带你了解铝中毒的实验室检查！无所不在的铝
2018-05-04 林伟平 检验医学网
日前报纸曾报导肾功能不佳者因饮用过多饮料引发语言退化、行动迟缓等神经症状，后经新光医院调查发现，市售铝罐装饮料、茶饮料含铝量偏高，肾功能不佳者若饮用过多，恐无法将铝排出体外而导致中毒。而铝中毒的症状除贫血、骨软化症外，最常见的即是记忆力减退、注意力丧失、口吃、语言沟通困难、肌肉抽搐等脑部及神经病变，因此常被误诊为老年痴呆症。
作者：尚捷医学检验 林伟平
日前报纸曾报导肾功能不佳者因饮用过多饮料引发语言退化、行动迟缓等神经症状，后经新光医院调查发现，市售铝罐装饮料、茶饮料含铝量偏高，肾功能不佳者若饮用过多，恐无法将铝排出体外而导致中毒。而铝中毒的症状除贫血、骨软化症外，最常见的即是记忆力减退、注意力丧失、口吃、语言沟通困难、肌肉抽搐等脑部及神经病变，因此常被误诊为老年痴呆症。
虽然铝中毒严重时可能致命，但所幸只要及时发现，正确诊断，对患者施打铝螫合剂，将铝排出，患者的语言、行动功能都可恢复正常，不致有永久性伤害。其中「及时发现，正确诊断」是治疗成功的关键，除了医师的临床经验外，血液铝浓度的检验则是提供铝中毒的直接证据，因此本项检验在诊断过程中格外重要。以下则针对铝的代谢机转、中毒症状、肾脏病与铝中毒的关系、及检验数据判读等做概略的叙述。
无所不在的铝
铝是地表上含量最多的金属，也是仅次于氧、硅，含量第三多的元素。铝大都以化合物的形态存在，凡是玻璃用品、塑料制品、金属制品、甚至食物及饮水中都含有铝，由于铝无所不在，因此我们每天必然会接触、吸入、吃入一定数量的铝，高达 1 ~ 10 mg，而人体铝的全身总含量最多不过 30 ~ 50 mg，甚至更少，因此身体必须有效率的排除铝，才能维持体内的低浓度，避免因堆积而导致中毒。这项重责大任则大部分由肾脏来完成，这也充分解释了为何肾功能不佳的人，容易造成铝中毒了。
铝的代谢
事实上，到目前为止尚未发现铝在人体有任何明确的生物功能，只知道它一旦过量会对人体造成伤害。铝进入人体的最主要路径是消化道，透过食物、饮水及药物进入。在消化道中的铝约有 0.1 ~ 1 % 会被吸收到血流中，而这项吸收率的大小对血液中铝浓度的高低影响甚巨。肠道对铝的吸收率会随状况而改变，通常在酸性的环境下吸收率较高，特别是在柠檬酸 (Citrate, 又称枸椽酸) 存在的环境下。
Slalina 等人找了三组健康人做研究，让第一组人喝柠檬汁，第二组人吃含铝的胃药，第三组人同时喝柠檬汁及吃含铝的胃药，结果发现第三组人的血中铝浓度的上升幅度，比其他二组高出甚多，显示在柠檬汁提供柠檬酸的条件下，肠道对铝的吸收率大增。其他影响吸收率的因素有 PH 值、硅酸 (silicic acid)、尿毒症、糖尿病、食入铝化物的种类、副甲状腺素、维生素 D、维生素 C、及氟化物等。
铝在红血球中的浓度比在血浆中略高，以全血测出的铝浓度较血浆或血清高出约 8 %，而组织中的铝浓度和血液比起来则少得多，以肝、肺、骨骼较多。在血中的铝 70 ~ 90% 和运铁蛋白 Transferrin 结合，也有一少部分和白蛋白 (Albumin) 结合。铝不会将结合在 Transferrin 上的铁置换下来，而是和铁共同结合在 Transferrin 上。铝和 Transferrin 适当的结合，有助于减少它对身体的伤害性。
铝的排泄主要藉由粪便及尿液排出体外。粪便中包含未被肠道吸收的铝及胆汁排出的铝。而吸收进体内的铝，主要靠肾脏来排泄。通常低铝饮食的健康人，肾脏对铝的排泄率约为 2.7 ~ 8.1 ug/day。
铝中毒
铝中毒的成因绝大多数是因为过多的铝无法排出体外造成，或是因为消化道对铝的吸收率过高，或是上列二者合并引起。严重程度要视铝的最高浓度及堆积的部位而定。某些器官，例如脑部组织，对铝浓度较为敏感，也较容易受到伤害。反观肝脏组织，则能忍受较高浓度的铝而无中毒的现象。铝中毒最常见的三种伤害为 ：
- 1. 脑神经病变
- 2. 贫血
- 3. 骨骼疾病
- 有时会单独发生，也可能同时发生。
铝中毒的脑神经病变
铝浓度过高特别容易造成脑神经的伤害已是毋庸置疑的，并常表现出多种不同的症状。例如语言退化、行动迟缓、记忆力减退、注意力丧失、口吃、癫痫、精神异常。脑神经伤害一旦出现，往往病程会持续进展，若未发现予以及时治疗，几乎是相同的结果-----完全丧失神经功能，最后死亡。
在早期，洗肾水尚未用 RO 处理的年代，铝中毒引起的脑神经病变和水中的含铝量有密切的关连。现今此现象已极为罕见，取而代之的是食入过多含氢氧化铝的药物或相关物质所引起的脑神经病变。
铝中毒引起的贫血
贫血可说是尿毒症患者的共同症状，是由于红血球生成素 (EPO) 的制造不足。这类型的贫血在血液学的分类上是属于「正细胞及正色素性」的贫血 (Normocytic & normochromic anemia), 也就是 MCV 及 MCH 是大多在正常范围。但若铝中毒也介入而成为贫血的原因之一时，会转变成「小细胞及低色素性」的贫血 (Microcytic & hypochromic anemia)，并且检验血清铁 (serum iron) 及 铁蛋白 (ferritin) 后，应可排除缺铁性贫血的存在。进一步的研究显示，过高的铝会阻碍血红素制造过程中 δ- ALA 的合成，也会阻碍铁离子的参与，它的机转和铅中毒引起的贫血有点类似。
铝中毒引起的骨病变
铝中毒引起的骨质病变常见的有二种：软骨病 (Osteomalacia) 及再生不良性骨病 (Aplastic bone disease)。这二种骨病都具有相同的特性，就是造骨机能变慢及骨质「矿质化」(Mineralization) 的速率降低。先就骨骼生理学观之，骨质在尚未矿质化前的胶原性基质称为「类骨质」(Osteoid)，类骨质在紧临矿质骨的交接处，会逐渐矿质化，而转变成矿质骨，使骨质坚硬。然而铝浓度过高形成的沉淀物，恰好会堆积在类骨质与矿质骨的交界处，阻挠类骨质转变成矿质骨，也就是降低了矿质化的速率。研究也显示，铝的沉淀物也会吸附在骨质钙化过程所形成的磷酸钙结晶上，而阻挡了更多结晶的形成。
由于上述二种降低「矿质化」速率的方式，使得类骨质的生成速率逐渐大于矿质骨的生成速率，而类骨质的本质为较软胶原基质，当然会使骨质硬度降低，而形成软骨病了。若铝的浓度实在太高，高到令造骨母细胞也中毒死亡，造骨母细胞数目便会减少，连类骨质的生成速率也减小，再加上先前的矿质化速率降低，就形成了再生不良性骨病。
铝中毒与肾脏病
肾脏是排除体内铝的最主要路径，肾功能异常的患者由于排除铝的速度变慢，容易引起铝在体内堆积而造成伤害，特别是接受血液透析 (洗肾) 的病人。
虽然我们每天的食物及饮水中也可能含有高量的铝，但大部分的铝会经由粪便排出体外，被吸收进体内的不及 1 %。但洗肾患者所面临的情况则大不相同，洗肾用的透析液较容易和血液接触，即使透析过程被少许的铝污染，渗入血液后可能会形成洗肾患者的沉重负担。
在 1970 年代，洗肾患者合并发生铝中毒的病例时有所闻，原因大都因为洗肾水遭受铝的污染所致。如今洗肾水皆以 RO 处理过，此问题已大为改善。但国外也有调查发现，有些洗肾中心 RO 处理过的水，铝浓度含量依然超过标准甚多，曾发现是因为造水机的「止逆阀」所用的材质含铝量过高所致，也有些是因为管路材质中的铝释放出来所致，也有些是因为浓缩洗肾液的包装容器含铝量过高所致。
总之，透析过程中的所有液体、设备、器材、耗材等最好都有 Free-aluminum 标示，医护人员在操作设备及配制溶液时，应有防铝污染的概念，透析液也应定期监测含铝量，若超出标准定要找出污染原并加以改善。因此国外订定出一套透析液含铝量监控标准如下：
透析液至少每 6 个月测定铝含量一次，
并应符合下列标准：
Hemodialysis 血液透析 < 25 ug/L (< 0.93 umol/L)Continuous ambulatory peritoneal dialysis持续性不卧床腹膜透析< 15 ug/L (< 0.56 umol/L)Hemofiltration 血液滤过 < 10 ug/L (< 0.37 umol/L)
有些尿毒症患者也因长期服用含铝 (氢氧化铝) 的降磷药物，而造成体内铝过高的负担。前面提过，当胃肠道在酸性的环境下对铝的吸收率会增加，特别是当柠檬酸 (citrate) 存在时会特别明显。例如调整尿毒症患者酸中毒所使用的 Shohl's solution，其主要成分便是柠檬酸，当使用此种溶液时，大大提高铝的吸收率，若不谨慎使用，甚至可能致死。因此长期服用含铝之降磷药物的患者，应特别注意血中铝的变化。
血清(血浆)铝浓度的判读
虽然血清(浆)铝的浓度未必能平行反应出身体的总含铝量，但对定期监控的患者而言，它的数值依然能反应出体内铝负荷的变化及中毒危险的评估。血清铝的浓度可能因运铁蛋白的浓度、透析的频率、铝螯合剂的使用而改变。
正常人的血清铝浓度在 10 ug/L 以下，而大部分接受血液透析的患者，浓度会在 100 ug/L 以内。部份研究人员发现，铝沉淀引起的骨骼及脑神经病变大都在血清铝大于 100 ug/L 开始发生。另一份研究报告指出，长年洗肾、长年服用氢氧化铝药物或持续剂量治疗都是造成血清铝上升的原因，且浓度 > 130 ug/L 起，身体便开始承受铝中毒的负担；若高过190 ug/L，随时可能发生临床中毒症状。
一份较新的报告建议，血清铝浓度最好保持在 60 ug/L 以内较不会发生骨骼方面的病变。而铝中毒引发的脑神经病变，和更高浓度的血清铝有关 (> 200 ug/L)。欧洲 ECC 会议则针对血液透析患者提供了下列处理原则：
1. 血清(浆)铝每年至少应检查 4 次。
2. 若血清铝浓度超过 60 ug/L，表示对身体产生了过度的负荷。
3. 若血清铝浓度达到 100 ug/L 以上，应增加血清铝的检验频率，且应针对铝浓度过高可能造成的伤害加强监控照护。
4. 采取任何可能的措施，绝不让患者的血清铝超过 200 ug/L。
血液检体的采检
由于环境中的铝无所不在，而人体血液中的铝含量又非常低，因此装血试管本身的铝含量有可能比血液还高，甚至针头、采血器也可能造成污染。通常血液检体的分装应采用专用试管，且试管已事先经过酸化去金属处理，并且试管与针筒最好不要是玻璃材质的，因为玻璃是硅化物，有时含铝量会很高。采检完毕后管口应封紧，没必要请勿开盖。
总结
虽然正常的健康人都能将体内的铝排出，但仍应减少食用或饮用含铝量过高的食物及饮料。新光医院曾搜集了市售碳酸饮料、运动饮料、茶饮料、及肾脏病患的营养补充品共 102 件，检测其铝含量，结果发现，奶茶、柠檬茶饮料含铝量可达 1000 ~ 2000 ppb (ug/L)，而乌龙茶饮料也有 400~500 ppb (ug/L)，比起碳酸、运动饮料都高，且铝罐装的铝含量往往比宝特瓶、铝箔包高出甚多。
研究发现茶叶的铝含量本来就高，而铝材质容器较易释出金属成分，尤其遇到酸性物质时更是如此，所以茶类、铝罐装饮料的铝含量会特别高。其实，一般人的代谢功能若正常，饮食中摄取的铝，九成以上都会排出体外，但肾功能不佳者，便易使铝堆积在体内，所以对市售饮料，肾功能不佳者应少碰为妙。
值得一提的是，曾调查两种肾脏病营养品，铝含量也达到 400 ~ 500 ppb（ug/L），患者在使用时应小心。
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