鎢鈷硬質合金職業接觸者血清KL-6水平的分析*

王樂樂，張雪艷，王忠旭，唐仕川，彭仁和，胡雙球，何衛紅，孫　康，賈　光

(1.北京大學 公共衛生學院，北京 100191；2. 中國疾病預防控制中心 職業衛生與中毒控制所，北京 100050；3.北京市勞動保護科學研究所，北京 100054；4.湖南省職業病防治院，湖南 長沙 410007；5.株洲市職業病防治中心，湖南 株洲 412000)

0　引言

硬質合金作業勞動者長期接觸硬質合金粉塵(主要成分碳化鎢、鈷)可引起肺部炎癥和纖維化病變，嚴重時可導致硬金屬肺病[1-2]，屬于我國法定職業病。KL-6(krebs. von den lungen-6)為人II型肺泡細胞表面抗原，研究表明KL-6水平升高與肺損傷程度相關[3]，間質性肺疾病、急性肺損傷、炎癥、纖維化等患者均伴有外周血清KL-6升高的現象。本研究通過橫斷面流行病學調查，在作業場所鎢鈷暴露評價基礎上，分析硬質合金作業勞動者和對照人群外周血清KL-6水平，并探討多種因素對血清KL-6水平的影響。

1　對象與方法

1.1　研究對象

選取湖南株洲4家硬質合金企業中從事車間生產的勞動者作為接觸組，選取企業的行政管理人員、科研人員和同一時期在株洲市職業病防治所體檢的其他行業無呼吸系統毒物接觸的工作人員作為對照組。通過問卷調查了解研究對象基本信息，排除信息不全和有明確呼吸系統疾病的工人。最終接觸組納入407名勞動者，對照組297名。

1.2　生產環境監測

依據《GBZ/T 160-2004-工作場所空氣有毒物質測定》中的方法，測定生產車間空氣中鎢、鈷的8 h時間加權平均濃度，所有接觸組崗位均測定鎢濃度，代表性崗位測定了鈷濃度。

1.3　肺功能檢測

由株洲市職業病防治所檢測研究對象肺通氣功能，包括VC，FVC，FEV1，FEV1/FVC等4個指標。

1.4　標本采集

采集空腹靜脈血3 mL，分離血清，-80℃儲存，待測。

1.5　實驗方法

KL-6采用競爭法酶聯免疫吸附實驗測定，酶標儀為美國ThermoMultiskan MK3全自動酶標儀，試劑盒為上海藍基生物科技有限公司人II型肺泡細胞表面抗原ELISA試劑盒。

1.6　統計學處理

2　結果分析

2.1　企業生產工藝

本研究4家企業生產硬質合金均為碳化鎢-鈷硬質合金，其主要成分為碳化鎢和鈷，生產工藝流程基本相同，見圖1。

圖1　硬質合金生產流程Fig.1　Production flow chart of tungsten carbide-cobalt alloy

2.2　研究對象基本情況

對研究對象的性別、吸煙、飲酒、年齡、工齡、血清KL-6水平進行統計分析，結果如表1、表2。性別、年齡在接觸組與對照組之間差異無統計學意義，而工齡、吸煙、飲酒情況在2組間存在差異且有統計學意義，接觸組的工齡(11.9±9.4a)高于對照組(10.2±9.1a)，接觸組的吸煙率(53.3%)和飲酒率(44.5%)高于對照組的吸煙率(43.7%)和飲酒率(33.3%)。接觸組血清KL-6水平(2.01±0.89 ng/mL)顯著高于對照組(1.65±0.97 ng/mL)。

表1　研究對象性別、吸煙、飲酒情況比較

表2　研究對象年齡、工齡、血清KL-6比較

2.3　研究對象肺功能

對研究對象肺功能數據進行比較分析，結果如表3。接觸組與對照組只有FEV1/FVC(%)差異有統計學意義，接觸組此比值高于對照組，但是接觸組與對照組所有肺功能數據均在正常范圍內。

表3　研究對象肺功能比較

2.4　吸煙、飲酒對研究對象血清KL-6水平的影響

根據問卷，吸煙定義為一生中連續或累積吸煙6個月及以上，是否飲酒設置經常、偶爾、否3個選項，將選擇經常定義為飲酒。對接觸組和對照組分別按照吸煙與不吸煙、飲酒與不飲酒分組，討論吸煙、飲酒因素對勞動者血清KL-6水平的影響，結果如表4、表5。接觸組與對照組中吸煙與不吸煙者血清KL-6水平差異無統計學意義；接觸組與對照組中飲酒者血清KL-6水平高于不飲酒者，但只在接觸組中差異有統計學意義。

表4　吸煙對研究對象血清KL-6水平的影響

表5　飲酒對研究對象血清KL-6水平的影響

2.5　年齡、工齡對研究對象血清KL-6水平的影響

將所有勞動者按年齡、工齡分組，分析年齡、工齡對血清KL-6水平的影響，結果如表6、表7。無論接觸組還是對照組，不同年齡組的勞動者血清KL-6水平差異無統計學意義。不同工齡組的勞動者血清KL-6水平差異有統計學意義，接觸組與對照組中工齡6～15 a的勞動者血清KL-6水平高于其他工齡組。

表6　不同年齡組研究對象血清KL-6水平比較

表7　不同工齡組研究對象血清KL-6水平比較

2.6　不同崗位鈷與鎢的8 h時間加權平均濃度

測定生產車間空氣中鎢、鈷的8 h時間加權平均濃度(PC-TWA)，接觸組18個崗位均測定了鎢濃度，其中9個崗位測定了鈷濃度，結果如表8。

表8　各崗位鈷與鎢及其化合物8 h時間加權平均濃度

我國規定PC-TWA鈷為0.05 mg/m3，鎢為5 mg/m3。本研究中噴霧干燥、濕磨2個崗位鈷濃度高于國家限值，其他崗位鈷濃度低于國家限值；所有崗位鎢濃度均低于國家限值。

2.7　鈷濃度對研究對象血清KL-6水平的影響

依據表7，將鈷濃度超過國家限值的噴霧干燥、濕磨2個崗位劃為鈷高濃度組，其余7個低于國家限值的崗位劃為鈷低濃度組，分析不同的鈷接觸水平對接觸組血清KL-6的影響，結果如表9。接觸不同濃度鈷的勞動者血清KL-6水平差異有統計學意義，高濃度鈷接觸勞動者血清KL-6水平高于低濃度組。

表9　環境鈷濃度對研究對象血清KL-6水平的影響

3　討論

硬質合金生產中存在大量粉塵，其主要成分為碳化鎢和鈷。硬質合金粉塵對呼吸系統具有毒性效應，細胞實驗表明硬質合金粉塵可降低呼吸系統細胞存活率[4-5]，動物實驗表明硬質合金粉塵可造成動物肺的炎癥反應和組織纖維化[6-7]，流行病學調查顯示接觸硬質合金粉塵可造成工人從支氣管肺泡炎到末期肺纖維化的肺實質病理變化過程，嚴重可發展為硬金屬肺病[8-10]。

KL-6為人II型肺泡細胞表面抗原，是1985年Kohno在研究肺部惡性腫瘤時發現的一種高分子量糖蛋白[11]，主要表達于II型肺泡上皮細胞和支氣管上皮細胞。正常生理情況下KL-6在外周血循環中濃度較低，當發生某些病理狀態時，肺泡受損，肺泡I型上皮細胞死亡后，肺泡基底膜上的II型上皮細胞再生，表達KL-6增加，同時被釋放出來，從肺部滲入血液中[12]。KL-6的水平可反映肺損傷的程度，已有研究證明在間質性肺疾病患者血清及肺泡灌洗液中KL-6水平較健康人明顯升高，血清KL-6被證明是放射性肺炎、特發性肺間質纖維化、過敏性肺炎等間質性肺病的敏感標志物[13-14]。

本研究中，接觸組與對照組肺功能只有FEV1/FVC(%)差異有統計學意義，但是接觸組與對照組所有肺功能數據均在正常范圍內，說明在本研究的暴露濃度下，硬質合金粉塵接觸并未對勞動者肺功能指標造成顯著影響。但接觸組血清KL-6水平高于對照組，提示接觸硬質合金粉塵對勞動者肺造成損傷，血清KL-6水平比肺功能指標更加敏感。在分析各因素影響時，吸煙并未對勞動者血清KL-6產生顯著影響，而飲酒者在接觸組和對照組中血清KL-6均高于不飲酒者，且在接觸組中差異有統計學意義，提示飲酒可能是加重硬質合金粉塵造成勞動者肺損傷的1個因素。我們未發現年齡對勞動者血清KL-6有顯著影響，但工齡對血清KL-6水平有顯著影響，接觸組和對照組中工齡6～15 a的勞動者血清KL-6水平均高于其他工齡組。

既往研究發現，鈷塵的細胞毒性、對動物的肺損傷要高于碳化鎢粉塵，Sabbioni等[15]發現鈷與白蛋白結合，形成鈷結合蛋白，作為半抗原，促使IgE升高，引起I型超敏反應。有研究者認為鈷是硬質合金粉塵的主要危害因素。本研究結果與之相符，在鈷高濃度組，勞動者血清KL-6水平顯著高于低濃度組。

4　結論

1)接觸硬質合金粉塵可導致勞動者血清KL-6水平升高。

2)飲酒可能是加重硬質合金粉塵造成肺損傷的1個危險因素。

3)鈷塵可能是硬質合金粉塵造成肺損傷的主要危害因素。

4)年齡、吸煙因素對硬質合金勞動者血清KL-6水平無顯著影響。

[1]Ruediger H. W. Hard metal particles and lung disease: coincidence or causality?[J]. Respiration, 2000,67(2):137-138.

[2]Montero M. A, de Gracia J, Morell F. Hard metal interstitial lung disease[J]. Arch Bronconeumol, 2010,46(9):489-491.

[3]Ohnishi H. Yokoyama A, Kondo K, et al. Comparative study of KL-6, surfactant protein-A, s surfactant protein-D, and monocyte chemoattractant protein-1 as serum markers for interstitial lung diseases[J]. Am J ResPirCrit Care Med,2002,165(3):378-381.

[4]Bastian S, Busch W, Kühnel D, et al.Toxicity of tungsten carbide and cobalt-doped tungsten carbide nanoparticles in mammalian cells in vitro[J]. Environ Health Perspect, 2009, 117(4): 530-536.

[5]ArmsteadAL, Arena CB, Li B. Exploring the potential role of tungsten carbide cobalt (WC-Co) nanoparticle internalization in observed toxicity toward lung epithelial cells in vitro[J]. Toxicol Appl Pharmacol, 2014,278(1): 1-8.

[6]LasfarguesG, LisonD, MaldagueP, et al.Comparative study of the acute lung toxicity of pure cobalt powder and cobalt-tungsten carbide mixture in rat[J]. ToxicolApplPharmacol, 1992,112(1): 41-50.

[7]LasfarguesG,LardotC,DelosM, et al.The delayed lung responses to single and repeated intratracheal administration of pure cobalt and hard metal powder in the rat[J]. Environ Res, 1995, 69(2): 108-121.

[8]van den Eeckhout AV, Verbeken E, Demedts M, et al. Pulmonary pathology due to cobalt and hard metals[J]. Rev Mal Respir, 1989,6(3):201-207.

[9]Auchincloss JH, Abraham JL, Gilbert R, et al. Health hazard of poorly regulated exposure during manufacture of cemented tungsten carbides and cobalt[J].Br J Ind Med, 1992,49(12):832-836.

[10]鄒世渠,鄒彤彤,馬伏生等.硬質合金粉塵致肺纖維化作用的流行病學調查[J]. 中華預防醫學雜志,1995,29(2):70-72.

ZOU Shiqu, ZOU Tongtong, MA Fusheng, et al. An epidemiologic study on pulmonary fibrosis caused by hard alloy dust[J]. Chinese Journal of Preventive Medicine, 1995,29(2):70-72.

[11]Kohno N, Akiyama M, Kyoizumi S, et al. Detection of soluble tumor associated antigens in seraand effusions using novel monoclonal antibodies, KL-3 and KL-6, against lung adenocarcinoma[J]. JPn J ClinOncol,1988,18(3):203-206.

[12]Zhang Y, Kaminski N, Biomarkers in idiopathic pulmonary fibrosis [J]. CurrOpinPulm Med, 2012,18,(5):441-446.

[13]Ichiyasu H, Ichikado K, Yamashita A, et al. Pneumocyte biomarkers KL-6 and surfactant protein D reflect the distinct findings of high-resolution computed tomography in nonspecific interstitial pneumonia [J]. Respiration, 2012, 83(3):190-197.

[14]Huang H, Peng X, Nakajima J. Advances in the study of biomarkers of idiopathic pulmonary fibrosis in Japan [J]. Biosci Trends, 2013, 7(4):172-177.

[15]Sabbioni E, Minoia C, Pictra R, et al. Metal determinations in biological specimens of discased and non-discased hard metal workers[J]. Sci Total Environ,1994,150(1-3):41-54.