电子垃圾拆解区儿童外周血脂褐素水平的检测分析

陈展鹏，霍 霞，陈梓涵，黄 宇，陈树钦，徐锡金，3

（1．汕头大学医学院环境医学与发育毒理学实验室，广东 汕头 515041；2．暨南大学环境学院，广东 广州 510632；3．汕头大学医学院细胞生物学与遗传学教研室，广东 汕头 515041）

脂褐素又称老年素，是由细胞器碎片中的不饱和脂肪受自由基攻击过氧化产生的醛类物质与氧化蛋白交联而形成的一种电子密度不等，含溶酶体消化物与脂肪残存物的褐色脂肪色素颗粒[1]。脂褐素可以沉积于神经、心肌、肝脏、肾脏、肾上腺、睾丸间质和附睾管等组织细胞的核周围，导致细胞代谢减缓，活性下降，造成器官功能的衰退，促进衰老的发生，而引起诸如智力和记忆力的衰退，血管纤维性病变等危害[2]。细胞内的脂褐素可以通过胞吐作用或者细胞死亡后的内容物溢出，而进入到血液循环中[3-4]。同时，血液中的脂褐素来源于脂质过氧化产生的醛类物质对红细胞膜、内皮细胞膜等膜系统以及血液中蛋白质的损伤作用。因此，血液中脂褐素常被用来反映机体脂质过氧化的产生，以及监测机体衰老和相关的慢性疾病发生的风险[5-6]。研究表明，环境重金属铅暴露增加了职业铅暴露工人红细胞中脂褐素的水平，其推测可能与工人体内脂质过氧化的增加有关[7]。动物实验表明，多环芳烃暴露通过促进脂质过氧化增加了细胞内脂褐素的水平[8]。但也有研究表明职业铅暴露工人的红细胞中脂褐素的水平降低[9]。汕头市贵屿镇是一个具有40多年历史的电子垃圾拆解回收集散地，每年有170万吨电子垃圾被非正式的拆解，造成当地空气、土壤和河流沉积物被电子垃圾拆解排放的污染物污染，其中包括铅等重金属污染物和多环芳烃等有机污染物[10]。由于儿童各器官系统正处于发育的关键时期，如果受到环境污染物暴露的影响，导致血液中脂褐素的加速生成，可能反映出儿童体内脂质过氧化损伤和重要组织器官衰老的风险增加。本研究通过检测和分析电子垃圾拆解区儿童外周血脂褐素的水平，探讨电子垃圾污染和年龄因素对儿童外周血脂褐素水平的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2019年11—12月，招募156名3～6岁儿童，平均年龄（4.74±0.84）岁，其中暴露组78名（男37名，女41名），来自汕头市贵屿镇（电子垃圾拆解区），参照组78名（男46名，女32名），来自汕头市濠江区（除不存在电子垃圾污染或其它化学、农业和工业污染外，其它情况与贵屿镇相似）。研究对象均为无早衰症及溶酶体贮积症的健康儿童。本研究通过汕头大学医学院伦理委员会审定，研究对象的家长均签署知情同意书。

1.2 样本采集与处理

由受过专业培训的护士于早晨使用真空无抗凝剂采血管采集空腹儿童的肘静脉外周血2 mL，置于冰上迅速运送至实验室。将已凝固的外周血于3 000 r/min离心15 min后，按照适当的量分装血清，置于-80℃低温冰箱保存，待检测分析。

1.3 血清脂褐素水平检测

通过荧光定量法分析测定血清脂褐素水平[5]。取100 μL血清加入4 mL乙醇和乙醚有机混合溶液（V乙醇∶V乙醚=3∶1）中，振荡混匀，3 000g离心5 min，弃上清液；再次加入4 mL乙醇和乙醚有机混合溶液（V乙醇∶V乙醚=3∶1），振荡混匀，3 000g离心5 min，弃上清液；取3 mL 67 mmol/L的磷酸盐缓冲液加入沉淀物中，溶解并混匀。利用Infinite M200Pro光栅型全波长酶标仪（瑞士Tecan公司），于发射波长345 nm和激发波长430 nm处，测定脂褐素的荧光强度。脂褐素水平以任意单位（AU）表示。

1.4 统计学方法

利用SPSS 22.0统计软件进行分析，符合正态分布的计量资料以±s表示，采用独立样本t检验方法进行两组间差异比较，采用双因素方差分析研究不同分组和不同年龄对脂褐素水平的影响，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

暴露组血清脂褐素水平为（235±72）AU，低于参照组（272±100）AU，且主要以男童的组间差异较为明显，差异具有统计学意义（P＜0.05），见图1。将年龄划分为3～4岁和5～6岁两种年龄段，采用双因素方差分析分组和年龄组对脂褐素水平的影响。Levene方差齐性检验结果显示，F=2.54，P=0.059，大于显著性水平0.05，因此数据满足方差齐性。在本研究中，分组和年龄对脂褐素水平的影响不存在交互作用（F=1.26，P=0.26）。主效应分析提示，分组作用对脂褐素水平的影响显著（F=5.01，P=0.02）。

图1 两组儿童血清中脂褐素水平比较

3 讨论

脂褐素是一种随着年龄增加在细胞和血液中积累的自发荧光交联物质，其作为氧化剂可进一步损伤线粒体和溶酶体，造成细胞代谢功能障碍[6]。脂褐素的积累反映了机体脂质过氧化和衰老与慢性疾病的发展有关，包括黄斑变性、心力衰竭、阿尔茨海默病和动脉粥样硬化等[2]。相反，脂褐素水平的降低反映了细胞代谢的轻度抑制[11]。本课题组前期研究发现，重金属和有机污染物暴露儿童体内单核细胞、淋巴细胞和炎症细胞因子的水平远高于参照地区，与儿童体内慢性低度炎症的产生有关[12-13]。相关研究表明，机体内有一套清除脂褐素的机制，通过吞噬细胞吞噬清除脂褐素来维持体内较低的脂褐素水平[14]，因此，污染物暴露可能通过增加炎症细胞的水平使儿童血液中的脂褐素处于一个低水平的状态。这与本研究的结果一致，暴露组儿童血清脂褐素水平低于参照组，且主要以男童的组间差异较为显著（P＜0.05），表明电子垃圾拆解造成的环境污染物暴露可能通过增加炎症反应降低了儿童体内脂褐素的水平，且由于男童更为活跃，污染物暴露对其影响更大。以往的研究认为，血液中脂褐素水平随着年龄的增长而逐渐增高[5]。但本研究经双因素方差分析发现，只有分组影响了儿童血清脂褐素水平，年龄对脂褐素的影响不显著。相关研究表明重金属和有机污染物暴露可导致线粒体功能障碍，最终抑制细胞的代谢活动[15-16]。因此，脂褐素水平的降低也可能是由于电子垃圾拆解造成的环境污染物暴露通过抑制细胞代谢影响了细胞衰老代谢进程。污染物暴露促进炎症以及抑制细胞代谢的作用可能远大于污染物暴露促进脂质过氧化的作用，因而导致儿童血液中脂褐素处于一个低水平的状态。对于儿童来说，细胞代谢的抑制可能引起重要组织器官的发育受阻和功能衰退，而导致个体各个生理系统发育水平降低，最终阻碍儿童的生长发育[17]。这与本课题组前期的研究结论一致，表明电子垃圾拆解造成的环境污染物暴露与儿童身高、体重等发育指标的降低有关[18]。综上所述，电子垃圾拆解区的环境污染物暴露可能通过激活炎症反应以及抑制儿童重要组织器官细胞代谢功能，降低儿童外周血脂褐素的水平，为进一步研究环境污染物暴露对儿童重要组织器官中细胞衰老代谢进程的影响提供了依据。