基于ICP-MS探討血液透析患者與正常人全血中礦物元素含量的差異*

金永久，李 明，曹曉玲，張 悅，黃偉華

(1.南昌市疾病預防控制中心，南昌 330038；2.南昌市第二醫(yī)院，南昌 330003)

生活方式、地理環(huán)境和病理狀態(tài)?？蓪е氯梭w某些元素缺乏或(和)蓄積。任何一種元素過量或缺乏都會對人體健康造成不良影響[1]。有研究發(fā)現(xiàn)血液透析會導致患者體內(nèi)某些元素分布異常，進而可引起一系列病理改變[2～6]。若及時發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整生活方式、改變飲食結構或藥物治療，可能會延長患者生命，提高其生命質(zhì)量，減小醫(yī)療成本[7，8]。本文基于電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-MS)能同時快速分析多種礦物元素的優(yōu)點[9，10]，分析透析患者及正常人群全血中多種礦物元素的含量，并探討兩者之間的差異，為透析病人的治療和保健提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象 實驗組為維持血液透析治療1年以上且維持每周透析3次的患者33例，其中男性21例，女性12例，年齡25～84歲，對照組為與實驗組按年齡和性別配對的健康人，其中男性21例，女性12例，年齡22～78歲，在透析間隔期，實驗組與對照組分別在早上空腹時采集肘靜脈血約10 ml置于肝素鈉的抗凝管內(nèi)，密封，置于-2℃～-8℃冰箱保存。

1.2 儀器和試劑 儀器：7700x ICP-MS(美國安捷倫公司)，EH45A -plus高溫石墨電熱板(中國萊伯泰科公司)。試劑：多元素混合標準溶液(10.0 mg/L，內(nèi)含鉛、硒、鋅、銅、鐵、鈣等元素，美國安捷倫公司)，內(nèi)標標準溶液(100 mg/L，內(nèi)含鈧、鍺、銦、鉍等元素，美國安捷倫公司)，鉛、硒、鋅、銅、鐵、鈣單元素標準溶液(1 000 mg/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，MoS級硝酸(德國默克公司)，實驗用水為德國默克密理博MILLI-Q Direct8超純水機產(chǎn)出，出水電阻率18.2MΩ.CM。

1.3 方法

1.3.1 樣品的前處理：將冷藏在2℃～8℃冰箱中的血樣放置常溫，渦旋混勻后準確取1.0 ml血樣于石英燒杯中，加入5.0 ml硝酸，在電熱板上150℃消解至澄清透明，轉(zhuǎn)移并定容至25.0 ml塑料離心管中，待測。

1.3.2 儀器分析條件：等離子體射頻功率：1 550 w；冷卻氣：15.0 L/min；載氣：0.80 L/min，補償氣：0.28 L/min；采樣深度：8.0 mm；蠕動泵轉(zhuǎn)速：0.1 r/s；霧化室溫度：2℃；掃描方式：跳峰；分析模式：氦模式；氦氣流速：4.2 ml/min；氧化物產(chǎn)率：CeO+/Ce+<2.0%；雙電荷產(chǎn)率：Ce++/Ce+<1.5%。

1.4 統(tǒng)計學分析 利用SPSS16.0統(tǒng)計軟件分析包，對透析組和對照組全血中的礦物元素含量進行成組樣本t檢驗。

2 結果

2.1 方法的準確度和精密度

2.1.1 標準曲線方程擬合：用10.0 mg/L多元素混合標準溶液稀釋成0.1，1.0，10.0，20.0，40.0，80.0，120.0，240.0 μg/L的標準系列，三通管在線加入1.0 mg/L的內(nèi)標溶液，各元素信號與虛擬內(nèi)標元素信號的比值對元素濃度擬合成標準曲線。

2.1.2 加標回收率和重復性：取其中的一個血樣做加標回收率的考察，向該血樣中分別加入了單元素標準溶液，使得加入鉛、硒、鋅、銅元素質(zhì)量為0.5 μg，鐵和鈣分別為0.5，1.0 mg，按照前述消解方法進行消解，定容后上機測定，分別計算各元素的加標回收率。同時對加標的樣液測試6次，分別計算各元素的變異系數(shù)。在0.1～240.0 μg/L的線性范圍內(nèi)，標準曲線方程、相關系數(shù)R、變異系數(shù)、加標回收率，見表1。

表1 各元素的標準曲線方程、相關系數(shù)、變異系數(shù)和加標回收率

2.2 透析組和對照組全血中鈣、鐵、銅、鋅、硒、鉛含量 消解完成的血樣中因為鐵和鈣的含量較高，故在測定鈣、鐵時將消解液稀釋后再測試，其余元素直接進樣測試。透析病人血中鈣、鐵、銅、鋅、硒、鉛含量見表2。

表2 透析患者全血中礦物元素含量的變化

3 討論

人體組織中已發(fā)現(xiàn)大約有20種元素對構成人體組織、維持生理功能和生化代謝有重要作用[1]。據(jù)報道，透析病人體內(nèi)存在微量元素分布異常，主要有兩方面的可能原因，一是由于微量元素主要通過肝、腎和消化道代謝，對于透析病人來說其腎功能大部分喪失，排泄減小，飲食上受到限制，吸收減小；另一個是血液透析過程中對體內(nèi)微量元素的清除以及透析液中微量元素的引入[11]?；诖?，定期監(jiān)測透析病人體內(nèi)的礦物元素含量，并根據(jù)檢測結果做適當?shù)难a充將有利于改善透析病人的身體狀況。全血中礦物元素的檢測多采用原子吸收法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)等，但原子吸收法一次只能測一個元素，效率低下，ICP-AES受檢出限的局限，對某些低含量元素要進行富集才能準確檢測。本文利用ICP-MS法具有檢測快速且多元素同時測定、線性范圍寬、精密度高、準確性好、檢出限低等優(yōu)點[9，10]，從線性、回收率、相對標準偏差進行了考察，該方法的分析結果準確可靠。在緊急情況下，利用ICP-MS快速分析血液透析病人體內(nèi)多種礦物元素，有助于快速判斷病人微量元素的營養(yǎng)狀況。

本次測定我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)透析治療的患者全血中的鈣、鐵、銅、鋅、硒濃度小于正常人群(P<0.01)，而全血中鉛的濃度透析組要高于正常人群(P< 0.05)。鈣主要構成人體骨骼，維持神經(jīng)與肌肉活動等，雖然由于“鈣池”的存在，血鈣濃度是動態(tài)的，但是對于透析病人來說，要考慮其在透析間歇存在代謝性酸中毒，血液pH降低可使離子鈣增加，接受透析治療后，酸中毒得以糾正，游離鈣下降，進而導致全血鈣下降，與我們的研究結果一致。而且當血鈣濃度發(fā)生變化，勢必影響鈣磷沉積，導致鈣磷代謝紊亂，易引起全身血管鈣化，導致心血管事件高發(fā)，嚴重影響患者的預后[4]；鐵主要為血紅蛋白等的主要成分，參與體內(nèi)氧與二氧化碳的轉(zhuǎn)運、交換和組織呼吸過程等功能，我們研究發(fā)現(xiàn)正常人群全血鐵濃度幾乎是行透析治療患者的2倍，從另外一個方面解釋了貧血是血液透析患者最常見并發(fā)癥之一的原因[5]。銅參與鐵代謝，促進蛋白交聯(lián)，維持骨骼韌性，保護細胞免受超氧離子的毒害；鋅是體內(nèi)很多酶的組成成分或激活劑，促進生長發(fā)育和組織再生，并參與免疫功能等。有研究認為行透析治療的患者其酸中毒致使骨骼中銅、鋅元素釋放入血，致使全血銅、鋅的濃度要高于正常人群[12]，這與本文的研究結果不一致，本文考慮銅、鋅元素在透析過程有損失及患者飲食紊亂致使銅、鋅攝入不足導致全血銅、鋅的濃度要低于正常人群，后續(xù)研究將監(jiān)測透析用水中銅、鋅含量的變化可能會做出解釋。硒是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成成分，參與過氧化物氧化還原反應，具有保護生物膜免受損害，維持細胞正常功能，保護心血管，維持心肌健康等多種功能，全血硒含量降低可能由于其參與了組織的炎癥反應，與某些研究者結論一致[12]。基于銅、鋅、硒在人體中的功能，血中銅、鋅、硒降低的透析病人可能會出現(xiàn)體內(nèi)自由基的堆積，威脅心血管系統(tǒng)的健康，同時影響神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的正常功能[1]。相反，鉛對人體有潛在毒性，可造成神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和骨骼系統(tǒng)等多系統(tǒng)不可逆的損傷。本次研究發(fā)現(xiàn)，透析病人血鉛含量高于正常人群，可能是由于腎臟功能的減退，鉛的排除減少和長期透析從透析液中引入了鉛，以及體內(nèi)能拮抗鉛毒性和促進鉛排泄的硒元素減少，與有些研究結果一致[12，13]。綜上，長期透析的病人應適當補充鈣、鐵、銅、鋅、硒等礦物元素以維持機體正常機能，同時密切監(jiān)視血鉛含量，防止鉛中毒。

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