電子垃圾拆解區兒童外周血脂褐素水平的檢測分析

陳展鵬，霍 霞，陳梓涵，黃 宇，陳樹欽，徐錫金，3

（1．汕頭大學醫學院環境醫學與發育毒理學實驗室，廣東 汕頭 515041；2．暨南大學環境學院，廣東 廣州 510632；3．汕頭大學醫學院細胞生物學與遺傳學教研室，廣東 汕頭 515041）

脂褐素又稱老年素，是由細胞器碎片中的不飽和脂肪受自由基攻擊過氧化產生的醛類物質與氧化蛋白交聯而形成的一種電子密度不等，含溶酶體消化物與脂肪殘存物的褐色脂肪色素顆粒[1]。脂褐素可以沉積于神經、心肌、肝臟、腎臟、腎上腺、睪丸間質和附睪管等組織細胞的核周圍，導致細胞代謝減緩，活性下降，造成器官功能的衰退，促進衰老的發生，而引起諸如智力和記憶力的衰退，血管纖維性病變等危害[2]。細胞內的脂褐素可以通過胞吐作用或者細胞死亡后的內容物溢出，而進入到血液循環中[3-4]。同時，血液中的脂褐素來源于脂質過氧化產生的醛類物質對紅細胞膜、內皮細胞膜等膜系統以及血液中蛋白質的損傷作用。因此，血液中脂褐素常被用來反映機體脂質過氧化的產生，以及監測機體衰老和相關的慢性疾病發生的風險[5-6]。研究表明，環境重金屬鉛暴露增加了職業鉛暴露工人紅細胞中脂褐素的水平，其推測可能與工人體內脂質過氧化的增加有關[7]。動物實驗表明，多環芳烴暴露通過促進脂質過氧化增加了細胞內脂褐素的水平[8]。但也有研究表明職業鉛暴露工人的紅細胞中脂褐素的水平降低[9]。汕頭市貴嶼鎮是一個具有40多年歷史的電子垃圾拆解回收集散地，每年有170萬噸電子垃圾被非正式的拆解，造成當地空氣、土壤和河流沉積物被電子垃圾拆解排放的污染物污染，其中包括鉛等重金屬污染物和多環芳烴等有機污染物[10]。由于兒童各器官系統正處于發育的關鍵時期，如果受到環境污染物暴露的影響，導致血液中脂褐素的加速生成，可能反映出兒童體內脂質過氧化損傷和重要組織器官衰老的風險增加。本研究通過檢測和分析電子垃圾拆解區兒童外周血脂褐素的水平，探討電子垃圾污染和年齡因素對兒童外周血脂褐素水平的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象

2019年11—12月，招募156名3～6歲兒童，平均年齡（4.74±0.84）歲，其中暴露組78名（男37名，女41名），來自汕頭市貴嶼鎮（電子垃圾拆解區），參照組78名（男46名，女32名），來自汕頭市濠江區（除不存在電子垃圾污染或其它化學、農業和工業污染外，其它情況與貴嶼鎮相似）。研究對象均為無早衰癥及溶酶體貯積癥的健康兒童。本研究通過汕頭大學醫學院倫理委員會審定，研究對象的家長均簽署知情同意書。

1.2 樣本采集與處理

由受過專業培訓的護士于早晨使用真空無抗凝劑采血管采集空腹兒童的肘靜脈外周血2 mL，置于冰上迅速運送至實驗室。將已凝固的外周血于3 000 r/min離心15 min后，按照適當的量分裝血清，置于-80℃低溫冰箱保存，待檢測分析。

1.3 血清脂褐素水平檢測

通過熒光定量法分析測定血清脂褐素水平[5]。取100 μL血清加入4 mL乙醇和乙醚有機混合溶液（V乙醇∶V乙醚=3∶1）中，振蕩混勻，3 000g離心5 min，棄上清液；再次加入4 mL乙醇和乙醚有機混合溶液（V乙醇∶V乙醚=3∶1），振蕩混勻，3 000g離心5 min，棄上清液；取3 mL 67 mmol/L的磷酸鹽緩沖液加入沉淀物中，溶解并混勻。利用Infinite M200Pro光柵型全波長酶標儀（瑞士Tecan公司），于發射波長345 nm和激發波長430 nm處，測定脂褐素的熒光強度。脂褐素水平以任意單位（AU）表示。

1.4 統計學方法

利用SPSS 22.0統計軟件進行分析，符合正態分布的計量資料以±s表示，采用獨立樣本t檢驗方法進行兩組間差異比較，采用雙因素方差分析研究不同分組和不同年齡對脂褐素水平的影響，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

暴露組血清脂褐素水平為（235±72）AU，低于參照組（272±100）AU，且主要以男童的組間差異較為明顯，差異具有統計學意義（P＜0.05），見圖1。將年齡劃分為3～4歲和5～6歲兩種年齡段，采用雙因素方差分析分組和年齡組對脂褐素水平的影響。Levene方差齊性檢驗結果顯示，F=2.54，P=0.059，大于顯著性水平0.05，因此數據滿足方差齊性。在本研究中，分組和年齡對脂褐素水平的影響不存在交互作用（F=1.26，P=0.26）。主效應分析提示，分組作用對脂褐素水平的影響顯著（F=5.01，P=0.02）。

圖1 兩組兒童血清中脂褐素水平比較

3 討論

脂褐素是一種隨著年齡增加在細胞和血液中積累的自發熒光交聯物質，其作為氧化劑可進一步損傷線粒體和溶酶體，造成細胞代謝功能障礙[6]。脂褐素的積累反映了機體脂質過氧化和衰老與慢性疾病的發展有關，包括黃斑變性、心力衰竭、阿爾茨海默病和動脈粥樣硬化等[2]。相反，脂褐素水平的降低反映了細胞代謝的輕度抑制[11]。本課題組前期研究發現，重金屬和有機污染物暴露兒童體內單核細胞、淋巴細胞和炎癥細胞因子的水平遠高于參照地區，與兒童體內慢性低度炎癥的產生有關[12-13]。相關研究表明，機體內有一套清除脂褐素的機制，通過吞噬細胞吞噬清除脂褐素來維持體內較低的脂褐素水平[14]，因此，污染物暴露可能通過增加炎癥細胞的水平使兒童血液中的脂褐素處于一個低水平的狀態。這與本研究的結果一致，暴露組兒童血清脂褐素水平低于參照組，且主要以男童的組間差異較為顯著（P＜0.05），表明電子垃圾拆解造成的環境污染物暴露可能通過增加炎癥反應降低了兒童體內脂褐素的水平，且由于男童更為活躍，污染物暴露對其影響更大。以往的研究認為，血液中脂褐素水平隨著年齡的增長而逐漸增高[5]。但本研究經雙因素方差分析發現，只有分組影響了兒童血清脂褐素水平，年齡對脂褐素的影響不顯著。相關研究表明重金屬和有機污染物暴露可導致線粒體功能障礙，最終抑制細胞的代謝活動[15-16]。因此，脂褐素水平的降低也可能是由于電子垃圾拆解造成的環境污染物暴露通過抑制細胞代謝影響了細胞衰老代謝進程。污染物暴露促進炎癥以及抑制細胞代謝的作用可能遠大于污染物暴露促進脂質過氧化的作用，因而導致兒童血液中脂褐素處于一個低水平的狀態。對于兒童來說，細胞代謝的抑制可能引起重要組織器官的發育受阻和功能衰退，而導致個體各個生理系統發育水平降低，最終阻礙兒童的生長發育[17]。這與本課題組前期的研究結論一致，表明電子垃圾拆解造成的環境污染物暴露與兒童身高、體重等發育指標的降低有關[18]。綜上所述，電子垃圾拆解區的環境污染物暴露可能通過激活炎癥反應以及抑制兒童重要組織器官細胞代謝功能，降低兒童外周血脂褐素的水平，為進一步研究環境污染物暴露對兒童重要組織器官中細胞衰老代謝進程的影響提供了依據。