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编号:10502489
饮水中微囊藻毒素对人群健康影响的横断面研究
http://www.100md.com 《中华流行病学杂志》 2000年第6期
     饮水中微囊藻毒素对人群健康影响的横断面研究

    连民 刘颖 俞顺章 陈传炜 周学富 周余春 丁保国 王如鸿

     摘 要 目的 初步了解饮水中微囊藻毒素(MC)对人体健康的影响。方法 采用横断面研究方法,在泰兴肝癌高发区两个不同饮水类型的学校里分别随机抽取111名和92名学生,对其进行调查,并采集静脉血,检测血清中乙型肝炎病毒(HBV)感染标志物及血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、γ-谷氨酰转移酶(γ-GT)、碱性磷酸酶(ALP)水平。按照HBV感染进行分层,比较两组人群血清三种酶学水平的差异。结果 两组人群三种酶学指标差异存在显著性(P<0.01),暴露组高于对照组。结论 长期饮用有微囊藻毒素污染的水可能对肝脏有损害作用,引起血清中某些肝脏酶学指标的升高。
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    关键词:饮水;微囊藻毒素;流行病学

    统计资料显示,泰兴市肝癌的死亡率已由1982年的56.30/10万上升到1996年的68.31/10万,男性上升的趋势尤为明显,女性死亡率在34.00/10万~38.00/10万之间,15年间男女性肝癌死亡数占总癌症死亡数的百分比基本稳定,全人群的肝癌死亡率在恶性肿瘤死因中由1987年的第三位上升到1996年的第二位。肝癌已成为严重危害泰兴居民健康的最主要恶性肿瘤之一。

    泰兴市境内水系主要为长江末梢水,乡中居民住宅周围大都有长度不一的水塘及宅沟,又常有土坝桥,造成数个互不流通的小宅沟。80年代以前泰兴居民多饮用沟塘河浜水,80年代开始打井,由于泰兴海拔低,雨水丰沛,水井水位很高,目前大部分居民饮用浅井水。1997年董传辉对泰兴等4个肝癌高发区进行肝癌危险度评估,发现长期饮用有微囊藻毒素(MC)污染的沟塘河浜及浅井水史是肝癌最主要的危险因素之一,时间越长,罹患肝癌的危险性越大。为此,我们于1998年12月进行了一次横断面调查,以期初步评价饮水中MC对人体健康的影响。
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    对象与方法

    一、研究对象

    随机选取日常生活长期饮用有MC污染的沟塘河浜水或浅井水的过船镇向荣中学在校生111名、日常生活长期饮用无MC污染的自来水的泰兴镇西城中学在校生92名。全部对象年龄在10~15岁之间。

    二、有无暴露因素的确证

    1997年董传辉等[1]已证实泰兴沟塘河浜水及浅井水广泛存在MC的污染,在本次研究之前,于1998年8月和11月两次对研究对象所长期饮用的饮水源进行采样,进行水中MC的检测,对有无暴露因素再次进行确证。

    三、调查内容与标本采集

    按照统一表格,在培训过的调查员的指导下由研究对象填写。内容包括:年龄、性别、既往病史、饮水史等。同时采集静脉血10 ml,分离血清后置-20℃保存,待检。
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    四、 实验室检测

    1.水中微囊藻毒素的检测采用ELISA方法检测,检测专用试剂:微囊藻毒素左旋体(MCLR)单克隆抗体由日本Ueno教授惠赠,MCLR纯毒素及微囊藻毒素-牛血清白蛋白(MCLR-BSA)结合物由日本Harada教授惠赠。

    2.乙型肝炎病毒(HBV)感染标志物血清HBV表面抗原(HBsAg)、表面抗体(抗-HBs)、核心抗体(抗-HBc)、e抗原(HBeAg)、e抗体(抗-HBe)的检测采用ELISA方法,试剂盒购自华美生物工程公司,操作步骤按照试剂盒说明。

    3.血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、γ-谷胺酰转移酶(γ-GT)、碱性磷酸酶(ALP)的检测采用比色法,试剂盒购自上海申峰生物试剂厂和上海化学试剂研究所,操作步骤按照试剂盒说明。

    结果与分析
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    一、暴露组与对照组所在地区水中微囊藻毒素污染状况

    水样检测结果表明,作为暴露组的过船镇水源中存在较高浓度的微囊藻毒素(表1)。1998年8月采样时,正值泰兴雨季,阴雨连绵,对水体微囊藻毒素理应有相当程度的稀释作用,并且不充分的光照也阻止了蓝藻的快速繁殖,在这种情况下,水中仍能检测出较高浓度的毒素,说明过船镇饮水中微囊藻毒素污染已相当普遍。作为对照组的泰兴镇的饮用水中未检出毒素。说明此次选择的暴露组和对照组是可靠的。

    表1 过船、泰兴两镇饮水中微囊藻毒素(MC)的含量分布

    采样地区

    饮水类型

    采样时间 (年.月)

    样品数
, 百拇医药
    (阳性数)

    平均值

    (ng/L)

    过船镇

    沟塘河浜水

    1998.07

    3(3)

    244

    1998.11

    6(6)

    114

    浅井水*
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    1998.07

    5(5)

    109

    1998.11

    3(2)

    116

    泰兴镇

    自来水

    1998.07

    3(0)

    -

    1998.11

    3(0)
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    -

    注:* 包括泵入家庭屋顶蓄水池的水;△ 为阳性样品的平均值

    二、研究对象的一般情况

    暴露组男性57人,女性54人,对照组男、女分别为44人和48人,两组性别具有可比性(χ2=0.25,P>0.50)。暴露组10~13岁学生占47%,对照组则占44%,两组比较差异无显著性(χ2=0.22,P>0.50)。此外,两镇经济状况、生活习惯基本一致。

    三、暴露组与对照组ALT、γ-GT、ALP检测结果

    暴露组ALT、γ-GT异常率分别高达93%和81%,均明显高于对照组。暴露组高水平ALP所占比例也明显高于对照组(表2)。

    四、暴露组与对照组HBV感染谱比较
, 百拇医药
    研究对象的乙型肝炎病毒5种血清生物标志物在本次研究中共出现了13种感染状态(表3),暴露组与对照组都以5项全阴者为主,分别占33.33%(37/111),54.35%(50/92)。次之,暴露组是抗-HBs 和抗-HBc同为阳性,对照组为抗-HBs阳性。这三种感染谱在两组中的差别具有统计学显著性(P<0.05)。乙肝血清标志物的分布状况提示,若两组血清酶含量存在差异,可能是由乙肝病毒感染所致。

    表2 暴露组与对照组ALT、γ-GT、ALP比较

    组 别

    ALT

    γ-GT

    ALP (U/L)

    +

    -
, 百拇医药
    +

    -

    <50

    50~100

    100~150

    >150

    暴露组

    103(93%)

    8

    90(81%)

    21

    6

    34
, 百拇医药
    38

    33

    对照组

    38(41%)

    54

    7( 8%)

    85

    26

    62

    4

    0

    χ2

    62.87
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    108.84

    80.11

    P值

    <0.01

    <0.01

    <0.01

    表3 暴露组与对照组HBV感染谱比较

    HBV编码

    HBsAg

    抗-HBs

    抗-HBc

    HBeAg

, http://www.100md.com     抗-HBe

    暴露组 (111人)

    对照组

    (92人)

    χ2

    P值

    1

    -

    -

    -

    -

    -

    37
, 百拇医药
    50

    9.07

    0.003

    2

    -

    +

    -

    -

    -

    4

    15

    9.57

    0.002

    3
, 百拇医药
    -

    +

    +

    -

    -

    28

    7

    10.94

    0.001

    4

    -

    -

    +

    -
, http://www.100md.com
    -

    1

    1

    -

    1.000

    5

    -

    -

    +

    -

    +

    0

    1

    -
, 百拇医药
    0.453

    6

    -

    +

    +

    -

    +

    11

    7

    0.33

    0.569

    7

    +

    -
, 百拇医药
    -

    -

    -

    11

    5

    1.39

    0.241

    8

    +

    +

    -

    -

    -

    2
, 百拇医药
    1

    -

    1.000

    9

    +

    -

    +

    -

    -

    1

    0

    -

    1.000

    10
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    +

    +

    +

    -

    -

    3

    1

    -

    0.628

    11

    +

    -

    +

    -
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    +

    5

    2

    -

    0.460

    12

    +

    +

    +

    -

    +

    2

    0

    -
, 百拇医药
    0.502

    13

    +

    -

    +

    +

    -

    6

    2

    -

    0.297

    五、暴露组与对照组按HBV编码对血清ALT、γ-GT、ALP进行分层分析

    按乙肝病毒5种血清生物标志物的不同组合方式对资料进行分层,结果显示ALT、γ-GT、ALP的分布差异仍旧有显著性(P<0.01)。提示血清中肝脏酶学指标的异常并不单纯是乙型肝炎所致,还与饮水源的微囊藻毒素污染有关(表4)。表4 按HBV编码分层后暴露组与对照组ALT、γ-GT、ALP比较
, 百拇医药
    指标

    0

    1

    χ2M-H

    P值

    暴露组

    对照组

    暴露组

    对照组

    ALT

    +

    39

    26
, 百拇医药
    64

    12

    54.15

    <0.01

    -

    2

    39

    6

    15

    χ2

    32.21

    25.36

    P值
, 百拇医药
    <0.01

    <0.01

    γ-GT

    +

    33

    3

    57

    4

    96.79

    <0.01

    -

    8

    62

, 百拇医药     13

    23

    χ2

    64.53

    37.04

    P值

    <0.01

    <0.01

    ALP

    <50

    4

    19

    2
, 百拇医药
    7

    62.36

    <0.01

    (U/L)

    50~100

    14

    43

    20

    19

    100~150

    14

    3

    24
, 百拇医药
    1

    >150

    9

    0

    24

    0

    χ2

    37.12

    35.97

    P值

    <0.01

    <0.01

    注:将5项全阴和仅有抗-HBs阳性归为一层,赋值为0;HBsAg、抗-HBc、HBeAg(或抗-HBe)一项或多项为阳性者作为一层,赋值为1讨 论
, 百拇医药
    自70年代末苏德隆教授在国际上首次提出“饮水与肝癌有关”的观点以来,它已被在数个肿瘤高发区数次大规模的回顾性及前瞻性的流行病学调查所证实。广西扶绥肝癌现场干预表明,改水满8年,肝癌发病率由改水前的78.52/10万降至8.26/10万[3]

    水本身不会致病,水中一定存在与肝癌有关的某种物质。通过对肝癌高发区的流行病学调查并结合蓝藻生物学、饮水中微囊藻毒素检测及其毒理学试验,有学者提出淡水蓝藻产生的MC与肝癌有关。国外有关MC导致人中毒的报道很多。如:1975年美国宾西法尼亚Sewickley暴发了一起约8 000人(占当地人口的62%)的急性胃肠炎,调查后发现饮水源中有毒蓝藻的污染是致病的原因[4];1991年英格兰多名士兵在受蓝藻污染的水中训练后出现了类似流感的症状,并有部分士兵出现肝脏酶学指标升高,后来证实水中有MC的存在[5];1996年巴西一透析中心,因透析液遭MC污染,导致130名病人中有116人出现异常症状,并有26人最终死亡,这是迄今为止世界上报道的第一次因MC造成的人类死亡事件[6]
, 百拇医药
    水的蓝藻污染已成为全球范围内日益严峻的环境与公共卫生问题,蓝藻产生的MC对人体健康(主要是肝脏)存在的危害作用,也被越来越多的学者所认识。在长期饮用含有MC的水后,对人体健康造成损害的发生、发展过程中,必然经历一个早期变化的时期,而认识并探明这一早期变化,对及时采取措施阻止疾病的发展有着极为重要的意义。监测肝脏酶学指标的早期变化是目前最好的、也是应用最多的方法,可将其作为评价健康状态改变的早期亚临床测定指标。1983年Falconer等[7]报道澳大利亚某地以遭受铜绿微囊藻污染的水库作为饮水源的居民出现了血清ALT、γ-GT、ALP的明显升高。周天伦等[8]发现启东肝癌高发区沟塘水蒸发残渣能使雄性F344大鼠肝γ-GT酶显著升高。另有研究表明,较低剂量的MC可引起大鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)、ALT的明显升高[9],并可导致小鼠肝细胞中重要的解毒物质谷胱甘肽(GSH)的耗竭。本次研究在排除乙型肝炎的影响后,两组人群血清中的ALT、γ-GT、ALP含量差异存在显著性。提示长期饮用有MC污染的水对人体肝脏有损害作用,引起血清中某些肝脏酶含量的升高。暴露组出现的高HBV感染率及肝酶学指标的异常率,提示HBV与MC对肝脏具有协同损伤作用。
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    由于目前尚未找到一种能客观反映人体对MC的内暴露水平,又能稳定存在于人体内的生物标志物,精确评价人体对MC的早期暴露情况尚有一定困难。进一步探索MC的体内代谢途径,寻找其稳定的体内代谢产物作为生物标志物并建立起实验室检测方法,将是未来研究的方向。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39730380)

    作者单位:连民(上海医科大学预防医学研究所环境医学与分子生物研究室 200032)

    俞顺章(上海医科大学预防医学研究所环境医学与分子生物研究室 200032)

    陈传炜(上海医科大学预防医学研究所环境医学与分子生物研究室 200032)

    刘颖(流行病学教研室)

    周学富(江苏省泰兴市卫生防疫站)
, 百拇医药
    周余春(江苏省泰兴市卫生防疫站)

    丁保国(江苏省泰兴市卫生防疫站)

    王如鸿(江苏省泰兴市卫生防疫站)

    参考文献

    1,董传辉,俞顺章,陈刚,等.江苏几个地区与某湖周围水厂不同类型水微囊藻毒素调查.环境与健康杂志,1998,15∶111-113.

    2,Ueno Y,Nagata S,Tsutsumi T, et al. Survey of microcystins in environmental water by a highly sensitive immunoassay based on monoclonal antibody. Natural Toxins,1996,4∶271-276.
, 百拇医药
    3,张丽生.广西扶绥肝癌现场研究20年的回顾与展望. 中国肿瘤,1997,6∶20-21.

    4,Sykora JL,Keleti G.Cyanobacteria and endotoxins in drinking water supplies.In:(Carmichael WW ed.) The water environment. Algal toxins and health.Plenum press:New York,1981,285-302.

    5,Lawton LA, Codd GA. Cyanobacterial(blue-green algae)toxins and their significance in U.K.and European waters. J Inst Water Environ Manage,1991,5∶460-465.

    6,Jochimsen EM, Carmichael WW,An JS, et al. Liver failure and death after exposure to microcystins at a hemodialysis center in Brazil. N Engl J Med,1998,338∶873-878.
, 百拇医药
    7,Falconer IR, Beresford AM, Runnegerr MTC. Evidence of liver damage by toxin from a bloom of the blue-green alga Microcystis aeruginosa. Med J Aust,1983,1∶511-514.

    8,周天伦,俞顺章. 启东肝癌高发区饮用水对F-344大鼠肝γ-GT酶影响的分析. 中华预防医学杂志,1990,24∶203-205.

    9,Rao LPV.Toxicity evaluation of in vitro cultures of freshwater cyanobacterium microcystis aeruginosa:Ⅰ.Hepatotoxic and histopathological effects in rats.Biomed and Environ Sci,1995,8∶254-264., http://www.100md.com