污染區(qū)男孩、女孩血清IGF-1 和IGFBP3 水平均低于對(duì)照區(qū)，提示環(huán)境鉛污染可能對(duì)兒童GH-IGF-1 軸相關(guān)因子產(chǎn)生影響。有研究［9］證實(shí)鉛具有內(nèi)分泌干擾作用，可影響體內(nèi)激素受體家族，干擾內(nèi)源性激素的產(chǎn)生，從而改變內(nèi)分泌與生殖系統(tǒng)的正常功能。已有研究［9-10］表明，低水平鉛暴露可以影響兒童IGFBP3 的合成，使其合成減少或活性下降，從而使GH 和IGF-1 的促生長(zhǎng)作用不能發(fā)揮，進(jìn)而影響兒童的身高、體重、胸圍等發(fā)育指標(biāo)。血清鉛含量的增加則抑制生長(zhǎng)激素的分泌，進(jìn)而影響整個(gè)GH-IGF-1 軸相關(guān)因子的分泌，由此可能導(dǎo)致兒童血清中IGF-1 和IGFBP3 含量的降低。

3.3 鉛污染對(duì)兒童生長(zhǎng)發(fā)育的影響及其機(jī)制 該研究結(jié)果顯示，污染區(qū)兒童血清鉛含量高于對(duì)照區(qū)兒童。結(jié)合以上結(jié)果提示:鉛外暴露水平增高，致使兒童機(jī)體內(nèi)鉛負(fù)荷增加，進(jìn)而對(duì)健康產(chǎn)生了不良影響。由于鉛可影響機(jī)體神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)［11］，環(huán)境鉛污染很可能對(duì)兒童GH-IGF-1 軸相關(guān)因子產(chǎn)生影響，進(jìn)一步導(dǎo)致兒童體內(nèi)GH、IGF-1 和IGFBP3發(fā)生變化。而關(guān)于GH-IGF-1 軸中GH、IGF-1 和IGFBP3 對(duì)體格發(fā)育的影響，目前報(bào)道不盡一致:有研究［12］表明，GH 升高可促進(jìn)學(xué)生身高增長(zhǎng)，對(duì)體重、胸圍和腰圍無(wú)明顯影響;也有研究［13-14］提示單純性肥胖兒童GH 分泌減少，IGF-1 升高，且對(duì)運(yùn)動(dòng)激發(fā)試驗(yàn)反應(yīng)遲鈍，GH 分泌與肥胖程度呈正相關(guān)。該研究未發(fā)現(xiàn)兩區(qū)兒童各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，由于生長(zhǎng)期兒童體格發(fā)育受機(jī)體多種機(jī)制調(diào)控，同時(shí)又受多種因素影響，且暴露時(shí)間對(duì)其影響未作進(jìn)一步觀察，故該環(huán)境暴露下尚未觀察到體格發(fā)育受到影響。由于該調(diào)查時(shí)間有限、區(qū)域范圍較小，所以在今后的研究中，需在該流域選擇更多的調(diào)查點(diǎn)，擴(kuò)大樣本量，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步對(duì)該結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

致謝:感謝唐春宇、李仕群、溫世寶、李巖等在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中所做的貢獻(xiàn);感謝參與該項(xiàng)課題研究的所有調(diào)查對(duì)象。

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