電子垃圾拆解區(qū)兒童血漿細(xì)菌內(nèi)毒素水平分析

羅秀麗，陳樹欽，張紹城，張浴玲，李偉秋，霍 霞，徐錫金，3

(1．汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院環(huán)境醫(yī)學(xué)與發(fā)育毒理學(xué)實驗室，廣東 汕頭 515041；2．暨南大學(xué)環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510632；3．汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)教研室，廣東 汕頭 515041)

腸道黏膜屏障包括物理屏障和功能屏障，物理屏障包括腸道共生菌、含抗菌肽及分泌型IgA分子的黏液層、單層腸上皮細(xì)胞及細(xì)胞間的緊密連接蛋白，功能屏障主要指腸黏膜相關(guān)淋巴組織[1]。腸黏膜屏障的完整性有利于限制腸腔內(nèi)抗原、微生物及細(xì)菌產(chǎn)物(如內(nèi)毒素)等有害物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體，對維持腸道穩(wěn)態(tài)具有重要意義[2]。細(xì)菌內(nèi)毒素又稱為脂多糖，是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的特有成分，由類脂A、O特異性多糖及核心多糖組成，在細(xì)菌死亡裂解時釋放出來，可從受損的腸道易位到血液循環(huán)，引起機(jī)體發(fā)熱、全身炎癥反應(yīng)及多器官功能衰竭等毒性效應(yīng)[3]。研究表明，環(huán)境污染物可破壞腸道黏膜屏障的組成成分，引起腸道黏膜屏障受損和腸道通透性增加[4-7]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，居住于電子垃圾拆解區(qū)的兒童受多種環(huán)境污染物的影響，如大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)、多環(huán)芳烴和鉛等，體內(nèi)污染物水平高于參照組兒童[8-10]。本研究假設(shè)電子垃圾拆解活動造成的環(huán)境污染物暴露影響兒童腸黏膜屏障功能，引起腸道通透性增加。本研究通過分析電子垃圾拆解區(qū)兒童血漿內(nèi)毒素水平，探討暴露于多種環(huán)境污染物對兒童消化系統(tǒng)功能的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象

于2018年11—12月期間，募集187名3～7歲兒童，平均年齡為(4.90±0.87)歲。其中汕頭市潮陽區(qū)貴嶼鎮(zhèn)兒童82名(暴露組，男44名，女38名)和汕頭市濠江區(qū)兒童105名(參照組，男64名，女41名)。采用流行病學(xué)問卷調(diào)查方式收集兒童既往腹瀉情況。所有兒童的家長均同意并簽署了知情同意書。本研究通過了汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院倫理委員會的審查。

1.2 樣本采集與血漿細(xì)菌內(nèi)毒素水平檢測

由護(hù)士用EDTA抗凝采血管采集兒童空腹肘靜脈血3 mL，1 500 r/min離心5 min，分離血漿，分裝后置-80℃冰箱保存。按照人內(nèi)毒素酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測試劑盒(Abbexa公司，英國)說明書進(jìn)行血漿細(xì)菌內(nèi)毒素含量的測定。為使樣品預(yù)期濃度在試劑盒檢測的范圍內(nèi)，對血漿進(jìn)行10倍稀釋。利用ELx800全自動酶標(biāo)儀(BioTek公司，美國)在450 nm波長條件下測定樣品的吸光度。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和分析。偏態(tài)分布資料用中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗；計數(shù)資料的組間比較用 χ2檢驗。以α=0.05作為檢驗水準(zhǔn)。采用GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行圖形制作。

2 結(jié)果

暴露組兒童既往每月至少1次腹瀉的人數(shù)占比33.8%，參照組占比16.8%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。暴露組兒童血漿內(nèi)毒素含量為2.24(1.56，3.49)EU/mL，高于參照組1.85(1.20，2.81)EU/mL，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)；暴露組4歲年齡段兒童血漿內(nèi)毒素含量2.53(1.90，4.00)EU/mL，高于參照組1.63(1.08，2.79)EU/mL，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，見圖1。

圖1 兩組及不同年齡段兒童血漿內(nèi)毒素水平比較

3 討論

細(xì)菌內(nèi)毒素是革蘭陰性菌外壁上層的脂多糖，為革蘭陰性菌的主要毒力因子。當(dāng)腸黏膜的通透性升高時，細(xì)菌內(nèi)毒素可轉(zhuǎn)移至外周血中，因此其常作為腸黏膜屏障功能受損的指標(biāo)之一[11]。細(xì)菌內(nèi)毒素與血液中的脂多糖結(jié)合蛋白結(jié)合，在CD14分子的協(xié)助下與Toll樣受體4/髓樣分化蛋白2復(fù)合物結(jié)合，激活下游信號通路，激發(fā)炎性細(xì)胞級聯(lián)反應(yīng)釋放炎癥介質(zhì)，導(dǎo)致機(jī)體全身炎癥狀態(tài)[12]。

本研究顯示，電子垃圾拆解區(qū)兒童外周血內(nèi)毒素含量高于參照組(P＜0.05)，這種差異也體現(xiàn)在4歲年齡段兒童的組間比較。研究顯示，鉛暴露引起人結(jié)腸癌上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激、降低細(xì)胞活力；抑制小鼠緊密連接蛋白的表達(dá)、增加結(jié)腸組織的損傷和炎癥的產(chǎn)生以及引起菌群失調(diào)[13]。鎘通過增加活性氧的產(chǎn)生，過度激活Notch信號通路從而損傷腸道分泌細(xì)胞的分化和腸道屏障[14]。多氯聯(lián)苯可干擾小腸上皮緊密連接蛋白的表達(dá)，改變腸道黏膜上皮的通透性[15]。采用露天焚燒、酸洗等方式的電子垃圾拆解活動產(chǎn)生的環(huán)境污染物經(jīng)空氣、廢水、塵土傳播給當(dāng)?shù)丨h(huán)境和個體健康帶來危害。前期研究顯示，電子垃圾拆解區(qū)兒童的環(huán)境污染物暴露水平高于參照組，且具有多種健康傷害效應(yīng)[9-10,16]。本研究結(jié)果提示，居住于電子垃圾拆解區(qū)的兒童，尤其是年齡較小的兒童有可能因環(huán)境污染物暴露而引起腸黏膜屏障功能損傷，導(dǎo)致腸腔細(xì)菌內(nèi)毒素經(jīng)通透性增加的腸道進(jìn)入血液循環(huán)。細(xì)菌內(nèi)毒素引起的低水平炎癥反應(yīng)是炎癥性腸病、心臟代謝病、慢性腎病和非酒精性脂肪肝等疾病的發(fā)展過程中的病理特征[17]。因此，外周血內(nèi)毒素水平的升高有可能對兒童的生長發(fā)育有不利影響。由于兒童的器官系統(tǒng)快速的發(fā)育，4歲以下的兒童對毒物的毒性作用更為敏感[18]。隨著年齡的增加，暴露組兒童血漿內(nèi)毒素含量有所下降，這可能與兒童衛(wèi)生意識的提高有關(guān)，減少了與環(huán)境有害因素的暴露機(jī)會[19]。此外，年齡較大的兒童較年幼兒童具有更完善的腸黏膜屏障系統(tǒng)[20]，可能使得本研究5歲及以上兒童腸屏障受到環(huán)境污染物的損傷程度較輕，從而表現(xiàn)為兩組兒童血漿內(nèi)毒素含量差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)合流行病學(xué)調(diào)查，該地區(qū)兒童既往每月發(fā)生腹瀉的人數(shù)占比也高于參照組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義。由此可見，不規(guī)范的電子垃圾回收拆解造成的環(huán)境污染，對當(dāng)?shù)貎和到y(tǒng)功能構(gòu)成一定的風(fēng)險，本研究為進(jìn)一步研究長期環(huán)境污染物暴露對腸黏膜免疫功能的影響提供了基礎(chǔ)。