锰暴露与心血管功能(一)

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关键词：锰暴露

　　Therelationshipbetweenexposetomagnesiumandthefunctionofcardiomuscularfunction.
　　
　　锰是自然环境中常见的金属，在工业上广泛应用，同时它也是人体必需的微量元素之一，自然界多以无机锰化合物形式存在〔1〕。锰在体内作为某些酶的激动剂，参与许多生物化学反应，但长期过量吸入会造成中毒。实验研究表明，锰有心血管毒性，可引起动物心收缩功能降低和血压下降，主要出现在急性和亚急性实验〔2，3〕。近年来，锰与心血管功能的关系逐渐引起人们的关注，现就此作一综述。
　　1锰与心脏功能

　　1.1人群调查某铁合金厂106名锰冶炼男工调查发现，心电图出现左室高电压，窦性心动过缓，窦性心率不齐等异常改变，且心电图异常检出率随接锰工龄增加而升高〔4〕。姜岳明等〔5，6〕调查发现，作业环境空气MnO2几何均值为0.07mg/m3时，接锰女工心率明显加快。与5年前体检资料自身对照比较显示，接锰男工和女工心电图QRS波明显变宽，T波增高，且接锰女工心率明显变慢，提示低水平锰暴露可能对心功能有影响。作业环境空气MnO2几何均值为0.05～2.15mg/m3时，接锰工人心电图异常率明显增高，心电图异常检出率与环境MnO2浓度呈正相关（r=0.611），随接锰工龄增加而升高〔7〕。何淑嫦等〔8〕对56名焊工和34名对照工人的调查发现，结果焊工血锰明显高于对照组，而ValaslvaManoeuvre心率反应（HR-V）、深呼吸时心率变化（HR-DB）、即立时R-R变化能力都明显比对照组低，提示心血管自主神经系统是锰损害的靶系统之一。

　　Barrington等对从事焊接和磨光修理高锰铁轨的5名工人（包括一名锰中毒患者）和3名低碳钢焊工（低锰暴露）的自律神经机能进行研究，发现锰中毒者及其4位同事的24h心电图高频段呈降低性改变〔9〕。
　　1.2实验研究

　　1.2.1器官水平观察到不同浓度的MnCl2对离体蛙心收缩有明显抑制作用，且有浓度依赖性（r=0.982）。在小剂量Mn2+灌流时，收缩力开始减弱，大剂量时会发生不可逆的心脏停跳〔10〕。给离体大鼠心脏灌入不同浓度的MnCl2会引起心肌锰含量增加，Mg、Ca含量减少，收缩功能明显降低，且随着浓度增高而抑制心脏收缩功能，甚至停博。经冲洗后不被完全抑制的情况下可恢复心脏收缩功能，一旦完全被抑制则不可逆〔11〕。
　　1.2.2细胞水平高浓度锰（Mn2+1～8mmol/L）可使豚鼠心肌细胞动作电位（AP）复极50%及90%时程，有效不应期（APD50，APD90，EPR）缩短，AP零相最大上升速率（Vmax）减小。高浓度Mn2+对心肌收缩力的抑制作用较强，低浓度时Mn2+（0.5mmol/L）能明显抑制窦房结细胞电活动，动作电位振幅（APA），Vmax和4相斜率（SP4）减少，窦博率减慢〔12〕。高Mn2+培养的心肌细胞静息电位（RP），动作电位（APA）降低，动作电位复极50%时程延长，而高锰-高硒条件下培养的心肌细胞RP，APA，APD50与对照组差异无显著性意义。提示锰对心肌细胞有损伤作用，补硒可以对抗高锰对心肌细胞的损害作用〔13〕。
　　2锰与血管功能

　　2.1人群调查临床应用二吡哆醇二磷酸锰（MnDPDP）作为磁共振成像（MRI）的对比剂，能使受检者出现面部潮红和头耳部有温热感〔14〕。锰中毒患者有体位性低血压〔9〕。某铁合金厂作业环境空气MnO2几何浓度均值为0.13mg/m3时，接触组低舒张压检出率明显增高，舒张压均值降低。接触组不同接锰工龄、年龄、低舒张压检出率有显著性差异。且以青工和女工对锰的降舒张压作用较敏感〔15，16〕。作业环境空气锰浓度为0.39～20.44mg/m3时，男工收缩压均值降低〔17〕。空气MnO2几何浓度均值为1.96mg/m3时，却观察不到锰粉加工工人血压有异常的改变〔18〕。

　　2.2实验研究1883年，Kobert首先报道锰有降血压作用〔19〕。静脉注射MnCl2（10mg/kg）使狗出现短暂性低血压和心动过速后死亡。经下腔静脉给狗滴注MnCl2（16mg/kg・d，4d），狗血压明显下降，且伴随有反射性心动过速〔20〕。离体大鼠心脏灌入MnCl2（15μmol/l）20min后，引起冠状血管舒张，出现明显的剂量线性变宽效应〔21〕。

　　3锰对心血管功能影响的可能机制

　　3.1工人心脏收缩功能下降，可能与锰损害心血管自主神经系统有关〔8〕。锰可引起多巴胺和5-HT含量减少。锰是一种拟胆碱样物质，能影响胆碱酯酶合成，使乙酰胆碱蓄积〔1〕，多巴胺有稳压作用而乙酰胆碱又对心率有作用，两者的联合作用影响到心率和血压。

　　3.2锰可以阻塞钙通道，使细胞兴奋时钙不能内流，引起兴奋收缩分离，导致心脏收缩功能降低。钙还可以使血管平滑肌的兴奋收缩偶联阻滞，引起低血压〔1〕。

　　3.3锰可损害心肌细胞线粒体，引起能量代谢障碍。对高锰饲料喂养8周后的大鼠心肌细胞超微结构观察发现，线粒体肿胀，嵴破坏和空泡明显。电镜细胞化学显示心肌线粒体细胞色素氧化酶和琥珀酸脱氢酶活性下降。提示过量锰可引起心肌损伤，主要环节可能是线粒体的结构和功能〔22〕。呼吸链上的环节受损，必然导致机体利用氧受阻，细胞内氧化供能不足，心脏的收缩和舒张活动受到影响，以至心率发生改变。锰对心肌细胞线粒体的损伤，可能是由于其对心肌细胞线粒体呼吸链中各种酶复合体的活性产生抑制引起质子泵功能下降，进而引起膜电位下降所致〔23〕。综上，锰可以通过多种机制影响心血管，从而使心肌受损，心功能下降。但是，究其是锰损害自主神经累及心脏，再影响到血压，或是心血管同时受影响，尚未清楚。目前，国内外主要集中在动物体内外研究，人群流行病学调查资料较少，锰暴露与心血管功能之间的因果关系尚有待深入研究。