病毒性肝炎與微量元素相關性研究探索

王軼晗,王京宇

(1.北京大學公共衛(wèi)生學院，北京 100191； 2. 北京市海淀區(qū)疾病預防控制中心，北京 100094)

病毒性肝炎是由肝炎病毒引起的以肝臟損害為主要特征的一組傳染性疾病。該病傳染性強，傳播途徑復雜，感染率高，在世界范圍內(nèi)流行。據(jù)統(tǒng)計，全球每年有超過100萬人死于病毒性肝炎，感染人數(shù)是獲得性免疫缺陷綜合征感染人數(shù)的10倍以上[1]。我國處于病毒性肝炎的高度流行區(qū)域，近20年來病毒性肝炎的病死率一直居我國法定傳染病報告的前列，我國也成為世界上為此付出社會成本最多的國家[2]。

迄今為止，病毒性肝炎的病因尚未完全清楚，治療上多以藥物治療和對癥治療為主，無特效治療方法。目前各學科在研究和探索病毒性肝炎的預防、診斷、治療等方面都做出了積極嘗試，并取得了可喜的成績。隨著電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES)和電感耦合等離子體質譜儀(inductively coupled plasma mass spectrometer，ICP-MS)的問世，多元素分析逐漸升溫，病毒性肝炎與微量元素關系的研究也受到空前重視。微量元素是指在人體中含量很少但又發(fā)揮重要生理功能的一類化學元素，各種微量元素在體內(nèi)保持著一種相對平衡的狀態(tài)，過多或過少均會引起疾病。疾病和微量元素之間的關系較為復雜，在多元素分析技術問世以前，缺乏深入的研究。有學者認為，人體內(nèi)微量元素平衡失調是疾病發(fā)生的病理生理學基礎[3]?，F(xiàn)就病毒性肝炎與微量元素的相關性研究進展進行綜述。

1 病毒性肝炎的血清學檢測

病毒性肝炎的血清學診斷指標包括各型肝炎抗原抗體、丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶、總膽紅素等。病毒性肝炎的確診除依據(jù)實驗室檢查結果外，還需要有臨床癥狀和流行病學調查資料。梁影等[4]認為，血清前白蛋白、總膽汁酸以及膽堿酯酶在乙型肝炎的進展中也具有重要價值，是反映肝臟合成、損害程度以及預測肝臟儲備功能的指標，可以為臨床治療和監(jiān)測提供參考。有學者認為，血清鐵蛋白是判定肝內(nèi)炎癥、肝臟受損程度、急性戊型肝炎病情和預后、輔助乙型肝炎臨床分型的良好指標，動態(tài)聯(lián)合檢測甲胎蛋白和血清鐵蛋白可用于判斷慢性乙型重癥肝炎的預后[5-8]。血清鐵與相關疾病的研究也為肝炎的診療提供了元素檢測方面的思路。王彩艷[9]研究發(fā)現(xiàn)，血清鐵含量在預測肝癌方面有重要臨床意義。除針對單一元素的研究外，陸續(xù)有學者發(fā)現(xiàn)，病毒性肝炎的發(fā)生和發(fā)展與患者血清中多種微量元素水平的變化相關[10-12]。

2 病毒性肝炎和微量元素的研究

人體是由多種化學元素組成的有機體。在自然界92種天然元素中，已有81種在人體內(nèi)檢出[13]。根據(jù)這些元素所占的比重分為常量元素和微量元素。微量元素是指構成人體組織和細胞并發(fā)揮特定生理功能，在人體含量甚微，低于個體體質量 0.01%的元素，是人體正常生理活動所必需的營養(yǎng)素[14]。

隨著ICP-AES和ICP-MS的問世，在實現(xiàn)多元素測定的同時也大大提高了檢測的效率，對病毒性肝炎與微量元素關系的研究也日漸升溫。早期以動物研究居多，隨著經(jīng)驗的積累和儀器的升級，分析的重點轉向毛發(fā)、血清、全血、指甲以及組織等人體生物樣本。研究的思路主要是探究患有疾病時某些元素的含量與健康時有無差別以及差別的大小，進而尋找疾病的危險因子；通過比較疾病不同階段各元素含量的變化，分析各元素之間的相互影響以及判定或預測治療效果及轉歸等。

呂敏和等[15]在研究慢性肝病患者的分期時，測定了肝病組和健康對照組血清中銅、鋅、鎘、錳以及常用肝功能指標發(fā)現(xiàn),不同類型的肝病患者血清中微量元素的水平和某些肝功能指標有明顯差異，并存在一定的規(guī)律性。Kalkan等[16]在測定病毒性肝炎患者鋅、硒、銅水平時發(fā)現(xiàn)，病毒性肝炎組患者鋅和硒的水平低于健康對照組，而銅的水平高于健康對照組；孫麗萍[10]比較各型肝炎血清微量元素時發(fā)現(xiàn)，各型肝炎患者血清中鎂的水平低于健康對照組。楊金霞等[17]發(fā)現(xiàn)，在甲、乙、丙型肝炎患者血清中鉛、銅、鐵、鈣4種元素水平與健康對照組比較有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；Abediankenari等[18]發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎患者血清中鋅、硒、銅的水平與健康人群比較有差異統(tǒng)計學意義(P<0.05)。謝裕達[19]發(fā)現(xiàn)，乙型肝炎、肝硬化、肝癌患者毛發(fā)中鋅、錳、硒的水平均顯著低于健康對照組(P<0.05),而鐵的水平顯著升高(P<0.01)。滕立春等[12]在乙型肝炎肝硬化的不同分期測定鋅、鐵、銅、鎂的水平發(fā)現(xiàn)，血清鋅、錳的水平隨著乙型肝炎肝硬化病變程度的加重而降低。綜上發(fā)現(xiàn)，肝炎患者血清內(nèi)某些必需元素，如鋅和硒的水平低于健康人，而某些有害元素，如銅的含量則高于健康人。此外，某些元素的水平與疾病的嚴重程度存在相關性。

早期研究普遍存在的問題是測定的元素種類較少，僅有1～4種。Kolachi等[11]將研究的元素增加到7種，并推斷體內(nèi)過多的元素會引發(fā)脂質過氧化而導致肝臟損傷。該研究涉及的元素種類較以往有所增加，但是采用的方法(原子吸收光譜法)不能實現(xiàn)多元素同時測定，且檢出限高，檢測效率低。

綜上所述，病毒性肝炎與某些微量元素之間存在相關關系，疾病的嚴重程度與某些元素的含量存在量的關系。但也有研究得出相反的結論，Kolachi等[11]發(fā)現(xiàn)，不同生物樣本測的砷、鎘、鎳、鉛、鉻、鈷、錳的含量均高于健康對照組，Kalkan等[16]發(fā)現(xiàn)，病例組鋅和硒的水平低于健康對照組，而銅的含量高于健康對照組。

3 血清中微量元素的檢測方法

目前國內(nèi)外對于血清微量元素的檢測暫無統(tǒng)一、明確的標準，臨床上廣泛應用的方法主要有生化法、電化學分析法、原子吸收光譜法等以及近年來興起的ICP-AES和ICP-MS法。ICP-AES和ICP-MS法檢測元素的種類明顯多于其他方法，常用于比較各類疾病與健康人群中微量元素的差異。

目前主要采用消解法和直接稀釋法進行血清樣品的前處理。樊學敏等[20]比較不同消解法后認為，微波消解法優(yōu)于濕法消解。在批量測定血清樣品多種元素(21種)時，李惠玲等[21]采用動態(tài)反應池ICP-MS法，用酸稀釋后直接進樣測定。該法簡化了前處理過程，具有操作簡單、快速、靈敏、準確等優(yōu)點,完全可以滿足測定要求。熊嬋等[22]采用微波消解法前處理血清樣品后，采用ICP-MS法測定各微量元素，該法的檢測限、精密度以及重復性良好，符合血清微量元素的檢測要求。

濕法消解法能徹底破壞樣品中的有機質，去除有機物的干擾，但該法不可避免地會轉移樣品，造成元素丟失，同時也會帶來新的污染。另外采用該法時，取樣量不能太低,否則會影響結果的準確性。直接稀釋法雖然無法消除有機質的干擾，但操作簡單，不會造成樣品的損失和污染，在不影響測定結果的前提下取樣量較濕法消解少。血清屬于生物樣品，涉及倫理問題，在滿足結果測定需求的前提下，應盡量減少取樣量。

質量控制方面，元素測定環(huán)節(jié)的質量控制主要采用基質相同的人血清質控物質，如所購質控物質中元素種類不能滿足檢測需要，則選用相同元素其他基質(如牛血清、豬肝或人發(fā)等)的質控物質。當測定的元素多達幾十種時，很難買齊所有元素的質控物質，可以通過測定平行樣品、加標回收等方法保證結果的準確性。數(shù)據(jù)整理環(huán)節(jié)需要雙人雙錄入，確保錄入統(tǒng)計軟件的資料和收集的資料一致。

4 多元素分析在病毒性肝炎防治中的作用

多元素分析屬于金屬組學研究范疇，金屬組學是Haraguchi[23]在2002年10月舉行的國際生物痕量元素研討會上提出的，目的是整合所有與生物金屬有關的研究分支，這些領域一般包括生物體(整體、器官以及細胞等)無機元素含量分析(游離和結合的)和各種金屬形態(tài)的定性定量分析。金屬組學主要是研究金屬和類金屬元素在細胞中的分布、存在的形態(tài)、與其他生物大分子結合的結構及其在生物體中的作用與功能。金屬組學已被認為是與轉錄組學、蛋白組學以及代謝組學具有同等科學意義的學科。

目前，金屬組學已運用到疾病發(fā)病機制、診斷、治療以及藥物等的研究中。夏月明等[24]采用金屬元素測定結合動物實驗探討了四味肝泰顆粒抑制腫瘤的機制。金屬藥物在臨床中也得到了廣泛應用：以鉍為基礎的三聯(lián)療法普遍用于幽門螺桿菌感染相關胃炎、胃潰瘍的治療；鉍劑可以抑制幽門螺桿菌中的多種酶類；順鉑與卡鉑已被廣泛用于多種癌癥的治療。

盡管多元素分析技術起步較晚，發(fā)展也不均衡，但也推動了病毒性肝炎的防治。在發(fā)病機制方面，周力[25]研究發(fā)現(xiàn)，在人體臟器和組織中誘發(fā)生理或病理變化的主要物質和主要因素之一是長期少量稀土元素的蓄積。稀土元素屬于“趨肝毒物”，即肝臟對稀土元素具有特殊的親和力，而稀土元素對肝臟也有損傷作用。于松寧和李陽[26]通過觀察7例正常肝組織與23例肝炎后肝硬化肝組織中的基質金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinases-2，MMP-2)的表達情況發(fā)現(xiàn)，MMP-2參與了肝硬化的形成，其在肝硬化患者肝細胞胞質中的表達與肝功能分級相關，提示MMP-2在肝硬化的發(fā)病中有重要作用。

在疾病治療方面。陳崛等[27]檢測了肝炎患者服用Ge-132治療前及治療1或2個療程后頭發(fā)和血清中鍺元素的含量發(fā)現(xiàn)，治療前后患者鍺元素含量有明顯差異，治療后臨床癥狀明顯改善。這說明該元素制劑對肝炎患者的康復有一定的治療價值。硫普羅寧在治療肝炎、改善肝臟功能、保護肝細胞以及解毒方面效果顯著，臨床上應用廣泛，但該藥存在過敏、惡心、胸悶、腮腺腫脹，甚至休克等不良反應。李偉[28]將鈉、鉀、鋅通過化學方法與硫普羅寧結合，生成鹽或配合物后直接用于臨床，結果發(fā)現(xiàn)，結合后藥物使用方便，毒性降低，療效提高。楊洪[29]通過比較苦黃注射療法治療急性黃疸型肝炎前后銅、鋅、鎂、鐵等微量元素的含量認為，苦黃注射療法通過改善患者體內(nèi)微量元素的水平發(fā)揮治療作用。向璟等[30]發(fā)現(xiàn)，乙型肝炎病毒感染孕婦血清鐵蛋白水平明顯高于同孕期健康孕婦，提示乙型肝炎病毒感染孕婦存在鐵代謝失調,應及時監(jiān)測血清鐵代謝指標的水平,從而指導孕婦妊娠期合理補鐵。在判斷肝炎的嚴重程度及肝病轉歸方面，滕立春[12]發(fā)現(xiàn)，血清鋅、鎂的含量隨著乙型肝炎肝硬化病變程度的加重而降低,動態(tài)監(jiān)測兩者的水平對于判斷病情嚴重程度及轉歸具有一定的指導意義。

盡管多元素分析不是常規(guī)檢測方法，也不是診斷的“金標準”，但其在病毒性肝炎的防治、鑒別診斷、評價疾病轉歸及治療方面發(fā)揮著重要作用。

5 展 望

病毒性肝炎與微量元素之間存在密切聯(lián)系，病毒性肝炎患者體內(nèi)存在微量元素的代謝失衡，某些元素或元素比可以用來診斷或鑒別診斷不同類型的肝炎，元素制劑在治療病毒性肝炎方面也得到了應用。由于元素組學尚處在起步階段，病毒性肝炎與微量元素之間的具體關系尚不明確。

元素組學是繼基因組學、轉錄組學、蛋白質組學以及代謝組學之后發(fā)展起來的新興學科，也是唯一能將所有組學整合到一起的前沿學科。元素組學不僅解答其他組學關注的問題，在探討生命活動機制方面也開辟了新途徑。秦俊法[31]認為，在微量元素科學領域里充滿探索機會。從全局和全視野角度看問題，會不斷有所創(chuàng)造，有所發(fā)現(xiàn)。隨著研究的橫向發(fā)展和縱向深入、新的分析技術和數(shù)理統(tǒng)計方法的不斷發(fā)展,病毒性肝炎的發(fā)病機制、病毒感染程度和元素(或元素比)之間的劑量反應關系、不同類型肝炎的生物標志物的研究等諸多難題也將被解決。