環(huán)境低水平鎘暴露與母嬰健康危害流行病學(xué)研究進(jìn)展

［摘 要］鎘是一種廣泛存在于環(huán)境中的重金屬污染物，由于其慢性暴露的效應(yīng)，可能會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害，特別是對(duì)婦女和兒童。本文綜述了近年來(lái)有關(guān)環(huán)境低水平鎘暴露與婦女兒童健康危害的流行病學(xué)研究進(jìn)展。其中，重點(diǎn)探討了鎘對(duì)女性生殖系統(tǒng)、胎兒生長(zhǎng)發(fā)育、兒童智力和行為等方面的影響，并總結(jié)了人群鎘暴露的來(lái)源、途徑及防控措施。本文旨在為鎘污染的環(huán)境治理和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

［關(guān)鍵詞］鎘；健康危害；流行病學(xué)研究；婦女；兒童

Doi：10.3969/j.issn.1673-5293.2024.07.010

［中圖分類(lèi)號(hào)］R173［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1673-5293（2024）07-0061-06

Advancesin epidemiological studies on environmental low-level cadmium

exposure and maternal and child health hazards

［Abstract］ Cadmium is a heavy metal pollutant widely present in the environment and may cause serious health hazards，especially to women and children，due to its chronic exposure effects.This article reviewed the advances of epidemiological studies in recent years on environmental low-level cadmium exposure and maternal and child health hazards.It focused on the effects of cadmium on female reproductive system，fetal growth and development，and children’s intelligence and behavior，and summarized the sources，pathways，and preventive and control measures of cadmium exposure in the population.This paper aims to provide reference for environmental management and health risk assessment of cadmium pollution.

［Key words］ cadmium;health hazards;epidemiological studies;women;children

1前言

鎘是一種常見(jiàn)的環(huán)境重金屬污染物，由于其廣泛存在于大氣、水、土壤和食品中，人類(lèi)普遍受到鎘的慢性暴露。與此同時(shí)，鎘還被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑和醫(yī)療等領(lǐng)域，進(jìn)一步增加了人類(lèi)對(duì)鎘的暴露風(fēng)險(xiǎn)。由于鎘具有長(zhǎng)期潛伏期和積累性，它可能會(huì)對(duì)人體健康造成慢性危害，婦女和兒童更為敏感。

近年來(lái)，越來(lái)越多的流行病學(xué)研究關(guān)注環(huán)境低水平鎘暴露與婦幼健康危害之間的關(guān)系，在揭示鎘危害人體健康的機(jī)制、評(píng)估鎘暴露對(duì)不同人群健康的影響、制定鎘污染的防控措施等方面發(fā)揮了重要作用。本文綜述了近年來(lái)有關(guān)環(huán)境低水平鎘暴露與婦女兒童健康危害的流行病學(xué)研究進(jìn)展，以期為鎘污染的環(huán)境治理和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

2環(huán)境鎘分布和人群暴露

2.1環(huán)境鎘污染

2.1.1環(huán)境鎘污染來(lái)源

鎘廣泛存在于水體、土壤和空氣。工業(yè)生產(chǎn)中，采礦、有色金屬生產(chǎn)、電鍍工藝、染料等工業(yè)活動(dòng)排放含鎘污水，含鎘污水進(jìn)入地表水環(huán)境，污染河流和灌溉農(nóng)田土地，空氣鎘污染來(lái)自煙草煙霧和粉塵顆粒中攜帶的鎘。農(nóng)牧業(yè)中含鎘磷酸鹽肥料的大量、長(zhǎng)期的不當(dāng)使用也會(huì)造成土壤鎘污染。

2.1.2我國(guó)環(huán)境鎘污染現(xiàn)況

我國(guó)的水環(huán)境存在廣泛的鎘檢出，并且很多達(dá)到了中、重度污染［1］。水中的鎘進(jìn)入水產(chǎn)品中，通過(guò)食物鏈的富集放大作用進(jìn)入人體并長(zhǎng)期、慢性的蓄積。在中國(guó)，水生動(dòng)植物中常進(jìn)入膳食中的魚(yú)類(lèi)、甲殼類(lèi)、軟體類(lèi)、頭足類(lèi)以及水產(chǎn)干制品等食品均有檢出鎘元素超標(biāo)的文獻(xiàn)報(bào)告，且藻類(lèi)、蟹類(lèi)、貝類(lèi)等甲殼類(lèi)的食品鎘含量最高［2-4］。

2014年發(fā)布的全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，我國(guó)土壤污染率為16.1%，所有污染物中鎘超標(biāo)率最高（7%）。有研究整合了2006至2016年的土壤污染數(shù)據(jù)，顯示在我國(guó)鎘是嚴(yán)重的土壤重金屬污染物，許多省份土壤都受到了不同程度的鎘污染，最顯著的大部分位于長(zhǎng)江以南［5］。由于植物本身特性，谷物類(lèi)、根莖類(lèi)和部分葉菜類(lèi)容易富集鎘，其中大米及其制品、食用菌等鎘含量最高［6-7］，食用受污染地區(qū)種植的大米是鎘暴露最主要原因［8］。

我國(guó)室內(nèi)空氣粉塵鎘濃度平均值為2.29mg/kg，北方高于南方，灰塵和墻漆是主要來(lái)源［9］。街道粉塵鎘濃度在2.4～1 754mg/kg，東南部到西北部逐漸下降，工業(yè)活動(dòng)和交通排放是主要原因［10］?？拷I(yè)區(qū)空氣（12.4ng/m3）鎘濃度高于普通地區(qū)（2.69ng/m3）［11］。

2.2人群鎘暴露途徑

2.2.1吸入和接觸

PM2.5是重金屬的載體，兒童的PM2.5暴露與血液鎘水平之間存在顯著關(guān)聯(lián)［12］。煙草是重要的鎘暴露來(lái)源，直接吸煙或吸入二手煙是引起孕婦和兒童鎘水平升高的相關(guān)因素［13-14］，煙草煙霧中的鎘沉淀于房屋粉塵和地板家具，對(duì)兒童造成二次暴露［15］。

2.2.2消化道

消化道吸收食物中鎘的吸收率受膳食因素和生理因素的影響。鎘在小腸上皮細(xì)胞通過(guò)二價(jià)金屬載體1（divalent metal transporter 1，DMT1）吸收，此載體主要功能是吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)鐵離子，同時(shí)也是許多二價(jià)金屬離子進(jìn)入的通道，如果膳食中鈣含量低，或者機(jī)體鐵儲(chǔ)存量低及婦女懷孕期間，DMT1對(duì)鎘的吸收增加。糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）在2010年提出的每月鎘耐受攝入量（provisional tolerable monthly intake，PTMI）調(diào)整為25μg/（kg·bw），2019年一項(xiàng)研究總結(jié)了中國(guó)受污染地區(qū)大米鎘濃度，某些受污染地區(qū)的農(nóng)民食用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的大米，所估計(jì)的膳食鎘攝入量為46.7～74.9μg/（kg·bw），與日本地區(qū)首次報(bào)告痛痛病的攝入量58.9μg/（kg·bw）相當(dāng)甚至更高［8］。張磊等人2000年的中國(guó)總膳食研究表明，中國(guó)非污染區(qū)各性別年齡組人群的膳食鎘攝入量相較90年代有升高趨勢(shì)，但均處于安全水平。

2.2.3胎盤(pán)途徑

孕婦孕晚期的全血、臍帶血和胎盤(pán)的鎘濃度中位數(shù)如表1所示。沙特利雅得的研究中母血鎘比臍帶血鎘高0.28μg/L，其余研究母體血鎘濃度是臍帶血鎘的2～15倍，說(shuō)明胎盤(pán)可能對(duì)鎘有屏障作用。

3鎘對(duì)母嬰的健康危害

鎘作為一種蓄積性很強(qiáng)的重金屬元素，在人體內(nèi)的半衰期長(zhǎng)達(dá)20～40年。人群健康危害表現(xiàn)為低劑量暴露、長(zhǎng)期接觸的慢性中毒反應(yīng)，可對(duì)身體多個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生慢性損傷，腎臟和骨骼是鎘作用特異性靶器官，19世紀(jì)三十年代日本因攝食被鎘污染的水源引起的“痛痛病”是慢性鎘中毒的典型表現(xiàn)，其他系統(tǒng)表現(xiàn)出慢性疾病并造成死亡風(fēng)險(xiǎn)增大，這種效應(yīng)并沒(méi)有特異性表現(xiàn)，隨著人群隊(duì)列長(zhǎng)期觀察可能出現(xiàn)癌癥和慢性疾病患病率增高。目前環(huán)境低水平鎘暴露對(duì)婦女和兒童健康的研究，主要圍繞女性生殖系統(tǒng)、胎兒生長(zhǎng)發(fā)育、兒童智力和行為等方面開(kāi)展。

3.1鎘對(duì)婦女的健康影響

3.1.1鎘對(duì)女性生殖的影響

鎘對(duì)婦女生殖影響研究大多集中于雌激素的相關(guān)性研究。2022年美國(guó)一項(xiàng)對(duì)于絕經(jīng)前婦女的研究顯示血鎘水平升高使雌二醇激素水平升高。丹麥一項(xiàng)研究提供環(huán)境接觸鎘和抗繆勒管激素水平變化的證據(jù)［16］。浙江一項(xiàng)病例對(duì)照研究首次報(bào)告了鎘暴露與原發(fā)性卵巢功能不全風(fēng)險(xiǎn)的陽(yáng)性結(jié)果，促卵泡生成激素、促黃體生成素與鎘暴露呈正相關(guān)，抗穆勒氏管激素和雌二醇與鎘暴露呈負(fù)相關(guān)［17］。上海的橫斷面研究顯示鎘暴露與月經(jīng)初潮提前有關(guān)，生活在鎘污染區(qū)的女孩初潮年齡顯著低于對(duì)照區(qū)，但是兩地區(qū)間人群的更年期時(shí)間沒(méi)有差異［18］。2008年瑞典一項(xiàng)3萬(wàn)人以上的前瞻性隊(duì)列研發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后婦女的膳食鎘攝入量顯著增加子宮內(nèi)膜癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。上述研究表明鎘暴露不僅與婦女生殖激素的變化有關(guān)，還可能是某些疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)于環(huán)境鎘暴露對(duì)女性生殖健康的影響，仍需要長(zhǎng)期大規(guī)模的人群隊(duì)列觀察，追蹤不同的效應(yīng)終點(diǎn)，探究鎘污染對(duì)女性生殖的影響。

3.1.2鎘對(duì)女性的其他健康影響

意大利一項(xiàng)薈萃分析對(duì)鎘暴露與乳腺癌發(fā)病率與死亡率的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)回顧，發(fā)現(xiàn)膳食鎘攝入量與乳腺癌發(fā)病率呈正相關(guān)，尿鎘沒(méi)有關(guān)聯(lián)，在絕經(jīng)后的婦女中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鎘暴露與乳腺癌發(fā)病率和死亡率的關(guān)聯(lián)［19］。骨質(zhì)疏松是絕經(jīng)后婦女常見(jiàn)問(wèn)題，葡萄牙一項(xiàng)鎘暴露與骨質(zhì)疏松的meta分析研究認(rèn)為即使是在低水平暴露鎘（U-Cd＜0.5μg/g肌酐）的情況下，鎘也可能是絕經(jīng)后婦女骨質(zhì)疏松癥的風(fēng)險(xiǎn)因素［20］。瑞典一項(xiàng)大規(guī)模前瞻性隊(duì)列，評(píng)估尿鎘與絕經(jīng)后婦女骨折、心肌梗死、心力衰竭、缺血性中風(fēng)和死亡率的關(guān)系，尿鎘最高三分位數(shù)（中位數(shù)0.54μg/g肌酐）與最低（中位數(shù)0.20μg/g肌酐）相比，骨折和全因死亡率的風(fēng)險(xiǎn)均會(huì)升高，與心血管結(jié)局沒(méi)有關(guān)聯(lián)［21］。澳大利亞一項(xiàng)研究顯示當(dāng)尿鎘每增加一個(gè)ln轉(zhuǎn)換單位，心力衰竭死亡風(fēng)險(xiǎn)增加36%［22］。中國(guó)的一項(xiàng)大型橫斷面調(diào)查只在女性中發(fā)現(xiàn)血鎘水平與甲狀腺功能減退有關(guān)［23］。這些研究說(shuō)明鎘可能是婦女骨質(zhì)疏松、骨折、心血管疾病、乳腺癌和全因死亡率的危險(xiǎn)因素，絕經(jīng)后婦女更為顯著。

3.1.3鎘對(duì)孕婦健康影響

（1）先兆子癇

美國(guó)一項(xiàng)研究顯示懷孕期間高血壓疾病風(fēng)險(xiǎn)增高與鎘暴露有關(guān)［24］。2008年一項(xiàng)來(lái)自土耳其的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)先兆子癇婦女的平均血鎘濃度明顯高于健康孕婦。而伊朗、南非［25］的研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)先兆子癇病例和對(duì)照組的血鎘濃度差異，這類(lèi)研究存在的不同需要更多長(zhǎng)期隊(duì)列觀察。

（2）早產(chǎn)

武漢一項(xiàng)納入5 364例受試者的研究顯示，產(chǎn)婦產(chǎn)前尿液中的鎘濃度與早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)升高有關(guān)［26］。安徽一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，孕婦孕早期和孕中期血清高鎘水平（≥0.95μg/L）與早產(chǎn)呈正相關(guān)［27］。在納入14 847名孕婦進(jìn)行研究的的日本隊(duì)列中，孕婦血液鎘水平＞0.902ng/g會(huì)增加早期早產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)［28］。一些研究報(bào)告了不同結(jié)果，緬甸的出生隊(duì)列研究顯示孕晚期的尿鎘水平與早產(chǎn)沒(méi)有關(guān)聯(lián)［29］。山西省的一項(xiàng)出生隊(duì)列研究表明，孕早中期的血清鎘濃度與早產(chǎn)可能性沒(méi)有關(guān)聯(lián)［30］。人種、樣本種類(lèi)及采集時(shí)間可能是這些研究結(jié)果的影響因素，因此未來(lái)需要長(zhǎng)期的大規(guī)模隊(duì)列觀察。

3.2鎘暴露對(duì)兒童的健康影響

3.2.1鎘對(duì)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2013年尼日利亞一項(xiàng)研究表示孕期鎘暴露與嬰兒低出生體重有關(guān)。安徽一項(xiàng)隊(duì)列研究母體血清鎘水平與小于胎齡兒風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，顯示在妊娠中期接觸鎘會(huì)增加子代發(fā)生小于胎齡兒風(fēng)險(xiǎn)［31］。2011年中國(guó)臺(tái)灣的出生隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，臍帶血鎘的增加與新生兒頭圍的減少有關(guān)，并與3歲以下的身高、體重和頭圍的減少顯著相關(guān)。同時(shí)更多研究顯示鎘暴露對(duì)出生結(jié)局的影響可能具有性別差異，2012年瑞士一項(xiàng)前瞻性出生隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)孕期鎘暴露僅會(huì)使女孩的出生體重和頭圍減小。南非一項(xiàng)研究同時(shí)測(cè)量了孕期母體血、臍帶血和孕期母體尿的鎘水平，結(jié)果顯示產(chǎn)前鎘暴露僅與女?huà)氤錾w重呈負(fù)相關(guān)［32］。美國(guó)一項(xiàng)前瞻性出生隊(duì)列發(fā)現(xiàn)孕期鎘暴露與女?huà)氲某錾黹L(zhǎng)呈負(fù)相關(guān)，與男嬰的出生身長(zhǎng)呈正相關(guān)［33］。日本一項(xiàng)隊(duì)列研究顯示出生體重隨著母體血鎘水平的四分位數(shù)增加而下降，對(duì)身長(zhǎng)、頭圍和胸部周長(zhǎng)的影響存在性別差異［34］。武漢一項(xiàng)研究探究了鎘暴露對(duì)出生結(jié)局造成影響的窗口期，結(jié)果顯示孕早期尿鎘水平與女孩出生體重之間呈負(fù)相關(guān)，孕中期和孕晚期則沒(méi)有關(guān)聯(lián)，且三個(gè)時(shí)期均對(duì)男孩沒(méi)有影響［35］。江蘇省一項(xiàng)農(nóng)業(yè)人口隊(duì)列研究結(jié)果顯示孕期鎘暴露與男嬰體重下降有關(guān)，但在女?huà)胫袥](méi)有發(fā)現(xiàn)［36］。廣東一項(xiàng)研究顯示環(huán)境鎘污染區(qū)比對(duì)照區(qū)女?huà)氲某錾w重、身長(zhǎng)和頭圍都顯著降低［37］。孟加拉農(nóng)村一項(xiàng)長(zhǎng)期母子隊(duì)列中提示孕期鎘暴露可能與男孩10歲時(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育不良相關(guān)［38］。此類(lèi)研究結(jié)果的性別差異是需要關(guān)注的問(wèn)題，基于金屬暴露具有相關(guān)性，鎘與其他金屬混合暴露對(duì)兒童的影響可能是新的方向。

3.2.2鎘對(duì)兒童的神經(jīng)發(fā)育影響

一項(xiàng)自閉癥譜系障礙的薈萃研究表明，頭發(fā)與尿液的鎘含量都與自閉癥譜系障礙呈高度相關(guān)［39］。日本環(huán)境與兒童健康研究的一個(gè)大型隊(duì)列研究顯示，孕產(chǎn)婦血液鎘濃度升高降低男孩的運(yùn)動(dòng)能力，懷孕期間吸煙的孕婦血液鎘濃度影響兒童的運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言和認(rèn)知能力［40］。2014年西班牙西南部采礦工業(yè)地區(qū)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，尿液鎘與男孩總智商分?jǐn)?shù)降低有關(guān)，在女孩中只與言語(yǔ)能力有關(guān)。江蘇的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)兒童接觸鎘會(huì)對(duì)認(rèn)知能力產(chǎn)生不利影響［41］。孟加拉的一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究中，女孩的行為能力受到鎘顯著影響［42］。然而其他研究如美國(guó)、韓國(guó)［43］、江蘇［44］等地區(qū)的流行病學(xué)調(diào)查均顯示鎘暴露與兒童智力發(fā)育沒(méi)有關(guān)聯(lián)。各研究測(cè)量?jī)和闹橇托袨榈牧勘聿煌蚪?jīng)過(guò)本土化改編，這可能是影響研究結(jié)果的重要原因。

3.2.3鎘對(duì)兒童的骨、腎影響

二價(jià)鎘離子與鈣離子物理性狀相近，鎘可與鈣競(jìng)爭(zhēng)，直接抑制細(xì)胞對(duì)鈣的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，以及腎臟的損傷引起尿鈣的排泄增加，低劑量鎘暴露引起破骨細(xì)胞增加打破破骨和成骨過(guò)程的平衡，造成成骨過(guò)程及正常骨代謝過(guò)程的紊亂，對(duì)骨骼造成直接損傷。腎臟是鎘富集的器官，鎘的長(zhǎng)期累積引起的腎小管和腎小球損傷。腎臟中的鎘積累是成人時(shí)期觀察到的腎毒性和骨質(zhì)疏松癥等影響的原因。

有觀點(diǎn)認(rèn)為兒童時(shí)期接觸鎘對(duì)腎臟和骨骼的損害也許持續(xù)到成人時(shí)期才會(huì)顯現(xiàn)，該類(lèi)研究調(diào)查對(duì)象以成人居多，然而近來(lái)一些研究表明鎘的骨腎損傷在生命早期便有所體現(xiàn)，孟加拉的一項(xiàng)隊(duì)列研究評(píng)估早期鎘暴露（4.5歲）對(duì)骨骼相關(guān)生物標(biāo)志物影響，在9歲兒童中觀察到男性尿鎘、尿脫氧吡啶啉和骨鈣素減少，提示在兒童階段鎘即對(duì)骨骼造成了損傷，在女性中該效應(yīng)不明顯［45］。根據(jù)2009～2014年美國(guó)國(guó)家健康與營(yíng)養(yǎng)調(diào)查（national health and nutrition examination survey，NHANES）調(diào)查，有研究聯(lián)合鉛、鎘、汞和砷與腎臟指標(biāo)進(jìn)行橫斷面分析，發(fā)現(xiàn)鎘濃度與腎小球?yàn)V過(guò)率和尿白蛋白的升高有顯著關(guān)聯(lián)［46］。相關(guān)研究數(shù)量較少，需要更多人群研究和實(shí)驗(yàn)證明兒童環(huán)境暴露鎘對(duì)骨骼和腎臟的影響。

4結(jié)語(yǔ)

環(huán)境中鎘污染嚴(yán)重且對(duì)婦女和兒童健康造成嚴(yán)重危害，女性生殖系統(tǒng)、胎兒生長(zhǎng)發(fā)育、兒童智力行為等方面均受到鎘暴露影響，環(huán)境鎘污染已經(jīng)成為亟待重視的公共衛(wèi)生問(wèn)題。

首先應(yīng)積極從污染源頭進(jìn)行治理，減少鎘排放，杜絕未經(jīng)處理的鎘污水進(jìn)入河道水源，對(duì)已經(jīng)污染的土壤相應(yīng)治理，減少環(huán)境鎘進(jìn)入食物鏈。其次，對(duì)生產(chǎn)到食用其中每個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格監(jiān)管，確保食品安全質(zhì)量，將鎘含量控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，從而達(dá)到控制鎘對(duì)人群健康危害的目的。加強(qiáng)相關(guān)研究，流行病學(xué)研究評(píng)估環(huán)境鎘暴露人體健康風(fēng)險(xiǎn)，制定血、尿鎘水平標(biāo)準(zhǔn)限值，尋找早期特異的生物標(biāo)志物和調(diào)查可能增強(qiáng)或減輕鎘毒作用的潛在因素可能是有效干預(yù)手段。最后，應(yīng)提高對(duì)鎘的安全意識(shí)，倡導(dǎo)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如鈣、鐵、鋅的攝入，從而減少鎘攝入和因此導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)。

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