镍污染环境暴露对胎儿生长发育的影响
目的 探讨镍污染环境暴露对胎儿生长发育的影响。
方法 通过监测镍污染区和对照区环境空气质量，对比分析两地空气中PM2.5的浓度及其中元素的含量；采集两地母血及其胎儿脐带血，并用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定血液中在空气中含量差异大的元素，收集产前胎儿B超检查结果和新生儿生长发育指标，分析比较两地母血和脐带血中元素的含量及其相关性，探讨镍污染环境中这些元素对胎儿生长发育的影响。 结果 两个地区孕妇的基本情况分析：两个地区孕妇的年龄、身高、体重、BMI、分娩时孕周、吸烟、饮酒均无统计学差异（P>0.05），而居住年限有统计学差异（P<0.01）。
两个地区母血及脐血中元素检测结果：①污染区母血中的Co、As、Se含量均高于对照区（P<0.05），虽然Ni、Cu含量也高于对照区，但二者在两地间的差异无统计学意义（P>0.05）；污染区脐带血中的Ni、Co、Cu、As、Se含量均高于对照区，除Ni外，其余四者的差异均具有统计学意义（P<0.05）。②在镍污染区，脐带血中Ni、 As、 Se含量均高于母血（P<0.05),脐带血中Cu含量明显低于母血(P<0.01), Co在母血和脐带血含量相近（P>0.05）；在对照区,脐带血中Ni元素含量明显高于母血（P<0.05),脐带血中Cu含量明显低于母血（P<0.01),母血和脐带血Co、As和Se含量相近,差异均无统计学意义（P>0.05)。
两个地区胎儿及新生儿生长发育结果：污染区胎儿的双顶径、胎心率分别为9.48cm、143.78cm，高于对照区的9.27cm、137.50cm，对照区的股骨长、羊水指数分别为7.29cm、11.71cm高于污染区的6.78cm、7.93cm，两个地区胎儿B超检查结果均具有统计学差异（P<0.05）；两个地区新生儿的体重、头围、胸围、Apgar评分均无统计学差异（P>0.05），仅对照区的身长明显高于污染区（P<0.01）。
结论 孕期暴露于镍污染环境中高浓度的Ni、Co、As，可能造成胎儿生长发育不良，如Co可导致缺氧的发生，As造成身长、体重的降低；暴露于相对高浓度的Cu、Se对胎儿的生长发育有益，如Se可拮抗其他元素的毒作用，Cu有利于体重的增长。
关键词 元素；环境暴露；胎儿；生长发育
I
近年来，大气环境污染日趋严重，大气颗粒物所致的健康效应也越来越引起人们的关注。其中，大气细颗粒物（PM2.5）因粒径小、比表面积大、活性强，在大气中的停留时间长，易附带各种有毒、有害物质，且具有很强的穿透力，可抵达细支气管壁，并干扰肺内的气体交换，当PM2.5及其上吸附的有毒、害物质进入血液后，会对全身各系统造成严重危害[1-5]。流行病学资料显示，PM2.5的污染可加速人群心血管、呼吸系统、神经系统、免疫系统疾病的发生与发展[6-10]，与人群总死亡率、呼吸系统疾病及心血管系统疾病死亡率均呈正相关 [11, 12]。更有研究发现，颗粒物对生殖系统遗传物质的损伤可引起胎儿畸形
[13]
，且能够引起遗传性DNA损伤，即生殖细胞的DNA损伤可遗传给下一代[14]。
基于以上研究资料，本研究对镍矿资源丰富的某市及与其人文地理文化相似的另一城市空气质量进行监测，并结合以往的监测资料，结果显示两个地区空气中PM2.5的浓度相近，但富含镍矿城市的PM2.5中Ni、Co、Cu、As、Se元素含量高达另一城市的82倍、4倍、26倍、12倍、6倍[15]。而环境中的元素在未引起母体任何表观改变的情况下，就可对胚胎表现出一定的毒作用，甚至引起胚胎畸形或死亡。下面就上述5种元素与胎儿生长发育的关系做简要的介绍。
①流行病学研究
PM2.5上吸附的物质在母体内可通过胎盘进入胎儿体内，对胎儿的生长发 育产生影响。关海兰和尹卓莲等的研究发现血镉、铅及镍升高可导致新生儿低体重[16, 17]。deSouza R M等报告，在妊娠期间进行过含钴、铬髋关节置换术的孕妇，其所生的孩子都很健康，钴、铬对孩子的影响不显著[18]。现有的研究认为，缺铜会影响羊膜的弹性、厚度及韧性，易造成胎膜破裂。有文献报道缺铜可致早产及胎儿低出生体重，表明适量的铜对孕期胎儿和哺乳期婴儿的生长发育有益[19]。砷具有潜在的发育毒性，可导致新生儿体重减轻，甚至是畸形和死亡[20]。硒是人体必需的微量元素，它是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，缺硒在一定程度上可降低体液免疫和细胞免疫功能，表现为：巨噬细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞中谷胱甘肽过氧化物酶减少、杀伤作用和自身保护作用减弱从而影响到胚胎发育[21]。一项关于常、微量元素与胎儿宫内发育迟缓关系的研究显示，对照组母血硒水平明显高于胎儿宫内发育迟缓组[22]。
②毒理学研究
1
以上流行病学研究表明，母体在孕期暴露于PM2.5中的Ni、Co、Cu、As、Se 5种元素，会影响胎儿的生长发育，现有的毒理学资料也证实了这些影响。郭文杰等将含镍量不同的金属植入大鼠股部，观察其对大鼠受孕和胚胎发育的影响，结果发现电解金属镍可致大鼠着床数、活胎率下降，死胎率上升，子代脏器系数和体重降低[23]。一项评价镍对瑞士白化小鼠胎儿潜在毒性的研究结果显示，平均活胎数明显减少，镍暴露增加了胎鼠畸形，如脑积水、眼裂、骨骼畸形等[24]。Guiquan Cai等的研究表明，钴对斑马鱼具有胚胎毒性，这种毒性与氧化应激和细胞凋亡有关[25]。Zivanit Ergaz等建立的饮食诱导胎鼠生长受限模型显示，铜缺乏在胎鼠生长和其抗氧化能力下降中起主要致病作用[26]。以鸡胚为模式动物检测亚砷酸钠对鸡胚发育的作用，结果发现鸡胚存活率降低，体重下降，并可诱导鸡胚发育畸形[27]。一项关于硒蛋氨酸对抗甲基汞导致的大鼠大脑神经元变性的研究证明，硒可以直接保护大脑神经元免受甲基汞的毒性，尤其是在大脑的发育过程中[28]。
孕妇和胎儿作为生命过程的特殊阶段，其防御能力差，是环境污染危害的易感人群。孕妇在妊娠期由于特殊的生理变化，体内各项指标的水平影响着脐血中相应指标的水平[29]。胎儿在母体内生长发育过程中，胎盘是其与母体间进行物质转运的唯一通道。虽然胎盘具有一定防御屏障生理功能，但文献表明，包括部分金属元素在内的许多环境污染物能完全或部分通过胎盘屏障进入胎儿体内，影响胎儿正常的生长发育以及生后健康，关注胎儿生长发育就是关注未来人类的健康[30, 31]。那么，孕期暴露于镍污染环境中高浓度的这些元素是否会对胎儿的生长发育产生影响？因此，为了解环境污染暴露对胎儿生长发育的影响，本研究通过检测分析镍污染区和非污染区母血和脐血中元素浓度，收集胎儿和新生儿的相关指标，做相关统计学分析后，为孕期实施预防措施及产前合理保健提供科学依据。
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镍污染环境暴露对胎儿生长发育的影响
