湖北省恩施土家族苗族自治州环境硒水平与老年性白内障的相关性

张 亮 向艳芳 蒋祖林 温丰平

(恩施土家族苗族自治州中心医院1 眼科中心,2 关节外科,湖北省恩施市 445000)

白内障作为世界性首位致盲因素及致盲眼病,发病率高,治愈率低,给患者及社会造成巨大的经济负担[1-2]。老年性白内障是白内障最常见的类型,其发生机制复杂,原因众多,其中自由基及其相关的氧化应激是导致患者晶状体生理功能改变的关键因素[3]。硒是一种人体必需的微量元素,具有抗氧化及免疫调节的功能,能减轻细胞氧化应激损伤,对晶状体具有保护作用[4]。食物中的硒是人体摄入硒的主要来源,而食物中的硒很大程度上受环境影响[5]。湖北省恩施土家族苗族自治州(以下简称恩施州)硒资源丰富,人称“世界硒都”,拥有全球唯一探明的独立硒矿床,但州内不同区域的硒分布不均匀,因此研究硒与疾病的关系具有重要的公共卫生意义[6]。本研究探讨湖北省恩施州环境硒水平与老年性白内障的相关性,为临床防盲治盲工作提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 本研究参考《恩施土壤全硒含量分布的研究》[7],按照不同地区土壤硒含量,将恩施州分为富硒环境区(土壤硒含量≥1.28 mg/kg,包括恩施市、宣恩县、鹤峰县、咸丰县和利川市) 和缺硒环境区(土壤硒含量<1.28 mg/kg,包括来凤县、建始县和巴东县) 两个不同硒水平环境。采取简单随机抽样法,选取2018年10月至2021年10月在恩施州中心医院进行健康体检的600例老年人为研究对象,其中来自富硒环境区及缺硒环境区的老年人各300例,男性306例、女性294例,年龄61～80(68.3±4.2)岁。本研究已获得恩施州中心医院医学伦理委员会的批准。

1.2 纳入及排除标准 纳入标准:(1)年龄>60岁;(2)在恩施州内居住或常住年限在20年以上,生活饮食习惯相似;(3)所有研究对象均已签署知情同意书,自愿参加本研究。排除标准:(1)由眼部疾病及全身病变(严重高血压或糖尿病等)等原因导致的病理性白内障患者,或外伤性白内障患者;(2)无晶状体者;(3)既往行白内障摘除术+人工晶状体植入术的患者;(4)患有精神疾病及其他原因无法交流和依从性极差的患者;(5)同时参与其他临床研究者。

1.3 老年性白内障诊断标准及分级标准 裂隙灯显微镜下可见晶状体变性混浊,影响视力,且矫正视力≤0.7即可诊断为白内障[8]。利用晶状体混浊分类系统Ⅱ对晶状体混浊程度进行分级:晶状体皮质完全透明为0级;晶状体皮质出现少量点状混浊为1级;晶状体皮质的点状混浊范围扩大,瞳孔区出现少量点状混浊为2级;晶状体皮质出现车轮状混浊且超过两个象限为3级;晶状体皮质的车轮状混浊范围扩大,约50%的瞳孔区出现混浊为4级;约90%的瞳孔区出现混浊为5 级。将1～2级定义为轻型白内障,将3～5级定义为重型白内障。

1.4 研究方法 对所有研究对象进行血硒含量、发硒含量、血清谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性和血清硒蛋白P1(selenoprotein P,plasma,1,SEPP1)水平测定,同时对不同硒水平环境的居民饮用水及原产土豆进行硒含量测定。

1.4.1 样本采集:(1)清晨抽取研究对象空腹上臂静脉血5 mL,分别置入两管肝素抗凝真空采血管中,3 500 r/min离心3 min后获取血清,置于4 ℃冰箱保存,其中一管用于血硒含量检测,另一管用于GSH-Px活性及SEPP1水平检测。(2)剪取研究对象头枕部近发根处的头发约 1.0 g,蒸馏水浸泡,高纯水冲洗沥水后烘干,室温储存,备用于发硒含量检测。(3)采用简单随机抽样方法,采集两个不同硒水平环境研究对象的居民饮用水(居民家中的末梢水)1 000 mL、农田原产土豆1 000 g标本各100份进行硒含量检测。居民饮用水的采集参照《生活饮用水标准检验方法 水样的采集与保存:GB/T 5750.2—2006》[9]进行。

1.4.2 指标检测:参照《生物样品、水及土壤中痕量硒的荧光测定方法——一、发、血、尿和其他组织中痕量硒的测定》[10],采用荧光分光光度法检测血硒、发硒、饮用水及原产土豆的硒含量,采用5,5′-二硫对硝基苯甲酸比色法检测血清GSH-Px活性,采用ELISA测定血清SEPP1水平(试剂盒购自武汉华美生物工程有限公司,批号:62620210729A)。血硒含量、发硒含量、血清GSH-Px活性和血清SEPP1水平的检测均由湖北省硒与人体健康研究院完成。不同硒水平环境居民饮用水、原产土豆的硒含量检测均由国家富硒产品质量监督检验中心完成。

1.4.3 质量控制:湖北省硒与人体健康研究院和国家富硒产品质量监督检验中心均制定了统一的实验室质量控制规范,保证采样、样品分装、编码、运送符合实验室要求。检测前对实验室检测人员进行专业培训,保证检测的操作符合质量要求,每批样品包含空白样品、10% 平行样品、质控样品,且符合质控标准要求。使用同一批号的试剂开展检测。

1.5 统计学分析 用SPSS 22.0软件进行统计学分析。计量资料以(x±s)表示,两组间比较采用两独立样本t检验。计数资料以例数(百分比)表示,组间比较采用χ2检验。相关性分析采用Spearman秩相关检验。以P<0.05 为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 不同患病情况老年人血硒、发硒含量的比较 600例老年人中,老年性白内障患者244例(40.67%),其中轻型白内障患者98例,重型白内障患者146例。白内障老年人血硒、发硒含量均低于非白内障老年人(均P<0.05)。轻型白内障老年人血硒、发硒含量均高于重型白内障老年人(均P<0.05)。见表1。

表1 不同患病情况老年人血硒和发硒含量的比较(x±s)

2.2 来自不同硒水平环境老年人的一般资料、血硒和发硒含量、血清GSH-Px活性和SEPP1水平、白内障患病情况比较 来自不同硒水平环境老年人的年龄、性别比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。富硒环境区老年人的血硒含量、发硒含量、血清GSH-Px活性和SEPP1水平均高于缺硒环境区(均P<0.05)。富硒环境区、缺硒环境区的白内障患者例数分别为90例、154例,老年性白内障发生率分别为30.00%、51.33%,富硒环境区老年人的白内障发生率低于缺硒环境区(P<0.05)。见表2。

表2 来自不同硒水平环境老年人的一般资料、血硒和发硒含量、血清GSH-Px活性和SEPP1水平、白内障患病情况比较

2.3 不同硒水平环境的居民饮用水及原产土豆硒含量的比较 富硒环境区的居民饮用水及土豆硒含量均高于缺硒环境区(均P<0.05)。见表3。

表3 不同硒水平环境的居民饮用水及原产土豆硒含量的比较(x±s)

2.4 硒含量与老年性白内障的相关性 血硒含量、发硒含量与老年性白内障患病情况均呈负相关(rs=-0.531、-0.612,P=0.024、0.036)。

3 讨 论

研究表明,中国是世界上白内障致盲人数最多的国家[11]。白内障尤其是老年性白内障导致的视力障碍、独立性下降、行动受限,不仅对患者的日常生活功能和生活质量造成严重影响,还给患者家庭和社会造成沉重的医疗和护理负担,因此老年性白内障的预防、治疗及康复已经引起广泛关注[12-13]。本研究结果显示,居住于湖北省恩施州的600例老年人中,老年性白内障患者244例,发生率为40.67%,与既往流行病学调查结果[14-15]相比,在相对富硒的恩施州老年人的老年性白内障发生率整体偏低。此外,富硒环境区老年人的老年性白内障发生率低于缺硒环境区(P<0.05),说明环境硒水平与老年性白内障的发病有一定的相关性。

硒元素容易受环境地域影响,不同地区、不同环境土壤中的硒含量不同,国内外对硒的研究也因地域不同而所得结论有所差异。彭祚全等[16]指出,恩施州土壤硒含量直接影响农作物硒含量,地区土壤硒含量越高,当地农作物硒含量也相应较高。本研究中富硒环境区的原产土豆硒含量符合富硒标准[17],富硒环境区的土豆硒含量高于缺硒环境区,且居民饮用水的硒含量也高于缺硒环境区(均P<0.05),表明环境硒水平越高,居民饮用水及主要农作物的硒含量也相应越高。人体硒主要来源于饮用水及膳食,土豆作为恩施州主要农作物及主食来源,其摄入量对人体硒水平影响较大。本研究中,富硒环境区老年人的血硒含量、发硒含量均高于缺硒环境区(均P<0.05),反映出不同硒水平环境中老年人血硒、发硒含量存在差异性,人群血硒、发硒含量随环境硒水平的升高而升高[18],这一结果或可为恩施州环境硒水平与老年性白内障的研究提供理论基础。

血硒含量和发硒含量均可在一定程度上反映人体硒摄入水平和机体组织中的硒储备水平[19]。本研究结果显示,白内障老年人的血硒、发硒含量均低于非白内障老年人,且轻型白内障老年人的血硒、发硒含量均高于重型白内障老年人,血硒含量、发硒含量与老年性白内障患病情况呈负相关(均P<0.05),说明硒含量与老年人白内障的发病及病情严重程度有关。研究表明,氧化应激是白内障患病过程中最关键的环节,活性氧自由基是导致白内障的根本原因,抗氧化剂可有效防治白内障[20]。硒作为人体生命活动所必需的一种微量元素,在抗氧化、免疫调节、防治心脑血管疾病、护眼、抗癌等多方面均具有非常重要的意义[21]。晶状体中硒含量丰富,硒及硒蛋白在白内障发病机制中的抗氧化应激方面发挥关键作用[22]。硒是GSH-Px的组成成分,补充硒可以延缓白内障的进展,同时可以使血液、晶状体及房水中GSH-Px 活性明显增加,还可以延缓谷胱甘肽的减少,减少氧自由基产生[23]。Post 等[24]分析年龄相关性白内障患者血清硒水平和GSH-Px之间的相关性后发现,血清硒水平降低可能是年龄相关性白内障发病的潜在危险因素,并从基因层面验证了硒蛋白在白内障中的重要作用。SEPP1是反映人体硒营养水平的最佳含硒蛋白,具有抗氧化、结合重金属及营养神经细胞等功能,体内SEPP1以转运蛋白的形式将硒运送到外周组织,以维持体内各组织的硒平衡[25]。本研究结果显示,富硒环境区老年人的血硒含量、发硒含量、血清GSH-Px活性和血清SEPP1水平均高于缺硒环境区,老年性白内障发生率低于缺硒环境区 (均P<0.05),提示环境硒水平越高,老年人GSH-Px活性及SEPP1水平越高,老年性白内障患病率越低。既往研究显示,大剂量的硒可诱发小鼠实验性白内障,且小鼠角膜、虹膜、晶状体和视网膜尤其是房水中硒含量显著低于血浆硒含量[26];Li等[27]的研究显示,恩施州内富硒地区50岁以上人群老年性白内障发生率与国内部分地区相比并没有明显升高,这些研究结果均说明适量摄入高硒并不会增加白内障发生率。

目前全球仍有约15%的人口硒暴露不足,处于硒缺乏状态[28]。中国是世界上40个硒缺乏国家之一,恩施州作为世界硒都,整体硒资源丰富,老年人群白内障的患病率是否低于其他缺硒地区,目前尚未见其他相关的流行病学研究报告,后期应加强该方面的调查。此外,适量补充硒元素以防治白内障及其他缺硒相关性疾病也是未来的研究方向。本研究的不足之处在于纳入的样本量较小,后期须进一步开展多中心、大样本研究;本研究调查了来自恩施州不同硒水平环境老年人的白内障患病情况,但未进行膳食营养调查以进一步分析硒暴露来源,未来还应加强该方面的研究。

综上所述,湖北省恩施州环境硒水平与老年性白内障的发生具有相关性,环境硒水平越高,老年人的老年性白内障发生率越低。