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人体微量元素检测方法及临床应用的研究进展

2018-03-22熊婵黎庆马庆伟

中国全科医学 2018年8期
关键词:全血微量元素尿液

熊婵,黎庆,马庆伟,3*

根据含量的多少,人体内的元素可分为常量元素和微量元素,其中常量元素是指占人体比重超过万分之一的元素,包括钙(Ca)、钠(Na)、磷(P)、钾(K)、镁(Mg)、氯(Cl)和硫(S)等,而微量元素则是指含量处于人体总量的万分之一以下,且每日需摄入量低于100 mg的元素。1995年,微量元素中的铜(Cu)、钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)、氟(F)、碘(I)、锰(Mn)、钼(Mo)、硒(Se)和锌(Zn)等10种元素被联合国粮食及农业组织(FAO)/世界卫生组织(WHO)专家委员会列为维持人体正常生命活动所不可缺少的必需微量元素,其中Fe又称为半微量元素;硅(Si)、镍(Ni)、硼(B)、钒(V)被列为可能必需微量元素,而铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、铝(Al)、铊(TI)、砷(As)和锡(Sn)等元素则被列为具有潜在毒性,但低剂量时可能具有功能作用的微量元素。

微量元素亦是人体组织的重要组成成分,如Fe为血红蛋白的重要组成成分,Ca、P、Mg为组成牙齿、骨骼的成分。微量元素同时也是许多酶的组成成分,或是酶作用的辅助因子,人体内50%~70%的酶需要微量元素的参与或激活,如Se是人体内硒谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分,Mn是超氧化物歧化酶的重要成分。

由于微量元素在人体中作用的二重性,人体中微量元素处于一定的范围,若低于或高于此范围则提示身体的异常状态。对于有益元素,如Ca、Mg、Fe、Zn、Se等,若人血清中含量低于参考范围,提示应进行相应的补充,或提示与相关疾病如缺铁性贫血、儿童生长发育迟缓、骨质疏松、克山病的相关性。人体也会通过饮食、水、空气以及服用药物摄入有毒金属,如Hg、Pb、Cd、银(Ag)、Al和钡(Ba),可引起慢性或急性中毒,必须采取相应的解毒措施。与特异性疾病相关的微量元素含量的变化,提示疾病的发展阶段及预后情况。例如,补充微量元素在全胃肠外营养治疗的患者中应用广泛,如何监测患者的微量元素水平是亟待解决的问题。但受制于分析手段和分析精度,特别是分析过程中与引入干扰相关的问题,一定程度上阻止了监测手段的应用。

本文讨论了与微量元素检测相关的各种技术的优缺点,对比不同方法分析结果的可比性和偏差,以及对临床应用中面临的具体问题(采样、储存、前处理等过程)进行探讨,旨在为微量元素检测在临床应用领域提供理论参考和技术指导。

1 生物样品采集及前处理

1.1 微量元素分析的生物样品类型 人体微量元素分析通常涉及的生物样品有血液、尿液、乳汁、唾液、头发、指甲和组织等。一般情况下,乳汁、尿液、唾液可用于检测被人体吸收并且排出体外的微量元素,血液用于检测吸收进入体内循环系统的微量元素,头发、指甲和组织用于检测储存在体内的微量元素。

1.1.1 血液 全血、血清、血浆中的微量元素含量及分布,是反映新陈代谢状态(平衡或失调)最可靠的信息。一般推荐采集静脉血[1],末梢血液(耳垂、手指)取血量较小,但受污染的风险较大。

通常全血和血清是微量元素检测的主要对象,全血中由于血红蛋白的存在,某些元素(如Fe、Pb、Cd和Tl)在血红蛋白内大量积累,因此,采用全血检测这些元素的灵敏度较高。但是由于全血的基质复杂,某些高浓度元素的氧化物、双原子、氯化物干扰,有可能对其他低浓度元素的检测造成较大影响。一般要求采用消解方式对全血进行前处理,该过程极大增加了引入微量元素污染的风险,而且,消解仪价格昂贵,前处理步骤复杂,操作时间长,降低了检测速度,试剂消耗大,成本高。

血清检测的对象是溶解在血液中或与血液中流动的蛋白相结合的微量元素,如Al、锑(Sb)、Ba、铍(Be)、Cu、Mn、Ni、Se、V和Zn更推荐采用血清进行检测。由于血清中某些元素(如Ca、Cu、Mo、Co等)含量高于血红蛋白中的含量,而血红蛋白占全血体积约40%,因此血清中该类元素含量比全血中更高[2]。血清基质相对简单,可采用稀释法进行检测,由于前处理步骤简单,较好地避免了微量元素污染的风险。稀释法前处理的重复性好,检测速度快,成本低。

一般情况下,除不适合采用血清检测的元素外,多数微量元素在全血中和血清中分布的差异并不大。而且,随着仪器灵敏度的提高,即使在血清中含量较低的元素,现在也能够被检测到。在没有溶血等疾病存在的情况下,血清中的微量元素含量能够反映人体生理状况。例如,糖尿病患者、健康人全血铁含量分别为(38.5±2.8)、(31.9±1.4) μg/g[3],血清铁含量分别为(250.2±50.4)、(115.2±23.6) μg/g[4]。虽然全血和血清中铁含量并不相同,但糖尿病患者全血、血清铁含量均高于健康人,因此,血清中的铁元素也能够反映健康人和糖尿病患者的生理状态。

1.1.2 尿液 在急性重金属暴露后,尿液作为某些微量元素的排出途径,在一天中的含量变化不定,因此采集24 h尿液,测定一天的微量元素排出总量较有意义。在任何情况下,微量元素的检测需要强制检测尿液的肌酐浓度和/或尿比重指数,用于校正尿液微量元素的含量。

1.1.3 头发 头发通常认为是非常适于估计微量元素摄入量和微量元素暴露的生物样品。头发形成后,会从身体的内部代谢系统中分离出来,其成分反映了头发形成时血液中的微量元素含量。虽然头发用于微量元素测定具有标本收集、输送方便的优点,但是,头发是人体末端,代谢活动低,只能反映某一时间段微量元素含量的变化情况,而不能反映近期变化。在头发样品中重要的营养或有毒微量元素,如Zn、Cu、Hg和Pb,可以反映人体在长时间内的正常状态或暴露情况[5]。

但同时值得注意的是,头发具有易受到来自外部污染的风险,以及头发中多数微量元素含量与身体微量元素积累并没有直接的相关性限制了其应用[6]。头发裸露在外,可能受到人体所到过的各种环境污染。目前,尚无任何一种标本预处理方法能区别头发中的微量元素是内源性的或外源性的。因此,除少数几种元素外,目前不认为头发中的微量元素对反映体内的微量元素含量有任何实用价值。

1.1.4 指甲 在各种生物标本中,指甲样品分析也能够表征人体内的微量元素积累[7]。指甲的特点与头发相似,能够反映许多元素在较长时间内的代谢变化。其优点在于,指甲内微量元素的含量不会因饮食、空气和水而迅速变化,因此,适用于检测营养状况的长期稳定性[8],可以提供相对长期的微量元素摄取量的量度。同样与头发相似的是,缺乏有效的指甲与体内微量元素相关性的报道。

总体而言,对生物样品的微量元素进行分析,要根据被检测元素的种类、短期或长期效应、在体内的积累情况或排出情况等关键因素选择生物样品类型,对样品的取样量则应与该样品中元素的含量及最终测定方法密切相关。

1.2 临床样品的采样、储存、前处理 微量元素在临床应用中面临的巨大问题是样品采集、储存。除非在采集、储存和分析过程中采取特殊的预防措施,否则非常容易出现极端错误,尤其是样品的完整性,很有可能在被分析前就受到来自样品收集和样品处理过程中所带来的污染或受到被分析物含量在储存期间降低的影响。如果发生了上述情况,即使所采用的分析方法灵敏度和准确度非常高,所得到的检测结果对于临床要求来说也是无效的。因此,仅讨论检测方法的精度不足以满足临床检测的需求。本文讨论有可能阻碍获得精准临床分析数据的若干原因,提出对生物样品进行微量元素检测时所需的注意事项,以及在临床实验室开展相关检测的基本要求,从而得出适用于临床的误差来源控制方法。

2 血液微量元素检测

2.1 采血管 采血管的管壁材料和管塞材料是影响微量元素检测结果的重要因素。例如,检测血清Al时不应用玻璃管,检测Cd时不应用含Cd基软化剂的塑料管,检测Zn时不应使用Zn掺杂的管塞。选择合适的采血管对微量元素的检测尤为重要,从采血管中抽检(不同批次)其微量元素本底值,用纯水浸出液和弱酸浸出液进行微量元素检测,对比采血管本底值与待检测元素的含量范围,一般低于待检测元素的1/10则认为不会显著影响微量元素分析结果。但应注意的是,纯水和弱酸不能完全模拟血液样品在采血管中储存情况,此时应使用具有标定值的血液样品来测试采血管的本底值,如果微量元素的检测值不高于标定值的10%,则认为该采血管可以用于该微量元素的检测。同时,还应当注意的是,由于添加剂的存在,血液中的氨基酸和多肽可能附着于管壁上,此时微量元素的检测值会低于标定值。

市面上常见的普通采血管中Al、V、Zn、Fe等微量元素含量较高,应采用微量元素专用试管采血,否则会得出错误的结论[9]。

2.2 采血针 在微量元素检测中使用不锈钢采血针收集血液通常是不合适的,会严重影响对某些元素(如Cr、Co、Ni、Mn)的检测结果,替代方案可以采用聚丙烯材质的静脉采血针。

2.3 抗凝剂 全血、血浆采血管中添加抗凝剂是微量元素污染的主要来源。多数抗凝剂是聚阴离子(如肝素)或金属螯合剂(如乙二胺四乙酸、枸橼酸盐),这些抗凝剂在制备过程中对阳离子/金属离子具有较高的亲和力,常是微量元素污染的主要来源。一般情况下,需对多批次的采血管进行抽样来评估其空白中所携带的微量元素值。由于抗凝剂的存在,在微量元素检测的过程中血清的检测结果常优于血浆或全血。

2.4 分离血清和红细胞 凝血和分离程序的标准化,以及尽量避免溶血作用对微量元素的检测非常重要。部分元素(如Pb、Zn)在红细胞中的含量高于血清,应通过检测血浆或血清样品中的血红蛋白来评估溶血状况,否则会得出不正确的结果。

2.5 污染控制 在某些情况下,血清微量元素的检测会受到被采血者皮肤或医生手中汗液污染的可能,而汗液中Ni含量约为血清的20倍,Cr含量约为血清的10倍[10]。采血时,应充分清洁皮肤,尽可能防止皮肤表面污染和组织液渗入,采血过程中使用无粉橡胶手套。

2.6 储存 样品应储存在4 ℃(短期,1周)的冰箱中或冷冻至-20 ℃及更低温度下(长期,仅限塑料管)[11]。血液样品也可以采用冻干的方式长期保存。总体而言,微量元素在储存期间的变化与元素种类密切相关。

3 尿液微量元素检测

3.1 采尿杯 一般采用聚乙烯材料作为收集尿液的容器,而且在使用前应采用弱酸清洗处理。

3.2 污染控制 尿液应直接排入经弱酸清洗的聚乙烯容器中,该容器可用密封盖封存。尿液收集过程中进入容器的粉尘是影响微量元素含量的潜在因素,尤其是对24 h尿液样品,多次将容器打开接触空气的过程会对检测结果造成影响。同时,也应注意分泌物、皮肤、衣物等污染尿液样品。

3.3 储存 样品应储存在4 ℃(短期,1周)的冰箱中或冷冻至-20 ℃及更低温度下(长期,仅限塑料管),尽量减少尿液中的添加剂(常用的有稀盐酸、稀硝酸)的使用。再次进行取样分析前,应将样品恢复至室温,混匀后再进行检测。

BORNHORST等[12]对储存了1、2、8、65 d的24 h尿液样品进行稳定性试验,期间多数元素含量变化较小,但值得注意的是,Al含量随着时间推移而升高,Hg含量随着时间推移而下降。

4 头发和指甲微量元素检测

临床也可对头发(一般取距头皮不超过2 cm的头发样品)和指甲样品进行采样,该采样过程方便、易操作、易于保存和运输。

在对样品进行微量元素分析前通常需要对样品进行前处理,前处理的方法取决于生物样品的种类、样品的大小、特定微量元素的含量范围、基质干扰以及所采用的分析方法。对血清、血浆和尿液样品,一般采用稀释法降低基质干扰。同时应当注意的是,在分析超痕量元素时,考虑到基质干扰和灵敏度,常对稀释倍数有所妥协。对于全血、头发和指甲样品,一般采用消解的方法,消化的过程中有机物被转化为溶液中更简单的无机形式[13]。但消解过程中所使用的溶剂、密封消解罐的本底值、多次转移样品和溶液等操作步骤均有引入微量元素干扰的风险。

在影响微量元素分析结果的各种因素中,最重要的两个因素是各个环节所引入的污染、标准物质和质控品的稳定性。任何被分析物的检测稳定性均受到样品采集、储存、前处理和分析过程中所引入污染的影响。同时,被分析物的检测稳定性也受到由标准物质、质控品的精度,以及在储存过程中稳定性因素的影响。

5 检测方法的性能比较

本节考虑最常用的微量元素检测方法,并对各种方法的优缺点加以讨论和比较。表1总结了微量元素常用检测方法的一些基本特性。

5.1 溶出伏安法 阳极溶出伏安法是将恒电位电解富集与伏安法测定相结合的一种电化学分析方法。该方法能检测40多种元素,灵敏度高,可检测10-9~10-7mol/L的金属离子,但检测速度较慢,结果准确性较低。国内刘保启等[14]采用微分脉冲阳极溶出伏安法检测癌症患者血液中Zn、Cd、Pb和Cu元素含量,为癌症与血液中微量元素含量的相关性研究提供了临床数据。

5.2 原子吸收光谱法(AAS) AAS是主要用于检测样品中特定金属元素含量的分析方法,可用于检测溶液中70余种不同金属的含量。该技术通常使用火焰原子化器(F-AAS),但也可使用其他原子化器,如石墨炉(GF-AAS)和氢化物发生(HG-AAS)。

F-AAS仅用于液体样品的分析,需要相对较大的样品量。F-AAS的检测速度相对较慢,最好在单一元素或一些元素被确定时使用样品。F-AAS的检测限为0.1~100 μg/L,但由于F-AAS的原子化火焰温度较低,使部分难熔元素不能完全雾化,从而导致灵敏度降低,因此在检测痕量水平的B、钨(W)、钽(Ta)、锆(Zr)、As和Sn等元素时面临很大挑战。

GF-AAS通常比F-AAS的灵敏度高、检测限低(0.01~10 μg/L)、进样量少,还可直接分析固体样品。但是GF-AAS产生的总能量较F-AAS小,由被分析物原子的光程长度不同所引起的基体干扰更严重,检测的精密度较F-AAS差,而且相对F-AAS的检测速度更慢。

HG-AAS适用于锗(Ge)、Sn、Pb、As、Sb、铋(Bi)、Se和碲(Te)等元素。在一定的酸度下,HG-AAS将被测元素还原成极易挥发与分解的氢化物,如AsH3、SnH4、BiH3等,经载气送入石英管后进行原子化与测定。但HG-AAS并不能检测所有元素,因此其在多微量元素同时检测上的应用受到限制。

郑举鹏等[15]采用F-AAS检测深圳南山<3岁儿童血液微量元素Cu、Fe、Zn、Ca、Mg、P含量;李芳等[16]探讨采用适宜基体改进剂消除GF-AAS测定血Pb的基体干扰,建立基体改进剂测定血Pb的方法,回收率为92.7%~100.8%,检测限为4.2 μg/L;索有瑞[17]研究了HG-AAS用于全血、血清、胎盘、头发、指甲和尿液样品中As和Se的检测方法。

5.3 电感耦合等离子体发射光谱/质谱法 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)的主要优点为能同时检测多种元素,其缺点为易受其他元素及背景辐射的影响。ICP-OES的检测限与F-AAS接近(0.1~100 μg/L),对Al、Ba等难溶金属元素的检测灵敏度较高,而且ICP-OES的动态范围(5~7个数量级)较AAS的动态范围(2~3个数量级)更大。

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)灵敏度(<0.001~10 μg/L)较ICP-OES高50~100倍以上,而且受基质干扰的影响较AAS低。此外,ICP-MS具有多元素检测能力和更高的样品通量,这些特征使其对临床应用有非常大的吸引力。ICP-MS技术的另一优点是可提供同位素检测能力。同位素检测能力是许多临床实验室所必需,可进行同位素示踪剂、稀释度和比例的检测,超出了该领域其他传统的AAS技术。

ICP-OES和ICP-MS的特点可满足对样品中多元素进行检测的临床实验室需求。因而,该技术已被成功应用到与生物学意义息息相关的血液、尿液中微量元素的定量分析。PROHASKA等[18]采用ICP-OES对全血、血浆、红细胞、淋巴细胞中的Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等元素进行检测;HEITLAND等[19]采用ICP-MS对德国北部130位志愿者血液中37种微量元素进行了检测;美国疾控预防控制中心推荐的尿液和血液中多种微量元素检测方法均为ICP-MS[20-21];加拿大健康部门在2007—2011年对人口微量元素普查所采用的检测方法为ICP-MS[22]。由此可见,ICP-MS已成为临床最为推荐的微量元素检测方法。

表1 微量元素常用检测方法基本特性Table 1 Basic characteristics of common analytical methods for the determination of trace elements

5.4 X射线荧光法(XRF) XRF可分析范围包括原子序数≥4(铍)的所有元素,常规分析一般用于原子序数≥9(氟)的元素。新型仪器的检测限一般可达10-6~10-5g/g(ppm级);在比较有利的条件下,对多种元素也可检测到10-9~10-7g/g(ppb级)。XRF分析具有谱线简单、不破坏样品、基体的吸收和增强效应较易克服、操作简便、测定迅速等优点,已广泛用于地质材料分析,以及钢、水泥、考古样品、法医样品和环境样品的微量元素分析。

XRF相较于ICP-MS优点在于,ICP-MS要求样品为液态,样品前处理复杂,需由专业人士操作;XRF要求样品为固态、液态或粉末皆可,对头发、指甲等固体生物样品的检测较为合适。但相对于ICP-MS,XRF灵敏度低,检测限高,对超痕量元素的检测应用受到了限制。国外KHUDER等[23]采用XRF和全反射XRF(T-XRF)检测全血、头发样品中的多种微量元素,以确定非暴露人群的参考范围。KWIATEK等[24]探讨了不同类型的前处理方式以适用于T-XRF和XRF技术检测鱼、肉和标准物质中K、Ca、Fe、Ni、Cu、Zn的含量。ZHANG等[25]为研究甲状腺激素对微量元素平衡的影响,检测了甲状腺功能亢进症患者在131I治疗前后红细胞和血清中Fe、Cu、Zn含量的变化。

5.5 中子活化分析法(NAA) NAA是一种绝对分析方法,已广泛用于基础地质研究,能够在不破坏样品的情况下测定岩样中50多种不同元素,并可多元素同时测定及测定同位素组成。对部分元素,NAA是最灵敏的分析方法之一,灵敏度可达10-13~10-6g/g,甚至可分析小型稀有样品,例如月球样品或分离后的矿物。NAA的不足之处是所需设备复杂、价格昂贵,分析周期较长,不能检测元素的化学状态和结构。NAA可用于分析人体毛发、器官、癌组织、神经系统中的微量元素分布[26-28]。

6 微量元素检测临床应用

6.1 人体微量元素检测现状 近几十年来,由于人类活动增加了大气层中微量元素的含量,关于微量元素的研究也逐年增加。此外,酸沉淀促进了许多微量元素的溶解,增强了其生物利用度。因此,一些有害元素,如Pb、Cd和Hg积聚在生物圈中,对生命系统造成不利影响。

由于工业化发展程度较高,人体微量元素检测在北美、欧洲等发达国家临床应用较早,并在有害元素污染监控、必需微量元素日常摄入等方面的研究取得了较高水平。美国疾病预防控制中心推荐带动力学反应池的电感耦合等离子体质谱仪检测尿液和血液中的多种微量元素[20-21];美国环境与健康实验室开展了超过30年的生物监测项目,持续关注微量元素在人体血液、尿液或其他生物样品中的分布[29-33];加拿大卫生部门(Health Canada)开展的健康调查中关注了多达13种微量元素在血液和尿液样品中的分布[22];WHO欧洲分部开展了对欧洲各国的生物监测项目,比较各国人群血液和尿液Pb、Hg、Cd和As元素的分布[34]。

除各国健康项目逐渐开展对微量元素的监测外,各国科研人员也开展了多项与微量元素相关的研究,重点关注于建立健康人群微量元素的参考范围[35-37],探索疾病与微量元素异常之间的关系[38-40],监测环境中有害元素污染对人体造成的危害等[41-43]。法国勒阿弗尔医院药动学和临床毒理学实验室GOULLÉJ等[35]通过对100名志愿者全血、血浆和尿液,以及45名志愿者头发样品中微量元素含量的检测,建议的参考范围见表2。

随着研究手段的进步,更多微量元素的生物学意义已为人们所知,但是,如何阐述其在医学领域的潜在重要意义,以及如何通过技术发展使临床方便可行地获得可靠的数据,仍是当前面临的两个重要问题。

目前,我国人体微量元素的检测已逐渐被广大医疗机构接受,尤其得到营养学家及儿科专家的广泛认可,多数妇幼保健医院、儿童医院以及部分综合医院儿科已将Pb、Zn、Cu、Ca、Mg、Fe等作为常规检测项目,为健康体检、疾病筛查、人口出生缺陷的控制及疾病诊疗提供临床辅助依据等。

6.2 常见的人体微量元素检测仪器

6.2.1 电化学分析仪 该仪器价格适中,检测结果准确,符合医院要求,有明确的国家检验标准,医院一次性投入不高,运营成本低。但该仪器固体电极不能长时间稳定使用,分析速度较慢,抗干扰能力较差,同时,使用时用到Hg,对环境和实验人员的污染较重。由于其价格较低,目前多用于县级以下地区的医疗机构。

6.2.2 原子吸收光谱仪 该仪器检测结果准确,一次性投入大,运营成本高,多用于三级甲等医院。目前国内常用的原子吸收光谱仪按照技术发展水平大致可分为3代,即单火焰原子吸收光谱仪、火焰原子吸收光谱仪加外置石墨炉、一体化火焰加内置石墨炉原子吸收光谱仪(此为当前主流产品,如日立公司Z5000、岛津公司AA6800、PE公司的AA800、北京东西分析仪器有限公司AA7000系列等)。

6.2.3 电感耦合等离子体质谱仪 该仪器现阶段基本由国外仪器公司垄断,价格高昂,一般由独立的第三方医学分析实验室提供微量元素的检测服务。第三方医学分析实验室所采用的仪器主要为安捷伦(7500、7700)、热电(iCAP Q系列)和铂金埃尔默(NexION系列)品牌下产品。经中国食品药品监督管理局认证可应用于临床的国产电感耦合等离子体质谱仪仅有毅新博创(北京)生物科技有限公司Clin-ICP-QMS-I人体微量元素分析仪。与国产AA-7030A型医用原子吸收分光光度计、BH7100S型原子吸收光谱仪比较,Clin-ICP-QMS-I人体微量元素分析仪可分析元素种类、检测灵敏度、检测限、同位素分析能力、线性范围、多元素分析能力有极大提高,样品干扰程度极小,是临床微量元素检测的发展方向(见表3)。

7 总结

当前,微量元素与人体健康、重金属污染防治等问题越来越受到关注。研究人员一直致力于开发更精确、更灵敏、更稳定、更便捷的微量元素检测手段,临床工作人员更致力于研究健康人群微量元素参考范围、微量元素与疾病的关系,以及重金属暴露人群的健康状况。微量元素的检测和分析受到多种因素的制约,从生物样品的采集、储存和处理,标准物质的选择,分析技术的选择,微量元素数据的分析,均在一定程度上影响了微量元素在人体内的分布与作用的了解程度。现阶段来看,ICP-MS将逐步取代AAS成为微量元素检测的主要手段。随着更大范围的微量元素调查和研究,临床将获得大量的微量元素数据,对了解和掌握微量元素在人体内的作用方式及关键意义有重大帮助。

本文文献检索策略:

于PubMed、Web of Science、中国知网、万方数据知识服务平台等中英文数据库,检索微量元素的检测方法及应用的相关文献,以微量元素及其检测方法为中英文检索词,发表时间不限。

作者贡献:熊婵进行文章的构思与设计、可行性分析,撰写论文;黎庆进行文献/资料收集、整理及论文的修订;马庆伟负责文章的质量控制及审校,对文章整体负责,监督管理。

本文无利益冲突。

表2 健康志愿者全血、血浆、尿液和头发样品中微量元素的建议参考范围〔μg/L,M(P5,P95)〕[35]Table 2 Reference range of trace elements in human whole blood,plasma,urine and hair of healthy volunteers

表3 3种国产微量元素分析仪的性能比较Table 3 Comparison of the performance among three domestic trace element analyzers

[1]CORNELIS R,HEINZOW B,HERBER R F,et al.Sample collection guidelines for trace elementsin blood and urine[J].J Trace Elem Med Biol,1996,10(2):103-127.

[2]SCHULTZE B,LIND P M,LARSSON A,et al.Whole blood and serum concentrations of metals in a Swedish population-based sample[J].Scand J Clin Lab Invest,2014,74(2):143-148.DOI:10.3109/00365513.2013.864785.

[3]KAZI T G,AFRIDI H I,KAZI N,et al.Copper,chromium,manganese,iron,nickel,and zinclevels in biological samples of diabetes mellitus patients[J].Biol Trace Elem Res,2008,122(1):1-18.DOI:10.1007/s12011-007-8062-y.

[4]KHAN F A,AL JAMEIL N,ARJUMAND S,et al.Comparative study of serum copper,iron,magnesium,and zinc in type 2 diabetes-associated proteinuria[J].Biol Trace Elem Res,2015,168(2):321-329.DOI:10.1007/s12011-015-0379-3.

[5]PEREIRA R,RIBEIRO R,GONCALVES F.Scalp hair analysis as a tool in assessing human exposureto heavy metals (S.Domingos mine,Portugal)[J].Sci Total Environ,2004,327(1):81-92.DOI:10.1016/j.scitotenv.2004.01.017.

[6]HARKINS D K,SUSTEN A S.Hair analysis:exploring the state of the science[J].Environ Health Perspect,2003,111(4):576-578.

[7]VANCE D E,EHMANN W D,MARKESBERY W R.Trace element content in fingernails and hair of a nonindustrialized US control population[J].Biol Trace Elem Res,1988,17(1):109-121.

[8]GARLAND M,MORRIS J S,ROSNER B A,et al.Toenail trace element levels as biomarkers:reproducibility over a 6-year period[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,1993,2(5):493-497.

[9]熊婵,蒋学慧,田亚平,等.ICP-MS法测定采血管中的20种微量元素[J].光谱学与光谱分析,2016,36(11):3676-3682.DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2016)11-3676-07.XIONG C,JIANG X H,TIAN Y P,et al.Determination of 20 trace elements in the blood collection tubes with ICP-MS [J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2016,36(11):3676-3682.DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2016)11-3676-07.

[10]CHRISTENSEN J M,PEDERSEN L.Enzymatic digestion of whole blood for improved determination of cadmium,nickel and chromium by electrothermal atomic absorption spectrophotometry:measurements in patients with rheumatoid arthritis and in normal humans[J].Acta Pharmacol Toxicol (Copenh),1986,59(Suppl 7):399-402.

[11]SUBRAMANIAN K S.Storage and preservation of blood and urine for trace element analysis[J].Biol Trace Elem Res,1995,49(2/3):187-210.

[12]BORNHORST J A,HUNT J W,URRY F M,et al.Comparison of sample preservation methods for clinical trace element analysis by inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Am J Clin Pathol,2005,123(4):578-583.DOI:10.1309/L241-WUER-8831-GLWB.

[13]BOLANN B J,RAHIL-KHAZEN R,HENRIKSEN H,et al.Evaluation of methods for trace‐elementdetermination with emphasis on their usability in the clinical routine laboratory[J].Scand J Clin Lab Invest,2007,67(4):353-366.DOI:10.1080/00365510601095281.

[14]刘保启,王玉春,胡孝忠,等.同时测定癌症病人血液中锌镉铅铜的微分脉冲阳极溶出伏安法[J].分析测试学报,2003,22(3):84-86.DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2003.03.027.LIU B Q,WANG Y C,HU X Z,et al.Simultaneous determination of zinc,cadmium,lead and copper in blood from cancerous patients by differential pulse anodic stripping voltammetry[J].Journal of Instrumental Analysis,2003,22(3):84-86.DOI:10.3969/j.issn.1004-4957.2003.03.027.

[15]郑举鹏,奚燕娟.深圳南山0~2岁儿童血微量元素及其对健康的影响研究[J].微量元素与健康研究,2003,20(4):16-19.DOI:10.3969/j.issn.1005-5320.2003.04.009.ZHENG J P,XI Y J.Study of the relation between trace element and health status of children aged 0-2 years in Shenzhen Nanshan district[J].Studies of Trace Elements and Health,2003,20(4):16-19.DOI:10.3969/j.issn.1005-5320.2003.04.009.

[16]李芳,杨晓峰,谢宏斌.改良基体改进剂用于石墨炉原子吸收测定血铅的研究[J].实用预防医学,2007,14(4):1227-1228.DOI:10.3969/j.issn.1006-3110.2007.04.120.LI F,YANG X F,XIE H B.Determination of blood lead by GFAAS using improved matrix modifier[J].Practical Preventive Medicine,2007,14(4):1227-1228.DOI:10.3969/j.issn.1006-3110.2007.04.120.

[17]索有瑞.氢化物发生原子荧光光谱法测定临床样品微量砷和硒[J].分析科学学报,1997,13(4):312-315.SUO Y R.Determination of trace As and Se in clinical samples by hydride generation atomic fluorescence spectrometry [J].Journal of Analytical Science,1997,13(4):312-315.

[18]PROHASKA C,POMAZAL K,STEFFAN I.Determination of Ca,Mg,Fe,Cu,and Zn in bloodfractions and whole blood of humans by ICP-OES[J].Fresenius J Anal Chem,2000,367(5):479-484.DOI:10.1007/s002160000383.

[19]HEITLAND P,KÖSTER H D.Biomonitoring of 37 trace elements in blood samples from inhabitants of northern Germany by ICP-MS[J].J Trace Elem Med Biol,2006,20(4):253-262.DOI:10.1016/j.jtemb.2006.08.001.

[20]CALDWELL K L,PIRKLE J L.Urine multi-element ICP-DRCMS,2014[EB/OL].[2017-08-15].https://www.cdc.gov/nchs/data/nhanes/nhanes_13_14/UM_UMS_UTAS_UTASS_H_MET.pdf.

[21]JARRETT J M,PIRKLE J L.Blood metals panel 2 (BMP2)ICP-DRC-MS,2012[EB/OL].[2017-08-15].https://www.cdc.gov/nchs/data/nhanes/nhanes_11_12/PbCd_G_met_blood%20 metals.pdf.

[22]HAINES D A,SARAVANABHAVAN G,WERRY K,et al.An overview of human biomonitoring of environmental chemicals in the Canadian Health Measures Survey:2007-2019[J].Int J Hyg Environ Health,2017,220(2):13-28.DOI:10.1016/j.ijheh.2016.08.002.

[23]KHUDER A,BAKIR M,KARJOU J,et al.XRF and TXRF techniques for multi-element determination of trace elements in whole blood and human hair samples[J].J Rad Nuc Chem,2007,273(2):435-442.DOI:10.1007/s10967-007-6869-9.

[24]KWIATEK W M,KUBICA B,PALUSZKIEWICZ C,et al.Trace element analysis by means of synchrotron radiation,XRF,and PIXE:selection of sample preparation procedure[J].Journal of Alloys and Compounds,2001,328(1):283-288.DOI:10.1016/S0925-8388(01)01318-4.

[25]ZHANG F,LIU N,WANG X,et al.Study of trace elements in blood of thyroid disorder subjects before and after131I therapy[J].Biol Trace Elem Res,2004,97(2):125-133.DOI:10.1385/BTER:97:2:125.

[26]LAL G,SIDHU N P,SINGH I,et al.Neutron activation analysis of trace elements in human hair:effect of dietary and environmental factors[J].Int J Rad Appl Instrum B,1987,14(5):499-501.

[27]BHANDARI H P S,LAL G,SIDHU N P S,et al.Trace element analysis of hair of mentally retarded children[J].J Rad Nuc Chem,1987,119(5):379-385.DOI:10.1007/BF02162048.

[28]PLANTIN L O,LYING-TUNELL U,KRISTENSSON K.Trace elements in the human central nervoussystem studied with neutron activation analysis[J].Biol Trace Elem Res,1987,13(1):69-75.DOI:10.1007/BF02796622.

[29]MCKELVEY W,GWYNN RC,JEFFERY N,et al.A biomonitoring study of lead,cadmium,and mercury in the blood of New York city adults[J].Environ Health Perspect,2007,15(6):1435-1441.DOI:10.1289/ehp.10056.

[30]DECASTRO B R,CALDWELL K L,JONES R L,et al.Dietary sources of methylated arsenic species in urine of the United States population,NHANES 2003-2010[J].PLoS One,2014,9(9):e108098.DOI:10.1371/journal.pone.0108098.

[31]MORTENSEN M E,CAUDILL S P,CALDWELL K L,et al.Total and methyl mercury in whole blood measured for the first time in the U.S.population:NHANES 2011-2012[J].Environ Res,2014,134:257-264.DOI:10.1016/j.envres.2014.07.019.

[32]TELLEZ-PLAZA M,NAVAS-ACIEN A,CALDWELL K L,et al. Reduction in cadmium exposure in the United States population,1988-2008:the contribution of declining smoking rates[J].Environ Health Perspect,2012,120(2):204-209.DOI:10.1289/ehp.1104020.

[33]CALDWELL K L,MORTENSEN M E,JONES R L,et al.Total blood mercury concentrations in the U.S.population:1999-2006[J].Int J Hyg Environ Health,2009,212(6):588-598.DOI:10.1016/j.ijheh.2009.04.004.

[34]WHO Regional Office for Europe.Human biomonitoring:facts and figures;2015[EB/OL].[2017-08-15].http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0020/276311/Human-biomonitoringfacts-figures-en.pdf.

[35]GOULLÉJ P,MAHIEU L,CASTERMANT J,et al.Metal and metalloid multi-elementary ICP-MS validatio in whole blood,plasma,urine and hair:reference values[J].Forensic Sci Int,2005,153(1):39-44.DOI:10.1016/j.forsciint.2005.04.020.

[36]KRACHLER M,ROSSIPAL E,MICETIC-TURK D.Concentrations of trace elements in sera of newborns,young infants,and adults[J].Biol Trace Elem Res,1999,68(2):121-135.DOI:10.1007/BF02784401.

[37]FORRER R,GAUTSCHI K,LUTZ H.Simultaneous measurement of the trace elements Al,As,B,Be,Cd,Co,Cu,Fe,Li,Mn,Mo,Ni,Rb,Se,Sr,and Zn in human serum and their reference ranges by ICP-MS[J].Biol Trace Elem Res,2001,80(1):77-93.DOI:10.1385/BTER:80:1:77.

[38]FORRER R,WENKER C H,GAUTSCHI K,et al.Concentration of 17 trace elements in serum and whole blood of plains viscachas(Lagostomus maximus) by ICP-MS,their reference ranges,and their relation to cataract[J].Biol Trace Elem Res,2001,81(1):47-62.DOI:10.1385/BTER:81:1:47.

[39]SARKOZY M,FEKETE V,SZUCS G,et al.Anti-diabetic effect of a preparation of vitamins,minerals and trace elements in diabetic rats:a gender difference[J].BMC Endocr Disord,2014,14:72.DOI:10.1186/1472-6823-14-72.

[40]SADEGHI N,OVEISI M R,JANNAT B,et al.The relationship between bone health and plasma zinc,copper lead and cadmium concentration in osteoporotic women[J].J Environ Health Sci Eng,2014,12(1):125.DOI:10.1186/s40201-014-0125-3.

[41]LAAMECH J,BERNARD A,DUMONT X,et al.Blood lead,cadmium and mercury among children from urban,industrial and rural areas of Fez Boulemane region (Morocco):relevant factors and early renal effects[J].Int J Occup Med Environ Health,2014,27(4):641-659.DOI:10.2478/s13382-014-0275-7.

[42]AL-SALEH I,ABDULJABBAR M,AL-ROUQI R,et al.The extent of mercury (Hg) exposure among Saudi mothers and their respective infants[J].Environ Monit Assess,2015,187(11):678.DOI:10.1007/s10661-015-4858-y.

[43]AFRIDI H I,TALPUR F N,KAZI T G,et al.Estimation of calcium,magnesium,cadmium,andlead in biological samples from paralyzed quality control and production steel mill workers[J].Environ Monit Assess,2015,187(6):350.DOI:10.1007/s10661-015-4517-3.

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