Lead in blood. ICP-MS studies of lead in plasma, blood and erythrocyte proteins

Abstract

An inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method for the determination of lead in blood plasma has been developed. The detection limit was below 0.1 microgram/liter, and the precision 5%. There was no significant difference between levels in plasma and serum. Studies of individuals with varying lead exposure showed that in the general population the plasma concentrations were less than 1% of the levels in blood, and up to a few percent in highly lead-exposed individuals. There was a non-linear relationship between blood- and plasma-lead concentrations. The non-linearity could be described by a model based on high-affinity erythrocyte lead-binding proteins with a limited binding capacity. The association was relatively close, with an inter-individual variation in plasma lead of 30% relative standard deviation at a given blood-lead concentration. Neither age, sex, current lead exposure, nor the polymorphism in the delta-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) gene affected the distribution of lead between cells and plasma.



Moreover, lead-binding erythrocyte proteins were studied by gel-chromatography with ICP-MS detection. The studies showed that the protein with the highest affinity for lead was ALAD. Together with a smaller protein, with an apparent molecular mass of 45 kDa, it bound more than half of the lead in the erythrocytes. There was also a small lead-binding component; the quantity of lead bound to it its not known. Lead in erythrocytes appeared not to be bound to hemoglobin.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

BLY I BLOD. ICP-MS-studier av bly i plasma, blod och erythrocyt-proteiner



De flesta studier som har gjorts av blys giftighet är grundade på blyhalten i blod, och man vet idag mycket om vilka halter som är förknippade med olika skador. Cirka 99% av blyet i blod finns i de röda blodkropparna, medan plasma vanligen innehåller mindre än 1%. Man har länge trott att anledningen till att så mycket av blyet återfinns i de röda blodkropparna är en stark bindning av bly till hemoglobin.



Människor, som i sitt arbete utsätts för bly, får regelbundet lämna blodprov där blyhalten mäts, för att kontrollera att de inte får i sig för mycket av giftet. Att på detta sätt kontrollera miljöbetingad risk genom att mäta halten av ett ämne i ett prov från människa, istället för t ex halten i luft, brukar kallas biologisk övervakning.



Blyhalten i blod har dock en stor nackdel vid biologisk övervakning, eftersom den inte stiger linjärt med upptaget av bly, utan planar ut vid höga halter. Det krökta sambandet gör att blyhalten i blod då inte blir något idealiskt mått på blyupptag. Krökta samband får man också om man relaterar blyhalten i blod till olika effekter.



Blyhalten i plasma har också ett icke-linjärt samband med blodbly, och skulle därför kunna ge rätlinjiga samband med blyupptag och risk för hälsoeffekter. Hittills har dock blyhalterna i plasma varit för låga för att kunna mätas på ett tillförlitligt sätt.



I avhandlingen beskrivs en metod för att mäta halten bly i plasma med induktivt kopplad plasma masspektrometri (ICP-MS). Metoden gör att vi nu kan mäta blyhalter i plasma med god precision. Med den nya metoden har vi undersökt människor som haft stora upptag av bly. Vi har kunnat beskriva det krökta sambandet mellan blyhalten i blod och plasma och noterat att variationen är mindre än man tidigare har trott. För olika människor med samma blyhalt i blod varierar koncentrationen i plasma med en relativ standardavvikelse på cirka 30%. Vi har inte kunnat visa vad variationen beror på: varken kön, ålder eller pågående blyupptag påverkar fördelningen av bly mellan plasma och blodkroppar.



Blyhalten i plasma skulle kunna vara viktigare än halten i blod. Det är dock för tidigt att vid biologisk övervakning ersätta blyhalten i blod med den i plasma. Däremot är det dags att börja mäta även blyhalten i plasma i studier av blys giftighet, för att kunna avgöra om risken på så sätt kan avspeglas bättre.



I avhandlinge redovisas också studier av de röda blodkropparnas blybindande proteiner. Vi fann inga tecken på bindning till hemoglobin, utan det viktigaste blybindande proteinet förefaller vara enzymet delta-aminlevulinsyradehydratas (ALAD). Detta förklarar tidigare iakttagelser att aktiviteten hos ALAD i röda blodkroppar sjunker då blodblyhalten stiger. Förutom till ALAD, binds bly även till ett annat protein med en molekylmassa på cirka 45 kDa, samt till en liten komponent som troligen är ett protein med molekylmassa på cirka 10 kDa. Det krökta sambandet mellan blyhalten i blod och plasma kan förklaras av att de blybindande proteinerna i de röda blodkropparna bara binder begränsade mängder bly.



Insikten att ALAD binder en stor del av blyet kan komma att leda till bättre förståelse för mekanismen bakom blys giftverkan.

• author: Bergdahl, Ingvar A
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: PhD, Professor Oskarsson, Agneta, SLU, Uppsala
• organization: Division of Occupational and Environmental Medicine, Lund University
• publishing date: 1997
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Environmental Health and Occupational Health
• keywords: distribution, plasma, blood, erythrocytes, lead-binding prtoeins, delta-aminlevulinic acid dehydratase, inductively coupled plasma mass spectrometry, ALAD, arbetsmiljömedicin, Occupational health, industrial medicine, Lead, toxicity, ICP-MS, Yrkesmedicin
• pages: 118 pages
• defense location: F1 Lund University Hospital
• defense date: 1997-11-21 09:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEDC--1020--SE
• ISBN: 98-628-2731-6
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 4a5c7a95-287e-46e1-9f2b-7f29af0588ab (old id 29657)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:20:38
• date last changed: 2018-11-21 20:58:13