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1、本科毕业论文（设计）手册 题 目：浙江省部分地区儿童铅污染状况的毒理学调查学 院： 专 业： 生物技术 学 号： 姓 名： 指导老师： 职称： 副主任医师 合作老师： 职称： 主管技师 成 绩： 手册目录（一）本科毕业论文(设计)正文3（二）本科毕业论文(设计)任务书18（三）本科毕业论文(设计)开题报告20（四）本科毕业论文(设计)文献综述24（五）本科毕业论文(设计)外文翻译30（六）本科毕业论文(设计)指导记录53（七）本科毕业论文(设计)中期检查表56（八）本科毕业论文(设计)答辩资格审查表57（九）本科毕业论文(设计)答辩记录58（十）本科毕业论文(设计)成绩评定书60目 录中文摘要
2、5 外文摘要6 引言7 一、研究对象7二、材料和方法7 1.材料和仪器72.方法8 2.1儿童血铅暴露水平 82.2 基因多态性 8 2.2.1儿童人体外周血DNA提取8 2.2.2 基因组DNA扩增8 2.2.3 PCR产物酶切92.2.4基因型及等位基因比例计算92.3尿-ALA9 2.3.1 标准曲线的绘制及样品测定 92.3.2标准曲线的绘制102.3.3 样品测定102.3.4计算103.统计方法10三、结果10 1.儿童血铅水平102.儿童血样标本提取的基因组DNA扩增和酶切的电泳结果113.儿童基因型分布114.基因多态性对儿童血铅水平的影响12 4.1不同基因型的儿童血铅水平比
3、较12 4.2同一地区基因多态性与血铅水平关系125.尿- ALA检测的效应指标13四、讨论13参考文献15致谢17 浙江省部分地区儿童铅污染状况的毒理学调查摘要：目的 研究浙江省部分地区儿童铅暴露情况。方法 浙江省5个地区学龄儿童作为研究对象。采集儿童外周静脉血和晨尿，对血铅、-氨基-酮戊酸脱水酶基因（ALAD）多态性和尿-氨基-酮戊酸(ALA)水平进行分析。结果 500名学龄儿童中ALAD1-1基因型有476例（95.2%），ALAD1-2基因型24例（4.8%）,未发现ALAD2-2基因型。等位基因ALAD-1和ALAD-2的频率分别为97.6%和2.4%.淳安和桐乡儿童血铅水平（分别为
4、78.2172.95g/L,146.9941.55 g/L）显著高于开化（53.5552.29 g/L）；ALAD1-2基因型血铅水平与ALAD1-1基因型血铅水平无显著性差异。路桥儿童尿中- ALA水平显著高于开化，桐乡儿童尿- ALA显著低于开化，其它地区没有明显差异。结论 浙江省部分地区可能存在较高的铅污染，铅对学龄儿童的健康影响值得引起重视。尽管本研究中ALAD1-2基因型并未表现高血铅水平，但作为敏感人群仍需要有关部门进一步做好监测和健康教育宣传。关键词：血铅暴露；血铅水平；ALAD基因多态性；尿-ALA The toxicology survey about lead pollut
5、ion in Children from part areas of ZheJiang provinceAbstract： Objective To study lead exposure levels in children from part areas of ZheJiang province. Methods School-age children from part areas of Zhejiang province were chosen. Peripheral venous blood and morning urine of children were collected.
6、Blood lead, polymorphism of -amino- ketone e acid dehydration enzyme gene (ALAD) and urine -amino acid -ketone (ALA) levels were analyzed. Results There were 24 cases of ALAD1-2 genotype (4.8%) in 500 school-age children，and 476 cases were ALAD1-1 genotypes (95.2%), while ALAD2-2 genotype was not fo
7、und. The frequency of allele ALAD-1 and ALAD-2 are 97.6% and 2.4%, respectively. Blood lead levels in the children from ChunAn and TongXiang（78.2172.95g/L,146.9941.55g/L, respectively）significantly higher than those of KaiHua （53.5552.29g/L）. No significant differences were observed in blood lead le
8、vels between ALAD1-2 and ALAD1-1 genotype. -ALA levels in urine from LuQiao was significantly higher than those of KaiHua, however, those of TongXiang were significantly lower than those of KaiHua, and no obvious differences were found among the other areas. Conclusion High lead pollution of part ar
9、eas in ZheJiang province may occur. It should been pay more attention to the health of school-age children exposed lead pollution. Although ALAD1-2 genotypes with high blood lead levels were not shown in this study, further monitoring and health education should be taken because of children is sensi
10、tive population with lead pollution.Key words: Lead exposure; Blood lead levels; ALAD gene polymorphism ; Urine ALA 引 言铅是一种具有神经性的重金属元素，对儿童的生长发育，智力发育等有不可逆的危害性。随着现代工业和交通业的高速发展，环境污染日趋严重，铅中毒已经成为危害儿童健康的主要因素之一1。-氨基-酮戊酸脱水酶(ALAD)基因遗传多态性与铅毒性易感性的关系是近年来研究的焦点。ALAD基因多态性在改变铅在体内代谢动力学作用方面起重要作用，从而影响其在血铅水平及毒理作用。国内已有关
11、于学龄儿童的家庭情况，居住情况，生活习惯，健康状况及父母所处的职业等因素对血铅暴露影响的研究2，发现居住于低楼层；有不良的生活习惯，父母长期从事铅相关职业的儿童铅中毒率较高。关于儿童铅暴露、基因多态性和相关效应在国内也有相关的研究3,4,5，但在浙江省尚未见报道。为了了解浙江省儿童血铅暴露情况，本研究从毒理学角度对浙江省部分地区儿童ALAD基因多态性、血铅暴露水平和效应生物标志物尿-ALA进行分析，对这些地区儿童的铅暴露与基因易感性以及毒性效应的相关性进行初步的探讨。一、研究对象监测点:浙江省5个地区，具体为：杭州淳安县、衢州开化县、嘉兴桐乡市、金华兰溪市、台州路桥区。由于开化地处山区，工农业
12、业污染比较少，因此在本研究中作为对照点。路桥地区电子垃圾处理工业发达，桐乡皮革业发达，金华兰溪化工医药业发达，淳安造酒业及旅游业发达。研究对象：4-6年级在校学生。收集外周静脉血样，抗凝血0.6-1mL和晨尿(中段尿)15mL。二、材料与方法1 材料与仪器1.1材料DNA提取试剂盒 QIAGEN公司(批号：51104)DNA扩增试剂盒 Takara生物工程（大连）有限公司（批号：DR001A）DNA酶切试剂盒 Takara生物工程（大连）有限公司 （批号：D1150A）琼脂粉 BIO BASIC INC公司（批号：AB0013） 乙酰乙酸乙酯 分析纯， KEYGEN凯基生物公司对二甲氨基苯甲醛
13、 Sigma Aldrich95乙醇 杭州长征化学试剂化工厂1.2主要仪器Eppendorf centrifuge 5810离心机 德国Eppendorf份公司XW-80A涡旋混匀器 上海医科大学仪器厂WFH-101B紫外凝胶成像仪 上海精科仪器有限公司PTC-200PCR仪 美国生物科技有限公司7K微型离心机 中国制造DK-600S 37水浴箱 上海精宏实验设备有限公司BIO-RAD电泳槽 美国生物科技有限公司722型分光光度计 上海横平科学仪器有限公司2 方法2.1儿童血铅暴露水平血铅的测定 本次研究选择开化、桐乡、淳安三个地区的血液标本进行血铅水平检测，方法参考血铅临床检验技术规范中的石
14、墨炉院子吸收光谱法（GFAAS）。2.2基因多态性2.2.1 儿童人体外周血DNA提取.人外周血2-3mL，EDTA-K2抗凝。小心颠倒混匀，取出0.2mL，置于1.5mLEP管中。.加入20L/tube QIAGEN Protease（临用前按kit说明配制，溶于1.2mlsocrent），盖上cap，上下颠倒混匀2次。.加入200L，AL，vortex 15seconds。.56 10min。.加入200L/tube 无水乙醇，vortex 15seconds。.快速离心，将EP管中的液体小心转移到mini spin column中，6000g，2min。.弃去套管中的液体，并换上清洁的套
15、管。.加入500L /tube BUFFER AW1.，6000g，2min。.弃去套管中的液体，并换上清洁的套管。.加入500L /tube BUFFER AW2，20000g，2min。.弃去套管中的液体，并将mini spin column置回其中。.20000g，2min，以便彻底清除column中的液体。.将mini spin column置于清洁的EP管中，室温静置5min。.加入200L /tube BUFFER AE，6000g，2min。.收集EP管，做好标记后，-80保存。2.2.2 基因组DNA扩增采用PCR-RFLP技术对提取的DNA进行扩增。扩增引物：上游：5-AGA
16、CAGACATTAGCTCAGTA -3下游：5-GGCAAAGACCACGTCCATTC-3，PCR 扩增目的基因片段长度为318bp。(1)PCR 反应体系见表1.表1 PCR 反应体系成 分 体 积 10Buffer缓冲液 3L dNTP 10mM each 2.4L Primer1 10uM 1L Primer2 10uM 1L Taq酶(5U/L) 0.25L 模板 1LddH2O 21.35L设立空白对照：不加DNA溶液，其它同上。将上述反应体系混匀，并离心数秒后开始PCR扩增。（2）扩增条件PCR循环参数：预变性9410min，9430s，5530s，7230s，36个循环，终末
17、延伸7210min，低温保持4。扩增结束后，取5L扩增产物加1L10上样缓冲液，混匀后，在1.5%琼脂糖凝胶中电泳40min（115V恒压），同时将Marker（DNA分子量标准）5L电泳，当条带迁移至第3道和第4道中间时，停止电泳，在紫外灯下观察结果。2.2.3 PCR产物酶切按内切酶的说明书对PCR扩增的ALAD基因片段(318bp)进行酶切。酶切体系为20L，具体见表2表2 MspI 酶切反应体系成 分 体积10Buffer缓冲液 2L PCR产物 12L 0.1%BSA 2L ddH2O 3L 内切酶 1L 将上述体系混匀，并离心数秒后， 37水浴保温过夜。次日，取8L酶切产物在1.5
18、的琼脂糖凝胶上电泳，以确定ALAD基因型。2.2.4基因型及等位基因比例计算基因型（%）=该地区某种ALAD基因型例数/该地区总的例数。等位基因概率计算根据Hardy-Weinberg平衡（p+q）=p+2pq+q=1推算式中：p、q分别代表等位基因ALAD-1和ALAD-2。2.3尿-ALA2.3.1 标准曲线的绘制及样品测定2.3.2 标准曲线的绘制 表3为标准曲线绘制体系 管号 0 1 2 3 4 5标准应用液，mL 0 0.10 0.30 0.50 0.07 1.00水，mL 2.00 1.90 1.70 1.50 1.30 1.00-ALA含量，g 0 1.00 3.00 5.00
19、7.00 10.0取6支具塞比色管按表1配置标准管向各管中加入2.0mL缓冲液、0.40mL乙酰乙酸乙酯，混匀。于沸水浴中加热12min，取出冷却至室温。各加入4mL乙酸乙酯，加塞振摇100次，离心分层。分别取出2.0mL乙酸乙酯层于另外6支具塞比色管中，各加入2.0mL显色剂混匀，静置10min。在554nm处，用10ram比色杯，以零管为参比，测定吸光度。以吸光度为纵坐标，-ALA的含量为横坐标绘制标准曲线。2.3.3 样品测定对每一尿样均取2支具塞比色管，在管中各加入1.0mL尿样、1.0mL水和2.0mL缓冲液混匀。其中一支为样品管，另一支为空白管。向样品管中加入0.40mL乙酰乙酸乙
20、酯，空白管中加入0.40mL缓冲液，充分混匀。其他操作同标准管。2.3.4计算X=mk /v式中：X：尿中-ALA的校正浓度，mg /L；m：由标准曲线查出的-ALA 的含量，g；k：尿样换算成标准比重下的浓度校正系数；v：分析时所取尿样的体积，mL。3.统计方法采用excel软件录入建立数据库，应用SPSS11.0统计软件包对数据进行方差分析和秩和检验。三、结果1.儿童血铅水平 本研究对开化、淳安和桐乡地区的儿童血铅水平进行了检测。由于血铅水平呈偏态分布，因此在本研究中采用几何分布进行统计和分析。结果见表4。开化144例，血铅水平为3.7504.55g/L，几何均值为53.5552.29g/
21、L；淳安117例，血铅水平为15.3558.4g/L，几何均值为78.2172.95g/L；桐乡131例，血铅水平为35.97295.15g/L，几何均值为146.9941.55g/L。淳安和桐乡儿童血铅水平显著高于开化（q检验，P0.01），桐乡儿童的血铅水平最高。表4不同地区儿童血铅水平采样点名称n血铅的几何平均值(g/L) 对应log10值（g/L）开化K144 53.5552.29 1.7290.36淳安A 117 78.2172.95 1.8930.47*桐乡T131 146.9941.55 2.1670.19*F值 53.738P值 0.000注：以开化为对照组，与淳安比，*P0.
22、01；与桐乡比*P0.012.儿童血样标本提取的基因组DNA扩增和酶切的电泳结果ALAD基因扩增和酶切结果是依据电泳后DNA片段大小进行判断。如图1（左）,当出现318bp条带时，即可判断目的片段被扩增出来，再对其进行酶切。如图1（右），当结果出现第1-5泳道所示时即为ALAD1-1基因型，出现第6泳道所示即为ALAD1-2基因型。 图1 扩增ALAD片段（左）与MspI 酶切结果（右）电泳图 M：100bp ladder marker 注：3501、03、05、07、09、11为样品泳道，blank为对照组泳道。318bp318bp232bp3.儿童基因型分布各监测点学龄儿童ALAD基因的多
23、态性检测结果显示（见表5），500名儿童中ALAD1-1基因型有476例（95.2%） ，ALAD1-2基因型24例（4.8%）。其中淳安7例，兰溪和开化各3例，桐乡9例，路桥2例，未发现ALAD2-2基因型。各个地区ALAD基因型分布构成比例未见显著性差异（卡方分析，P0.05）。表5各监测点位学龄儿童ALAD基因的多态性检测结果监测点nALAD1-1ALAD1-2ALAD2-2开化1009730淳安1009370兰溪1009730路桥1009820桐乡1009190合计500476244.基因多态性对儿童血铅水平的影响 4.1不同基因型的儿童血铅水平比较为了解血铅水平与基因型的关系，本研究
24、对开化、淳安、桐乡三地区儿童的样本检测结果进行了分析（见表6）。三地共279例标本，其中ALAD1-2基因型19例，ALAD1-1基因型260例，ALAD1-2基因型血铅平均水平略高于ALAD1-1基因型，但两者比较，统计学差异无显著性（方差分析，P0.05）。表6不同基因型的儿童血铅水平基因型n血铅几何平均值（g/ L） 对应log10值（g/ L）ALAD1-1ALAD1-22601988.8382.51 1.9480.4094.9292.51 1.9770.40F值 0.090P值 0.764 4.2同一地区基因多态性与血铅水平关系为了解同一地区血铅水平与基因型的关系，本研究对开化、淳安
25、、桐乡三地区儿童的样本检测结果进行了分析（见表7）。开化ALAD1-1基因型儿童血铅水平（几何均数），与ALAD1-2基因型的血铅水平无显著性差异。淳安和桐乡的不同基因型间儿童血铅水平差异也无显著性（P0.05）表7同一地区不同基因型的儿童血铅水平采样点名 N1N2ALAD1-1（g/ L） ALAD1-2（g/ L） F值 p值开化K 97357.7702.40（1.7620.38） 26.5034.37（1.4230.06） 0.000 0.992淳安A 93784.6643.02（1.9280.48） 84.2753.02（1.9260.48） 2.366 0.128桐乡T 919147
26、.3331.48（2.1680.17） 159.2941.35（2.200.13） 0.332 0.566注：N1为ALAD1-1基因型的例数，N2为ALAD1-2基因型的例数，表格括号内为对应的log10值。5.尿- ALA检测的效应指标晨尿-氨基-酮戊酸(ALA)检测结果（见表8）显示，路桥地区学龄儿童尿- ALA（g/mL）水平显著高于开化（q检验，P0.05），而桐乡学龄儿童尿- ALA（g/mL）显著低于开化（q检验，P0.05），其它地区学龄儿童尿- ALA（g/mL）与开化比较差异均无显著性（q检验，P0.05）。表8各监测点位学龄儿童晨尿- ALA检测结果采样点名称n尿- AL
27、A（g/mL）开化K1002.8721.519淳安A1003.1941.291兰溪C1002.9841.218路桥Z1003.6351.380*桐乡T1002.6281.100*F值 8.415P 0.000注：“*”，表示P 0.05四、讨论铅是具有多脏器毒性的重金属元素，它在人体的理想水平为零，对儿童的主要损害是影响大脑发育6。儿童期的神经系统正处于快速生长和成熟时期，对铅的毒性尤其敏感。长期暴露在铅环境中对智能发育产生的损害将不可逆转翻。因此准确检测儿童体内血铅含量。正确指导铅中毒儿童驱铅，对儿童的生长发育具有重要的意义。血铅是反映近期铅接触的敏感指标，且其水平与铅中毒的程度密切相关。研
28、究发现淳安和桐乡儿童血铅水平显著高于开化，其中桐乡儿童的血铅水平最高。国际儿童血铅中毒分级标准为：级，血铅100ug/L，相对安全；级，血铅100ug/L-199ug/L，血红素代谢受影响，神经传导速度下降；级，血铅200 ug/L-499ug/L，铁锌钙代谢受影响，出现缺钙、缺锌、血红蛋白合成障碍，可有免疫力低下、学习困难、注意力不集中、智商水平下降或体格生长迟缓等症状；级，血铅500 ug/L-699ug/L，可出现性格多变、易激怒、多动症、攻击性行为、运动失调、视力和听力下降、不明原因腹痛、贫血和心律失常等中毒症状；级，血铅700ug/L，可导致肾功能损害、铅性脑病（头痛、惊厥、昏迷等）
29、甚至死亡。本研究对象中，开化和淳安血铅水平处于级，相对安全，而桐乡的血铅水平已经到达级范围，在此暴露水平下可影响神经传导速度和认知能力，使儿童易出现头晕、烦躁、注意力涣散、多动，这需我们引起重视。 研究发现ALAD1-2型个体在铅暴露时更容易发生高血铅，是铅毒性的易感和高危人群7,8 。本研究结果发现ALAD1-2基因型血铅水平与ALAD1-1基因型血铅水平无显著性差异。但有趣的是，对照地区的ALAD1-2基因型血铅水平反而降低。与之前报道的ALAD1-2基因型血铅水平不符3。可能与本研究的样本量较少，检测到的ALAD1-2基因型数量较少有关。另外，开化地处山区，绿化覆盖面较大，工农业污染较少
30、，空气质量较好，因而铅暴露水平本底值较低，ALAD1-2基因型血铅水平低也可能是一种自然的现象。人体内的铅全部来自外界环境，外界环境包括大气污染、家居环境中的铅均会引起儿童铅中毒，并主要由消化道和呼吸道进入儿童体内9。对不同监测点ALAD1-2基因型血铅水平进行数据统计分析发现，桐乡和淳安地区的儿童血铅水平显著高于开化地区。分析原因之一可能是所处环境的差异。经过对淳安，开化，桐乡三个地区的工业情况调查发现，桐乡以皮革业为主，产生大量的废水，重金属污染比较严重；开化所处地理较偏僻，绿化较多，工业污染很少，反映的是一种比较原始的状态；淳安地区的工业主要为造酒业，近年来旅游经济发展迅速，由此带来一系
31、列副反应令人担忧，比如水源水污染、汽车尾气污染等。因此本研究铅暴露水平的结果与各个地区实际污染情况是比较吻合的。Wetmur等研究发现，ALAD基因第4外显子的第177碱基发生G-C突变，这个突变改变了ALAD酶构象，增加了AIAD2亚单位与铅的亲和力，使AIAD2亚单位与铅的结合更为紧密，从而导致携有AIAD2亚单位的个体(ALAD22 型和ALAD12 型)在受到铅暴露时更容易发生高血铅和铅中毒10。本研究采用PCR-RFLP技术对ALAD基因型进行检测，理论上可得到三种基因型：ALAD1-1基因型、 ALAD1-2基因型、 ALAD2-2基因型。结果中只检测到ALAD1-1和ALAD1-
32、2两种基因型，未发现ALAD2-2基因型，这与已有的国内报道相似11。根据Hardy-Weinberg平衡（p+q）=p+2pq+q=1推算出2种基因型的理论分布频率为：等位基因ALAD-1和ALAD-2的频率分别为97.6%和2.4%，这与先前报道的上海职业接触工人的基因型分布频率（等位基因ALAD-1和ALAD-2的频率分别为97.05%和2.95%）相似12。ALAD基因型分布各地区之间无显著性差异。提示浙江省儿童对铅毒性的易感程度可能是相似的。在铅中毒机制中，铅会抑制ALAD和血红素合成酶的活性。ALAD受抑制后，-氨基-酮戊酸（ALA）形成胆色素原的过程受阻，使血中ALA增加，并由尿
33、排出。另外由于ALA合成过程，主要是ALA合成酶受血红素的反馈调节，即铅对血红素合成酶的抑制会间接促进ALA合成酶活性升高，导致ALA增加13。本研究结果显示，路桥学龄儿童尿-ALA显著高于开化，间接反映了该地可能存在铅污染。从目前对路桥地区的了解，该地废旧电器拆卸业发达，并且零星分布有电池制造企业，因此重金属污染不可避免。桐乡学龄儿童尿-ALA显著低于开化，但血铅水平相对较高。这一结果与目前对铅毒性机制的解释不相符，是不是铅能直接抑制ALA合成酶，造成尿-ALA降低，或者可能采样地存在其它的污染源，拮抗铅的毒性作用，因此有待进一步研究或证实。开化和淳安学龄儿童的血铅和尿-ALA水平与铅毒性机
34、制相符。本研究采用的整群抽样法，抽取浙江省具有代表性地区的儿童血样和尿样，进行血铅水平、铅易感情况及相关效应指标的检测，从一定程度上反映了浙江省学龄儿童铅污染的基本情况。本研究还显示桐乡和淳安地区的儿童血铅水平显著高于开化地区，表明随着浙江省经济的发展可能带来一定的副作用，如儿童铅中毒等一系列与环境污染有关健康相关问题需要引起关注。因此，浙江省作为我国经济相对发达的沿海省份，铅污染对儿童健康的影响问题更值得关注 。参考文献1王倩，王洁2141名学龄前儿童血铅水平调查研究中国妇幼保健，2009，24(10)：1389-13922王慧文，钱慧霞.衢州市1875名儿童血铅水平分析.上海预防医学杂志，
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