当发生中毒事件时,临床医师和公卫医师关注的是什么毒物引起了中毒?中毒严重程度如何?这就要通过实验室检验来判断。化学中毒检验指标通常分为两类:外暴露剂量指标和生物标志物。

发生化学中毒者肯定有接触外来化学毒物的经历。因此,检测可能接触环境包括空气、水、土壤、农药、未食用可疑食物及药物中是否含有毒性物质及其含量,即外暴露剂量的检验。如发生铅中毒时,通常检测中毒者所在环境空气、食品、玩具中是否铅浓度超标;三氯乙烯中毒时,检测中毒者所在环境空气和(或)所接触的溶剂是否含有三氯乙烯等。外环境检出毒物是发生化学中毒的必要条件,但外暴露剂量不能真正反映进入中毒者体内的毒物量,甚至会导致研究对象的错分。而针对中毒患者的检验即生物标志物的检验更能反映中毒的真实情况(图1-4-1)。

生物标志物(biomarkers)是接触化学毒物后,在生物介质(如血液、尿液、痰液、粪便、组织、毛发等)中可以检测到的毒物及其代谢物含量,以及机体生理、生化或分子水平改变。生物标志物检测对于准确地测量暴露、提早发现机体中毒效应、研究毒性机制具有重要意义。

生物标志物从功能上一般分为三类:

1.暴露生物标志物(biomarker of exposure)指进入体内的化学毒物及其代谢产物,或者与靶器官、靶细胞相互作用的化学毒物剂量。其又分为内暴露剂量标志物和生物学有效剂量标志物。内部剂量标志物是指生物材料中测得的化学毒性物质或其代谢产物,如测定血铅,尿铅水平可作为铅中毒诊断指标之一 ^[3]。生物学有效剂量标志物指与重要的亚细胞靶结构相互作用的化学毒性物质,主要是一些蛋白质或DNA加合物。暴露生物标志物是联系机体外部暴露和内部暴露剂量的纽带,为剂量-效应评估研究提供了一个可检测指标,同时也为流行病学和临床评估中的暴露研究提供了大量有用信息。

如三硝基甲苯(TNT)通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入机体,传统外暴露剂量检测方法即测定环境中TNT粉尘浓度,难以估计通过呼吸道或消化道进入机体的TNT量。内部剂量标志物——血液或尿液中TNT代谢产物4-氨基-2,6-二硝基甲苯测定则反映了近期TNT暴露水平。而从各种途径进入机体的TNT均进入血液,部分与血红蛋白结合,形成生物学有效剂量标志物——TNT-Hb加合物,这种加合物可在体内稳定3个月左右,而且可以反映机体总的暴露剂量 ^[4]。

2.效应生物标志物(biomarker of effect)是接触化学毒物后,机体内可测定的生理、生化和其他方面细胞或分子水平改变。如有机磷中毒引起胆碱酯酶活性降低;慢性苯中毒引起白细胞、血小板减少。效应生物标志物反映了中毒严重程度,因此可作为中毒诊断或分级诊断指标之一。如氰化物中毒可引起呼吸性酸中毒,血浆乳酸水平高低是氰化物中毒分级的重要标准。

3.易感生物标志物(biomarker of susceptibility)是反映机体先天具有或后天获得的对接触某种特定外来化学物的反应能力。易感性本身不引起疾病,但其可影响暴露引发疾病的概率。测定易感性生物标志物可以筛检出易感个体,估计个体暴露危险性。如N-乙酰基转移酶2是人体内重要的Ⅱ相代谢酶,可催化芳香胺类或杂环胺类乙酰化过程。其基因型分为快乙酰化基因型和慢乙酰化基因型,我国87.5%人群为快乙酰化基因型。携带N-乙酰基转移酶2慢乙酰化基因型个体趋向于增加发生膀胱癌危险性,吸烟、芳香胺职业暴露使患膀胱癌风险加大 ^[5,6]。

生物标志物可以按上述分类,但这种分类不是绝对的,同一种生物标志物在一种情况下是接触标志物,在另一种情况下则可能是效应标志物。金属硫蛋白是富含半胱氨酸的低分子量蛋白质,具有调节内源性金属铜和锌平衡、对重金属污染解毒、清除自由基和参与某些应激反应的作用。人外周血中金属硫蛋白基因亚型表达水平,有其特定剂量-时间-效应诱导表达模式,可作为镉接触的暴露生物标志物 ^[7];镉中毒时,随着肾损伤加重,尿中金属硫蛋白与β-微球蛋白不断增加,但尿金属硫蛋白增加幅度更大,且其还与肾皮质镉、尿镉呈现出一定的相关关系。对于反映镉性肾损害较β-微球蛋白更具有特异性,因此,尿金属硫蛋白可作为镉中毒早期敏感的生物学效应标志物 ^[8]。