铅中毒威胁弗林特儿童的大脑,但损害或可避免

研究表明,接触密歇根州弗林特市受铅污染的水不一定会造成持久的伤害

克里斯蒂娜·昂

自 2015 年披露密歇根州弗林特市饮用水中铅含量高得惊人,以及最近其他城市和州也出现峰值报告以来,全国各地的家长都发出了警报。人们感到不安是可以理解的。“儿童特别容易受到铅的神经毒性影响,”世界卫生组织在其网站上声明。该组织继续指出:“即使是相对较低的接触水平也可能导致严重的,在某些情况下是不可逆转的神经损伤。”在得知弗林特的水受到污染后,一些医学专业人士表示,铅会对年轻的大脑以及可能对其他器官造成永久性损害。提起诉讼的人身伤害律师使用了诸如“不可弥补的损害”和“铅中毒”之类的措辞。

然而,弗林特的儿童和像他们一样的其他人并非注定厄运。世卫组织的声明使用了“相对”和“可能”之类的词语,但并未表示损害是肯定的。弗林特的水铅含量极高,接触后血铅水平确实有所上升。但参与制定铅暴露标准的专家表示,与弗林特相关的血铅水平——据认为在大多数情况下峰值在每分升 5 至 10 微克 (μg/dL) 之间,尽管确切数字尚未公开——通常不会导致永久性神经功能障碍。甚至有证据表明,一种称为血脑屏障的解剖学特征可能会阻止低水平的铅进入脑细胞。

科学家强调,这些见解绝不是不作为的借口。相反,研究人员认为,公共官员不仅必须消除铅源,还必须改善营养和教育,因为研究表明,这些措施可以减少环境损害带来的持久不良影响。尽管如此,普遍认为血铅水平低的儿童会中毒或智力低下的观点不仅不真实,还会给儿童及其家庭带来有害的污名和压力。“中毒显然是一个带有感情色彩的词,”弗吉尼亚理工学院的环境工程师马克·爱德华兹说,他记录了弗林特供水系统中令人震惊的铅含量。“我与弗林特的许多家长交谈过,我感到担忧,因为我不希望那里的孩子被发生在他们身上的事情所定义。”


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浑浊的数据

对弗林特铅问题的担忧很大程度上源于一项发现,即 2013 年至 2015 年间,血铅水平达到或超过 5 μg/dL 的儿童百分比翻了一番,从 2.4% 上升至 4.9%。警惕的家长、科学家和倡导者迫使公共官员停止否认问题并消除原因:来自弗林特河的水具有腐蚀性,会从老化的城市水管中浸出铅。

5 μg/dL 的血铅水平究竟意味着什么?2012 年,辛辛那提大学医学院的神经心理学家金·迪特里希帮助美国疾病控制与预防中心将该水平设定为官方行动的阈值。他解释说,这个数字是基于公共卫生专家所称的“预防原则”——即当一项活动引发危害威胁时,即使某些因果关系尚未在科学上完全确立,我们也应采取措施制止它。“这并不意味着处于该水平的儿童会中毒,”迪特里希说。“关于低水平铅暴露的研究很少,但数据中没有任何迹象表明儿童在短期低水平暴露后会对他们的生活产生负面影响。”事实上,他指出,设定 5 μg/dL 的数字是因为 97.5% 的幼儿低于该水平,而不是因为在该阈值下的血铅水平会导致永久性伤害。

尽管一些研究发现低血铅水平与认知缺陷之间存在关联,但没有一项研究确立了因果关系。罗伯特·费舍尔是凯斯西储大学的社会科学家,是一位研究评估专家,他监测铅问题已有数十年。他说,这些研究反复受到环境中影响认知表现的其他因素的干扰。“铅暴露也与极端贫困、资源匮乏和学校条件差有关,”他说,并指出存在如此多相互交织的因素,以至于几乎不可能将它们分开。2013 年发表在《神经毒理学》杂志上的一项对平均血铅水平超过 17 μg/dL 的儿童进行的详尽研究得出结论:“尚不清楚是铅暴露还是早期儿童混杂因素导致了铅与长期认知影响之间的这些关联”。达特茅斯-希区柯克医疗中心研究临床试验设计的医生诺曼·帕拉迪斯补充说,在低铅水平下,由于有太多其他变量在起作用,因此很难获得可靠的统计信号。

血液中不同水平的铅如何影响大脑也可能取决于血脑屏障的有效性,血脑屏障是一个特殊排列的血管网络,可阻止许多有毒物质进入大脑。长期暴露于高水平的铅(可能远超过 5 或 10 μg/dL)确实会破坏该系统。但内分泌学家威廉·帕德里奇表示,对于弗林特市看到的血铅水平,尚不清楚是否可以这样说。帕德里奇是关于血脑屏障的五本书和 400 多篇期刊文章的作者,是加州大学洛杉矶分校的杰出医学荣誉退休教授和血脑屏障研究实验室的成员。他说,血液中的大多数铅都存在于红细胞内,而红细胞不会穿过屏障。因此,从血液到大脑的铅运输量很少,而且它来自血浆,血浆是一个小得多的来源。事实上,1993 年《神经毒理学》杂志上的一项研究发现,尽管幼鼠和幼儿的严重铅中毒可能会损害血脑屏障,但“几乎没有证据表明当水平低于 80 μg/dl 时会发生损害甚至扰乱”。在较低的阈值下,铅可能会进入屏障之外,但很可能只有血液中浓度的很小一部分。

补救措施

不过,弗林特市赫尔利儿童医院的儿科医生兼儿科公共卫生倡议主任莫娜·汉娜-阿蒂莎担心的是,与铅暴露相关的任何认知缺陷(无论水平如何)似乎都会因贫困而加剧,而贫困在弗林特市很普遍。“没有人说这些孩子都会有问题。大多数人应该都没事,”她在电子邮件中写道。“但我们不会等着看谁没事,谁有事。我们正在努力建立健全的营养、教育和健康综合服务,以减轻这种暴露的潜在影响。”

多伦多大学达拉拉纳公共卫生学院的医生兼院长霍华德·胡也广泛发表了关于铅的影响的文章,他同意铅暴露和社会不平等相互交织的问题指向了干预策略。“当然,有些儿童比其他儿童更容易受到铅的影响——我们才刚刚开始研究这种差异,”他说。但他补充说,一个值得希望的原因是,“低水平的铅暴露可以通过良好的养育、良好的学校教育和良好的营养来缓解。”

胡是几位科学家之一,他们发现,在儿童中,铁、钙或锌的营养缺乏会通过促进铅的吸收来增加铅暴露的危险。他说,确保儿童摄入足够的这些必需营养素可以降低这种风险。但饮食只是一个非常复杂的问题的一部分。缺乏精神刺激——当儿童很少得到成人的关注以及学校缺乏资源时可能会发生这种情况——似乎也会加剧铅的影响,尽管科学家们再次不确定有多少应归咎于铅,有多少应归咎于周围环境。

尽管没有受控的人体研究,但动物研究表明,令人兴奋的环境可能开始弥补铅引起的脑损伤。不列颠哥伦比亚省西蒙弗雷泽大学的公共卫生专家布鲁斯·兰菲尔是一项研究胎儿和早期铅和其他神经毒性化学物质暴露的主要研究员。“对大鼠的研究表明,环境刺激可以减轻铅暴露的影响,”兰菲尔说。早期研究表明,暴露于铅但提供丰富环境(与其他大鼠以及水迷宫、运动轮和其他刺激物一起的笼子)的动物比那些来自贫困环境的动物表现出更少的缺陷。

佐治亚州立大学公共卫生学院环境健康部门主任斯图尔特·沙拉特说,最好的方法是在尽量减少铅暴露的同时改善周围环境。沙拉特说,贫困儿童最有可能接触到铅——来自工厂冶炼厂、灰尘、土壤和油漆——并且由于无法获得医疗保健、适当的营养和高质量的学校,因此遭受的铅暴露影响也最严重。“应该有一种紧迫感来评估和尽量减少暴露,”他说。但是,当孩子们确实接触到铅时,“越来越清楚的是,一些毒性损害可以通过常识性做法来减轻。我们需要关注的是尽一切努力确保每个孩子都有机会发挥自己的潜力。”

艾伦·鲁佩尔·谢尔 在我们 2020 年 5 月刊中撰写了关于阿尔茨海默病和空气污染的文章。她是四本书的作者,包括《廉价:折扣文化的高昂代价》(2009 年)和《工作:激进变革时代的工作及其未来》(2018 年)。她目前正在创作《狡猾的野兽》,这是一本关于缅因州鳗鱼的书。

更多作者:艾伦·鲁佩尔·谢尔
大众科学 Magazine Vol 315 Issue 1本文最初以“衡量铅的影响”为题发表于 大众科学杂志 第 315 卷第 1 期 (), p. 23
doi:10.1038/scientificamerican0716-23
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