稀土元素镧的应用及其毒性效应研究进展

RARE EARTH INFORMATION
稀土信息No.3 202329
稀土元素镧的应用
及其毒性效应研究进展
位于化学元素周期表第三副族中的15种镧系元素以及钇(Y)和钪(Sc)共17种元素统称为稀土元素（Rare Earth Element，REEs），目前我国轻稀土矿产资源主要集中于北方地区，如内蒙古包头的白云鄂博地区；而在南方地区如江西赣州、福建龙岩等则以重稀土为主，其分布特点具体表现为“广而集中”、“东西南北均有”、“北轻南重”。

镧是众多轻稀土元素中较为常见的一种，且应用颇为广泛。

近年来，因其特殊的物理化学性质，稀土元素镧在多个领域被广泛应用，如电子科技、畜牧养殖、医疗卫生、军工业、食品行业等领域。

本文主要从稀土元素镧的主要应用以及对生殖系统、神经系统、心血管系统、肝肾功能的影响进行阐述，从而揭示镧有益及有害的两面性，为镧的安全评估提供参考。

1.稀土元素镧在各领域中的应用
1.1 稀土元素镧在医疗卫生领域中的应用
目前镧及其化合物常与药物联合使用，以达到加强治疗效果的目的。

如氯化镧具有较强的抑菌性，能够抑制大部分口腔中的牙周炎致病菌，从而改善与治疗牙周炎的症状。

动物实验似乎也证明了这点，长期服用镧盐化合物，可增强大鼠牙槽骨对营养物质的吸收作用，从而降低牙周炎的发病率[1]。

另外，有研究报道，氯化镧能够增强顺铂治疗宫颈癌的效果，其机制可能与抑制PI3K/Akt通路，降低Rad51蛋白表达相关，并且镧能调节miRNAs表达，抑制宫颈癌SiHa细胞的增殖，从而加速宫颈癌细胞的凋亡[2]。

而镧的另一种化合物碳酸镧，具有良好的降磷效果，并且胃肠道钙吸收能力低，因此在临床上常被用来治疗慢性肾病所引起的高磷血症及肿瘤导致钙质沉着症的有效替代治疗。

1.2 稀土元素镧在畜牧养殖业中的应用
目前有大量研究表明以镧、铈、镨为主的稀土混合物可作为饲料添加剂，以增加牲禽、水生生物的产量及质量。

如稀土化合物饲料可增强仔猪的物质代谢，提高其对饲料的利用率，从而达到增加仔
黄坤，郭淼，严芬，高艳芳/文
赣南医学院公共卫生与健康管理学院
【摘要】由于稀土镧在农业、医疗卫生、军工业、食品行业等多个领域的应用，其可蓄积于水体、土壤、农作物中， 并可经皮肤、消化道、呼吸道等多种途径进入机体，随之通过血液循环重新分布于各脏器系统，对各脏 器产生影响。

持续研究稀土镧的性质，更加科学准确地对镧元素进行评估。

【关键词】镧，肝肾功能，生殖系统，神经系统，生物应用
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猪日重量的目的；再如将饲料与REEs联合使用，可降低奶牛的氮排泄，增加其对氨基酸的利用率，从而提高奶牛产奶量及乳蛋白率。

在水产养殖业中，稀土可调节水生生物对营养物质的代谢，增强动物机体的免疫力。

有研究证明在饲粮中添加200或400 mg/kg的氯化镧可促进Clarias gariepinus鲶鱼幼鱼的生长性能和养分利用，从而增加幼鱼的体质、长度、存活率[3]。

1.3 稀土元素镧在农业中的应用
镧（La）是一种能影响植物生长发育的金属元素，因此常被作为添加剂加入至肥料当中，以此提高农作物的质量及增加产量。

研究表明镧处理可提高水稻幼苗、玉米等农作物的叶绿素浓度、增强了其对光的利用率，从而提高香稻以及玉米的产量、每穗粒数和结实率[4]。

另外，在营养物质缺乏条件下，施加含镧肥料能够改变植物的根系结构，增强根系的水力传导能力，也可提高根系ATP酶活性，从而达到提高植物的光合作用及气体交换能力，以便植物能够改善缺磷胁迫的不良影响及进行更好的物质营养吸收，这些影响可能与镧元素降低植物氧化应激水平，提高其抗氧化酶活性有关。

徐传婕等[5]人在一项针对冬小麦种子萌芽的研究中似乎证实了这一点，他们发现镧、硒联合作用可大幅提高超过氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（SOD）等抗氧化酶的活性，并能有效清除植物内的活性氧，从而提高发芽率。

综上所述，一定浓度的稀土元素镧可对水生生物、植物等起到一定的积极效应，但由于镧不是机体所需的必需元素，我们也必须考虑长期接触镧所带来的消极效应及对机体产生一定的影响。

2.稀土元素镧的毒性效应
2.1稀土元素镧对生殖系统的影响
据了解，有研究表明，La2O3 NPs暴露可使小鼠睾丸细胞凋亡、相关基因表达发生变化以及生殖细胞层脱落、分离、空泡化等病理结构紊乱现象，从而导致小鼠精子活性下降及精子存活率降低，且镧暴露可通过上调脂质、蛋白质和DNA的过氧化，诱导小鼠睾丸活性氧(ROS)的过量产生，从而导致小鼠睾丸发生严重的病理改变和生精细胞凋亡[6]。

研究报道，较高的血清镧浓度能增加临床妊娠失败的风险及临床前自然流产的可能性，致使怀孕小鼠的成功妊娠数和平均产仔数减少，且血清镧浓度与优质卵母细胞数量呈负相关[7]。

2.2稀土元素镧对神经系统的影响
近年来，有动物实验证实镧可通过细胞内Ca2+介导的RhoA / ROCK和MLCK途径引起内皮屏障通透性增高，而后在大脑中蓄积，从而损害大脑神经系统功能，使学习记忆能力下降。

韩高超等[8]人发现亚硝酸镧能进入并在大脑中积累，随之在大脑的不同功能区重新分布，其蓄积部位以海马体为主，从而导致海马体中细胞核体积变小、核固缩等组织病理学改变，致使小鼠神经系统受损及学习记忆下降。

韩秀萍等[9]人的研究也证实了这一点，他们用氯化镧染毒后，发现仔鼠神经元细胞受损且学习记忆下降，其可能与海马体中CA1区神经元尼氏体、COXⅠ、COXⅣ及mRNA和蛋白的表达水平相关。

2.3稀土元素镧对心血管系统的影响
有研究指出，在一项针对斑马鱼心血管发育的研究中发现，镧处理可导致其DNA损伤和细胞凋亡，致使斑马鱼胚胎发生心肌肥厚和心包水肿[10]。

动物实验也证实大鼠皮毛中的稀土元素浓度表现出显著的剂量-反应关系，但是并未发现REEs的给药剂量与大鼠的血压变化、心率和脉压之间有直接联系[11]。

然而在另一项动物实验中发现，硝酸镧可抑制MAPK和NF-κB通路，降低其下游蛋白的表达，通过改善脂质代谢紊乱、下调炎症反应和氧化应激水平，保护内皮功能，从而抑制高磷引起的血管平滑肌钙化以及调节因高脂饮食而导致的脂质代谢紊乱，以便减少动脉粥样硬化的发生[12]。

2.4稀土元素镧对肝肾功能的影响
众所周知，机体内负责物质代谢及解毒的主要器官为肝脏，而体内代谢所产生的废物、毒物，大部分是经过肾脏排泄，所以稀土对肝肾功能的影响
研 究 RESEARCH
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是可以预期的。

在一项动物实验中发现，镧在肝脏的蓄积可导致稀有鱼句 鲫肝脏的组织病理结构发生改变，如肝组织局部充血、核固缩、核溶解、空泡变性和大量坏死区域[13]。

并且暴露于镧环境中的仔鼠，肾小管可出现细胞坏死、肾小球发生玻璃样变等组织病理学改变，以及血清尿素氮升高等肾功能下降表现。

但是目前也有研究持有相反观点，如镧可在肝脏蓄积，其治疗可降低脂肪酸合成相关酶的活性和基因表达，从而抑制肝脏的脂质沉积，这将降低脂肪肝的发生率以及减轻肝脏负担，再如碳酸镧能作为有效的降磷剂使用，以此治疗慢性肾病所导致的高磷血症，这也将减轻肾脏负担，从而减少其他不良风险的发生。

3.总结与展望
综上所述，稀土元素镧在各领域中广泛应用，但对于镧的毒性研究尚未有明确结论，有待日后开展持续深入地研究。

因此，我们有必要持续对稀土元素镧及其化合物开展更加深层次的研究，以便更加科学、准确地对镧元素进行评估。

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