职业铅接触对工人骨密度和骨代谢的影响

1、职业铅接触对工人骨密度和骨代谢的影响中华劳动卫生职业病杂志2007年旦箜鲞箜塑旦!旦!:型:!:!:职业铅接触对工人骨密度和骨代谢的影响孙毅金泰虞孙东红朱国英雷立健张海英沈光祖【摘要】目的探讨职业铅接触对工人骨密度和骨代谢的影响.方法以上海某蓄电池厂298名铅作业工人为职业接触对象,同时选取该厂无职业铅接触史的办公室工作人员81名作为对照.血铅(bpb),尿铅(upb)为接触标志物;代表骨质疏松的z评分,尿羟脯氨酸(hyp),血清碱性磷酸酶(alp),血清骨碱性磷酸酶(balp),血清骨钙素(bgp)为效应标志物.应用单光子骨密度仪(spa-4)lj定工人骨密度.结果职业铅接触组人群bpb,u

2、pb,hyp,alp,balp均高于对照组,其中男性差异有统计学意义(p<0.01);接触组bgp高于对照组,差异无统计学意义(p>0.05);接触组骨密度低于对照组,差异无统计学意义(尸>0.05).与upb0-g/gcr组比,各人群upb10-p,g/gcr组的骨密度均明显降低,差异有统计学意义(p<0.01);与bpb0g/l组比,男性bpb300g/l组的骨密度明显下降,差异有统计学意义(p<0.01).分别与upb0-p,g/gcr组,bpb0-tlg/l组比,各人群upb20-p,g/gcr组,bpb300-g/l组的hyp,alp,balp,bgp均

3、明显升高,差异有统计学意义(p<0.05).随着体内铅接触水平的升高,人群骨质疏松的患病率和各骨代谢指标的异常率均随之明显升高,差异有统计学意义(p<0.01),并呈线性相关(p<0.01),但bgp的异常率与upb无明显联系(p>o.05).计算得到基准剂量(bmd),推出基准剂量的95%低限水平(bmdl).铅所引起的骨质疏松指标的bpb,upbbmdl值均高于铅致骨代谢指标改变的bmdl值.结论职业铅接触能引起人群骨密度降低而导致骨质疏松,并且可以影响工人骨代谢.【关键词】铅;骨质疏松;骨密度;职业暴露effectsofoccupationalleadexposu

4、reollbonemineraldensityandbonemetabolisminworkerssunyf,jintai一,sundong-hong.zhuguo-ying,lelli-jian,zhanghai-ying,shenguang-zu.*departmentofoccupationalhealth,schoolofpublichealth.fudanuniversity.shanghai2ooo32.chinacorrespondingauthor:jintai-yi(mol:tyjin)【abstractobjectivetoinvestigatetheeffectsofoc

5、cupationalleadexposureonthebonemineraldensityandthebonemetabolisminexposedworkei8.methodstwohundredandninetyeightlead.exposedworkersinastoragebatteryplantinshanghaiwereselectedastheexposedsubjeetswhileeightyonehealthyofficersintheplantwhowerenotoccupationallyexposedtoleadweretreatedasthecontro1.theb

6、loodlead03pb)andtheurinarylead(upb)wereusedastheexposurebiomarkerswhilethezscore.theurinaryhydroxyproline(hyp),theserumalkalinephosphatase(alp),theserumalkalinephosphataseboneisoenzyme)(balp)andtheserlimosteocalcin03gp)wereusedastheeffectbiomarkersfortheboneeffeetcausedbythelead.bonemineraldensitymd

7、)wasmeasuredbythemonophotonabsorptiometryfspa-4).resultsthebpb,upb,hypalp,balpintheoccupationalleadexposuregroupwerehigherthanthoseinthecontrolgroupwithsignificantlystatisticaldifferenceinmale,<0.01).thelevelsofbgpintheexposuregroupwashigilerthanthatinthecontrolgroupwithoutsignificantlystatistica

8、ldifference(p>0.05).thebmdintheexposuregroupwaslowerthanthatinthecontrolgroupwithoutsignificantlystatisticaldifferencefp>0.05).thebmdwassignificantlydecreasedinthegroupsoftheupblo-ig/gcrlevelcomparedwiththe0-tg/gcrgroupwiththesignificantdifference<0.01).inmales,thebmdwassignificantlydecreas

9、edinthegroupofthebpb300-r/llevelcomparedwiththe0-tlg/lgroupwiththesignificantdifferencefp<0.01).,i1helevels0fhyp,alp,balp,bgpintheupb20g/gcrgroupweresignificantlyhigherthanthoseintheupb0昏,gcrgroup(jko.05).1thelevelsofhyp,alp,balp,bgpinthebpb300昏/lgroupweresignificantlyhigherthanthoseinthebpb0-g,/

10、lgroup,<0.05).theprevalenceofbothosteoporosisandtheabnormalbonemetabolismsindexeswouldinereasesignificantlywiththeinereaseoftheleadexposurefp(0.011withthehnearcorrelation(p<0.01).buttheprevalenceofhigherbgphadnosignificantcorrelationwithupb>0.05).bmdswerecalculatedusingbmdsversion1.3.2softw

11、areandbmdwerealsodetermined.,i1hebmdof?论着?基金项目:欧盟phime项目资助(016253)作者单位:200032上海,复旦大学公共卫生学院(孙毅,金泰庾,雷立健,张海英,沈光祖);上海市浦东卫生监督所职业卫生科(孙东红);上海市放射医学研究所骨代谢教研室(朱国英)通讯作者:金泰庾(email:tyjin)中华劳动卫生职业病杂志2007年5月箜鲞箜塑!旦!里!:!:bpbandupbforleadinducedosteoporosisweiehigherthanthoserepresentingthechangeofbonemetabolisminduc

12、edbylead.conclusionstheoccupationalexposuretoleadcouldcausethedecreaseoftheboneminer.aldensity,leadtotheosteoporosis,andmayaffectthebonemetabolism.【keywords1lead;osteoporosis;bonemineraldensity;occupationalexposure铅是一种重要的环境污染物,铅污染主要来源于工业生产.急性和慢性铅接触可以引起机体造血,神经,消化,肾脏及骨骼等器官功能障碍.骨骼是铅进人人体后的主要蓄积器官,同时也是重要的

13、靶器官.以往曾有报道铅可以直接通过影响成骨细胞和破骨细胞功能,以及间接通过肾功能作用,影响骨转换过程【lj.在一些高骨转换过程中(如妊娠,哺乳,绝经期妇女),蓄积在骨骼中的铅会释放人血液中,导致血铅(bpb)浓度增高.已经有研究证明铅接触能够阻碍儿童骨骼生长和身体发育;还发现铅具有肾毒性,可以干扰维生素d代谢.目前有关职业铅接触对骨骼系统的影响尚未见报道,是否铅接触可以导致职业人群骨密度和骨代谢的改变还不清楚.我们选取上海某蓄电池厂铅接触工人,探讨职业接触铅对工人骨密度和骨代谢的影响.对象与方法1.对象:上海某蓄电池厂是一家大型企业,职工相对稳定.该厂的主要产品是汽车用蓄电池,生产原料主要是铅

14、和酸.该厂在1997年前生产工艺落后,生产条件差,车间平均空气铅尘浓度为0.039mg/ms(o.022-0.084mg/m),经常高于国家卫生标准最高容许浓度(铅烟0.03mg/ms,铅尘0.05mg/m).1997年9月后,该厂改进生产工艺,降低了空气中铅的污染,对空气铅尘浓度有定期测定和监护系统,年度车间平均空气铅尘浓度为0.026mg/ms(0.018-0.055mg/m),车间内和各车间之间无明显差异,即工人外暴露铅尘浓度无明显差异.选择该厂接触铅作业1年以上的298名工人为本研究的职业接触对象,其中男性254名,女性44名,平均年龄43.6岁,接触组工人接触铅的工龄为140年,平均

15、为(18.19.1)年;该厂无职业铅接触史的办公室工作人员81名为正常对照,其中男性56名,女性25名,平均年龄42.4岁.无论男女,铅接触组和对照组的年龄,体重,身高,体重指数,吸烟和饮酒情况的差异均无统计学意义(p>0.05).本次调查排除了患有肾损伤或肝损伤,甲状旁腺功能亢进的对象,并且近期未服用可以改变骨代谢的药物.2.问卷调查:由当地疾病控制中心的医务人员以及本研究组成员经统一培训后参加本调查.问卷内容包括一般情况,有害因素接触史,吸烟和饮酒史,疾病史,服用药物史,骨折史等项目.3.样品采集和测定:(1)血样:手肘皮肤用体积分数为3%的稀硝酸和去离子水洗涤,消毒,采外周静脉血5

16、.0ml,其中3rnl静脉血肝素抗凝后用于分离,提取淋巴细胞及bpb的测定;2ml静脉血分离血清,用于测定骨钙素(bgp),碱性磷酸酶(alp),骨碱性磷酸酶(balp)等.采用石墨炉原子吸收分光光度法测定bpb.采用北京原子高科股份有限公司的放免分析盒测定bgp;采用南京建成生物工程研究所的测试盒测定血清alp,同时根据谭皓等采取的方法测定血清balp.(2)尿样:用经体积分数为3%的硝酸浸泡处理过的硬质塑料瓶收集尿样,并加入超纯硝酸,调节ph值为1左右.低温运至实验室,一20保存.主要用于分析尿铅(upb),尿肌酐(ucr),尿羟脯氨酸(hyp)等.采用石墨炉原子吸收分光光度法测定upb.

17、ucr测定采用碱性苦味酸法.采用南京建成生物工程研究所的测试盒测定尿hyp.测得的upb,尿hyp用ucr校正.4.骨密度测定方法和z评分法:使用中国测试技术研究院生产的spa一4型单光子骨密度仪测量右手桡骨远端1/3处骨密度.仪器精度1%2%,准确度3%5%.对同一人连续8次测定的误差为0.34%.全部测量均由同一技术员操作,开机前经标准模块校正标定,其重复测定误差在2%之内.每个个体的骨密度均作z评分,按照公式计算:zscore=(x-xm)/s.;=测得骨密度值,xm=对照组同性别,同年龄组的均值,so=对照组同性别,同年龄组的标准差.z评分<一2时判为骨质疏松.采用我们20世纪9

18、0年代应用单光子骨密度测定仪测量的上海地区正常人骨密度作为本次骨质疏松诊断的基准值.我们曾经测定了7972名490岁男女上海人群桡,尺骨骨矿含量,其中男3728名,女4244名,包括学生,工人,干部和居民.影响骨代谢的各种慢性疾病和特殊因素人员均不包括在内.表1为上海地区2070岁正常人骨密度值均数和标准差.5.统计方法:应用spss13.0统计软件进行t检验,方差分析,x检验及趋势x检验.应用bmdsversion1.3.2软件计算基准剂量(bmd)和bmd的95%低限水平(bmdl)值.中华劳动卫生职业病杂志2007年5月第25雀箜塑!旦!型!:垄:!:表1上海市2070岁市民骨密度(g/

19、cm)结果1.血,尿中各指标的测定结果:由表2可以看出,无论男女,接触组bpb,upb,hyp,alp,balp均高于对照组,经t检验,男性两组之间差异均有统计学意义(p<d.01),女性差异均无统计学意义(0.05);铅接触组工人的bgp均高于对照组,差异无统计学意义(0.05).2.骨密度测定结果:本次调查共测量了249人,其中接触组骨密度男性为0.819_+0.094g/cm(凡=155),女性为0.739+0.075g/cm(n=37);对照组骨密度男性为0.8470.085g/cm(n=36),女性为0.757+0.059g/cm2(n=21).无论男女,铅接触组工人骨密度均低

20、于对照组,差异无统计学意义(p>o.o5);与同组男性比,女性的骨密度均明显低于男性,差异有统计学意义(p<o.01).3.不同铅接触水平下人群的骨密度:由表3可以看出,将人群分别按bpb,upb接触水平分组后,无论男女,各组人群的年龄及体重指数差异均无统计学意义(p>0.o5).无论男女,人群骨密度随upb接触水平升高而下降,与upb0-1xg/gcr组比,男性upb5-1g/gcr组,lo-ixg/gcr组及20-1xg/gcr组的骨密度均明显下降,差异有统计学意义(p<0.o1);女性upblo-ixg/gcr组及20-1xg/gcr组的骨密度均明显下降,差异有统

21、计学意义(p<0.01).无论男女,人群骨密度随bpb接触水平升高而下降,与bpb0-lxg/l组比,男性bpb300-1xg/l组的骨密度明显下降,差异有统计学意义(p<0.01);女性各组之间骨密度变化差异无统计学意义(0.o5).4.不同bpb接触水平下人群骨效应损伤指标情况:表4可见,无论男女及总人群,各骨效应损伤指标值均随bpb水平升高而升高.与0l组比,男性bpblo0-1xg/l组,200-1xg/l组及300-g/l组hyp,alp,balp均明显升高,差异有统计学意义(p<0.05);男性bpb200-g/l组及300l组bgp均明显升高,差异有统计学意义(

22、p<0.05);女性表2接触组与对照组血和尿中各指标测定结果钙素注:几何均数,其余为算术均数;与对照组比,p<0.o1;hyp:尿羟脯氨酸;alp:血清碱性磷酸酶;balp:血清骨碱性磷酸酶;bgp:血清骨表3不同尿铅和血铅含量接触工人骨密度测定结果()注:与尿铅o-./scr组,p<0.01;与血铅o-trg/l组比.bp<0.01中华劳动卫生职业病杂志2007年5月第25卷第5期chinjindhygoecupdis,may2007,vo1.2no.5bpb300ixg/l组hyp,alp,balp均明显升高,差异有统计学意义(尸<0.05),血清bgp则无明

23、显变化;总人群bpb100/l组,200-1xg/l组及300-/l组hyp,alp,balp均明显升高,差异有统计学意义(p<o.05);总人群bpb200lxg/l组及300-1xg/l组bgp均明显升高,差异有统计学意义(尸.05).5.不同upb接触水平下人群骨效应损伤指标情况:表5可见,无论男女及总人群,各骨效应损伤指标值均随upb水平升高而升高.与0ixg/gcr组比,男性upb10-1xg/gcr组及20-p,g/gcr组hyp,alp,balp,bgp均明显升高,差异有统计学意义(p<o.05);女性upblog/gcr组及20lxg/gcr组hyp,alp,bal

24、p均明显升高,差异有统计学意义(p<o.o1);女性upb5gcr组bgp明显降低,差异有统计学意义(p<o.o1);总人群upb10ixg/gcr组及20lxg/gcr组hyp,alp,balp均明显升高,差异有统计学意义(p<o.o1);总人群upb20g/gcr组bgp明显升高,差异有统计学意义(p<0.05).表4不同血铅含量接触工人骨效应损伤指标测定结果()注:几何均数,其余为算术均数;与血铅0组比,p<0.05,bp<0.01;hyp:尿羟脯氨酸;alp:血清碱性磷酸酶;balp:血清骨碱性磷酸酶;bgp:血清骨钙索表5不同尿铅含量接触工人骨效应

25、损伤指标测定结果()注:几何均数,其余为算术均数;与尿铅o-g/,gcr组比,p<0.05,p<0.01;hyp:尿羟脯氨酸;alp:血清碱性磷酸酶;balp:血清骨碱性磷酸酶;bgp:血清骨钙素6.不同bpb接触水平下人群各骨效应指标异常发生率的剂量一反应关系:本次研究按对照组人群各指标的9o%_12限作为截值,当hyp>36.658mg/gcr,alp>78.43u/l,balp>43.57u/l,bgp>15.039g/l中华劳动卫生职业病杂志2007午5月第鲞箜塑生:!型!墨:!:时,可分别判为异常;另外,z评分<一2可判为骨质疏松.图1显示了

26、用ln(p/1一p)=bo+b1xdose模式得到的铅接触工人体内铅剂量(bpb)与各骨损伤指标异常率的剂量一反应关系.经x检验及趋势x检验,随着体内bpb水平的升高,z评分,hyp,alp,balp,bgp的异常率均随之明显升高,并呈线性相关(尺0.o1).表6显示了用ln(p/1一p)=bo+bldose模型计算所得到的各骨效应指标的bpb,upb的bmd和bmdl,在表中由小至大排列,其中基准剂量反应(bmr)定为5%,表示为bmdl一05.可以发现,各骨效应指标bpbbmdl值从小到大依次为alp,balp,bgp,hyp,z分值.图1铅接触工人血铅与各骨效应指标异常率的剂量一反应关系

27、7.不同upb接触水平下人群各骨效应指标异常发生率的剂量一反应关系:图2显示了用ln(1一p)=bo+bldose模式得到的铅接触工人upb与各骨损伤指标异常率的剂量一反应关系.经x检验及趋势x.检验,随着体内upb水平的升高,z评分,hyp,alp,balp的异常率均随之明显升高,并呈线性相关(p<o.o1);bgp的异常率虽随之升高,但无统计学意义(p>o.05).表6可见,各骨效应指标upbbmdl值从小到大依次为alp,balp,hyp,z分值,bgp.辔ll图2铅接触工人尿铅与各骨效应指标异常率的剂量一反应关系表6铅接触工人各骨效应指标的血铅,尿铅bmd与bmdl值注:方

28、程modei为in(p/1一p)=bo+hld0s;p值由pearson拟合x检验测得;p>o.05表明方程拟合好;bmd:基准剂量;bmdl:基准剂量95%可信下限;hyp:尿羟脯氨酸;alp:血清碱性磷酸酶;balp:血清骨碱性磷酸酶;bgp:血清骨钙素讨论环境中的铅进人人体后可直接及间接地作用于骨骼系统,破坏骨形成与骨吸收的动态平衡导致骨质疏松.铅导致骨质疏松的可能机制主要有骨量降低,骨吸收增加和骨骼结构改变.骨密度是诊断骨质疏松的重要客观指标,反映了骨量的多少.本次研究使用可移动式单光子骨密度仪(spa)采集了人群前臂骨的骨密度,以z评分为指标判断人群骨质疏松的患病率.与以对照组

29、同性别年轻人骨密度为基础的评分相比,以对照组同年龄同性别人群骨密度为基础的z评分对骨质疏松的判断显得更为严格,同时亦可消除年龄,性别对骨密度的影响.研究结果显示,接触组,对照组女性upb水平均高于男性,可能是铅在体内的代谢与排泄受性激素的影响所致.人群骨质疏松的患病率随bpb,upb的增长明显升高,有明确的剂量一反应关系.upb和bpb最高剂量组人群的骨密度明显低于其余各组.这表明铅确实能引起骨骼骨量的丢失,导致骨质疏松.但本研究中低剂量接触铅对骨密度及骨质疏松的患病率并无明显影响,可能是由于影响骨代谢的因素众多,机体内部也存在着多种因素相互作用,协调骨的代谢.低剂量的铅对骨骼产生的损伤由于机

30、体的代偿作用而并不明显,但一旦剂量增高,其对骨骼系统的损害效应十分明显.本研究中还发现,接触组与对照组女性的骨密度均明显低于男性,说明性激素能够影响骨密度的高低.血清中的bgp,alp及balp是常用的反映骨中华劳动卫生职业病志07生旦笙鲞笙塑旦g!:垄:!:生成的生化标志物,而尿hyp是反映骨吸收的生化标志物【l3】.有研究表明,羟基化后的bgp与羟磷灰石(ha)结合力强,由于铅与bgp的3个钙结合位点紧密结合后,抑制了bgp与ha结合,致使bgp失活,影响矿化过程,最终影响骨的正常发育.血中bgp水平与骨中bgp水平呈正相关.研究表明,长期接触高浓度铅,尿hyp排出增加,说明铅在骨骼中促进

31、胶原蛋白的分解,且随着接触铅时间延长,骨内蓄积铅增加,胶原蛋白的分解也增加.当人群接触铅时,无论男女及总人群,hyp,alp与balp都明显升高,而bgp只有在高铅接触水平下才显着升高,说明接触铅后,人群骨代谢的骨形成与骨吸收加快,骨吸收快于骨形成,这是铅接触人群出现骨密度降低和骨质疏松原因之一.在统计了反映骨代谢指标的异常率后可以发现,随bpb,upb接触水平的升高,hyp,alp,balp各指标异常率均随之明显升高,有明显的剂量一反应关系;而bgp的异常率仅随bpb的增长而明显升高,说明血清bgp水平主要受bpb的影响.一般情况下,bmd是计算某种物质在可预见的情况下增加反应率为1%-10

32、%时的剂量.本研究根据数据分布情况,将数据进行二分变量处理作为效应终点并采用logistic模型,以5%的反应水平计算相应指标的bmd和bmdl值.结果显示,alp,balp反映铅对骨骼的影响最为敏感,bpb,upb之间的差异主要表现在bgp的顺序.骨质疏松是铅对骨产生严重损害的表现,与铅致骨代谢改变相比,其bpb,upbbmd与bmdl值较高,故铅致骨质疏松的出现要晚于铅致骨代谢的改变.相对而言,z评分是比较特异而敏感地反映铅接触人群骨损伤的效应指标,而alp与balp结合可作为筛选铅接触高危人群的指标,bgp与hyp则相对缺乏敏感性和特异性.综上所述,本研究证实了在较高剂量长时间接触铅时能

33、明显引起骨密度降低,导致铅接触人群发生骨质疏松和骨代谢改变;还表明在铅接触人群出现骨代谢改变时,若及时采取措施脱离铅的接触,就能显明降低人群发生铅致骨质疏松的概率.证实了upb,bpb可以作为铅接触性标志物,z评分,hyp,alp,balp,bgp可以作为铅接触的骨效应性标志物和骨损伤指标.但由于检测的人数(尤其是女性)有限,故对这些指标仍需进一步探讨.参考文献【1】berqlundm,akessona,sjellerupp,eta1.metalboneinteractions.toxicollett.20()0.112113:219225.【2】lagerkvistbj,soderbergh

34、a,nordberggf,eta1.biologicalmonitotingofarsenic.1eadandcadmiuminoccupationallyandenvieonmentallyexposedpregnantwomen.scandjw0rkenvironhealth.1993.19(suppl11:5053.【3】rothenbergsj,karchmers,schnaasl,eta1.changesinserialbloodleadlevelsduringpregnancy.environhealthperspect,1994.102:876880.【4】gulsonill,jamesoncw,mahaffeykr,eta1.pregnancyincreasesmobilizationofleadfrommaternalskeleton.jlabclinmed.1997.130:51.62.【5】schwartzj,anglec,pit