电感耦合等离子质谱法检测儿童末梢血多种元素

李慧源，徐克前，汤　郡

(1.中南大学湘雅医学院医学检验系，湖南长沙 410013；2.长沙金域医学检验所有限公司，湖南长沙 410005)



·论著·

电感耦合等离子质谱法检测儿童末梢血多种元素

李慧源1,2，徐克前1△，汤郡2

(1.中南大学湘雅医学院医学检验系，湖南长沙 410013；2.长沙金域医学检验所有限公司，湖南长沙 410005)

摘要:目的建立同时检测儿童末梢血多种元素的电感耦合等离子质谱(ICP-MS)法。方法采用ICP-MS法检测湖南地区474例健康儿童(6个月至12岁)末梢血标本钙、镁、铁、铜、锌、铅6种元素水平，并建立各元素的参考区间。结果健康儿童末梢血钙、镁、铁、铜、锌、铅水平均呈偏态分布，且男女儿童末梢血各元素水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；该地区健康儿童末梢血钙、镁、铁、铜、锌、铅参考区间分别为57.30～81.40 mg/L、30.40～44.80 mg/L、361.20～531.40 mg/L、848.10～1 469.20 μg/L、2.68~6.54 mg/L和0.00~100.00 μg/L。结论成功建立了同时检测儿童末梢血钙、镁、铁、铜、锌、铅6种元素的ICP-MS法，以及各元素的参考区间。

关键词:电感耦合等离子质谱法；微量元素；末梢血；参考区间

微量元素虽然在人体内浓度不高，但与生存和健康密切相关[1-2]。儿童处于生长发育的关键期，体内微量元素水平可反映其营养状态。微量元素摄入过量、不足或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或疾病的发生。微量元素铜和锌是人体新陈代谢的基本物质[3-4]，而钙、镁和铁元素则直接影响人体的生长发育[5]，因此,对处于生长发育关键期的儿童至关重要。研究显示，身材矮小的儿童体内存在不同程度的锌、铜、铁、钙缺乏[6]，微量元素的检测也可用于评价新生儿的身体状况[7]。目前检测微量元素的方法有石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、电极法、酶法等，这些方法简单、灵敏，但缺点是每次只能测定一种元素，不能满足临床快速检测的需求。电感耦合等离子质谱(ICP-MS)法对于大多数元素而言,具有极高的灵敏度和极低的检出限,被分析界公认为最理想的无机元素分析方法,它可同时检测多种无机元素，简便快速，目前在临床上应用越来越广泛[8-9]。为此，本研究通过采用ICP-MS法就湖南地区健康儿童末梢血钙、镁、铁、铜、锌、铅等6种元素同时进行测定，并确定其参考取区间，以便为临床诊断及儿童微量元素的合理补充提供指导。

1材料与方法

1.1标本来源所有样品均来自于湖南地区各级医院送检的6个月至12岁儿童肝素钠抗凝末梢血体检标本。共收集474份，其中来源于男性230份，女性244份。

1.2仪器与试剂肝素钠抗凝末梢血专用采血管购自广州阳普医疗科技股份有限公司；浓硝酸(UP级)购自苏州晶瑞化学有限公司；Triton X -100购自上海源聚生物科技有限公司；超纯水(自制)，电阻率18.2 MΩ·cm；单元素标准溶液：钙、镁、铁、铜、锌和铅浓度均为1 000 μg/mL，购自国家标准物质研究中心；调谐液：锂(Li)、钇(Y)、铈(Ce)、铊(Ti)、钴(Co)，浓度为10 μg/L，内标液：锂(Li)、钪(Sc)、锗(Ge)、钇(Y)、铟(In)、铽(Tb)、铋(Bi)，浓度为10 mg/L，均购自美国Agilent公司。上机浓度：Li、Sc、Y、In、Tb、Bi为 20 μg/L，Ge的浓度加强至100 μg/L；质量控制样品：Seronorm Trace Elements Whole Blood L-2；稀释液：0.1% Triton X-100和0.1%硝酸。Agilent 7700x型电感耦合等离子体质谱仪购自美国安捷伦科技公司。

1.3方法ICP-MS仪器工作条件：血液标本在血液混匀器上充分混匀后，用稀释液1∶19进行稀释，在漩涡振荡器上充分振匀稀释样品后，待上机检测；质谱法采用标准曲线法进行定量，用混合内标校正基体干扰和漂移；试验固定人员操作，试验前配制标准溶液应用液，测定样品前先完成标准溶液的测量。仪器工作条件见表1，标准溶液应用液浓度见表2。

表1　　ICP-MS仪器工作条件

表2　　标准应用液各曲线点浓度

2结果

2.1检测结果正态性检验采用ICP-MS法对湖南地区474例健康儿童末梢血标本中钙、镁、铁、铜、锌、铅6种元素水平进行检测，正态性检验显示各元素水平均呈非正态分布(P<0.05)。见表3。

2.2健康儿童末梢血标本各微量元素的参考区间健康儿童钙、镁、铁、铜、锌、铅的参考区间，见表3。

表3　　湖南地区健康儿童末梢血微量元素分布(n=474)

2.3不同性别各元素参考区间比较不同性别健康儿童末梢血镁、铁、铜、锌、铅、钙水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4　　不同性别健康儿童末梢血微量元素水平比较(P2.5～P97.5)

3讨论

本研究建立了ICP-MS法同时检测末梢血钙、镁、铁、铜、锌、铅等6种元素的方法，并确定了湖南地区ICP-MS法测定检测上述6种元素的参考区间，该方法简便、快速，为今后的临床应用奠定了基础。

本研究获得的参考区间与其他实验室统计的儿童微量元素参考区间存在差异[10]。分析原因可能主要是检测方法的不同[11]，例如博辉BH5100多通道原子吸收光谱仪厂家提供的元素参考区间为：镁26.9～49.4 mg/L、铁400.1～672.6 mg/L、铜591.5～2 554.5 μg/L、锌3.8～6.6 mg/L、钙66.7～90.3 mg/L、铅0～100 μg/L，与本研究结果存在较大的差异。一般认为ICP-MS的检测数量级为百亿分率级(ppt级)，标准曲线线性范围宽，重现性好，测量速度快，在痕量(微量)分析方面优于原子吸收[12-14]。地域差异也可能是重要原因，研究表明不同地域微量元素水平存在差异。另外，标本的差异也可能造成检测结果的差异，本研究采用的是儿童肝素钠抗凝末梢血标本，而其他实验室采用的是静脉血标本，末梢血中含组织液、微小动脉血液等成分，可对测得的参考范围造成一定程度的影响[11]。

本研究对所有参与检测的儿童进行了性别分组，并做了统计分析。结果表明，6种元素(镁、铁、铜、锌、铅、钙)末梢血水平在男、女健康儿童间比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。因此，健康儿童镁、铁、铜、锌、铅、钙元素的参考区间无需按性别进行区分，可用同一个标准，这与文献[15]报道一致。

铅作为一种重金属元素，其95%参考区间为16.10~106.80 μg/L。按照原卫生部文件《儿童高铅血症和铅中毒预防指南》和《儿童高铅血症和铅中毒分级和处理原则》标准，儿童连续两次静脉铅水平高于100 μg/L即为高血铅症。因此，当儿童末梢血铅超过该值时需采集静脉血复查确诊。本研究474例体检儿童中末梢血铅水平在100 μg/L以内者占96.8%，说明湖南地区儿童血铅处在相对安全的水平。ICP-MS具有样品需求量少，检出限低，动态线性范围宽、精密度高、重现性好等优点，已明确被列为血铅检测可选用的分析方法[16]。另外，与静脉血比较，儿童的末梢血更容易获得，而ICP-MS的样品需求量少，可以解决儿童末梢血样品少的困难。

综上所述，本研究以湖南地区健康儿童为对象，建立了ICP-MS法检测末梢血镁、铁、铜、锌、钙、铅元素的参考区间。而对于不同年龄阶段儿童末梢血各元素的参考区间是否存在差异等问题，则需要下一步更大样本量的研究。

参考文献

[1]Comerford KB．Recent developments in multivitamin/mineral research[J]．Adv Nutr，2013，4(6)：644-656．

[2]Ward E．Addressing nutritional gaps with multivitamin and mineral supplements[J]．Nutr J，2014，13(1)：72．

[3]Hambidge KM，Miller LV，Krebs NF．Physiological requirements for zinc[J]．Int J Vitam Nutr Res，2011，81(1)：72-78．

[4]Smian OI，Horbas′ VA，Bynda TP，et al．The role of disbalance of zinc and copper in school age children with community-aquired pheumonia[J]．Lik Sprava，2012(3/4)：67-71．

[5]Fretham SJ，Carlson ES，Georgieff MK．The role of iron in learning and memory[J]．Adv Nutr，2011，2(2)：112-121.

[6]董国庆，汪皓，黄爱娣，等．矮小身材儿童全血锌、铜、铁、钙、镁含量分析[J]．中国妇幼保健，2007，22(23)：3288-3289．

[7]肖蜜黎，黑明燕．外周血铜锌钙镁铁与小儿疾病状态相关性的临床研究[J]．实用预防医学，2007，14(1)：171-172．

[8]Timerbaev A，Sturup S．Analytical approaches for assaying metallodrugs in biological samples:recent methodological developments and future trends[J]．Curr Drug Metab，2012，13(3)：272-283．

[9]Becker JS，Matusch A，Wu B．Bioimaging mass spectrometry of trace elements-recent advance and applications of LA-ICP-MS:a review[J]．Anal Chim Acta，2014，835(1)：1-18．

[10]潘在兴，李春芸，陈夏明．海口地区成人全血微量元素的参考区间[J]．广东医学，2015，53(1)：88-90．

[11]杨维东，刘洁生，彭喜春．微量元素与健康[M]．武汉：华中科技大学出版社，2007：104-110．

[12]宋丽华，金一．石墨炉原子吸收法和ICP-MS测定地质样品中微量金的比较[J]．分析试验室，2009，28(B12)：227-229．

[13]卢垣宇，寻思颖，冯永渝，等．干法消解-石墨炉原子吸收及电感耦合等离子体质谱测定肉制品和香辛料中铅含量的比较[J]．食品科技，2013，38(12)：290-293．

[14]毛红，刘丽萍，张妮娜，等．应用ICP-MS与AAS测定食品中铅、镉、铜方法研究及比较[J]．中国卫生检验杂志，2007，17(11)：1954-1955．

[15]王克，陈霞，崔永凯．李沧区健康成人血中7种金属元素参考值调查[J]．微量元素与健康研究，2008，25(6)：5-8．

[16]尚红，王毓三，申子瑜．全国临床检验操作规程[M]．4版．北京：人民卫生出版社，2015：274-278．

Analysis of elements in peripheral blood of children by using inductively coupled plasma-mass spectrometry

LiHuiyuan1,2，XuKeqian1△，TangJun2

(1.DepartmentofClinicalLaboratory,XiangyaSchoolofMedicine,CentralSouthUniversity,Changsha,Hu′nan410013,China；2.ChangshaKingmedCenterForClinical

LaboratoryCo.,Ltd.,Changsha,Hu′nan410005,China)

Abstract:ObjectiveTo establish an inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) method for analysis of elements in peripheral blood of children.MethodsA total of 474 healthy children in Hunan area were enrolled in this study,and six elements,including Ca,Mg,Fe,Cu,Zn and Pb,in peripheral blood specimens were detected by using ICP-MS method.ResultsThe levels of elements,including Ca,Mg,Fe,Cu,Zn and Pb,in peripheral blood of healthy children showed skewed distributions,and no significant differences were found in levels of these elements between male and female children(P>0.05).The reference intervals of Ca,Mg,Fe,Cu,Zn and Pb in peripheral blood of healthy children in this area were 57.30-81.40 mg/L,30.40-44.80 mg/L,361.20-531.40 mg/L,848.10-1 469.20 μg/L,2.68-6.54 mg/L and 0.00-100.00 μg/L respectively.ConclusionThe ICP-MS method for simultaneously detecting Ca,Mg,Fe,Cu,Zn and Pb in peripheral blood of children and reference interval of each element are successfully established.

Key words:inductively coupled plasma-mass spectrometry method；trace elements；peripheral blood；reference interval

(收稿日期：2015-12-19)

DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2016.05.009

文献标识码：A

文章编号：1673-4130(2016)05-0600-03

作者简介：李慧源，男，主管技师，主要从事免疫、生化检验和实验室管理研究。△通讯作者，E-mail：xukeqian@126.com。