中华预防医学杂志    2020年03期 孕妇和新生儿脐血中铅、镉、砷、汞、锰、硒含量及胎盘通透性研究    PDF     文章点击量:383    
中华预防医学杂志2020年03期
中华医学会主办。
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卢婍 余晋霞 吕铖 施蓉 田英
LuQi,YuJinxia,LyuCheng,ShiRong,TianYing
孕妇和新生儿脐血中铅、镉、砷、汞、锰、硒含量及胎盘通透性研究
Study on maternal-fetal status of Pb, Cd, As, Hg, Mn and Se elements and transplacental transfer efficiency
中华预防医学杂志, 2020,54(3)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2020.03.009
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投稿日期: 2019-05-20
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孕妇和新生儿脐血中铅、镉、砷、汞、锰、硒含量及胎盘通透性研究
卢婍 余晋霞 吕铖 施蓉 田英     
卢婍 上海交通大学公共卫生学院 200025
余晋霞 上海交通大学公共卫生学院 200025
吕铖 上海交通大学公共卫生学院 200025
施蓉 上海交通大学公共卫生学院 200025
田英 上海交通大学公共卫生学院 200025
摘要: 目的  了解孕妇和新生儿脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒元素的含量,分析其胎盘通透性。方法  于2010年9月至2013年12月在山东省渤海莱州湾某二甲医院,招募符合标准的孕妇及其新生儿为研究对象。共纳入773对孕妇及其新生儿。根据所测定元素的种类,分为汞测定组(595对)、铅测定组(534对)和镉、砷、锰、硒测定组(244对)。问卷调查获得孕妇及新生儿的人口学信息,检测母血和脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒的浓度,并计算各元素的胎盘通透性(某元素脐血浓度/母血浓度);采用Spearman秩相关分析母血和脐血中各元素的相关性。结果  773名母亲年龄为(28.34±4.50)岁,孕周为(39.47±1.39)周;773名新生儿出生体重为(3 419.47±497.39)g。母血和脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒各元素的中位数浓度分别为31.12和30.02、1.19和0.47、8.05和6.03、0.69和1.26、100.70和105.55、127.25和115.00 μg/L。铅、镉、砷、汞、锰和硒的胎盘通透性分别为0.98、0.41、0.73、1.73、0.96和0.91。铅、镉、汞、锰和硒在母血和脐血中均呈正相关,Spearman相关系数分别为0.397、0.298、0.698、0.555和0.285(P值均<0.001)。结论  铅、镉、砷、汞、锰和硒元素在母血和脐血中均普遍检出;汞的胎盘通透性较高。
关键词 :婴儿,新生;孕妇;胎血;金属;横断面研究
Study on maternal-fetal status of Pb, Cd, As, Hg, Mn and Se elements and transplacental transfer efficiency
LuQi,YuJinxia,LyuCheng,ShiRong,TianYing     
School of Public Health, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200025, China
Corresponding author: Tian Ying, Email: tianmiejp@shsmu.edu.cn
Abstract:Objective  To understand the levels of Pb, Cd, As, Hg, Mn, and Se in maternal and umbilical cord blood, and to explore the transplacental transfer efficiency (TTE).Methods  From September 2010 to December 2013, a total of 773 pregnant women and their newborns (Laizhou Bay Birth Cohort) were recruited from a second grade hospital in the south bank of Laizhou Bay, Bohai, Shandong Province. According to different detection methods, the six measured elements are classified into three groups including the Hg measurement group (595 mother-newborn pairs), the Pb measurement group (534 mother-newborn pairs), and the Cd, As, Mn and Se measurement group (244 mother-newborn pairs). The demographic characteristics of pregnant women and their newborns were obtained by the questionnaire. The concentrations of elements in maternal and umbilical cord blood were detected and the TTE of each element (elemental concentration in cord blood/elemental concentration in maternal blood) was calculated. The correlation of elements between maternal and cord blood was analyzed using Spearman′s rank correlation coefficient.Results  The mean±SD of maternal age, gestational week and newborn birth weight of 773 mother-infant pairs were (28.34±4.50) years, (39.47±1.39) weeks and (3 419.47±497.39) g respectively. The median concentrations of Pb, Cd, As, Hg, Mn and As in maternal and cord blood were 31.12 and 30.02, 1.19 and 0.47, 8.05 and 6.03, 0.69 and 1.26, 100.70 and 105.55, 127.25 and 115.00 μg/L, respectively. The TTE of Pb, Cd, As, Hg, Mn, and Se was 0.98, 0.41, 0.73, 1.73, 0.96 and 0.91, respectively. Pb, Cd, Hg, Mn, and Se showed a significant positive correlation between maternal blood and cord blood, with Spearman correlation coefficients of 0.397, 0.298, 0.698, 0.555, and 0.285 (all P values<0.001).Conclusion  Each element was commonly detected in maternal blood and cord blood. The TTE of Hg was the highest.
Key words :Infant, newborn;Pregnant women;Fetal blood;Metals;Cross-sectional studies
全文

随着工业和经济的快速发展,包括重金属污染在内的环境污染对健康的影响备受关注。既往研究提示,生命早期暴露铅、镉、砷、汞、锰、硒等污染物与神经毒性或神经毒性的调节作用有关,其带来的健康影响逐渐成为研究热点[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]。胎儿时期是神经发育的关键时期,胎儿依赖母体汲取营养物质的同时,也通过母亲暴露于上述重金属污染物[8,9,10,11,12,13,14,15],了解此类物质的胎盘通透性对于评估母体孕期暴露对子代风险是十分必要的。胎盘通透性是产前各金属污染物暴露水平的风险评估指标[16],由脐血与母血的含量比值计算得出。目前,中国人群中有关上述6种物质的孕期暴露数据有限,且胎盘通透性也未得到全面探讨。因此,本研究依托于中国主要化学产品生产基地之一的山东莱州湾前瞻性队列研究,分析孕妇及新生儿脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒的暴露水平,评估其胎盘通透性,为敏感人群相关卫生标准限值的研制提供基础数据。

对象与方法  

1.对象:  于2010年9月至2013年12月在中国山东省渤海莱州湾某二甲医院,招募符合标准的待产孕妇及其新生儿为研究对象。纳入标准包括:单胎妊娠;在该地区居住至少3年;年龄超过18岁;无辅助生殖、孕前或妊娠期糖尿病、慢性或妊娠相关性高血压、艾滋病毒感染或艾滋病、非法药物使用史。共纳入773对孕妇及其新生儿。根据所测定元素的种类,分为汞测定组(595对)、铅测定组(534对)和镉、砷、锰、硒测定组(244对)。本研究经上海交通大学公共卫生与护理学院科研伦理委员会审查通过(批号:2016020),所有研究对象均签署知情同意书。

2.调查内容与方法:  (1)问卷调查:由经过培训的调查员在分娩后不久进行问卷调查,调查内容主要包括孕妇年龄、身高、孕前体重、教育程度、职业、家庭收入、孕妇本次怀孕情况、产前检查情况、孕期主动和被动吸烟史、孕期饮酒、孕周等;新生儿性别、出生体重等信息通过母婴病历获得。(2)实验室检测:分别采集孕妇静脉血和新生儿脐带静脉血4 ml,加入乙二胺四乙酸抗凝,颠倒混匀后放置于-80 ℃冰箱待测。①镉、砷、锰和硒的测定:采用电感耦合等离子质谱系统(7500CE,美国安捷伦公司)、Mars-5型微波消解仪(美国CEM公司)按照参考文献[5]所述步骤进行检测,质控品为CORTOX(HMB59311,Kaulson Laboratories,美国)。②汞的测定:采用DMA-80自动测汞仪(Milestone,意大利)按文献[17]的方法进行检测,参考美国国家环保局(USEPA)标准制定血汞标准曲线[18],质控品为CONTOX(GBW080124,美国标准物质局)。③铅的测定:使用石墨炉原子吸收分光光谱仪(Thermo M6,美国赛默飞世尔公司)按照文献[19]的方法进行测定,质控品为CORTOX(Kaulson Laboratories,美国)。

3.质量控制:  问卷设计经专家论证及前期预调查,调查员均经过统一培训。镉、砷、锰和硒的检测均在质控通过后进行;对10%的样本进行重复测量。制定汞的检测标准曲线时,每个点重复测定3次且每次实验开始时及每测定50次样本分析一次质控品,如遇较高值则重复测定。铅的测定过程中全程采用严格的实验室内外质控措施,质控回收率为90%~110%。

4.相关定义:  (1)被动吸烟:指自己不吸烟、每月至少有1次吸入烟雾大于15 min;(2)孕前体重指数(body mass index,BMI):为孕前体重(kg)除以身高(m)的平方。(3)胎盘通透性(transplacental transfer efficiency,TTE):某元素在脐血中的浓度/在母血中的浓度。

5.统计学分析:  采用SPSS 23.0统计软件进行统计学分析。年龄、孕周、体重符合正态分布,以±s表示,母血及脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒元素的含量不符合正态分布,采用MIQR)表示;分类资料采用构成比/率表示。采用Wilcoxon秩和检验分析初产妇(产次=1)和经产妇(产次≥2)各元素的胎盘通透性差异;采用Spearman秩相关分析母血和脐血间各元素的相关性。双侧检验,检验水准α=0.05。

结果  

1.基本情况:  773名母亲年龄为(28.34±4.50)岁,孕周为(39.47±1.39)周;镉、砷、锰、硒测定组(244名)、汞测定组(595名)和铅测定组(534名)的年龄分别为(28.12±4.78)、(28.29±4.46)、(28.27±4.49)岁;孕周分别为(39.45±1.45)、(39.42±1.39)、(39.39±1.41)周。773名新生儿出生体重为(3 419.47±497.39)g,镉、砷、锰、硒测定组、汞测定组和铅测定组新生儿体重分别为(3 374.87±477.26)、(3 420.93±505.40)、(3 420.04±512.06)g。见表1

表1不同元素测定组孕妇及其新生儿的基本特征

2.母血和脐血中各元素的含量:  各元素在母血中普遍检出,砷和硒的检出率分别为94.3%(230/244)和99.2%(242/244),其余元素的检出率均为100%。铅、汞在脐血均全部检出,镉、砷、锰和硒在脐血中的检出率分别为80.3%(196/244)、75.8% (185/244)、77.5%(189/244)和97.5%(238/244)。母血和脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒元素的检出浓度见表2

表2初产妇和经产妇静脉血和新生儿脐血中元素的含量及其比值[μg/L,MIQR)]

3.各元素的胎盘通透性研究:  汞的胎盘通透性最大[脐/母血比值MIQR)为1.73(0.77)],铅、锰、硒、砷次之[脐/母血比值MIQR)分别为0.98(0.54)、0.96(1.26)、0.91(0.68)、0.73(1.14)],镉的胎盘通透性最小[脐/母血比值MIQR)仅为0.41(0.91)]。见表2。进一步分析初产妇和经产妇的胎盘通透性情况,结果显示,初产妇和经产妇各元素的胎盘通透性差异没有统计学意义(镉、砷、锰、硒、汞、铅的Z值分别为-0.224、-1.084、-0.471、-0.389、-0.192、-0.785,P值均>0.05)。

4.母血和脐血中各元素的Spearman相关性分析:  母血和脐血中铅、镉、汞、锰、硒的Spearman相关系数分别为0.397、0.298、0.698、0.555和0.285(P值均<0.001);母血和脐血间的砷无相关性(P>0.05)。

讨论  本研究发现母血和脐血中铅、镉、砷、汞、锰和硒元素普遍检出。除铅(母血和脐血中M分别为31.12、30.02 μg/L)和汞浓度(母血和脐血中M分别为0.69、1.26 μg/L)低于上海水平(母血和脐血铅浓度M分别为64.32、35.72 μg/L;母血和脐血汞浓度M分别为1.35、2.29 μg/L)外,母血和脐血中的其他元素的含量均高于既往研究报道[20,21,22,23,24]的水平,这可能归因于本队列人群的特殊性——招募医院位于中国山东省渤海莱州湾南岸某半工业区。
        汞的胎盘通透性特别高(脐/母血比值M为1.73),同时也是6种元素中唯一在脐血中的含量大于母血的元素,提示汞可以很容易地通过胎盘屏障从母体传递到胎儿体内,这可能是由于汞通过胎盘活性氨基酸的主动转运机制所致[9]。基于汞的神经毒性[10]及较高的胎盘通透性[8,9,10,11],提示孕期汞暴露对胎儿的生长发育影响较大。其余5种元素的脐/母血比值中位数均小于1,提示了胎盘屏障对这些元素从母体转移到胎儿体内起到一定的作用。其中,胎盘屏障对镉的阻隔作用可能较强,这与其他几项研究结果一致[8,10,11,15]。镉不能自由通过胎盘屏障的原因可能是由于胎盘中的金属硫蛋白(metallothionein,MT)参与捕获组织中的镉元素所致[25],MT同时也可能参与捕获组织中的其他金属,如砷。本研究中铅的脐/母血比值M接近于1,其转运机制可能通过细胞溶质Ca2+结合蛋白来解释[26]。脐血硒浓度略低于母血,这与其他相关研究结果基本一致[27,28]。另外,除母血与脐血砷的没有相关性外,其余元素在母血和脐血之间的相关性均具有统计学意义,提示通过妊娠期母血中的暴露水平可预测其新生儿中的暴露水平[21]
        在中国人群中,有关生命早期金属暴露和母胎转移的数据很少,本研究结果可为该领域的基础数据进行补充,且样本例数大,具有母-婴配对样本。本研究存在一定的局限性,生物样本仅从一家医院收集,可能存在选择性偏倚。不过该医院是当地一家唯一具有产科病房的二甲医院,当地居民优先选择前往该医院分娩,因此样本仍具有一定代表性。

参考文献
[1]ValeriL, MazumdarMM, BobbJF, et al. The Joint Effect of Prenatal Exposure to Metal Mixtures on Neurodevelopmental Outcomes at 20-40 Months of Age: Evidence from Rural Bangladesh[J]. Environ Health Perspect, 2017,125(6):067015. DOI: 10.1289/EHP614.
[2]FreireC, AmayaE, GilF, et al. Prenatal co-exposure to neurotoxic metals and neurodevelopment in preschool children: The Environment and Childhood (INMA) Project[J]. Sci Total Environ, 2018,621:340-351. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.11.273.
[3]ZhouF, XieJ, ZhangS, et al. Lead, cadmium, arsenic, and mercury combined exposure disrupted synaptic homeostasis through activating the Snk-SPAR pathway[J]. Ecotoxicol Environ Saf, 2018,163:674-684. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2018.07.116.
[4]WangB, LiuJ, LiuB, et al. Prenatal exposure to arsenic and neurobehavioral development of newborns in China[J]. Environ Int, 2018,121(Pt 1):421-427. DOI: 10.1016/j.envint.2018.09.031.
[5]YuX, CaoL, YuX. Elevated cord serum manganese level is associated with a neonatal high ponderal index[J]. Environ Res, 2013,121:79-83. DOI: 10.1016/j.envres.2012.11.002.
[6]ChungSE, CheongHK, HaEH, et al. Maternal Blood Manganese and Early Neurodevelopment: The Mothers and Children′s Environmental Health (MOCEH) Study[J]. Environ Health Perspect, 2015,123(7):717-722. DOI: 10.1289/ehp.1307865.
[7]LinCC, ChenYC, SuFC, et al. In utero exposure to environmental lead and manganese and neurodevelopment at 2 years of age[J]. Environ Res, 2013,123:52-57. DOI: 10.1016/j.envres.2013.03.003.
[8]SakamotoM, MurataK, KubotaM, et al. Mercury and heavy metal profiles of maternal and umbilical cord RBCs in Japanese population[J]. Ecotoxicol Environ Saf, 2010,73(1):1-6. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2009.09.010.
[9]SakamotoM, YasutakeA, DomingoJL, et al. Relationships between trace element concentrations in chorionic tissue of placenta and umbilical cord tissue: potential use as indicators for prenatal exposure[J]. Environ Int, 2013,60:106-111. DOI: 10.1016/j.envint.2013.08.007.
[10]SakamotoM, ChanHM, DomingoJL, et al. Placental transfer and levels of mercury, selenium, vitamin E, and docosahexaenoic acid in maternal and umbilical cord blood[J].Environ Int, 2018,111:309-315. DOI: 10.1016/j.envint.2017.11.001.
[11]ChenZ, MyersR, WeiT, et al. Placental transfer and concentrations of cadmium, mercury, lead, and selenium in mothers, newborns, and young children[J]. J Expo Sci Environ Epidemiol, 2014,24(5):537-544. DOI: 10.1038/jes.2014.26.
[12]AmayaE, GilF, FreireC, et al. Placental concentrations of heavy metals in a mother-child cohort[J]. Environ Res, 2013,120:63-70. DOI: 10.1016/j.envres.2012.09.009.
[13]SakamotoM, ChanHM, DomingoJL, et al. Mercury and docosahexaenoic acid levels in maternal and cord blood in relation to segmental maternal hair mercury concentrations at parturition[J]. Environ Int, 2012,44:112-117. DOI: 10.1016/j.envint.2012.02.007.
[14]RamirezGB, CruzMC, PagulayanO, et al. The Tagum study I: analysis and clinical correlates of mercury in maternal and cord blood, breast milk, meconium, and infants′ hair[J]. Pediatrics, 2000,106(4):774-781. DOI: 10.1542/peds.106.4.774.
[15]LauwerysR, BuchetJP, RoelsH, et al. Placental transfer of lead, mercury, cadmium, and carbon monoxide in women. I. Comparison of the frequency distributions of the biological indices in maternal and umbilical cord blood[J]. Environ Res, 1978,15(2):278-289. DOI: 10.1016/0013-9351(78)90104-4.
[16]WangY, HanW, WangC, et al. Efficiency of maternal-fetal transfer of perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances[J]. Environ Sci Pollut Res Int, 2019,26(3):2691-2698. DOI: 10.1007/s11356-018-3686-3.
[17]高宇,颜崇淮,周昕,等.不同生物样品中总汞的原子吸收法测定[J].中国公共卫生,2006,22(6):764-765. DOI: 10.3321/j.issn:1001-0580.2006.06.067.
[18]施蓉,王沛,王筱金,等.孕妇及新生儿汞暴露水平及影响因素分析[J].中国公共卫生,2010,26(1):5-6.
[19]XieX, DingG, CuiC, et al. The effects of low-level prenatal lead exposure on birth outcomes[J]. Environ Pollut, 2013,175:30-34. DOI: 10.1016/j.envpol.2012.12.013.
[20]Claus HennB, BellingerDC, HopkinsMR, et al. Maternal and Cord Blood Manganese Concentrations and Early Childhood Neurodevelopment among Residents near a Mining-Impacted Superfund Site[J]. Environ Health Perspect, 2017,125(6):067020. DOI: 10.1289/EHP925.
[21]ArbuckleTE, LiangCL, MorissetAS, et al. Maternal and fetal exposure to cadmium, lead, manganese and mercury: The MIREC study[J]. Chemosphere, 2016,163:270-282. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.08.023.
[22]李根翠,王毅,平永美,等.孕妇血铅、脐血铅、初乳铅的相关性分析[J].浙江实用医学,2015,20(5):358,368.
[23]王沛,田英,施蓉,等.孕妇及胎儿体内铅、砷、镉、锰和锌元素水平及影响因素探讨[J].中华预防医学杂志,2008,42(10):722-726. DOI: 10.3321/j.issn:0253-9624.2008.10.005.
[24]张晶晶,魏淑慧,牛静萍,等.孕妇及胎儿体内镍、钴、铜、砷和硒暴露水平及影响因素探讨[J].环境卫生学杂志,2012,2(5):199-203,207.
[25]KipplerM, HoqueAM, RaqibR, et al. Accumulation of cadmium in human placenta interacts with the transport of micronutrients to the fetus[J]. Toxicol Lett, 2010,192(2):162-168. DOI: 10.1016/j.toxlet.2009.10.018.
[26]EvansTJ, James-KrackeMR, KleiboekerSB, et al. Lead enters Rcho-1 trophoblastic cells by calcium transport mechanisms and complexes with cytosolic calcium-binding proteins[J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2003,186(2):77-89. DOI: 10.1016/s0041-008x(02)00030-3.
[27]OsmanK, AkessonA, BerglundM, et al. Toxic and essential elements in placentas of Swedish women[J]. Clin Biochem, 2000,33(2):131-138. DOI: 10.1016/s0009-9120(00)00052-7.
[28]Al-SalehE, NandakumaranM, Al-ShammariM, et al. Assessment of maternal-fetal status of some essential trace elements in pregnant women in late gestation: relationship with birth weight and placental weight[J]. J Matern Fetal Neonatal Med, 2004,16(1):9-14. DOI: 10.1080/14767050412331283157.