环境污染物系列 | 脑篇

有的人身上有风的味道

1. 汞（Hg）

汞及其化合物毒性都很大，特别是汞的有机化合物毒性更大。毒性最大的是甲基汞，甲基汞对人的作用特别顽固，进入人体后遍布全身各器官组织中，主要侵害神经系统，尤其是中枢神经系统，其中最严重的是小脑和大脑两半球，并且这些损害是不可逆的。甲基汞还可通过胎盘屏障侵害胎儿，使胎儿先天性汞中毒，或畸形，或痴呆。此外甲基汞对精细胞的形成有抑制作用，使男性生育能力下降。水俣病就是甲基汞中毒的典型疾病，以小脑性运动失调、视野缩小、发音困难主要症状，已被政府宣布为公害病。

甲基汞化合物在体内分布较均匀，易通过细胞膜和血脑屏障，易与硫基结合。吸收甲基汞初期，血液和肝脏含汞较高，然后逐渐向脑组织转运，其分布顺序是：肝＞脑＞肾＞血液。汞在中枢神经系统内的分布以脑干最高，依次为小脑、大脑皮质和海马回。大脑灰质中比白质中多。脑干中有些细胞的含汞量比邻近细胞高16倍，名之为嗜汞细胞。甲基汞也易通过胎盘屏障，是胚胎发育受到影响，而金属汞和无机汞不易通过胎盘屏障。金属汞能通过血脑屏障损害脑组织，也能分布到甲状腺及垂体，并能长期存留在这些组织器官，引起功能和结构的改变。汞也可分布到口腔、肠粘膜、唾液腺及皮肤，引起口腔炎、直肠炎等。

作用机制：

汞是一种对生物体毒性很高的元素，是对人体健康危害极为严重的一种重金属污染物，属于积累性毒物。汞的所有自然组成——元素、无机和有机化合物，都可以使健康受到有害的影响。

汞之所以能对人类健康造成极大的危害，是因为：汞易与体内大分子发生共价结合。H92+由于具有高度亲电子性，故对体内含有硫、氧、氮等电子供体的基团如巯基、羰基、羧基、羟基、氨基、磷酰基等均具很强的攻击力。上述基团均是体内最重要的活性基团，与Hf+共价结合后即失去活性，而对机体生理生化功能产生巨大影响。H92+尤其对巯基具有高度亲合力，这也是汞的毒性机制的核心，因巯基不仅是氧化还原酶类、转移酶类最重要的功能基团，也是膜结构蛋白中最主要基团，是许多受体结构的重要成分，且处于膜结构的最表层，最易受到攻击。H92+除与酶、结构蛋白等大分子物质发生共价结合，造成功能和结构损伤外，它的亲电子性还决定它对DNA也有明显攻击性，可造成DNA单链断裂，其结果颇似x线照射，此可能与其在体内产生超氧阴离子自由基有关。汞与体内蛋白结合后可由半抗原成为抗原，引起变态反应，出现肾病综合症；高浓度的汞还可直接引起肾小球免疫损伤。此外，Bapu实验证明，汞可使机体内的Na、K、Mn、Cu、Cr、Ni含量下降，对各种必需微量金属元素在体内平衡状态的影响，会引起金属酶活性的改变及体内代谢的紊乱。

2、铅（Pb）

神经系统的发育经历了诱导、增殖、迁移、分化、突触形成与神经元回路建立以及神经细胞死亡等一系列过程，彼此间紧密联系，有的互相重叠，其中任何环节发生错误都将损害整体功能，而铅几乎对每个环节都产生影响，使智力、学习能力、理解力下降，语言发育迟缓、注意力不集中、易冲动、多动、甚至有攻击行为，严重者导致智力低下或痴呆。在老年人则表现为随年龄增加出现认知的下降、神经退化，甚至老年痴呆等。随着血铅检测技术提高，铅对神经系统损伤的研究不断深人。不仅发现高铅可引起中毒性脑病，同时低铅可导致儿童神经行为和智商改变，近期研究表明低于“安全值”的微量铅仍对脑发育有影响，血铅低于0．242 mol／L就能造成儿童注意力不集中、认知及学习能力的下降。

发育中的神经系统对铅损伤尤为敏感，其原因：①胎儿及婴幼儿血．脑脊液屏障发育不完善。铅对脑发育毒性作用主要在2岁以内，并产生了不可逆的损害。② 铅的胎盘转运发生早。在孕5周前即可损伤胚胎脑发育。③胎儿铅暴露的水平高，不仅由于外界环境中铅可通过孕母进入胎儿，而且胎儿存在内源性铅暴露。母亲血铅水平即使很低在0．724 mol／L的水平，即能影响到儿童的神经行为发育。铅通过损害星形胶质细胞和血管内皮细胞，使血．脑脊液屏障受到破坏；额叶前部的大脑皮质、海马回、小脑是铅损伤的主要部位，其分子机制是铅可阻断突触前电压依从性钙通道而竞争性抑制钙离子进入突触前神经末梢，影响突触传递及细胞内信号系统的正常产生。铅离子作用于钙依赖蛋白及神经传递受体，从而使蛋白激酶C和谷氨酸受体上的N．甲基．D．天门冬氨酸受体(NMDAR)受到影响 ]，NMDAR在脑发育过程中起重要作用，导致情绪、记忆、学习能力的障碍。脑内铅含量最多的部位是在海马回，铅暴露的大鼠脑内谷胱甘肽含量、脂质过氧化物、细胞内钙含量、膜的不稳定性、细胞膜上酶的活力、乙酰胆碱酯酶、单胺氧化酶、多巴胺、5．羟色胺明显增加，而口．肾上腺受体的数量和cAMP的水平与脑内铅浓度呈负相关。这是铅引起学习记忆损害的机制之一。

长期接触铅及其化合物会导致心悸，易激动，血象红细胞增多。铅侵犯神经系统后，出现失眠、多梦、记忆减退、疲乏，进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因脑血管缺氧而死亡。血铅水平往往要高于2.16微摩尔/升时，才会出现临床症状，因此许多儿童体内血铅水平虽然偏高，但即没有特别的不适，轻度智力或行为上的改变也难以被家长或医生发现。这也是为什么儿童铅中毒在国外被称为“隐匼杀手”的原因。

铅神经毒性的靶细胞是少突状胶质原始细胞，慢性铅中毒是通过损害少突状胶质原始细胞的早期发育造成的，铅神经毒性在少突状胶质细胞发育过程中扰乱了半乳糖脂的代谢，而半乳糖脂是少突状胶质细胞的主要组成成分。

铅中毒的发病机理：

铅入人体后，被吸收到血液循环中，主要以二盐基磷酸铅、铅的甘油磷酸盐、蛋白复合物和铅离子等形态而循环。最初分布于全身，随后约有95％以三盐基磷酸铅的形式贮积在骨组织中，少量存留于肝、肾、脾、肺、心、脑、肌肉、骨髓及血液。血液中的铅约有95％左右分布在红细胞内。血液和软组织中的铅浓度过高时，可产生毒性作用。铅储存于骨骼时不发生中毒症状；由于感染、创伤、劳累、饮用含酒类的饮料或服酸性药物等而破坏体内酸碱平衡时，骨内不溶解的三盐基磷酸铅转化为可溶的二盐基磷酸铅移至血液；由于血液中铅浓度大量增加，可发生铅中毒症状。

铅毒主要抑制细胞内含巯基的酶而使人体的生化和生理功能发生障碍，引起小动脉痉挛，损伤毛细血管内皮细胞，影响能量代谢，导致卟啉代谢紊乱，阻碍高铁血红蛋白的合成，改变红细胞及其膜的正常性能，阻抑肌肉内磷酸肌酸的再合成等，从而出现一系列病理变化，其中以神经系统、肾脏、造血系统和血管等方面的改变更为显著。