基于ICP-MS探討血液透析患者與正常人全血中礦物元素含量的差異*

金永久，李 明，曹曉玲，張 悅，黃偉華

(1.南昌市疾病預防控制中心，南昌 330038；2.南昌市第二醫院，南昌 330003)

生活方式、地理環境和病理狀態常可導致人體某些元素缺乏或(和)蓄積。任何一種元素過量或缺乏都會對人體健康造成不良影響[1]。有研究發現血液透析會導致患者體內某些元素分布異常，進而可引起一系列病理改變[2～6]。若及時發現，通過調整生活方式、改變飲食結構或藥物治療，可能會延長患者生命，提高其生命質量，減小醫療成本[7，8]。本文基于電感耦合等離子質譜(ICP-MS)能同時快速分析多種礦物元素的優點[9，10]，分析透析患者及正常人群全血中多種礦物元素的含量，并探討兩者之間的差異，為透析病人的治療和保健提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象 實驗組為維持血液透析治療1年以上且維持每周透析3次的患者33例，其中男性21例，女性12例，年齡25～84歲，對照組為與實驗組按年齡和性別配對的健康人，其中男性21例，女性12例，年齡22～78歲，在透析間隔期，實驗組與對照組分別在早上空腹時采集肘靜脈血約10 ml置于肝素鈉的抗凝管內，密封，置于-2℃～-8℃冰箱保存。

1.2 儀器和試劑 儀器：7700x ICP-MS(美國安捷倫公司)，EH45A -plus高溫石墨電熱板(中國萊伯泰科公司)。試劑：多元素混合標準溶液(10.0 mg/L，內含鉛、硒、鋅、銅、鐵、鈣等元素，美國安捷倫公司)，內標標準溶液(100 mg/L，內含鈧、鍺、銦、鉍等元素，美國安捷倫公司)，鉛、硒、鋅、銅、鐵、鈣單元素標準溶液(1 000 mg/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，MoS級硝酸(德國默克公司)，實驗用水為德國默克密理博MILLI-Q Direct8超純水機產出，出水電阻率18.2MΩ.CM。

1.3 方法

1.3.1 樣品的前處理：將冷藏在2℃～8℃冰箱中的血樣放置常溫，渦旋混勻后準確取1.0 ml血樣于石英燒杯中，加入5.0 ml硝酸，在電熱板上150℃消解至澄清透明，轉移并定容至25.0 ml塑料離心管中，待測。

1.3.2 儀器分析條件：等離子體射頻功率：1 550 w；冷卻氣：15.0 L/min；載氣：0.80 L/min，補償氣：0.28 L/min；采樣深度：8.0 mm；蠕動泵轉速：0.1 r/s；霧化室溫度：2℃；掃描方式：跳峰；分析模式：氦模式；氦氣流速：4.2 ml/min；氧化物產率：CeO+/Ce+<2.0%；雙電荷產率：Ce++/Ce+<1.5%。

1.4 統計學分析 利用SPSS16.0統計軟件分析包，對透析組和對照組全血中的礦物元素含量進行成組樣本t檢驗。

2 結果

2.1 方法的準確度和精密度

2.1.1 標準曲線方程擬合：用10.0 mg/L多元素混合標準溶液稀釋成0.1，1.0，10.0，20.0，40.0，80.0，120.0，240.0 μg/L的標準系列，三通管在線加入1.0 mg/L的內標溶液，各元素信號與虛擬內標元素信號的比值對元素濃度擬合成標準曲線。

2.1.2 加標回收率和重復性：取其中的一個血樣做加標回收率的考察，向該血樣中分別加入了單元素標準溶液，使得加入鉛、硒、鋅、銅元素質量為0.5 μg，鐵和鈣分別為0.5，1.0 mg，按照前述消解方法進行消解，定容后上機測定，分別計算各元素的加標回收率。同時對加標的樣液測試6次，分別計算各元素的變異系數。在0.1～240.0 μg/L的線性范圍內，標準曲線方程、相關系數R、變異系數、加標回收率，見表1。

表1 各元素的標準曲線方程、相關系數、變異系數和加標回收率

2.2 透析組和對照組全血中鈣、鐵、銅、鋅、硒、鉛含量 消解完成的血樣中因為鐵和鈣的含量較高，故在測定鈣、鐵時將消解液稀釋后再測試，其余元素直接進樣測試。透析病人血中鈣、鐵、銅、鋅、硒、鉛含量見表2。

表2 透析患者全血中礦物元素含量的變化

3 討論

人體組織中已發現大約有20種元素對構成人體組織、維持生理功能和生化代謝有重要作用[1]。據報道，透析病人體內存在微量元素分布異常，主要有兩方面的可能原因，一是由于微量元素主要通過肝、腎和消化道代謝，對于透析病人來說其腎功能大部分喪失，排泄減小，飲食上受到限制，吸收減小；另一個是血液透析過程中對體內微量元素的清除以及透析液中微量元素的引入[11]。基于此，定期監測透析病人體內的礦物元素含量，并根據檢測結果做適當的補充將有利于改善透析病人的身體狀況。全血中礦物元素的檢測多采用原子吸收法、電感耦合等離子發射光譜法(ICP-AES)等，但原子吸收法一次只能測一個元素，效率低下，ICP-AES受檢出限的局限，對某些低含量元素要進行富集才能準確檢測。本文利用ICP-MS法具有檢測快速且多元素同時測定、線性范圍寬、精密度高、準確性好、檢出限低等優點[9，10]，從線性、回收率、相對標準偏差進行了考察，該方法的分析結果準確可靠。在緊急情況下，利用ICP-MS快速分析血液透析病人體內多種礦物元素，有助于快速判斷病人微量元素的營養狀況。

本次測定我們發現經透析治療的患者全血中的鈣、鐵、銅、鋅、硒濃度小于正常人群(P<0.01)，而全血中鉛的濃度透析組要高于正常人群(P< 0.05)。鈣主要構成人體骨骼，維持神經與肌肉活動等，雖然由于“鈣池”的存在，血鈣濃度是動態的，但是對于透析病人來說，要考慮其在透析間歇存在代謝性酸中毒，血液pH降低可使離子鈣增加，接受透析治療后，酸中毒得以糾正，游離鈣下降，進而導致全血鈣下降，與我們的研究結果一致。而且當血鈣濃度發生變化，勢必影響鈣磷沉積，導致鈣磷代謝紊亂，易引起全身血管鈣化，導致心血管事件高發，嚴重影響患者的預后[4]；鐵主要為血紅蛋白等的主要成分，參與體內氧與二氧化碳的轉運、交換和組織呼吸過程等功能，我們研究發現正常人群全血鐵濃度幾乎是行透析治療患者的2倍，從另外一個方面解釋了貧血是血液透析患者最常見并發癥之一的原因[5]。銅參與鐵代謝，促進蛋白交聯，維持骨骼韌性，保護細胞免受超氧離子的毒害；鋅是體內很多酶的組成成分或激活劑，促進生長發育和組織再生，并參與免疫功能等。有研究認為行透析治療的患者其酸中毒致使骨骼中銅、鋅元素釋放入血，致使全血銅、鋅的濃度要高于正常人群[12]，這與本文的研究結果不一致，本文考慮銅、鋅元素在透析過程有損失及患者飲食紊亂致使銅、鋅攝入不足導致全血銅、鋅的濃度要低于正常人群，后續研究將監測透析用水中銅、鋅含量的變化可能會做出解釋。硒是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成成分，參與過氧化物氧化還原反應，具有保護生物膜免受損害，維持細胞正常功能，保護心血管，維持心肌健康等多種功能，全血硒含量降低可能由于其參與了組織的炎癥反應，與某些研究者結論一致[12]。基于銅、鋅、硒在人體中的功能，血中銅、鋅、硒降低的透析病人可能會出現體內自由基的堆積，威脅心血管系統的健康，同時影響神經系統和免疫系統的正常功能[1]。相反，鉛對人體有潛在毒性，可造成神經系統、免疫系統、生殖系統、心血管系統和骨骼系統等多系統不可逆的損傷。本次研究發現，透析病人血鉛含量高于正常人群，可能是由于腎臟功能的減退，鉛的排除減少和長期透析從透析液中引入了鉛，以及體內能拮抗鉛毒性和促進鉛排泄的硒元素減少，與有些研究結果一致[12，13]。綜上，長期透析的病人應適當補充鈣、鐵、銅、鋅、硒等礦物元素以維持機體正常機能，同時密切監視血鉛含量，防止鉛中毒。

[1] 陳炳卿．營養與食品衛生學[M]．4版，北京：人民衛生出版社，2001：35-50．

Chen BQ．Nutrition and food hygiene[J]．4th Ed．Beijing People’s Medical Publishing House，2001：35-50．

[2] Tonelli M，Wiebe1 N，Hemmelgarn B，et al．Trace elements in hemodialysis patients：a systematic review and meta-analysis[J]．BMC Medicine，2009(7)：25．

[3] 王 莉，吳姝焜，洪大情，等．維持性血液透析患者礦物質代謝異常與血管鈣化的相關性研究[J]．中國血液凈化，2011，10(6)：331-334．

Wang L，Wu SK，Hong DQ，et al．Research on relationship between mineral disorders and vascular calcification in maintenance hemodialysis patients[J]．Chinese Journal of Blood Purification，2011，10(6)：331-334．

[4] 姜 鴻，徐志宏，張 凌，等．慢性腎臟病3～5期透析前患者礦物質及骨代謝紊亂的調查分析[J]．中國血液凈化，2012，11(7)：360-364．

Jiang H，Xu ZH，Zhang L，et al．Investigation of mineral and bone metabolic disorders in pre-dialysis patients with chronic kidney disease at stage 3 to 5[J]．Chinese Journal of Blood Purification，2012，11(7)：360-364．

[5] 李 宓，徐學明，于秀春．血液透析中三種微量元素變化的研究[J]．白求恩醫科大學學報，1994，20(6)：592-594．

Li M，Xu XM，Yu XC．Three kinds of trace elements content change in blood during HD period[J]．Journal of Norman Bethune University of Medical Science，1994，20(6)：592-594．

[6] Kiziltas H，Ekin S，Erkoc R．Trace element status of chronic renal patients undergoing hemodialysis[J]．Biological Trace Element Research，2008，124(2)：103-109．

[7] 袁江紅，王成凱，閆 偉，等．靜脈補鐵聯合維生素E對血液透析患者貧血的療效及氧化應激的影響[J]．現代檢驗醫學雜志，2010，25(5)：114-117．

Yuan JH，Wang CK，Yan W，et al．Effect of iron vein joint of vitamin E for anemia and oxidative stress in hemodialysis patients[J]．Journal of Modern Laboratory Medicine，2010，25(5)：114-117．

[8] 蔡世紅，黃 勇．中藥治療對血液透析患者微量元素的影響[J]．中國現代醫學雜志，2004，14(1)：136,138．

Cai SH，Huang Y．The effect of traditional Chinese medicine treatment on trace elements in hemodialysis patients[J]．China Journal of Modern Medicine，2004，14(1)：136,138．

[9] 陳杭亭，曹淑琴，曾憲津．電感耦合等離子體質譜方法在生物樣品分析中的應用[J]．分析化學，2001，29(5)：592-600．

Chen HT，Cao SQ，Zeng XJ．Application of inductively coupled plasma mass spectrometry in biological samples analysis[J]．Chinese Journal of Analytical Chemistry，2001，29(5)：592-600．

[10] 程雅婷，楊瀟明，文國學，等．電感耦合等離子體質譜技術直接測定全血中微量元素的方法及檢測過程的質量控制[J]．國際檢驗醫學雜志，2010，31(12)：1470-1471．

Cheng YT，Yang XM，Wen GX，et al．The method for direct determination of trace elements in whole blood by ICP-MS and quality control of testing process[J]．Int J Lab Med，2010，31(12)：1470-1471．

[11] Bossola M，Di Stasio E，Viola A，et al．Dietary intake of trace elements，minerals，and vitamins of patients on chronic hemodialysis[J]．International Urology and Nephrology，2014，46(4)：809-815．

[12] Prodanchuk M，Makarov O，Pisarev E，et al．Disturbances of trace element metabolism in ESRD patients receiving hemodialysis and hemodiafiltration[J]．Central European Journal of Urology，2014，66(4)：472-476．

[13] 李 敏，高俊全，李筱薇．硒對鉛毒性的拮抗作用[J]．衛生研究，2005，34(3)：375-377．

Li M，Gao JQ，Li XW．Antagonistic action of selenium against the toxicity of lead[J]．Journal of Hygiene Research，2005，34(3)：375-377．