在血紅素合成過程中，鉛能抑制σ-ALA脫氫酶和鐵絡合酶。由于σ-ALA脫氫酶的活性受到抑制，其前體物質σ-ALA在體內大量積聚，其在小便中的的排出量也增加；由于鐵絡合酶受到抑制，其前體物質原卟啉增高，同時游離原卟啉和鋅卟啉生成增加，小便中糞卟啉排出量也增加。因此，鉛負荷增加時
1、血液中σ-ALAD活力降低
血鉛水平與ALAD活性呈密切的負相關。血鉛水平越高或ALAD的測定方法越精確，兩者之間的相關性越好。該酶的活力尚受到酒精、鋅和一氧化碳的干擾，但鉛仍是最強有力的影響因素。由于鉛和ALAD之間的肯定關系和ALAD測定方法的標準化，ALAD的活力常被用作為反映鉛中毒或鉛暴露的重要實驗室示標。
鉛與ALAD的關系在血鉛水平不高時也存在，Chisolm等的研究認為，血鉛水平在0.241umol/L時即開始對酶活力有影響，在血鉛水平在0.724umol/L時，酶活力即已經下降50%。因而，ALAD反映鉛暴露的狀況不但是準確的，而且是靈敏的。但在血鉛水平在1.448umol/L時，酶活力幾乎100%抑制。因此，σ-ALAD活力測定不能區分中度和重度的鉛中毒。
σ-ALAD活力可通過光譜法進行測定。測定時應注意：（1）測定應在標本收集后24小時內進行。（2）鉛是通過結合酶的巰基使其失活的，鋅也有類似功能。因此，外源性鉛或鋅對血標本的污染會嚴重影響測定結果，收集血標本用的試管應以去離子化處理。（3）標本應用肝素作為抗凝劑，如用EDTA作為抗凝劑，EDTA能與已經與酶結合的鉛鰲合，從酶中奪取鉛而使酶復活，從而使酶活力在較高鉛負荷狀態時也不降低，出現假陰性。
最近的研究表明，σ-ALAD在人群的分布具有遺傳多態性，存在3種不同的表現型。σ-ALAD的遺傳表現型與個體對鉛毒性作用的易感性和恢復力有關。
2、尿液中σ-ALA升高
由于σ-ALAD活力的抑制，其前體σ-ALA在血液中堆積，經小便排出也增加。尿液中σ-ALA在經醋酸酸化處理的標本中穩定性良好，一般測定尿液中σ-ALA濃度來間接反應鉛負荷狀態。尿液中σ-ALA濃度升高見于血鉛水平在1.930umol/L以上時。因此，該項測定對低水平鉛暴露和早期診斷意義不大。但與其他指標聯合應用，仍為一項常用指標。
3、紅細胞游離原卟啉和鋅卟啉升高
正常情況下，原卟啉和鐵在鐵絡合酶的作用下，在紅細胞內結合生成血紅素。在鉛負荷增高的情況下，鐵絡合酶受到抑制，原卟啉（EP）在紅細胞內堆積。在紅細胞中，90%的原卟啉會以鋅原卟啉（ZPP）形式存在。ZPP在特定波長的光照射下會發射熒光，用血液熒光測定法即可測得ZPP的含量；用化學抽提法測定時，抽提過程中將鋅從卟啉環中分解下來，因此測得的是總的原卟啉即EP，也稱為游離原卟啉。盡管兩種方法在原理上有所不同，測定的化學物質也不一樣，但EP、ZPP和FEP三者在數值上非常接近，三者的臨床意義也都相同，可以不加嚴格區分。
4、尿中糞卟啉出現陽性
半定量法測定較簡便，適合與基層應用。本測定敏感性較差，且可出現假陽性。半定量法一般為陰性。有些內科疾病如血卟啉病、惡性貧血、溶血性貧血、肝硬化；藥物中毒如酒精、巴比妥中毒；職業中毒如汞、砷等中毒也可出現陽性，但不如鉛中毒明顯。
5、有關酶學指標
在血鉛＞1.45μmol/L時，超氧化物歧化酶（SOD）活性減低，但SOD并非特異指標，只能用于環境評價，不適用于個體診斷。有人認為，紅細胞精氨酸酶和嘧啶—5'—核苷酸酶與血鉛、ZPP有顯著相關，但也有人認為不夠理想。
6、全血點彩、網織、堿粒紅細胞
在急性鉛中毒時陽性率較高，慢性輕度鉛中毒，陽性率較低，由于操作麻煩，在現行的職業性慢性鉛中毒診斷國家標準中已將該項指標去掉。神經肌電檢查與神經行為學檢查近年來報道很多，此類指標在流調過程中對判斷鉛神經毒性方面很有意義，但對個體診斷尚缺乏特異性。
EP、ZPP和FEP測定的臨床意義
無論是兒童還是成人身上，EP與血鉛水平存在著良好的相關性。在兒童血鉛水平在0.724~0.965umol/L時，EP的變化即出現。在成人，引起EP變化的血鉛閾值為1.207~1.448umol/L。
血鉛對紅細胞卟啉代謝的毒性效應
<10 紅細胞ALA-D抑制 兒童、成人
20-25 紅細胞游離原卟啉 兒童
20-30 紅細胞游離原卟啉 成人、女性
25-35 紅細胞游離原卟啉 成人、男性
30-40 紅細胞ATP酶抑制 全體
40 尿ALA、糞卟啉排出 兒童、成人
40 貧血 兒童
40-50 周圍神經炎亞臨床 成人
50 輕度血紅蛋白減少 成人
50-60 輕微腦功能異常 兒童
60-70 輕微腦功能異常 成人
60-70 腦病 兒童
>80 腦病
在鉛暴露后，鉛對血紅素合成的影響只發生在新形成的紅細胞內，而對已經形成的成熟紅細胞沒有影響。因此，EP的升高常在血鉛升高之后數周才出現。而在鉛暴露停止，血鉛水平回落后，EP水平要等到低血紅素的紅細胞自然死亡，并為正常血紅素的紅細胞替代時才完全回復。紅細胞的轉換率為0.8%，自然壽命為120天，因此，較長時間的鉛暴露后即使暴露停止，EP要等到120天左右方才回復到原有水平。
由于EP與鉛毒性之間的良好劑量一效應關系，以及EP測定快速、簡便、經濟的優點。自70年代中期起，EP一值作為篩查鉛毒性作用的最主要示標，獲得很高的臨床評價。根據1985年的美國CDC兒童鉛中毒指南，EP超過0.622umol/L提示可能的鉛毒性作用。然而，由于人群中血鉛水平逐漸降低的總體趨勢，EP篩查鉛中毒的實用意義也受到挑戰。McElvaine等研究發現，EP對血鉛水平在0.483~1.207umol/L時的低水平鉛暴露并不敏感，而這一血鉛水平已明確對兒童健康有害。這顯然不能滿足兒童鉛中毒篩查的需要，因此，在最近的CDC報告中提出，EP不再作為兒童鉛中毒篩查的主要手段。
但是，EP對鉛中毒的診斷意義不僅僅限于鉛中毒的篩查。Markowitz等研究發現，EP測定對驅鉛試驗的結果有預測價值。EP<0.622umol/L者，96%驅鉛試驗為陰性。在治療過程中EP水平持續下降常提示治療有效。
紅細胞內游離原卟啉（FEP）測定已應用多年，已經證明在鉛中毒或缺鐵性貧血時，紅細胞內增加的原卟啉不是游離的，主要是以ZPP形式存在。不過用乙酸乙酯和冰醋酸混合液破壞血中的紅細胞，可使ZPP轉變為EP，再以稀鹽酸萃取EP，然后進行熒光強度測定。因此用萃取法測定時稱EP較妥。
1991—1993年全國協作組調研結果報道，EP幾何均值為0.5μmol/L，95%容許上限為1.09μmol/L。EP對光敏感。因此在標本送檢過程中應注意避光，并應盡快進行測定。EP增高除了見于鉛中毒外，還見于缺鐵性貧血、感染和某些先天性卟啉代謝異常性疾病。ZPP測定的意義EP相似，由于ZPP測定快速、穩定、簡便、經濟，目前已成為現場篩檢鉛中毒的首選指標。
