铟及其化合物中毒与防治
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第四节 职业流行病学

由于铟的广泛使用,从事含铟材料生产、加工和回收等作业的人员不断增加,而国内外对铟及其化合物对人体健康影响的研究开展并不多。自2003年日本报道第1例ITO所致肺部疾病以来,铟及其化合物致人体健康影响的横断面研究、队列研究、现场试验才逐步开展起来。
一、病例报告
自2003年日本报道第1例ITO所致肺部疾病以来,至2010年3月,全球共报道了10例铟化合物所致肺部疾病,其中日本7例,美国2例,中国1例。患者均为男性,年龄27~49岁,发病前均接触ITO,均发生于LCD生产企业,工龄9个月至20年。日本报道的7例均诊断为间质性肺部疾病(interstitial lung disease,ILD),美国报道2例和中国报道1例均诊断为肺泡蛋白沉着症(pulmonary alveolar proteinosis,PAP)。病例潜伏期不等,诊断ILD病例的发病时间为接触ITO2~14年,诊断PAP病例的发病时间为接触ITO6~14个月。病例起病症状多不明显,以咳嗽、咳痰、胸闷等起病进而出现呼吸困难等不适,多不伴有发热。病例预后较差,报道中有6例患者描述了预后,其中仅2例病情稳定,另1例加重,3例死亡,其中PAP者2例。
9例患者检测了血清铟(In-S)浓度,其中8例检测值为40~290μg/L,大于目前非暴露人群的参考值(0.1μg/L);1例在非暴露人群的参考值内。7例诊断为ILD的患者中6例检测了涎液化糖链抗原(krebs von den lungen-6,KL-6),检测值为799~6395U/ml,均高于正常值(<500U/ml)。
10例患者中有8例胸部计算机断层扫描(CT)提示两肺广泛或局部毛玻璃影,其中3例同时伴小叶中心结节,2例伴肺气肿、肺大疱;有3例发现肺部纤维化改变。8例检测肺功能的患者仅1例正常,4例提示限制性通气功能障碍,其中3例伴一氧化碳弥散功能(DLCO)下降,另有2例DLCO下降,1例动脉血气分析提示Ⅰ型呼吸衰竭。诊断间质性肺炎者中4例发现肺泡内有胆固醇碎片,3例有巨噬细胞吞噬颗粒,经X线能量散射分析仪检测发现颗粒含铟、锡成分。
二、人群流行病学研究
截至2016年7月,SCI收录的铟化合物职业暴露的流行病学研究仅有14篇。这些研究中,除1篇研究未指明研究对象的来源外,余下的9篇为多中心流行病学研究,4篇为单中心流行病学研究。14篇研究中11篇为横断面研究,2篇为队列研究,1篇为现场试验。14篇研究有6篇是日本学者开展,5篇是中国台湾学者开展,1篇是比利时学者开展,1篇是韩国学者开展,1篇是韩国和美国学者共同开展。目前的人群流行病学研究主要关注铟暴露与其所致的早期健康损伤效应,如研究铟暴露与间质性肺疾病标志物(KL-6、肺表面活性物质相关蛋白D[SP-D]、肺表面活性物质相关蛋白A[SP-A])、氧化应激标志物(8-羟基脱氧鸟苷 [8-OHDG]、丙二醛 [MDA])、反映DNA损伤的指标(Olive尾矩 [OliveTM])之间的剂量效应关系;研究铟暴露与肺功能异常改变、肺部高分辨率计算机断层扫描(HRCT)异常改变之间的关联。
(一)横断面研究
1.铟暴露水平研究结果
有5篇研究检测了空气铟,其中4篇研究的空气铟浓度均数超过了美国政府工业卫生学家会议和美国国家职业安全卫生研究所推荐的10μg/m 3
有7篇研究检测了In-S浓度(暴露组均数:0.22~14.6μg/L;对照组均数:0.14~0.72μg/L),2篇检测了血浆铟浓度(暴露组均数:1.72~5.4μg/L;对照组均数: <0.1μg/L),1篇检测了全血铟浓度(暴露人群血铟浓度0.22μg/L±0.17μg/L,对照0.14μg/L±0.12μg/L),1篇未检测血铟浓度。6篇检测且列出In-S浓度的研究,有5篇研究的暴露组In-S浓度均数高于日本职业安全健康协会推荐的3μg/L。有4篇研究检测了尿铟(暴露组均数:0.02~6.98μg/L,对照组均数: <0.02~1.24μg/L),其中3篇研究发现暴露组尿铟浓度高于对照组,1篇研究未发现两组尿铟浓度差异有统计学意义。
Miyaki等研究表明血铟和In-S相关系数达0.987,说明铟在血中平均分布。Liao等发现暴露组全血铟水平比对照的高,尿铟水平各亚组与对照组无差异;说明在暴露评价中,血铟水平是比尿铟水平更为敏感的指标。Nakano等和Hoet等发现现在接铟者和过去接铟者In-S均比对照组的高,Cummings等发现In-S与累计呼吸性铟浓度相关性( rs=0.77)较现状呼吸性铟浓度的( rs=0.54)的高,提示血铟水平反应长期暴露情况。
以上暴露结果提示,大部分暴露者的外暴露剂量和生物接触剂量较高,暴露者所在的企业需要采取工程措施或为暴露者提供个人防护用品,来降低铟暴露,保障暴露者的健康。
2.早期健康效应研究结果
(1)铟暴露与KL-6水平:
有7篇研究检测了研究对象血清KL-6水平,其中1篇研究由于只有摘要信息,未知其研究人群KL-6水平数值,1篇研究未列出KL-6水平,其余5篇研究暴露组血清KL-6水平均数:14.13~817.3U/ml,对照组血清KL-6水平均数:17.79~240U/ml。11篇研究有4个同时检测了对照组和暴露组人群血清KL-6水平,其中2篇研究发现暴露组血清KL-6水平较对照组高,1篇研究由于只有摘要信息未能确定两组KL-6水平高低,1篇研究未发现两组血清KL-6水平差异有统计学意义。Chonan等发现37.0%(40/108)的暴露者KL-6水平异常升高,将暴露组In-S水平分组,校正年龄、吸烟后发现In-S水平升高,KL-6水平亦会随之升高( Ptrend<0.01);Hamaguchi等发现41.9%的暴露者KL-6水平异常升高,校正年龄、吸烟后发现In-S水平升高,KL-6水平亦会随之升高( Ptrend<0.01);Nakano等将暴露组In-S水平分组,校正年龄、吸烟、暴露时间后发现与Chonan相同的结果( Ptrend<0.001);Cumming等发现累计铟接触浓度与KL-6水平正相关, β=107(95%CI=61.0~154);Liu等则未发现In-S浓度与KL-6水平具有相关性( P=0.556)。
(2)铟暴露与SP-D水平:
有3篇研究同时检测了对照组和暴露组人群血清SP-D水平,其中1篇研究发现暴露组血清SP-D水平较对照组高,另2篇研究未发现两组SP-D水平差异有统计学意义。Hamaguchi等将暴露组In-S水平分组,校正年龄、吸烟后,发现In-S水平升高,SP-D水平亦会随之升高( Ptrend<0.001),Nakano等将暴露组In-S水平分组,校正年龄、吸烟、暴露时间后发现与Hamaguchi等相同的结果( Ptrend<0.001)。Liu等发现校正年龄、吸烟、职业史,In-S与 SP-D正相关( β=0.103, P=0.015),Cummings等发现累积铟暴露浓度与SP-D水平正相关, β=19.1(95%CI=4.2~34.1)。
(3)铟暴露与SP-A水平:
有3篇研究同时检测了对照组和暴露组人群血清SP-A水平,其中1篇研究发现暴露组血清SP-A水平较对照组高,另2篇研究未发现两组SP-A水平存在差异。Hamaguchi等将暴露组In-S水平分组,校正年龄、吸烟后,发现In-S水平升高,SP-A水平亦会随之升高( Ptrend<0.001),Nakano等将暴露组In-S水平分组,校正年龄、吸烟、暴露时间后发现与Hamaguchi等相同的结果( Ptrend<0.001)。Liu等未发现In-S与SP-A相关( β=0.037, P=0.071)。
(4)铟暴露与尿8-OHDG水平:
有2篇研究同时检测了对照组和暴露组人群尿8-OHdG水平,除1篇研究由于只有摘要信息,未知两组尿8-OHDG水平差异外,1篇研究发现暴露组尿8-OHDG水平较对照组高( P=0.001),且In-S和尿8-OH-DG存在剂量反应关系( P=0.027)。
(5)铟暴露与CRP水平:
有3篇研究同时检测了对照组和暴露组人群血CRP水平,Hamaguchi等和Nakano等研究未发现两组人群血CRP水平存在差异,Choi等发现In-S≥3μg/L者与In-S<3μg/L者,血CRP水平无差异( P=0.323)。
(6)铟暴露与MDA水平:
有2篇研究同时检测了对照组和暴露组人群血MDA水平,Liu等未发现两组人群血MDA水平存在差异,Liao等未发现全血铟与MDA水平存在关联。
(7)铟暴露与OliveTM:
有1篇研究同时检测了对照组和暴露组人群OliveTM,该研究未发现暴露组OliveTM高于对照组。
(8)铟暴露与肺功能:
有5篇研究对研究对象进行了肺功能检查。Hamaguchi等发现暴露组和对照组FVC(%)、FEV1(%)、FEV1/FVC(%)、MMF(%)、PEF(%)差异无统计学意义。Nakano等发现暴露组和对照组FVC、FEV1、FEV1/FVC差异无统计学意义。Choi等发现In-S≥3μg/L者和In-S<3μg/L者,FVC、FEV1、FEV1/FVC差异无统计学意义。Chonan等将研究人群按照In-S水平高低分为四组,发现In-S水平越高,VC(%)Pred( Ptrend<0.05)、TLC(%)Pred( Ptrend<0.05)、Dl,CO(%)Pred( Ptrend<0.05)均越低。Cummings等发现累积铟暴露浓度与FVC负相关( β=-1.9,95%CI=-3.5~-0.3)和FEV1负相关( β=-2.7,95%CI=-4.3~-1.1),未发现累积铟暴露浓度与FEV1/FVC、DL CO具有相关性。
(9)铟暴露与肺部HRCT改变:
有3篇对研究对象进行了HRCT检查,其中Chonan等发现21.3%(23/108)的暴露者存在明显的间质性HRCT改变,将研究人群按照In-S水平高低分为四组后,发现In-S水平越高,间质性HRCT改变分数( Ptrend<0.01)和肺气肿性HRCT改变分数( Ptrend<0.05)越高;Hamaguchi等将暴露组In-S水平分7组,发现In-S水平越高,间质性HRCT改变率( Ptrend=0.0166)和肺气肿性HRCT改变率( Ptrend=0.0095)越高;Nakano等将现在接铟者按In-S水平分6组,未发现间质性HRCT改变分数( Ptrend=0.946)或肺气肿性HRCT改变分数( Ptrend=0.110)随In-S升高有明显变化。
(二)队列研究
铟暴露的队列研究,首次由Nakano等于2014年发表。2008—2011年,Nakano等在日本的11家工厂对40名非暴露者和240名过去或现在接铟者开展了长达5年的队列研究,他们检测研究人群In-S浓度、KL-6水平、SP-D水平,对其进行肺功能测定、HRCT检查、询问其自觉症状。在研究开始时,暴露组KL-6、SP-D水平及肺部症状异常情况较非暴露组高。肺功能检查结果平均值两组无明显差异。5年后,In-S、KL-6、SP-D水平分别降低29.8%、27.2%、27.5%。原先两组的KL-6水平差异,在5年后消失了。这提示,一旦停止铟暴露或铟暴露水平显著降低,Kl-6水平可能显著下降,尽管不会下降至非暴露者水平。5年后,肺功能检测值(FEV1/FVC,FVC和FEV1)下降。将研究人群按In-S水平分层,发现随着In-S水平升高,FEV1/FVC和FEV1异常率增高( P<0.05)。随着In-S水平升高,肺气肿进展改变率增高( Ptrend=0.002)。In-S>20μg/L者,有26.3%的人HRCT结果显示肺气肿进展改变。20位肺气肿进展者中有18人是现在吸烟者,在这些吸烟者中,In-S水平较高者,肺气肿进展发生率更高。这提示吸烟是铟暴露工人肺气肿进展危险因素的重要效应调节因子。校正年龄、平均接铟年龄、吸烟史后,发现In-S≥20μg/L者,其肺气肿改变更可能恶化( OR=10.49,95 %CI=1.54~71.36)。随着血铟水平升高,并未发现肺间质性进展改变率有变化趋势,但在In-S≥10μg/L的人群里,5个人中有3人同时有肺间质进展改变和肺气肿进展改变。这提示在高暴露人群中,肺间质性改变和肺气肿改变可能同时存在。
总之,该研究发现,尽管由于工作环境的改善,工人In-S水平显著下降,HRCT结果仍显示铟对于暴露人群肺气肿进展改变具有长期效应。In-S和肺气肿进展改变率的剂量反应趋势,提示吸入铟是肺气肿进展的重要危险因素,尤其在In-S超过20μg/L的暴露工人中。当暴露于铟的工人In-S超过20μg/l时,需要立即脱离暴露。In-S在5~19.9μg/L时,则是行动的警示指标。该研究不足之处在于非暴露人群响应率仅有25.2%,5年追踪率为57.2%(且失访者血铟水平低于未失访者)。5年追踪研究仍不足以预测长期临床结果,今后需继续追踪本队列人群肺间质改变和肺气肿改变情况,并研究肺癌发生情况。
2002—2010年,AtsukoAmata在铟加工工厂对84个男性接铟工人开展了长达9年的队列研究,他们检测研究人群的In-S、KL-6、SP-D水平,对其进行肺功能测定、HRCT检查、询问其自觉症状。发现由于工作环境的改善,工人In-S水平( Ptrend=0.0019)、KL-6水平( Ptrend<0.0001)、SP-D水平( Ptrend<0.0001)逐年下降,FEV1/FVC( Ptrend<0.001)、VC( Ptrend<0.001)、DLco( Ptrend=0.0159)亦逐年下降,且高In-S水平者FEV1/FVC下降率更高;不同吸烟状态者,VC、FEV1、DLco、TLC年均改变量无差异。间质性HRCT改变分数在2002—2005年逐年降低,但在2005—2010年似乎保持稳定。In-S水平>22.5μg/L者,肺气肿性HRCT改变分数逐年降低;不同吸烟状态者,肺气肿性HRCT年均改变分数无差异。In-S的生物半衰期可能是8.09年。该研究发现通过降低铟暴露水平,In-S、KL-6、SP-D水平和HRCT显示的肺间质改变可能下降,然而对于有过高铟暴露史者,其肺气肿改变可能仍将进展。
(三)现场试验
2010—2012年,Liu等对44名ITO靶材生产工厂工人进行了研究。研究人群从2011年9月开始使用动力辅助式呼吸防护面具(PAPR)。Liu等在2010年、2011年7月、2012年检测研究人群的血清铟、尿铟水平,血浆超氧化物歧化酶(SOD)、血浆谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、血浆谷胱甘肽巯基转移酶(GST)、MDA水平,尿8-0HdG水平、Olive TM水平。研究发现使用PAPR后,2012年研究人群血清铟水平、GST、MDA水平相较于2011年7月下降,尿8-OHdG水平有所上升。按照吸烟状态分层后,发现不吸烟者血清铟水平、G Px、GST、MDA水平均下降,吸烟者血清铟水平、GST、MDA、8-OHdG水平均下降。该研究提示使用PAPR可降低铟相关的生物标志物水平,减轻早期健康损伤效应,吸烟可能是铟致机体氧化应激反应的一个效应调节因子。
三、总  结
综合已公开的铟及其化合物所致肺损伤病例报告,这些病例均发生在LCD生产企业,有ITO职业接触史,发病时主要表现为呼吸困难,伴有咳嗽、咳痰等症状,肺功能检测有弥散性或限制性通气功能障碍,胸部HRCT的影像学提示为ILD或PAP。患者多伴有血铟浓度增高,部分患者的肺部病理组织通过X线能量散射分析仪等检测发现含铟、锡成分。患者预后多不良。
综合以上人群流行病学研究报道,已有报道的接铟工作场所的空气铟浓度大多超过10μg/m 3;In-S和尿铟水平主要反映长期暴露情况,In-S是比尿铟更为敏感的暴露指标,人In-S半衰期可能是8.09年,接铟者相对于未接铟者In-S水平较高,大部分研究接铟者In-S水平超过3μg/L;部分研究发现接铟者血清中KL-6、SP-D及SP-A水平相对于未接铟者较高,接铟者肺功能及肺部HRCT改变情况与未接铟者差异有统计学意义;部分研究发现In-S与KL-6、SP-D及SP-A水平及肺功能指标、HRCT改变分数存在剂量-效应/反应关系;两个队列研究发现In-S水平高者,HRCT显示的肺气肿发生率或HRCT改变分数更高,这提示铟的高浓度暴露可能是肺气肿改变的重要原因。另有研究发现,接铟人群中高暴露者尿中8-OHdG水平和彗星尾矩较低暴露者的高。这提示铟暴露可能引起机体氧化应激水平增高,可能与DNA损伤有关。现场试验研究提示使用PAPR可降低铟相关的生物标志物水平,减轻早期健康损伤效应。
铟化合物职业暴露的人群流行病学研究有以下不足:
1.研究样本量较小,把握度较低。
2.研究对象男性比例较高,未能明了铟暴露致早期健康损伤效应的性别差异。
3.选取的接触生物标志物主要为血清铟,不同研究暴露人群平均血清中铟水平差异较大。
4.效应生物标志物主要为血清中KL-6、SP-A、SP-D等,局限于肺部炎性分子标志物,且不同研究结论并不统一。
5.吸烟是否是铟致机体早期健康损伤效应的调节因子,仍未有统一定论。
6.队列研究较少且观察时间较短。
7.现有研究数量很少,中国大陆地区尚无相关为SCI收录的研究。
国内外的毒理学研究、职业流行病学调查和临床病例文献显示,铟及其化合物具有明确的急性和慢性毒性作用,主要是对呼吸系统的损害,接触ITO可致ILD和PAP。为保障劳动者健康,应改进铟相关行业生产工艺,从源头上减少或消除铟及其化合物职业危害;改进职业卫生防护设施,降低空气铟及其化合物浓度;为接铟者提供个人防护用品,降低个体铟暴露水平;做好职业健康监护工作,对接铟者按粉尘体检项目组织职业健康检查;广泛深入开展科学研究,今后仍需加大样本量对铟暴露与人体早期健康损伤效应进行研究,增加队列研究的数量,并延长队列研究的观察时间,以期加强对铟暴露与人体健康损伤的了解,目前中国大陆地区铟对人体健康影响的为SCI收录的流行病学研究尚未见报道。因此,必须尽快开展高质量的铟及其化合物职业暴露的流行病学研究,找到适合我国人群的接触、效应生物标志物,制定铟职业接触生物限值,提出临床诊疗规范,制定诊断标准,为保护接触铟作业人员身体健康提供科学依据。

(彭巨成 冯晶 吴礼康)