介绍

铅是生态系统中毒的一个不可或缺的来源。它主要影响中枢神经系统，造血，肝和肾系统，产生严重的疾病（Kalia和Flora，2005）。铅暴露还会导致贫血，免疫毒性和对生殖器官的毒性（WHO，2016）。过量摄入铅与胃癌，小肠癌，大肠癌，卵巢癌，肾癌，肺癌，骨髓瘤，所有淋巴瘤和所有白血病都有关（Reddy等，2004）。一般人群的研究已经确定了铅暴露与冠状动脉疾病（CAD），卒中死亡率和外周动脉疾病的正相关性（Lustberg和Silbergel，2002 ;Prozialeck等，2008）。据报道，铅会导致男性生殖系统精液质量受损（Eibensteiner等，2005 ; Telisman等，2007）。没有已知的安全血铅浓度。即使血铅浓度低至5μg/ dL，曾被认为是安全水平，可能导致儿童智力下降，行为困难和学习问题（WHO，2016）。

发展中国家特别是铅中毒的风险很高，并且承担着这种危害的最大负担。在尼日利亚，尼日尔拉菲地方政府区的Unguwan Magiro和Unguwan Kawo社区发生了疑似铅中毒事件，其中48例病例多为儿童（BLL介于171.5-224μg/ dL之间），其中14人死亡。 2015年5月15日（世卫组织，2015年）。2010年3月，无国界医生无国界医生组织无国界医生组织，向尼日利亚北部扎姆法拉州的大量儿童死亡事件发出警报。估计有400名儿童死亡。实验室测试后来证实了幸存儿童血液中的铅含量很高。铅中毒危机的根本原因是不安全的采矿和矿石加工（Medecins Sans Frontieres [MSF]，2012）。手工采金业和农业是受影响社区的主要职业。塞内加尔达喀尔也报告了铅酸电池回收中的铅中毒（世界卫生组织，2010年）。目前铅中毒的药物治疗是使用诸如二聚体，乙二胺四乙酸（EDTA），丁二酸和d-青霉胺（Cuprimine）等药物的螯合疗法（Kessel和O'Connor，2001）。

活性炭是一种轻质，细碎的黑色蓬松粉末，通过热解碳质材料（如木材，椰子壳或石油）和使用蒸汽或空气在高温（600-900°C）下氧化而制备（Orisakwe，1994 ; Cooney， 1995 ; Olson，2010 ; Vaziri等，2013）。它吸附了大量的物质和生物（Cooney，1995）。根据Cooney（1995），包括铅在内的大多数金属对活性炭的吸附性差，因此很少用于铅中毒的管理。虽然AC主要与中毒物质的治疗有关，但它在治疗慢性肾病患者中具有其他重要作用，可增强肾透析的结果（Alkhatib和Al Zailaey，2015）。

许多解毒剂是生物制品，它们的成本，生产方法，引发免疫原性反应的可能性，产生它们所需的时间以及稳定性问题导致其有限的可用性和有效性。这些因素加剧了世界范围内提供治疗的挑战（Weisman等，2015）。在资源匮乏的撒哈拉以南非洲地区，铅中毒猖獗，螯合疗法的成本被认为是令人望而却步的。因此，需要在铅中毒的管理中探索容易获得的和天然的解毒剂。迄今为止，关于活性炭对铅的体内吸附能力的信息很少（Cheong and Roh，2006））。本研究旨在增加知识基金，以澄清活性炭在治疗慢性铅暴露的肝肾并发症中的有效性，因为迄今为止的现有数据都集中在急性铅暴露上。

材料和方法

结果

肾和肝的组织病理学：

 

肝

用第1组的H＆E技术染色的肝组织的组织学显微照片 - 在图1A，B中显示每天通过口服强饲法接受10ml / kg去离子水28天的对照。中央静脉周围有正常完整的肝细胞（1A Mag×160）。图1C，D显示了用第2组的H＆E技术染色的肝组织的组织学显微照片 - 每天60mg / kg的乙酸铅，持续28天。观察到来自第2组（醋酸铅治疗组）的肝脏样本在门周围区域周围有大量细胞（中性粒细胞和淋巴细胞）浸润，一些肝细胞坏死，还有外周肝细胞的空泡/空泡变性（图1C，D））。图1E，F，G显示肝组织的组织学显微照片，其用H＆E技术染色，组3 - 醋酸铅（60mg / kg），然后每天AC（1000mg / kg），持续28天。外周肝细胞（完整的肝细胞）没有空泡变性，并且门静脉区域周围的淋巴细胞很少有轻度细胞浸润

在另一个窗口打开

图1

（A）用第1组的H＆E技术染色的肝组织的组织学显微照片 - 通过口服管饲法每天接受去离子水10ml / kg的对照，持续28天 - 在其周围具有正常完整肝细胞的中央静脉（1A Mag×160）。（B）用第1组的H＆E技术染色的肝组织的组织学显微照片 - 通过口服管饲法每天接受10ml / kg去离子水28天的对照 - 外周的完整肝细胞（无空泡 - 1B Mag×640）。（C）用第2组的H＆E技术染色的肝组织的组织学显微照片 - 每天60mg / kg乙酸铅，持续28天 - 在门静脉周围的大量细胞浸润，伴有一些肝细胞坏死（1C Mag×160）。（d）肝组织的组织学显微照片用H＆E技术染色第2组 - 醋酸铅60mg / kg每天28天 - 外周肝细胞的空泡化或空泡变性（1D Mag×640）。（E）肝组织的组织学显微照片，用H＆E技术染色，第3组 - 醋酸铅（60 mg / kg），然后每日AC（1000 mg / kg），持续28天 - 门静脉周围轻度细胞浸润（1E Mag× 160）。（F）肝脏的组织学显微照片，用H＆E技术染色，第3组 - 醋酸铅（60 mg / kg），然后每日AC（1000 mg / kg），持续28天 - 轻度细胞浸润，门静脉周围有少量淋巴细胞（1F） Mag×640）。（G） 肝脏的组织学显微照片用H＆E技术染色，第3组 - 醋酸铅（60mg / kg），然后每天AC（1000mg / kg），持续28天 - 完整肝细胞。

 

肾

图Figure22示出了肾的组织学显微照片，与第1个的H＆E染色的技术-即通过口腔管饲法以10ml / kg每天接受去离子水，持续28天对照（图2A，B）。在皮质周围有正常的扩张小管和肾小球。第2组 - 醋酸铅60 mg / kg，每日28天 - 肾实质细胞的变性和坏死，伴有大量炎性细胞浸润（2C Mag×160）。第2组大鼠肾脏 - 醋酸铅60 mg / kg，每日28天，显示肾皮质实质细胞变性和坏死区域，伴有大量淋巴细胞浸润，皮质外周间质细胞空泡化/空泡变性（图2C，D）。来自第3组大鼠肾脏的组织切片 - 醋酸铅（60mg / kg），然后每天AC（1000mg / kg），持续28天，具有不同区域的正常和退化的皮质小管，肾实质的轻度细胞浸润（图2E，F）。

图2

（A）用第1组的H＆E技术染色的肾脏的组织学显微照片 - 通过口服管饲每天接受10ml / kg去离子水28天的对照 - 皮质外周的正常扩张小管和肾小球（2A Mag×160） 。（B）用第1组的H＆E技术染色的肾脏的组织学显微照片 - 通过口服管饲每天接受10ml / kg去离子水28天的对照 - 正常肾皮质小管和肾小球（2B Mag×640）。（C）用第2组的H＆E技术染色的肾组织的组织学显微照片 - 每天60mg / kg的醋酸铅28天 - 具有大量炎性细胞浸润的肾实质细胞的变性和坏死（2C Mag×160）。（d）肾组织的组织学显微照片用H＆E技术染色第2组 - 醋酸铅60 mg / kg每天28天 - 大量淋巴细胞浸润，变性和坏死（2D Mag×640）。（E）用H＆E技术染色的肾脏的组织学显微照片，第3组 - 醋酸铅（60mg / kg），然后每天AC（1000mg / kg），持续28天 - 显示正常的髓质小管（2E Mag×160）。（F）用H＆E技术染色的肾脏的组织学显微照片，第3组 - 醋酸铅（60mg / kg），然后每天AC（1000mg / kg），持续28天 - 一些退化的肾小管和肾实质的轻度细胞浸润（ 2F Mag×640）。

讨论

铅是具有重大公共卫生意义的毒性最大的重金属之一。暴露于铅等低浓度重金属可能对慢性病（糖尿病，肾病，癌症，男性不育等）的原因产生更大的影响，并且比以前认为的功能受损（Orisakwe，2014））。螯合剂，目前可用于治疗铅中毒的解毒剂具有许多副作用，例如疼痛，肝毒性，胃肠道症状等。除了一些螯合剂的给药困难之外，它们也很昂贵并且不容易获得。此外，CDC建议螯合疗法仅用于血铅水平超过45ug / dL的极端情况。它通常不用于水平低于25微克/分升的情况，既不能去除身体上的所有铅，也不能消除已经对器官造成的伤害。因此，由于上述限制，在该研究中研究了活性炭作为经典解毒剂的可能替代物。作为这项研究的进一步理由，目前有关于该研究的信息很少AC在治疗铅中毒中的体内疗效。

在这项研究中，醋酸铅治疗大鼠血清AST，ALT，ALP，胆红素和尿素的活性显着增加，而白蛋白和总蛋白水平下降。Azoz和Raafat（2012），Ibrahim等报道了类似的结果。（2012年）和Azab（2014年）。然而，在本研究中，通过用活性炭处理，这些参数被逆转。醋酸铅处理的大鼠中AST和ALT水平的增加意味着对肝脏结构完整性的损害。这主要是由于这些酶从肝细胞溶质渗漏到血流中（Concepcion等，1993）。从细胞胞质中释放AST和AST可以作为细胞坏死的继发性变化发生（Gaskill等，2005）。高AST和ALT活性伴随着高肝微粒体膜流动性，自由基的产生和肝组织的改变（Ibrahim等，2012）。升高的ALP水平表明胆道损伤或胆管树阻塞，这会破坏血液流向肝脏（Farida等，2012）。这些酶的血清水平的降低可能是由于通过活性炭防止它们从肝细胞溶质中泄漏，可能是由于血铅水平的降低。

在该研究中，用醋酸铅处理的大鼠中胆红素值的增加可能是由于过量的血红素破坏和胆道阻塞导致结合反应的抑制和未受损的肝细胞中未结合的胆红素的释放（Ali等人，2010）。胆红素对金属诱导的细胞膜的氧化损伤具有保护作用（Noriega等，2003）。

本研究中醋酸铅给药引起血清尿素水平显着增加，但血清肌酐水平仅略有增加。在该研究中，随着活性炭的施用，血清尿素显着降低，但在28天后肌酸酐的值仅略微降低。这与Cheong和Roh（2006）的工作一致，其数据显示活性炭给药1周后血尿素氮值显着下降，而肌酸的血清水平仅通过活性炭显着降低72小时后 这项研究证实了Cheong和Roh（2006）的结论，即活性炭可以保护铅对肾脏的毒性。

据报道，低蛋白饮食的各种形式的木炭可有效控制肾病不同阶段患者的某些尿毒症症状，这是通过将尿素和其他尿毒素与木炭结合，并通过粪便排泄来实现的。这些毒素持续扩散的浓度梯度（Ash，2009）。用腺嘌呤和AC同时处理大鼠（饲料中20％w / w，持续28天）已经显示出在腺嘌呤诱导的慢性肾功能衰竭中产生广泛的，剂量依赖性的肾保护作用（Ali et al。，2014））。同样在该研究中，醋酸铅导致血清总蛋白和白蛋白值的显着降低。在该研究中施用活性炭能够显着增加这些参数。血清总蛋白的减少可能是由于铅引起的肝和肾损伤（Ahmed和Shalaby，1999），或者可能是由于铅与血浆蛋白结合，导致大量酶的改变，也可能干扰肝细胞中的蛋白质合成（Goering，1993）。血清总蛋白值的降低可归因于铅中毒诱导的肝DNA和RNA的减少，或者由于蛋白质合成中游离氨基酸的利用减少（Moussa和Bashandy，2008）。

在我们的研究中，发现醋酸铅的使用会导致总胆固醇，甘油三酯，LDL和VLDL升高。用活性炭处理降低了这些参数。结果与Azoz和Raafat（2012）的报告一致。高脂质水平可能是由于合成增加或脂蛋白去除减少。由于脂蛋白的细胞表面受体的改变（Tarugi等，1982）或由于肝脂蛋白脂酶活性的抑制（Chajet等，1989），可能会导致去除率降低。此外，铅已被证明可抑制细胞色素P - 450的活性（Alvares等，1975），这可以限制胆汁酸的生物合成，胆汁酸是从体内消除胆固醇的重要途径。尽管在该研究中活性炭对HDL没有显示出任何显着影响，但AC显着降低了铅诱导的心脏病发展中涉及的LDL，甘油三酯和总胆固醇的增加。

在该研究中观察到在醋酸铅处理的大鼠中总谷胱甘肽，SOD，GSH-PX的水平显着降低。这些生物标志物的值通过活性炭的保护活性而增加，这也显着降低了醋酸铅诱导的脂质过氧化MDA生物标志物的价值。该结果与Azoz和Raafat（2012）的报告一致。氧化应激代表自由基产生与生物系统易于解毒活性中间体或修复由此产生的损害的能力之间的不平衡（Flora，2011）。据报道，它是铅诱导毒性的主要机制（Flora等，2012）。在铅的影响下，氧化应激的发生由于两种不同的途径同时发生而发生。首先，活性氧的产生，ROS和第二，抗氧化剂储备耗尽（Flora，2002）。除了靶向巯基之外，铅还可以取代锌离子，锌离子作为这些抗氧化酶的重要辅助因子并使它们失活（Flora等，2007）。脂质过氧化作用是氧化应激的另一个指标，由于ROS对脂质膜的作用而发生。产生的自由基捕获来自细胞膜内存在的脂质的电子并破坏细胞。

在该研究中用醋酸铅治疗大鼠引起PCV，Hb浓度和RBC计数的显着降低。我们的结果与Azoz和Raafat（2012）以及Ibrahim等人一致。（2012）。另一方面，总WBC显着增加。活性炭的施用显着逆转了这些参数。铅通过抑制血红素合成途径中涉及的各种关键酶，特别是酶氨基乙酰丙酸脱水酶（ALAD）来抑制Hb的合成，从而直接影响造血系统。它还通过增加细胞膜的脆性来减少循环红细胞的寿命。这两个过程的后果导致贫血（Guidotti等，2008; Flora等，2012）。

醋酸铅的施用引起促炎细胞因子IL-6的显着增加。然而，活性炭的施用显着降低了IL-6的水平。AC可通过减弱血清IL-6的增加来保护乙酸铅诱导的毒性。但是，实现这一目标的确切机制需要进一步调查。Howell等。（2013），已报道使用纳米多孔活性炭珠从血液中良好地去除炎性细胞因子IL-8（100％去除），IL-6（去除80％）和TNF-α（去除51％）。在另一个实验中，Inoue等人。（2015）结论是AC应该对细胞因子的吸附有效。对细胞因子和其他炎症介质或标志物等体液因子的测量可以提供预测性临床信息以及对疾病机制的见解（Zhou等，2010）。

总之，活性炭似乎可以保护免受动物模型中慢性铅暴露引起的肝肾损伤。抗氧化酶水平升高，脂质过氧化（MDA）降低，促炎细胞因子，IL-6的调节; 施用AC后某些血液学和生化参数中铅诱导的改变的逆转可能是血铅水平BLL降低的结果，可能需要进一步研究以了解确切的作用机制。