對苯二胺染發(fā)劑與腎損害的相關性研究進展

梁家瑞，蔣紅櫻，白彝華，張樂航

(昆明醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院腎臟內(nèi)科，云南 昆明 650101)

·綜 述·

對苯二胺染發(fā)劑與腎損害的相關性研究進展

梁家瑞，蔣紅櫻，白彝華，張樂航

(昆明醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院腎臟內(nèi)科，云南 昆明 650101)

對苯二胺(PPD)是氧化型染發(fā)劑中一種重要的成分，隨著PPD染發(fā)劑的大規(guī)模生產(chǎn)及使用，PPD的引起的腎損害不斷引起關注。PPD可以通過消化道或皮膚接觸進入人體內(nèi)。蘇丹、印度等國報道了大量口服PPD染發(fā)劑引起急性腎損傷的病例，且大部分需要腎臟替代治療。然而通過皮膚進入人體的PPD量較少并經(jīng)過皮膚及角質(zhì)細胞乙?；舛?，因此導致腎損害的報道較罕見，很多研究仍在努力尋找長期皮膚接觸PPD與慢性腎損害之間的關聯(lián)。本文對PPD染發(fā)劑和腎損害的相關性研究給予綜述。

染發(fā)劑；對苯二胺；1,4-二氨基苯；腎損傷；腎疾病

隨著全球染發(fā)的流行，染發(fā)劑的使用規(guī)模越來越大。目前市面出售的合成染發(fā)劑大部分是氧化型染發(fā)劑，其染發(fā)原理為氧化劑作用使染料發(fā)生氧化聚合反應，生成有色的終產(chǎn)物，其中對苯二胺/1，4-二氨基苯(p-Phenylenediamine/1,4-diaminobenzene，PPD)是氧化型染發(fā)劑中的主要功效成分。

隨著氧化型染發(fā)劑的大規(guī)模生產(chǎn)及使用，PPD毒副作用不斷引起學者關注。近30年來的研究發(fā)現(xiàn)PPD染發(fā)劑導致的疾病多種多樣，從過敏性皮炎、支氣管哮喘到非霍奇金淋巴瘤、膀胱癌等等，腎臟損害也不例外。

1 對苯二胺的特點

對苯二胺/1,4-二氨基苯(p-Phenylenediamine/ 1，4-diaminobenzene，PPD)是一種苯胺衍生物，分子式為C6H4(NH2)2，溶于乙醇、乙醚、氯仿和苯，部分溶于水。純品為白色，經(jīng)過氧化顏色會變?yōu)樯钌玔1]。PPD作為一種重要的化學染色劑廣泛應用于化工染料及化妝品染料生產(chǎn)。工業(yè)中PPD用于皮革染色劑、印刷墨水、黑色橡膠生產(chǎn)等，化妝品行業(yè)常用于制造染發(fā)劑及紋身膏等。PPD中毒多與接觸氧化型染發(fā)劑相關，所以化妝品中PPD含量被嚴格限制，我國規(guī)定化妝品中PPD最高含量不得超過6%[2]。氧化型染發(fā)劑染發(fā)三種核心成分為：①起主要功效的1,4-二氨基苯(1,4-diaminobenzene)或2,5-二氨基甲苯(2,5-Diaminotoluene)；②起氧化作用的過氧化氫(H2O2)；③決定最終染發(fā)的顏色的耦合劑：多種間位苯胺衍生物，例如：產(chǎn)生紅色的耦合劑-間氨基苯酚/3-氨基苯酚(3-aminophenol)，產(chǎn)生藍色的耦合劑——間苯二胺/1,3-二氨基苯(1,3-diaminobenzene)。

PPD染發(fā)的三個基本化學步驟：第一步，PPD在氧化劑作用下形成苯醌二亞胺；第二步，苯醌二亞胺與成色劑發(fā)生芳烴親電取代反應；第三步，最終苯醌二亞胺與成色劑形成的產(chǎn)物氧化形成各種顏色的染發(fā)劑。易感人群皮膚局部接觸PPD可能導致接觸性皮炎、蕁麻疹、濕疹、哮喘、關節(jié)炎、流淚、突眼等，不慎進入眼中甚至可能造成永久性失明[3]。

急性中毒多與口服PPD有關，常見的癥狀有：①水腫：發(fā)病早期出現(xiàn)嚴重的面、舌、頸、喉部水腫，吞咽困難、呼吸困難，此時氣管切開不可避免。②橫紋肌溶解：四肢腫痛，解醬油色小便，伴血肌酸激酶(CPK)增高，尿肌紅蛋白陽性。③心臟毒性：可發(fā)生心肌炎、惡性心律失常、心臟驟停等導致心源性猝死。④消化道系統(tǒng)損害：可出現(xiàn)多種肝酶增高。⑤血管內(nèi)溶血：外周血涂片可見不均勻異性紅細胞及紅細胞碎片，尿血紅蛋白陽性，解醬油色小便。⑥神經(jīng)損害：可發(fā)生遲緩性癱瘓。⑦腎損害：少尿、無尿，血肌酐升高[3-12]。PPD導致的腎損傷是我們關注的重點。

慢性中毒常為長期皮膚接觸PPD，一般表現(xiàn)為腫瘤發(fā)生率增高，與其相關的腫瘤有：非霍奇金淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤、急性白血病和膀胱癌等[13]。

2 臨床報道

2.1 急性腎損傷 關于氧化型染發(fā)劑導致急性腎損傷(AKI)的報道主要來自亞洲、非洲的發(fā)展中國家及經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)，這些國家和地區(qū)的染發(fā)劑中PPD濃度較高，蘇丹喀土穆市面的染發(fā)劑PPD濃度高達10%[14]，并且高純度PPD可在市場上輕松購得，價格也較便宜[9]。絕大部分病例為口服中毒而導致腎損害，口服的原因大部分為自殺，口服PPD已成為這些國家常見的自殺手段[3]。此外，一些國家的女性不僅用PPD染發(fā)劑染發(fā)，還將其與散沫花(Henna)染料混合涂抹手腳以作為人體彩繪裝飾，但這無疑增加了吸收PPD中毒的概率。

PPD中毒的病人大多數(shù)在服毒后1～2 d內(nèi)出現(xiàn)少尿等腎損害癥狀，腎臟病理改變多為腎小管壞死，大部分患者腎功能進行性惡化，需要腎臟替代治療。發(fā)生AKI的機制可能是PPD直接損傷腎臟、血紅蛋白尿、肌紅蛋白尿及腎灌注減少等綜合作用的結果。PPD中毒目前尚無特效的解毒藥，治療方面只能靠對癥支持，經(jīng)1周以上血液透析等治療后大部分患者腎功能恢復正常[15]。

Abdelraheem等[3]回顧分析了蘇丹Soba大學醫(yī)院小兒腎病科2006年6月到2008年6月之間所有染發(fā)劑中毒的病例，一共有17例患兒，12例發(fā)展為AKI，其中9例患兒需要腎臟替代治療，4例因病情無明顯改善而行腎活檢，50%為典型的腎小管壞死。Reddy等[8]統(tǒng)計了印度Sri Venkateswara大學醫(yī)學部從2007年1月到2011年8月間診治的所有急性PPD中毒的病例，4年半里共有247例病例，81位患者確診AKI，其中66例患者需要腎臟替代治療。Shigidi等[15]的隊列研究納入了喀土穆教學醫(yī)院中2012年4月到2013年3月間染發(fā)劑中毒的患者，30例中26例腎功能損傷需要腎臟替代治療。

2.2 慢性腎損傷 蘇丹及印度等地的病例報道提示口服PPD中毒是導致急性腎損害的重要原因，而有學者懷疑慢性接觸PPD染發(fā)劑可能與慢性腎損害有關，此類患者有氧化型染發(fā)劑或者高純度PPD(染發(fā)、紋身彩繪)的長期接觸史，腎損害表現(xiàn)為水腫、蛋白尿、血尿等。Hamdouk等[14]在喀土穆的美發(fā)沙龍中研究美發(fā)師的腎損害與PPD染發(fā)劑職業(yè)暴露的關系。一共調(diào)查了72例美發(fā)師，PPD職業(yè)暴露中位時間為6年，40%研究對象的職業(yè)暴露史都超過了10年。調(diào)查結果示：10例血肌酐值＞2 mg/dL(176.8 umol/L)，19例有蛋白尿，發(fā)病與PPD濃度及暴露時間長短呈正相關；10例反復尿檢血尿陽性，發(fā)病與PPD暴露時間長短呈正相關。對8例持續(xù)存在腎損傷的調(diào)查對象行腎活檢，其主要病理變化為系膜細胞增生，少數(shù)可見小管萎縮，提示長期PPD接觸可能會導致慢性腎損傷。Brown等[16]報道了2例可能與PPD染發(fā)劑有關的慢性腎功能衰竭病例。2例都是老年女性，有長期使用PPD染發(fā)劑的病史，兩者均有關節(jié)結節(jié)病變，結節(jié)活檢提示血管炎，腎活檢提示新月體腎炎。另有Aburaya等[17]報道了一例因使用PPD染發(fā)劑致使病情反復的膜性腎病?；颊咴?年內(nèi)反復出現(xiàn)蛋白尿加重5次，其中2次發(fā)病前30 d內(nèi)肯定使用過1%PPD染發(fā)劑，其余3次不能確認。未予藥物治療，觀察病情，患者在接下來停止染發(fā)的14個月里再未出現(xiàn)蛋白尿加重。關于PPD導致的慢性腎損傷，報道和研究較少，缺乏兩者因果關系的直接證據(jù)，目前只能懷疑PPD可能加重已有的腎小球疾病。

3 人體及動物實驗

Sandeep等[8]采用不同濃度PPD通過喂食及腹腔注射兩種方式處理小鼠，最后進行腎組織活檢?？梢娔I小球、腎小管充血、腎小管壞死等病理改變，病理改變嚴重程度與PPD用量呈正相關，而且相近PPD濃度下腹腔注射較口服造成的損害更嚴重。

Hueber Becker等[18]用放射性同位素碳14(14C)標記的PPD配制2%PPD染發(fā)劑，然后用這種染發(fā)劑對8名男性志愿者進行試驗。每位志愿者頭發(fā)剪短至相同長度，然后進行染發(fā)、清洗、吹干、剃光頭發(fā)，回收?；厥諆?nèi)容包括頭發(fā)、染發(fā)相關用品(毛巾等)、第1次沖的洗廢水、24 h后再次洗頭的廢水測定未吸收的[14C]-PPD放射活性。收集患者120 h內(nèi)的血液、尿液及糞便標本測定吸收的[14C]-PPD放射活性。結果發(fā)現(xiàn)[14C]-PPD總放射回收率為95.7+/-1.5%，未吸收的占總量的95.16+/-1.46%，尿液排出量0.50+/-0.24%，糞便排出量 0.04+/-0.04%，相當于人體吸收7.0+/-3.4 mg[14C]-PPD，血漿中最高[14C]-PPD濃度峰值為0.087 μg/mL，24 h內(nèi)絕大部分[14C]-PPD被排出體外。作者認為小劑量的PPD不會對人體健康構成威脅。Nohynek等[19]做了相似的實驗，[14C]-PPD染發(fā)劑配成1%及2%濃度兩組，[14C]-PPD總放射回收率分別為94.3%和96.21%，人體吸收率分別為0.72%及0.88%，血漿最高[14C]-PPD濃度峰值分別為132.6 ng/mL和97.4μg/mL。兩組實驗的結果基本一致，PPD的皮膚吸收率小于0.9%。Stenb?ck等[20]使用10%及5%的PPD對小鼠及兔子進行終身實驗，每周涂染2次，在兩種動物身上均沒有發(fā)現(xiàn)有體重減輕、體液生化指標異常以及致癌性。Burnett等[21]在小鼠身上實驗了9種氧化型染發(fā)劑含PPD染發(fā)劑以及3種非氧化型染發(fā)劑，每周涂染一次，持續(xù)20個月，最后進行組織病理學評估，實驗組與對照組差異無統(tǒng)計學意義。胡怡秀等[22]通過零售染發(fā)劑及三種不同濃度的PPD溶液涂染小鼠皮膚，持續(xù)3個月，各實驗組小鼠均未出現(xiàn)血肌酐增高。腎病理活檢提示各組有不同程度輕微腎病理改變(腎小管擴張、腎組織水腫、管型)，但與PPD濃度關聯(lián)不明顯。目前沒有任何實驗證據(jù)證明皮膚局部應用PPD染發(fā)劑會直接引起腎損害。

4 體外細胞實驗

Bai等[23]使用不同濃度的PPD、對氨基苯酚(PAP)、PPD與過氧化氫(H2O2)混合液、PPD與H2O2混合液作用于體外培養(yǎng)的人腎小管上皮細胞，觀察細胞損傷及凋亡的情況。提示PPD、PAP均可抑制人腎小管上皮細胞增殖并造成細胞損傷，并呈濃度依賴性，與H2O2混合后更加明顯，這可能是氧化性染發(fā)劑造成急性腎損傷的機制之一。雖然此實驗具備了染發(fā)過程必備的三種成分：PPD、氧化劑、成色劑，但PPD濃度最低為0.4 μg/mL，仍高于國外測得染發(fā)后人體內(nèi)PPD峰值水平的4倍，而且進入人體的PPD會經(jīng)皮膚及角質(zhì)細胞乙?；舛綶24-25]，H2O2還會被人體組織的過氧化氫酶分解。

哺乳動物的皮膚以及角質(zhì)細胞含有豐富的N-乙酰轉(zhuǎn)移酶1(NAT1)，在使用PPD染發(fā)劑過程中，不到1%PPD穿透皮膚，80%的PPD在NAT1的作用下會形成無毒的單乙酰化對苯二胺(Monoacetyl-PPD/MAPPD)和N,N'-二乙?；瘜Ρ蕉?N,N'-diacetyl-PPD/ DAPPD)，剩下的未能乙?；腜PD可能在體內(nèi)參加毒理效應[24-25]。在Nohynek等[19]進行的[14C]-PPD染發(fā)試驗中，所有受試者的血液和尿液標本里面只檢測出了無毒性的DAPPD，沒有發(fā)現(xiàn)PPD以及MAPPD。作者提出，沒有理由相信日常低頻率的染發(fā)會對人類健康產(chǎn)生任何影響。

5 總 結

根據(jù)臨床及實驗研究，在一定條件下接觸PPD染發(fā)劑可能會導致腎臟損害。短時間內(nèi)口服一定量的PPD會引起AKI，腎損害的嚴重程度與PPD濃度相關。大部分出現(xiàn)AKI的患者需要腎臟替代治療。雖然個別臨床研究懷疑長期應用PPD染發(fā)劑染發(fā)或者皮膚局部接觸PPD會導致慢性腎損害，但是大量基礎研究并不支持這一說法，相關實驗證明通過皮膚接觸進入體內(nèi)的PPD含量極少，并且經(jīng)過乙酰化形成DAPPD后可以排出體外，而且染發(fā)間隔長達數(shù)月，使這一懷疑更站不住腳，要徹底解決這一問題還需要更多的臨床證據(jù)及流行病學研究。

[1]The Merck Index Online.p-Phenylenediamine[Z].2015.https://www. rsc.org/Merck-Index/monograph/m8667/phenylenediamine

[2]中華人民共和國衛(wèi)生部.化妝品衛(wèi)生規(guī)范[S].2007:93.

[3]Abdelraheem MB,El-Tigani MA,Hassan EG,et al.acute renal failure owing to paraphenylene diamine hair dye poisoning in sudanese children[J].Ann Trop Paediatr,2009,29(3):191-196.

[4]Jain PK,Sharma AK,Agarwal N,et al.A prospective clinical study of myocarditis in cases of acute ingestion of paraphenylene diamine (hair dye)poisoning in northern India[J].J Assoc Physicians India, 2013,61(9):633-636,644.

[5]Anuradha S,Arora S,Mehrotra S,et al.Acute renal failure following para-phenylenediamine(ppd)poisoning:a case report and review [J].Ren Fail,2004,26(3):329-332.

[6]Sahay M,Vani R,Vali S.Hair dye ingestion—an uncommon cause of acute kidney injury[J].JAssoc Physicians India,2009,57:743-744.

[7]Jain PK,Agarwal N,Kumar P,et al.Hair dye poisoning in Bundelkhand region(prospective analysis of hair dye poisoning cases presented in Department of Medicine,MLB Medical College,Jhansi) [J].JAssoc Physicians India,2011,59:415-419.

[8]Sandeep RY,Abbdul NS,Apparao C,et al.Hair dye related acute kidney injury—a clinical and experimental study[J].Ren Fail,2012,34 (7):880-884.

[9]Abdelraheem M,Ali E,Hussien R,et al.Paraphenylene diamine hair dye poisoning in an adolescent[J].Toxicol Ind Health,2011,27(10): 911-913.

[10]Elevli M,Civilibal M,Ersoy O,et al.Paraphenylene diamine hair dye poisoning:an uncommon cause of rhabdomyolysis[J].Indian J Pediatr,2014,81(7):709-711.

[11]Ram R,Swarnalatha G,Prasad N,et al.Paraphenylene diamine ingestion:an uncommon cause of acute renal failure[J].J Postgrad Med, 2007,53(3):181-182.

[12]Bhargava P.Paraphenylene diamine-induced acute renal failure:prevention is the key[J].J Postgrad Med,2008,54(1):60-61.

[13]Rollison DE,Helzlsouer KJ,Pinney SM.Personal hair dye use and cancer:a systematic literature review and evaluation of exposure assessment in studies published since 1992[J].J Toxicol Environ Health B Crit Rev,2006,9(5):413-439.

[14]Hamdouk M,Abdelraheem M,Taha A,et al.The association between prolonged occupational exposure to paraphenylenediamine(hair-dye) and renal impairment[J].Arab J Nephrol Transplant,2011,4(1): 21-25.

[15]Shigidi M,Mohammed O,Ibrahim M,et al.Clinical presentation, treatment and outcome of paraphenylene-diamine induced acute kidney injury following hair dye poisoning:a cohort study[J].Pan Afr Med J,2014,19:163.

[16]Brown JH,Mcgeown MG,Conway B,et al.Chronic renal failure associated with topical application of paraphenylenediamine[J].Br Med J(Clin Res Ed),1987,294(6565):155.

[17]Aburaya J.A case of membranous nephropathy exacerbated after the use of hair dye[J].Nephron,1996,74(2):449-451.

[18]Hueber-Becker F,Nohynek GJ,Meuling WJ,et al.Human systemic exposure to a[14C]-para-phenylenediamine-containing oxidative hair dye and correlation with in vitro percutaneous absorption in human or pig skin[J].Food Chem Toxicol,2004,42(8):1227-1236.

[19]Nohynek GJ,Skare JA,Meuling WJ,et al.Human systemic exposure to[(14)C]-paraphenylenediamine-containing oxidative hair dyes:Absorption,kinetics,metabolism,excretion and safety assessment[J]. Food Chem Toxicol,2015,81:71-80.

[20]Stenb?ck FG,Rowland JC,Russell LA.Non-carcinogenicity of hair dyes:lifetime percutaneous applications in mice and rabbits[J]. Food Cosmet Toxicol,1977,15(6):601-606.

[21]Burnett CM,Re TA,Rodriguez S,et al.the toxicity of p-aminophenol in the sprague-dawley rat:effects on growth,reproduction and foetal development[J].Food Chem Toxicol,1989,27(10):691-698.

[22]胡怡秀,臧雪冰.國產(chǎn)染發(fā)劑及主要組分對苯二胺亞慢性毒性研究[J].中國公共衛(wèi)生,1996,12(10):468-470.

[23]Bai YH,Peng YM,Yin WQ,et al.p-Aminophenol and p-paraphenylenediamine induce injury and apoptosis of human HK-2 proximal tubular epithelial cells[J].J Nephrol,2012,25(4):481-489.

[24]Kawakubo Y,Merk HF,Masaoudi TA,et al.N-Acetylation of paraphenylenediamine in human skin and keratinocytes[J].J Pharmacol Exp Ther,2000,292(1):150-155.

[25]Pot LM,Scheitza SM,Coenraads PJ,et al.Penetration and haptenation of p-phenylenediamine[J].Contact Dermatitis,2013,68(4): 193-207.

Correlation of p-Phenylenediamine-containing hair dye with kidney injury.

LIANG Jia-rui,JIANG Hong-ying,BAI Yi-hua,ZHANG Yue-hang.Department of Nephrology,the Second Affiliated Hospital of Kumming Medical University, Kumming 650101,Yunnan,CHINA

p-Phenylenediamine(PPD)is one of the most important ingredients in oxidative hair dyes.Kidney diseases induced by PPD have caused increasing concern because of the mass manufacture and application of PPD-containing hair dye.PPD can be absorbed into human body through digestive tract or skin.Sudan and India reported a lot of cases of acute kidney injury(AKI)induced by oral intake of PPD,most of which require renal replacement treatment. However,only a small quantity of PPD is absorbed through skin,and the absorbed PPD is detoxicated by N-Acetylation in skin and keratinocytes.Consequently,the related reports of kidney injury through skin are very rare.Still,lots of researches have been conducted to find the correlation between long-term exposure to PPD-containing hair dye and chronic kidney injury.In this paper,the studies of PPD-induced kidney injuries are summarized.

Hair dye;p-Phenylenediamine;1,4-diaminobenzene;Kidney injury;Kidney disease

R692

A

1003—6350（2016）14—2325—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.14.030

2015-12-03)

云南省科技廳-昆明醫(yī)科大學應用基礎研究聯(lián)合專項資金項目（編號：2012FB047）；云南省教育廳科學研究基金重點項目（編號：2012Z083)

蔣紅櫻。E-mail：1627248965@qq.com