Environ Sci Technol：铀的同位素组成或可用于无创测量肾脏中铀的积累

在一项新的研究中，来自哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的研究人员发现，铀的同位素组成可用作一种生物标志物，用于无创地测量肾脏中铀的积累。饮用水中的铀可以在肾脏中积累——即使在低水平暴露下也是如此——而这种新发现的生物标志物可能成为肾脏损伤的早期预警信号。相关研究结果发表在Environmental Science & Technology杂志上。

这些研究结果表明，在检测和预防由铀毒性引起的慢性肾病方面可能取得了突破性进展。这一发现为在很大程度上被忽视的环境健康威胁提供了关键见解。

“通过饮用水进入人体的铀会被肾脏过滤，其中一部分会滞留并可能随着时间的推移造成损害，”该研究的资深作者、哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院地球化学家兼研究科学家Anirban Basu博士说。“我们的研究表明，尿液中的铀同位素可能为检测肾脏中铀的积累和损伤风险提供一种灵敏、无创的生物标志物。”

广泛的暴露

根据美国联邦数据，美国近三分之二的社区供水系统（服务于约3.2亿人）可检测到铀含量。其中约2%的供水系统超过了美国环保署（EPA）规定的最高污染物水平（MCL），即30微克/升（μg/L）。在为约15%人口供水的私人水井中，约有4%超过了MCL。

虽然铀是一种众所周知的放射性元素，但在环境暴露水平下，其化学毒性——特别是对肾脏的毒性——是更紧迫的问题。已有研究表明，即使是低浓度的铀（低于30 μg/L的MCL）也可能损害肾脏功能。

“我们的发现特别引起了人们对北美大平原（Great Plains）和科罗拉多高原（Colorado Plateau）地区社区的担忧，包括许多美洲原住民群体，那里的天然铀矿床和历史采矿活动导致了严重的地下水污染，”Basu补充道。

健康影响与改进检测的必要性

摄入的铀中约有80%在数天内通过尿液排出，但剩余部分可能在肾脏中积累——特别是在肾脏外层，它在那里与细胞结合、造成损伤并干扰重要功能。随着时间的推移，这种损伤可能导致慢性肾病。

“目前测量体内铀含量的工具无法告诉我们具体有多少积累在肾脏中——这是理解和预防铀暴露导致长期肾损伤的一个巨大障碍，”论文第一作者、哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院环境健康科学博士生Catherine Lucey说。

在小鼠实验中，研究人员发现，在接触受污染水源仅7至14天后，肾脏和骨骼中就积累了铀，并具有独特的同位素特征。这是首个体内证据，表明分子铀的吸收会改变其在器官和尿液中可检测到的同位素比例。

由于铀的同位素特征可在尿液中检测到，这种生物标志物能够实现对肾脏铀水平的经济有效且无创的监测——对于暴露风险较高的社区尤其有用。

“我们的研究结果支持开发新模型，以预测铀如何在体内迁移——从摄入到积累再到排泄，”Lucey说。“这项研究为精准生物标志物的开发奠定了基础，这些标志物可能促成更早的干预——在发生不可逆的肾脏损伤之前。”

该研究是改善环境健康监测和开发工具以监测弱势群体金属暴露的更广泛努力的一部分。研究人员计划未来进行暴露时间更长、铀剂量更低的研究，以更好地理解长期影响。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Catherine M. Lucey et al, Isotopic Fractionation of Natural Uranium in Mice as a Potential Biomarker of Renal Accumulation, Environmental Science & Technology (2025). DOI: 10.1021/acs.est.5c03403.