铅混合物（PbO2 + PbS + PbCO3 + PbSO4）在小鼠体内的生物蓄积与生物有效性：体外/体内多终点评估及基于质量比模型的定量预测

《Environment & Health》：Bioaccumulation and Bioavailability of Lead Mixtures (PbO2 + PbS + PbCO3 + PbSO4) in Mice: Multi-Endpoint Assessment In Vitro/In Vivo and Quantitative Prediction Based on Mass Ratio Modelling

　　

在最常见环境铅（Pb）物种中，PbO2、PbS、PbCO3和PbSO4是主要铅化合物。然而，混合铅化合物对机体生物蓄积的影响仍知之甚少。研究人员采用稳态小鼠暴露模型，系统研究了单一铅化合物及其混合物在器官铅蓄积和Pb-RBA方面的表现。小鼠暴露于含50或150 mg Pb·kg–1的饲料中15天。铅混合物由PbSO4、PbCO3、PbS和PbO2组成，组分质量分数分别为5%、15%、35%和45%。结果显示，含60% PbCO3和PbO2的混合物表现出较高的Pb-RBA；而较高比例的PbSO4和PbS与较低Pb-RBA相关，表明铅生物有效性降低。当暴露水平从50 mg·kg–1（Pb-RBA均值：49.92%；范围：39.95%–56.18%）提高到150 mg·kg–1（均值：53.05%；范围：44.61%–64.81%）时，混合物Pb-RBA升高（p > 0.05）。采用SBRC和UBM方法的体外模拟得到胃相Pb-IVBA分别为54.97% ± 14%（SBRC-GP）和49.23% ± 8%（UBM-GP）；肠相Pb-IVBA降至4.27% ± 2%（SBRC-IP）和7.89% ± 4%（UBM-IP）。体外体内相关性（IVIVC）线性回归表明，对于本研究所述铅混合物，UBM-GP比其他体外方法具有更好的预测性能。该研究提示，铅混合物的Pb-RBA（或Pb-IVBA）可用各单一铅化合物取值的质量分数加权和来近似，从而为混合铅暴露情景下的生物有效性估算提供定量框架。

研究背景方面，铅（Pb）是广泛存在的有毒污染物，儿童因生理和行为因素更易受危害。许多监管框架仍主要依据室外土壤和室内灰尘中铅总浓度制定指南，并隐含100%生物有效性的假设，但不同铅化学形态在胃肠道溶解行为差异很大，方铅矿（PbS）和铅矾（PbSO₄）生物可及性远低于白铅矿（PbCO₃），以总浓度评估会高估健康风险。已有研究多关注单一铅化合物，环境相关多相铅混合物中Pb-RBA与Pb-IVBA的定量关系尚不清楚。因此，研究人员选择PbSO₄、PbCO₃、PbS、PbO₂四种代表采矿冶炼、铅酸电池、燃烧排放等源的人为铅相，采用体内外方法系统评估单一化合物与四组分混合物的生物蓄积、体外生物可及性（IVBA）和相对生物有效性（RBA）。

该研究发表在《Environment》。

主要关键技术方法方面，研究人员以雌性Balb/c小鼠建立15天稳态膳食暴露模型，设50和150 mg Pb·kg^–1两个暴露水平，并以铅乙酸（Pb(Ac)₂）为可溶参比物定义RBA为100%；器官终点包括肝脏、肾脏、股骨及三者加和复合终点，组织铅含量用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定。体外采用SBRC与UBM两类胃肠模拟方法测定Pb-IVBA。预测模型假设混合物Pb-RBA或Pb-IVBA等于各单质铅相相应值按质量分数加权之和，并用平均偏差误差（MBE）和均方根误差（RMSE）检验。

3.1 相对生物有效性（RBA）相关结果中，3.1.1通过小鼠肝、肾、股骨及复合终点剂量—响应曲线，发现复合终点与剂量相关系数达0.95，可作为Pb-RBA估计参考指标。3.1.2显示单一化合物在50 mg·kg^–1下Pb-RBA顺序为PbCO₃ > PbO₂ > PbSO₄ > PbS；混合物中肾终点Pb-RBA常较高，股骨对相组成更敏感，高PbCO₃比例伴随高Pb-RBA，高PbS比例则降低Pb-RBA；150 mg·kg^–1下PbCO₃和PbO₂的Pb-RBA显著升高，PbSO₄和PbS仍低。3.1.3中肝—肾、肾—股骨、肝—股骨Pb-RBA均呈强相关，其中肾—股骨相关最强，说明不同器官虽蓄积机制不同但可互相佐证。

3.2 体外检测中，SBRC与UBM均显示胃相Pb-IVBA远高于肠相；单化合物胃相顺序多为PbCO₃ > PbSO₄ > PbO₂ > PbS，肠相因pH升高和再沉淀使Pb-IVBA下降；UBM-IP中PbSO₄可溶性相对增强。随总铅浓度升高，混合物Pb-IVBA总体上升，但趋势受相组成主导。

3.3 相关性分析显示，UBM-GP与体内Pb-RBA的体外体内相关性（IVIVC）优于SBRC-GP及其他体外阶段，说明UBM胃相提取更适合预测该四类铅混合物的体内相对生物有效性。

讨论与结论部分，研究人员指出总铅浓度不能代表可吸收铅负荷，铅形态组成是Pb-RBA变化的关键；PbCO₃和PbO₂占比高提升生物有效性，PbS和PbSO₄占比高抑制生物有效性。研究结论为：铅混合物的Pb-RBA或Pb-IVBA可由各单一铅化合物对应值按质量分数加权求和近似预测；在所用铅混合物中，UBM胃相IVBA对体内RBA具有最佳预测能力；环境铅风险评价应以化学形态依赖的生物有效性替代总浓度百分百有效性假设。该框架可为采矿、电池回收、燃烧源等混合铅暴露场景的健康风险量化提供依据。