代謝酶基因遺傳變異與焦爐工DNA損傷的關(guān)聯(lián)性研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是焦爐逸散物(coke oven emission，COE)中最主要且最重要的致癌成分，可導(dǎo)致機體DNA損傷，而DNA損傷是焦爐工肺癌發(fā)病的主要原因。PAHs與多環(huán)芳烴受體(aryl hydrocarbon receptor，AhR)結(jié)合，導(dǎo)致AhR空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，入核后誘導(dǎo)多種外源性化學(xué)物代謝酶的合成，如I相代謝酶細胞色素P4501A1(cytoc

2、hrome P4501A1，CYP1A1)、細胞色素P4501B1(cytochrome P4501B1，CYP1B1)、細胞色素P4502B6(cytochrome P4502B6，CYP2B6)、細胞色素P4502E1(cytochrome P4502E1，CYP2E1)。PAHs必須經(jīng)過代謝酶的代謝活化之后才具有致癌性，其毒性除與本身的理化性質(zhì)有關(guān)外，還與個體間遺傳變異有關(guān)。在職業(yè)流行病學(xué)癌癥危險度的研究中發(fā)現(xiàn)，作為體內(nèi)致癌物PA

3、Hs代謝的關(guān)鍵酶CYPs，其亞家族成員CYP1A1、CYP1B1、CYP2B6和CYP2E1催化PAHs中重要致癌物苯并芘(benzo[a]pyrene，B[a]P)經(jīng)CYPs催化代謝為終產(chǎn)物苯并(a)芘二氫二醇環(huán)氧化物(benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide，BPDE)，此終產(chǎn)物可與DNA和血漿中的白蛋白形成共價加合物，導(dǎo)致DNA的損傷。據(jù)我們所知，目前國內(nèi)外研究均采用1-OHP作為PA

4、Hs職業(yè)暴露標志物，由于1-OHP生物半衰期比較短，只能反映短期內(nèi)的PAHs的暴露水平，且絕大部分經(jīng)尿液排出，參與DNA損傷的量極少，因此存在局限性。血漿BPDE-白蛋白加合物在血中含量較高，生物半衰期較長，可反映PAHs長期暴露水平，盡管血漿BPDE-白蛋白加合物在焦爐工人中的應(yīng)用已有報道，但還未見有關(guān)研究其作為PAHs暴露標志物的報道，因此，本研究試圖通過代謝酶與焦爐工血漿BPDE-白蛋白加合物及DNA損傷的關(guān)聯(lián)研究，探討焦爐工血漿

5、BPDE-白蛋白加合物作為PAHs暴露標志物的可行性，以及在遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上找到與焦爐工PAHs暴露與癌癥風(fēng)險的潛在敏感因素，為焦爐作業(yè)工人的職業(yè)暴露危害防治提供科學(xué)依據(jù)。本研究共分以下三個部分：
　　 第一部分 研究對象基本情況
　　 采用職業(yè)流行病學(xué)調(diào)查方法，選取202例男性焦爐工人作為暴露組，96例來自同一工廠的男性機關(guān)管理人員以及醫(yī)務(wù)人員作為對照組。通過問卷調(diào)查獲得研究人群的一般資料，如年齡、工齡、吸煙及飲酒等。采

6、用反相高效液相色潽法(reverse phase-high performance liquid chromatography，RP-HPLC)測定血漿中BPDE-白蛋白加合物水平以及堿性單細胞凝膠電泳實驗檢測彗星尾距(Olive Tail Moment，OTM)。結(jié)果顯示，兩組研究人群在年齡、工齡、吸煙及飲酒方面沒有顯著性差異(P>0.05)。焦爐作業(yè)工人血漿BPDE-白蛋白加合物水平(經(jīng)自然對數(shù)轉(zhuǎn)換后)，在暴露組為 (3.55（2.

7、37-4.11）)顯著高于對照組(3.06(1.47-2.85))，差異有顯著性意義(P<0.01)；外周血淋巴細胞OTM值(經(jīng)自然對數(shù)轉(zhuǎn)換后)，在暴露組為(1.25±1.09)顯著高于對照組(0.55±0.93)，差異有顯著性意義(P<0.01)。本部分結(jié)果提示焦爐工人中PAHs暴露標志物血漿BPDE-白蛋白加合物水平以及外周血淋巴細胞OTM值與對照組比較具有顯著性差異。
　　 第二部分 代謝酶基因多態(tài)性與血漿BPDE-白蛋白

8、加合物的關(guān)聯(lián)性研究
　　 焦爐工血漿BPDE-白蛋白加合物具有化學(xué)特性，因此其形成可能受諸多因素如PAHs外環(huán)境暴露水平、體內(nèi)代謝酶的作用、以及吸煙、飲酒、飲食和生活方式等的影響。本部分通過對影響焦爐工血漿BPDE-白蛋白加合物形成的因素、代謝酶基因多態(tài)性與血漿中BPDE-白蛋白加合物水平的關(guān)聯(lián)研究，探討焦爐工血漿BPDE-白蛋白加合物作為PAHs的暴露標志物的可行性。根據(jù)國際人類基因組單體型圖計劃(International

9、HapMap project，HapMap)數(shù)據(jù)庫挑選了I相代謝酶中4個關(guān)鍵酶基因共12個標記性單核苷酸多態(tài)性(tagging single nucleotide polymorphism，tagSNPs)，采用基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜技術(shù)，對298名焦爐工人進行基因分型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)校正了年齡、工齡、吸煙和飲酒因素后，在暴露組中，CYP2B6基因rs3760657位點GA+AA基因型攜帶者血漿BPDE-白蛋白加合物水平(3.31

10、(2.01-4.07))顯著低于GG基因型攜帶者 (3.59(2.67-4.27))，差異有顯著性意義(P<0.05)。單體型對分析結(jié)果顯示，在對照組中，CYP2E1基因GC/GT單體型對攜帶者血漿BPDE-白蛋白加合物水平最低為(3.00(0.96-3.73))，與人群中分布最廣泛的CG/CG單體型對相比 (3.63(2.97-4.25))，差別有顯著性意義(P<0.05)。本部分結(jié)果提示代謝酶基因的遺傳變異是影響焦爐工血漿中BPDE

11、-白蛋白加合物水平的主要因素，可將焦爐工血漿BPDE-白蛋白加合物作為PAHs的暴露標志物。
　　 第三部分 代謝酶基因多態(tài)性與焦爐工DNA損傷的關(guān)聯(lián)性研究
　　 體內(nèi)的致癌物PAHs(以致癌性最強的B[a]P為代表)，一般先由I相代謝酶CYPs氧化、還原、水解等作用，改變毒物的功能基團，使其降解或轉(zhuǎn)變?yōu)橛H電子極團而具致癌作用，其代謝產(chǎn)物BPDE與體內(nèi)DNA和/或蛋白質(zhì)形成共價加合物，造成DNA損傷。然而，目前流行病學(xué)研

12、究資料中，有關(guān)代謝酶基因遺傳變異與DNA損傷關(guān)聯(lián)性研究甚少，且各結(jié)論間存在爭議。因此，我們假設(shè)代謝酶基因遺傳變異在焦爐工DNA損傷過程中起著重要的作用，探討代謝酶基因遺傳變異與DNA損傷的關(guān)聯(lián)。利用第二部分的代謝酶基因12個tagSNPs的分型資料，按經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后的血漿BPDE-白蛋白加合物水平的三分位數(shù)分為低暴露組、中暴露組和高暴露組3組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高暴露組中，CYP2B6基因rs1042389位點TC基因型攜帶者外周血淋巴細胞OTM

13、值(1.04±1.06)顯著低于TT基因型攜帶者(1.51±1.05)，差異有顯著性意義(P<0.05)。CYP1A1基因、CYP1B1基因和CYP2E1基因的遺傳變異與焦爐工DNA損傷程度無顯著關(guān)聯(lián)。綜上所述，本研究結(jié)果提示，焦爐工人暴露于PAHs后其暴露標志物血漿BPDE-白蛋白加合物水平均明顯增高，且代謝酶基因多態(tài)性是影響其形成的主要因素，因此，我們認為可以將焦爐工血漿BPDE-白蛋白加合物作為PAHs的暴露標志物；與PAHs相關(guān)

14、的代謝酶對焦爐工人DNA損傷效應(yīng)有重要關(guān)聯(lián)，個體易感性差異對遺傳效應(yīng)有重要影響。
　　 本研究的創(chuàng)新之處在于：(1)首次發(fā)現(xiàn)代謝酶基因尤其是CYP2B6基因多態(tài)性可降低血漿中BPDE-白蛋白加合物的水平；(2)探討了代謝酶基因的遺傳變異與DNA損傷程度的關(guān)聯(lián)性，發(fā)現(xiàn)CYP2B6基因遺傳變異顯著降低了焦爐工DNA的損傷程度。
　　 本課題局限性以及有待深入研究的方面有：(1)PAHs的代謝過程復(fù)雜，涉及到多種代謝酶基因，而

15、這些基因可能都存在有大量SNPs，本次研究僅是初步探討了I相代謝酶CYP1A1、CYP1B1、CYP2B6和CYP2E1四個基因的12個SNPs位點與PAHs致DNA損傷之間的關(guān)聯(lián)，但其他代謝酶基因多態(tài)性對PAHs致機體的影響，如何評價焦爐工人的整體代謝過程，基因與基因的聯(lián)合作用、基因與環(huán)境之間的復(fù)雜聯(lián)合作用等，都需要進一步研究。因此我們目前所探討的代謝酶基因的多態(tài)性對PAHs致機體效應(yīng)的風(fēng)險影響是不足的；(2)隨著全基因組關(guān)聯(lián)研究(g