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本文是一篇关于健康人群生物样本中元素和金属参考值(RVs)的综述。通过检索筛选文献,分析 29 项研究数据发现,不同国家分析结果因多种因素存在差异。强调制定本地化 RVs 和标准化方法的必要性,对临床评估和生物监测意义重大。
引言
微量元素(TEs)和宏量元素(MEs)是动植物至关重要的微量营养素,参与众多生理过程与生化反应。部分 TEs/MEs 作为酶的活性中心、微量生物活性物质、稳定剂或辅酶,能调节生物功能、稳定细胞结构。人体关键 TEs 包括锌(Zn)、铜(Cu)、硒(Se)等,镁(Mg)等属于中量元素(MeEs),钠(Na)等属于 MEs。例如,Mg 对蛋白质和脂肪酸合成、神经冲动传导等意义重大;Zn 关乎免疫系统成熟、细胞生长和繁殖;Se 支持甲状腺激素代谢,抵御脂质过氧化和细胞损伤,但过量 Se 也有毒性,且 Se 还能对抗砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)等有毒金属(TMs)的毒性 。
TMs 是不可生物降解的持久性环境污染物,多源于地壳,在工业区释放尤甚。Cd、Pb、Hg 被美国食品药品监督管理局(FDA)列为危险元素,且被世界卫生组织(WHO)列为十大公共卫生关注化学品。美国有毒物质和疾病登记署(ATSDR)将 As、Pb、Hg、Cd 分别列为有害物质优先清单的第一、二、三、四位。
准确分析技术对评估毒物负荷至关重要。对 TEs、MeEs、MEs 和 TMs 进行生物监测,有助于了解长期暴露情况以及环境元素 / 金属对生物体的影响。分析血液、头发等非侵入性生物样本,是监测有毒元素暴露、判断健康和营养状况的有效手段。参考范围(RVs)常用于评估人体体液或组织中的元素含量,其指 95% 健康个体的数值区间,是解读实验室结果、判断个体或群体是否正常的关键工具。但 RVs 受年龄、性别、地理位置等多种因素影响,不同人群存在差异,且研究方法不同也增加了确定 RVs 的复杂性。鉴于此,开展了不少研究以确定不同特征人群生物样本中的元素参考范围,近期各国的人类生物监测项目也需要对元素 / 金属 RVs 进行全面综述,而相关综述较少,本研究旨在回顾文献、比较全球不同样本和人群的金属浓度,为制定 RVs 提供参考 。
搜索策略
研究人员检索了 Web of Science、Scopus 和 PubMed 等电子数据库中的所有在线资源。检索语言为英文,使用了宽泛的检索词:(“重金属 *” 或 “金属 *” 或 “元素 *” 或 “微量元素 *” 或 “有毒金属 *” 或 “矿物质 *” 或 “双金属 *”)且(“参考值 *” 或 “参考范围 *” 或 “正常值 *” 或 “参考区间 *”)且(“生物样本 *” 或 “血清” 或 “血液” 或 “血浆” 或 “头发”)。
结果与讨论
最终纳入 29 项符合要求的研究,这些研究来自 15 个国家,共招募 26,676 名 0 - 80 岁的健康受试者。其中亚洲开展的研究最多(n = 15),其次是欧洲(n = 11),南美洲(n = 2)和澳大利亚(n = 1)。研究参与者以成年人为主,部分涉及青少年、儿童、新生儿和哺乳期母亲。研究类型上,18 项为横断面研究,11 项为其他类型研究。从这些研究中提取了生物体液和头发中 36 种痕量 / 微量 / 中量 / 常量 / 有毒金属和元素的评估结果,包括参考范围(下限、上限)、算术和几何平均值、中位数、百分位数(下限、上限)以及 95% 置信区间(CI)等指标 。不过,由于地理条件、人口因素和分析方法不同,不同国家的分析结果存在差异。
局限性
本研究存在一定局限性。语言限制可能导致排除了一些用其他语言(如中文、西班牙语、俄语、日语和波斯语)发表的有价值研究,但这也在一定程度上减少了数据异质性。研究设定的至少评估 3 种元素的标准虽有助于数据比较,但可能排除了有用的单元素数据。此外,分析方法的差异以及部分研究缺乏原始数据,也影响了研究的全面性。
建议
要推进有毒金属暴露评估,需采用全球包容的多学科方法,注重提高参考值(RVs)的准确性和临床相关性。标准化分析方法,包括采样、仪器(如电感耦合等离子体质谱仪 ICP - MS、原子吸收光谱仪 AAS)和质量控制,对确保不同研究间的可比性至关重要。统一的生物监测方案也将助力 RVs 的发展。研究应重点关注儿童、孕妇等高危人群 。
结论
本系统综述整合了 15 个国家 29 项研究中 26,676 名健康个体的数据,提供了不同生物基质中微量元素(TEs)和有毒金属(TMs)的参考值(RVs)。研究结果强调了制定地区特异性 RVs 和标准化方法的迫切性,这对改善临床解读和环境健康评估意义重大。报告的 RVs 存在差异,反映了地理、人口、环境暴露、饮食习惯和分析方法等方面的不同。