金属代谢异常与毒性研究进展论文

人类生存环境的异常变化都会不同程度地影响人体的正常生理功能。人类具有调节自己的生理功能来适应环境的变化的能力，但人体的适应能力是有一定限度的。如果环境的异常变化超出人体正常生理调节的限度，则可能引起人体某些功能和结构发生异常造成病理性变化。重金属污染就是造成这种病理性变化的因素之一。重金属毒性机理汞、铅等重金属，即使在体内含量很低，仍会出现中毒性作用。重金属进入人体有食道、呼吸道、皮肤三种途径。进入人体的重金属不再以离子的形式存在，而是与体内有机成分结合成金属络合物或金属螯合物，从而对人体产生危害，机体内蛋白质、核酸能与重金属反应,维生素、激素等微量活性物质和磷酸、糖也能与重金属反应。由于产生化学反应使上述物质丧失或改变了原来的生理化学功能而产生病变。另外重金属还可能通过与酶的非活性部位结合而改变活性部位的构象，或与起辅酶作用的金属发生置换反应，致使酶的活性减弱甚至丧失，从而表现出毒性。以铅为例：铅主要以粉尘或烟雾的形式通过呼吸道或消化道进入人体，进入消化道的铅5～10%被吸收，通过呼吸道进入肺部的铅其吸收沉积率为30～50%，侵入体内的铅有90～5%形成磷酸铅沉积于骨骼，而其它的铅则通过排泄系统排出体外。蓄积在骨骼中的铅，当遇上外伤、患传染病或食如入酸碱性药物，使血液酸碱平衡改变时，铅可再变为可溶性磷酸氢铅而进入血液，引起内源性铅中毒。影响重金属毒性的因素重金属对人体的毒害程度主要取决于剂量、作用时间、多种因素的联合作用、化学状态以及个体敏感性等因素。微量元素进入人体的剂量达到一定程度，可引起异常反应并发展成疾病，这一剂量可作为人体最高允许剂量，也称中毒阈值。例如对甲基汞最敏感的人中，体内甲基汞蓄积量为25mg时出现知觉异常，55mg出现步行障碍，90mg时出现发音障碍，170mg导致听觉消失。不同形态的重金属对人体影响的部位也不尽相同。金属汞蒸汽侵入呼吸道时可被肺泡完全吸收，并经血液运至全身,血液中的金属汞可通过血脑屏障进入脑组织，然后在脑组织中被氧化成汞离子，蓄积在脑组织中并损害脑组织，进入人体中的无机汞(HgCl2)多出现肾损伤与轻度肝损伤。重金属侵入人体途径不同产生的毒性也不同。经口摄入金属汞时，由消化道吸收甚微。但汞蒸汽经呼吸道吸入时，肺部能吸收相当多的汞蒸汽，而产生强烈的毒性。重金属污染物在肌体内有积蓄性。积蓄量受摄入量、生物半衰期(污染物在生物体内减低一半时所需的时间)等因素影响。半衰期内在体内残留时间长，浓度易增高，达到阈值浓度而产生毒性。重金属中毒的表现不同重金属对人体的毒性和中毒形式临床表现不尽相同。含铬化合物对皮肤和黏膜有局部作用，可引起皮炎、耳中隔穿孔等；经常接触低浓度铅的人，当血铅达到60～80ug/100mL时就会出现头疼、头晕、疲乏、记忆力减退和失眠，并伴有便秘、腹疼等症状。金属汞慢性中毒的临床表现，主要是神经性症状，有头疼、头晕、肢体麻木和疼痛等。含铬气体通过呼吸道会出现肺水肿，呼吸困难；当从呼吸道进入时则出现呕吐、腹痛、腹泻等症状。重金属是一种致癌的重要因素，其致癌的主要原因是金属放射性表面癌原性的非特性致癌物的存在。如铬、镍可诱发肺癌等。下面对几种重金属的危害给予具体的列举：镉污染对人体健康的危害镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物状态存在，一般含量很低，在正常环境状态下不会影响人体健康。镉与锌是同族元素，在自然界中镉常与锌、铅等共生。当环境受到镉污染后镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体，引起慢性中毒。镉被人体吸收后，在体内形成镉蛋白。选择性地蓄积于肾、肝,其中肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的“靶器官”。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积，镉在体内可与含羟基、氨基、硫基的蛋白质分子结合，使许多酶系统受到抑制，影响肝、肾器官中的酶系统的正常功能。由于镉损伤肾小管,患者出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。特别是使骨骼的代谢受阻，造成骨质疏松、萎缩、变形等一系列症状。在镉污染地区，诊断镉中毒的要点一般是：患者尿镉、血镉的浓度高，反映人体内镉负荷高;患者有镉中毒的自觉症状及它觉症状。其主要症状为全身性疼痛，发生多发性病理骨折，从而引起骨骼变形，身躯显著萎缩。同时，也出现头痛、头晕、流涎、恶心、呕吐、呼吸受限、睡眠不安等症状；患者尿中氨基酸及低分子蛋白浓度较高，说明有肾小管性肾病。汞污染对人体健康的危害汞在自然或人工条件下均能以单质或汞的化合物两种形态存在，单质汞即元素汞亦称金属汞。汞的化合物又可分为无机汞化合物和有机汞化合物两大类。金属汞中毒常以汞蒸气的形式引起，由于汞蒸气具有高度的扩散性和较大的脂溶性，通过呼吸道进入肺泡，经血液循环运至全身。血液中的金属汞进入脑组织后，被氧化成汞离子，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量就会对脑组织造成损害。另外一部分汞离子转移到肾脏。因此，慢性汞中毒临床表现主要是神经系统症状如头痛、头晕、肢体麻木和疼痛、肌体震颤、运动失调等。甲基汞在人体肠道内极易被吸收并分布到全身，大部分蓄积在肝和肾中，分布于脑组织中的甲基汞约占15% ，但脑组织受损害则先于其它各组织，主要损害部位为大脑皮层、小脑和末梢神经。因此，甲基汞中毒主要是神经系统症状。其症状出现的顺序为：感觉障碍→运动失调→语言障碍→视野缩小→听力障碍。日本著名的公害病———水俣病即为甲基汞慢性中毒症。铅污染对人体健康的危害铅是对人体有害的元素，引起末梢神经炎，引起运动和感觉障碍。此外，铅随血流入脑组织，损害小脑和大脑皮质细胞。干扰代谢活动，使营养物质和氧气供应不足，引起脑内小毛细血管内皮细胞肿胀，进而发展成为弥漫性的脑损伤。经常接触低浓度铅的人，当血铅浓度达到60ug/mL～80ug/mL时，就会出现头痛、头晕、疲乏、记亿力减退和失眠、食欲不振、便秘、腹痛等消化系统的症状。铅含量达到一定量时可使鱼类致死，还可破坏水体自净作用。侵入体内的铅，还随血流进脑组织，损伤小脑和大脑皮质细胞、干扰代谢活动，导致营养物质和氧气供应不足。由于能量缺乏，脑内小毛细血管内皮细胞肿胀，管腔变窄，血流淤滞，血管痉挛，造成脑贫血和脑水肿，发展成为高血压脑病。值得注意的是四乙基铅对脑组织的毒性作用很大。在生产环境中，如空气中含有四乙基铅浓度达100mg/m3时，人吸入1小时即可中毒。它是一种强烈的神经毒物，并且有很强的脂溶性，主要侵犯脑视丘和视丘下部，使大脑皮质的代谢过程发生紊乱，因此中毒时出现交感和副交感神经系统的明显障碍，并因大脑皮质病理性功能亢进而出现神经症状。由于四乙基铅对巯基无亲合力，因此常用的无机铅解毒剂EDTA等对烷基铅中毒并无缓解作用。目前对有机铅的中毒尚无合理的处理与治疗手段。砷污染对人体健康的危害砷元素及其化合物广泛存在于环境中。元素形态的砷因其不溶于水，因此几乎没有毒性。有毒性的主要是砷的化合物，其中三氧化二砷(As2O3)即砒霜是剧毒物。一股情况下，土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷。环境中的砷化合物不超过人体负荷的量不会对健康构成危害。若因自然或人为因素，人体摄入砷的化合物量超过自身的排泄量，如饮用水含砷量过高，长期饮用会引起慢性中毒。若煤炭中含砷量过高,因烧煤造成的污染使人慢性中毒的事例在国内亦有报道。砷及其化合物进入人体，蓄织于肝、肾、肺、骨骼等部位，特别是毛发、指甲中贮存，砷在体内的毒性作用主要是与细胞中的酶系统结合，使许多酶的生物作用失掉活性而被抑制造成代谢障碍。长期摄入低剂量的砷经过十几年甚至几十年的体内蓄积才发病。砷慢性中毒主要表现末梢神经炎和神经衰弱症候群的症状。表现为皮肤色素高度沉着和皮肤高度角化，发生龟裂性溃疡是砷中毒的另外一个特点。急性砷中毒多见于从消化道摄入，主要表现为剧烈腹疼、腹泻、恶心、呕吐，抢救不及时即造成死亡。重金属的浓度、化学形态、人体对其选择吸收能力和浓缩能力等诸多因素都会影响到人类的身体健康，我们应加强防范措施。对铅污染要做到：不要在车辆多的马路上玩:蔬菜、水果食用前要洗净，能去皮的要去皮；少食罐头食品，不吃含铅松花蛋；家庭装修时要避免使用含铅材料，如含铅油漆。多吃木耳、海带、大白菜也能减少铅的吸收。要控制汽车废气排放，使用无铅汽油。对铬污染要注意：电镀时尽可能采用低毒和无毒物质代替铬，比如很多企业采用低铬钝化或三价铬钝化工艺，大大减少了六价铬的排放。对镉污染要重在预防。因为镉一旦排入环境，就很难消除其影响，对慢性镉中毒患者，用维生素D和钙剂加以治疗。