从长生不老药到生活中的金属恶魔，汞与衰老之间不得不说的故事

衰老是一个复杂的过程，它反映了遗传和环境因素的相互作用。正如理解“致癌物质”对癌症生物学的发展至关重要一样，理解“加速衰老的环境毒素”对抗衰老学科的发展也同样重要[1]。因此，时光派愿同读者一道，加深对环境毒素的认识，知己知彼，百战不殆。

本期笔者将与大家分享一种人人谈之色变的重金属毒素——汞。

从“药丸”到“要完”

汞（Hydrargyrum），俗称水银，是一种常温常压下呈液态的金属。由于其魔幻的物理性质，如超高的比重（13.55）和丝滑的液态身形，汞在中国古代深受炼丹方士的垂青。秦始皇更是稀里糊涂地吃下一堆汞药丸企图长生不老，甚至还在自己的陵墓中灌满了汞[2]。此外，作为炼汞最主要的矿物原料，朱砂（主要成分为HgS）自古便是一种重要的颜料和中药药材。

图注：朱砂原石

随着科技的爆炸式发展，汞的诸多优良性能被发掘并广泛应用于生活和生产中，如体温计、血压计、节能灯、化妆品添加剂、补牙材料、消毒剂、冶金工业等等。对汞的依赖和滥用，让我们在很长一段时间内都忽略了它致命的毒害风险。直到1956年，震惊世界的日本水俣病事件发生，才终于让人们意识到事情有些不对劲了。

所谓水俣病，是指人或其他动物食用了含有机汞污染的鱼贝类，使有机汞侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病。由于这一病症最早发生在日本九州岛不知火海之滨的熊本县水俣市，故称“水俣病”。水俣病的患者轻则手足麻痹、运动障碍、失智，重则痉挛、神经错乱、乃至死亡，且至今仍无有效的治疗方法。这一切的罪魁祸首，来自于水俣湾上游的Chisso's chemical factory（日本一家氮肥工厂）不经处理便排出的工业废水。该厂使用了低成本的硫酸汞做催化剂，利用乙炔水化法制备乙醛，并将废水直接排入不知火海。此举导致海中鱼贝类吸收了无机汞化合物，并在体内将其转化为毒性更为强烈的有机汞。当地的居民食用了被污染的鱼贝类后，便患得水俣病。

图注：水俣病患者

然而沉重的史实在相当长一段时间内尚未能遏制住汞的发展利用。直到2017年8月16日，《关于汞的水俣公约》才终于生效[3]，《公约》中文版开头写道：

本公约缔约方，认识到鉴于汞可在大气中作远距离迁移、亦可在人为排入环境后持久存在、同时有能力在各种生态系统中进行生物累积、而且还可对人体健康和环境产生重大不利影响，此种化学品已成为全球关注问题。（www.mercuryconvention.org）

随着《公约》的执行，汞也将会逐步地被其它无毒或低毒材料所替代。

防不胜防的汞污染

除了日常生活中的汞制品，工业三废和食物本身也是重要的汞源。

实际上，生态系统十分复杂，今天人们所生产、消耗的汞，不仅会在环境中不断富集，甚至还会再回到我们体内。如图展示了汞在生态系统中的循环富集过程，简单概括而言：汞能以各种形态聚集于全球各地的大气、水域、土地环境，并最终富集到生物体中，进入食物链。

图注：汞在生态系统中的循环和富集[4]

煤炭中汞含量约为0.10μg/g，属于痕量级污染物，然而我国庞大的燃煤电厂基数使得大气汞污染不容小觑。2015年中国燃煤电厂汞排放量总计73吨，其中单质汞54吨，气态氧化汞18吨，颗粒结合汞1吨。清华大学郝吉明院士课题组基于2015年的数据，统计并绘制了中国燃煤电厂汞排放清单[5]。下图展示了不同规模的煤粉锅炉在全国范围内的分布，受原料煤的不同及各地燃煤习惯差异影响，汞排放强度亦有所不同（图5）。

图注：2015年全国1472台煤粉锅炉的汞排放量及空间分布。直方图：煤粉锅炉的基本参数；红点大小：汞排放量；括号中的数字：锅炉数量

图5：2015年全国各省份和地区的汞排放强度（单位：克/千兆瓦时）

此外，东北大学于永亮课题组通过调研分析1970-2010四十年来中国各地人群的尿汞水平及变化趋势发现，我国普通公众和职业暴露人群尿汞水平整体呈下降趋势，但仍存在地域和人群差异：如北京和山西太原地区较多的金属冶炼厂和煤矿活动导致当地普通公众尿汞平均值偏高，贵州、青海等地则由于大量开采汞矿使得矿工等从业者尿汞含量高达正常参考值的10-30倍[6]。

有了水俣病的前车之鉴，我们理应更加关注水产食物中汞含量是否合乎标准。上海交通大学附属新华医院颜崇淮课题组调研了1982名上海学龄前儿童，分析发现儿童头发中汞含量的几何平均值为191.9 (95% CI: 181.8, 202.4) μg/kg，略高于美国NIH规定的1-5岁儿童120μg/kg的标准；且食用海鱼类频率与头发中汞含量呈正相关，尤其是金枪鱼（Tuna）和鲳鱼（Pomfret）[7]。下图展示了头发中汞含量与不同水产品摄入之间的关系。

图注：上海学龄前儿童头发中汞含量与摄入水产品种类之间的关系。OR（95% CI）表示优势比（置信区间95%），OR值大于1，表示该因素是危险因素；P值是用来判定假设检验结果的参数，P值越小，表明相关性越显著

猎人或是猎物

在人们大肆消费、排放汞时，或许并不会想到这些毒素从未离开，而是以另一种方式蛰伏于环境中。某种程度上，我们自以为是站在食物链顶端的猎人，殊不知已成为汞的猎物。

汞不仅能以多种形式被摄入人体，还能在体内进行形态转化，沉积于身体各个器官，包括肾脏、肠道、大脑等。美国摩斯大学的研究者们总结了汞暴露对肾脏损伤及衰老的影响和作用机制（如下图），一旦进入细胞，汞结合物可能导致DNA甲基化、炎症、线粒体损伤和氧化应激反应[8]。

图注：近端肾小管细胞中汞的转运和毒性

江西农业大学的研究者们持续90天为实验组小鼠饲喂5mL HgCl2含量为80mg/L（小鼠致死量的1/20~1/5）的水。与对照组相比，实验组小鼠出现了肠道严重损伤、肠道微生物群代谢紊乱、细胞凋亡加重的症状[9]。另有综述汇总对比了汞中毒与阿尔茨海默症的表型、症状、机理等，鉴于有机汞具备穿透血脑屏障的能力，因而汞中毒很可能是阿尔茨海默症的病因之一[10]。

亡羊补牢，为时未晚

尽管工业生产使得汞在环境和人体中富集，但随着人们意识的不断提高，如《关于汞的水俣公约》等一系列条约的履行；以及现代医学的发展，我们终究能战胜并消除汞对我们的不利影响。

临床上治疗汞中毒主要利用二硫醇螯合剂，如与汞具有高亲和性的BAL（二巯基丙醇）及其类似物DMPS(单硫醇)和DMSA(琥珀酸二硫醇)。动物实验和某些情况下的人体数据表明，二硫醇螯合剂能促进砷和汞的排泄[11]。

除了避免使用汞制品、远离工业重灾区、减少摄入海鱼产品外，我们还可以通过调整营养结构以防患于未然。挪威CONEM（营养和环境医学理事会）研究员Geir Bjørklund在动物研究中发现，硒可以降低汞化合物的毒性，虽然具体机制有待验明[12]，但我们仍可以在食谱上添加一些常见的含硒食物，如鸡蛋、鸭蛋、鹅蛋等。此外，印度药学教育研究所的学者总结了一些具有清除自由基和螯合作用的天然抗氧化剂，可作为医用螯合剂的替代品[13]。与传统的螯合剂相比，天然化合物具备丰富的可用性、经济性和最小的副作用。

图注：部分具备排汞解毒功能的天然化合物（如大蒜提取物、维生素B6等）

—— TIMEPIE ——

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