焦爐工人代謝酶AKR1C3和核苷酸切除修復酶ERCC1、XPC基因多態(tài)性與DNA損傷水平的關(guān)系.pdf

1、焦爐工人暴露于含有PAH的焦爐逸散物中，流行病學表明，多環(huán)芳烴(Polycyclicaromatichydrocarbons，PAH)是導致焦爐工肺癌的主要原因。在職業(yè)流行病學癌癥危險度的研究中，暴露標志物(又分為內(nèi)劑量和生物有效劑量標志物)可以提供暴露于致癌因子的信息，早期效應標志物則可以反應致癌因子導致的早期改變。但是，在焦爐工人中，暴露標志物和早期效應生物標志物之間的聯(lián)系未得到很好闡明。PAH的終致癌物二氫二醇環(huán)氧苯并[a]芘(B

2、enzo[a]pyrene-7，8dihydrodiol-9，10-epoxide，BPDE)可以與白蛋白和DNA結(jié)合形成BPDE-白蛋白加合物和BPDE-DNA加合物，白蛋白加合物可作為PAH暴露的生物有效劑量標志物。而單細胞凝膠電泳(又稱彗星實驗)是在單細胞水平上檢測DNA損傷的方法，可作為焦爐工人DNA損傷的早期生物效應標志物。就我們所知，盡管BPDE-白蛋白加合物和DNA損傷這兩個標志物在焦爐工人中的應用都分別有報道，但還未有焦

3、爐工人BPDE-白蛋白加合物和DNA損傷水平之間相關(guān)關(guān)系的報道。因此，本研究試圖評估焦爐逸散物的職業(yè)暴露是否導致BPDE-白蛋白加合物和DNA損傷水平的升高，并且探討兩者之間的相關(guān)關(guān)系。 遺傳易感性會影響個體對外來化合物誘發(fā)的癌癥或者外來化合物誘發(fā)的暴露或效應標志物易感，而遺傳易感性取決于個體對外來化合物的代謝或修復的差異。外來化合物的致癌作用主要由DNA損傷所啟動。大量證據(jù)顯示，PAH的致癌過程中，一方面有活性氧(Reacti

4、veoxygenspecies，ROS)卷入其中，導致氧化性損傷的產(chǎn)生。另一方面有DNA加合物和單鏈斷裂在其代謝激活的過程中形成，卷入其致癌過程。DNA損傷的修復處于基因的調(diào)控之下，DNA修復基因在保持基因組的完整性和預防癌癥發(fā)展中有重要作用。修復基因多態(tài)性導致的個體之間修復能力的差異與癌癥的危險度相關(guān)聯(lián)。核苷酸切除修復(Nucleotideexcisionrepair,NER)機制是PAH引起的DNA損傷的重要修復途徑。NER功能缺失

5、或下降是多種癌癥發(fā)生的重要原因。NER途徑涉及幾十種蛋白，其中由XPC(XerodcrmapigmentosumgroupC，XPC)基因編碼的XPC修復蛋白在NER途徑中能識別受損DNA位點，在啟動NER機制上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。切除修復交叉互補集團1(ExcisionRepairCrossComplementationGroup1，ERCC1)基因通常和XPF結(jié)合形成復合物共同發(fā)揮作用，在NER過程中負責在DNA損傷位點的5′端發(fā)揮切

6、除作用。本研究選擇了氧化性損傷相關(guān)基因AKR1C3以及核苷酸切除修復基因ERCC1、XPC，探討這些基因的單核苷酸多態(tài)性位點與焦爐工人外周血淋巴細胞DNA損傷易感性之間的關(guān)系。 第一部分流行病學調(diào)查及作業(yè)環(huán)境致癌性PAH濃度測定 選取232名焦爐工人構(gòu)成暴露組；127名對照選自同廠機關(guān)管理人員以及醫(yī)務人員。兩組調(diào)查對象在年齡、工齡、吸煙和飲酒方面差異無顯著性(P＞0.05)。在煉焦作業(yè)區(qū)和非煉焦作業(yè)區(qū)進行空氣采樣。采用W

7、aters公司550型高效液相色譜方法測定苯并[a]芘、苯并[a]蒽、屈、苯并[a]熒蒽、苯并[k]熒蒽、二苯[a,h]蒽、苯并[g,h，i]苝、茚并[1，2,3-cd]芘8種致癌性PAH濃度。結(jié)果顯示，焦爐作業(yè)環(huán)境空氣中苯并[a]芘等8種致癌性PAH濃度總和的中位數(shù)高于對照區(qū)域的8種致癌性PAH總和(P＜0.01)，焦爐作業(yè)區(qū)苯并[a]芘濃度的中位數(shù)也高于對照區(qū)域(P＜0.05)。 第二部分焦爐工人血漿BPDE-白蛋白加合物與

8、外周血淋巴細胞DNA損傷水平的關(guān)系 探討焦爐工人BPDE-白蛋白加合物與DNA損傷水平之間的關(guān)系。采用反相高效液相色譜法以及單細胞凝膠電泳分別測定血漿中BPDE-白蛋白加合物濃度和外周血淋巴細胞DNA損傷水平。結(jié)果顯示，焦爐工人的血漿BPDE-白蛋白加合物濃度和外周血淋巴細胞DNA損傷水平顯著高于對照組(P＜0.01)。使用logistic回歸分析校正了個體的工齡、吸煙和飲酒狀況后，焦爐工人BPDE-白蛋白加合物濃度增高的危險度

9、是對照組的1.72倍(P＜0.05)，焦爐工人DNA損傷水平增高的危險度是對照組的1.96倍(P＜0.05)。BPDE-白蛋白加合物與DNA損傷水平在焦爐工人中存在顯著的正相關(guān)關(guān)系(Spearman偏相關(guān)系數(shù)=0.235，P＜0.01)，但在對照組中不存在相關(guān)關(guān)系(Spearman偏相關(guān)系數(shù)=0.093，P＞0.05)。表明焦爐工人的生物有效劑量標志物BPDE-白蛋白加合物和早期生物效應標志物DNA損傷之間存在顯著相關(guān)。 第三部

10、分代謝酶AKR1C3多態(tài)性與焦爐工人DNA損傷水平的關(guān)系 PAH通過代謝酶激活后產(chǎn)生具有遺傳毒性的中間產(chǎn)物，AKR1C3屬于醛酮還原酶家族(Aldo-ketoreductases，AKRs)，是代謝PAH中間產(chǎn)物-反式二氫二醇的一個關(guān)鍵酶，產(chǎn)生的DNA加合物和ROS導致DNA的氧化性損傷，但是，目前在流行病學研究中，還沒有AKR1C3基因多態(tài)對DNA損傷水平的影響，我們假設(shè)AKR1C3在焦爐工人氧化性損傷中扮演重要角色，探討AK

11、R1C3的單核苷酸多態(tài)性和DNA損傷水平之間的關(guān)聯(lián)。用堿性單細胞凝膠電泳評價個體外周血淋巴細胞DNA損傷，采用7900序列檢測系統(tǒng)和等位基因識別程序測定AKR1C3的單核苷酸多態(tài)性，分析AKR1C3不同基因型與BPDE-白蛋白加合物水平和DNA損傷水平的關(guān)系。結(jié)果顯示，在焦爐工人中，攜帶AKR1C3-His/His+His/Gin基因型組的BPDE-由蛋白加合物水平高于AKR1C3-Gln/Gln基因型，但差異無顯著性(P＞0.05)。

12、攜帶AKR1C3-His/His+His/Gln基因型組的外周血淋巴細胞DNA損傷水平高于AKR1C3-Gln/Gln基因型，差異有顯著性(P＜0.05)。表明攜帶AKR1C3-His等位基因可增加焦爐工人PAH暴露導致的DNA損傷水平。 第四部分核苷酸切除修復基因ERCC1和XPC基因多態(tài)性與DNA損傷水平的關(guān)系 研究外源性化學物DNA損傷修復酶基因ERCC1和XPC多態(tài)性與焦爐作業(yè)工人外周血淋巴細胞DNA損傷易感性的

13、關(guān)系。用堿性單細胞凝膠電泳評價個體外周血淋巴細胞DNA損傷水平，采用7900序列檢測系統(tǒng)和等位基因識別程序檢測ERCC1(rs3212948、rs2298881)和XPC(rs3729587、rs2607775)修復酶基因的四個位點的單核苷酸多態(tài)性，分析ERCC1和XPC基因的不同基因型與DNA損傷的關(guān)系。結(jié)果顯示，僅在焦爐工人中發(fā)現(xiàn)：ERCC1-rs229888l位點CC基因型個體的DNA損傷水平顯著高于AA+AC型個體。其它位點多態(tài)

14、性與DNA損傷水平差異無統(tǒng)計學意義。得出結(jié)論，ERCC1-rs2298881CC基因型可能增加焦爐工人PAH暴露導致的外周血淋巴細胞DNA損傷水平。 進一步探討ERCC1的2個SNP位點的單倍型與焦爐工人DNA損傷水平之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：攜帶ERCC1的CC/GC、GC/GC單倍型對的焦爐工人DNA損傷水平高于CC/GA型，差異有顯著性(P＜0.05)。以上結(jié)果提示攜帶ERCC1某些特定基因型或單倍型的個體在機體DNA修復能力

15、上存在差異，這些基因型與DNA損傷水平之間的關(guān)系值得進一步研究。 本研究的創(chuàng)新之處在于：(1)探討了焦爐工人生物有效劑量標志物BPDE-白蛋白加合物和早期生物效應標志物DNA損傷作為焦爐工人生物標志物的可行性，并進一步探討了兩類標志物之間的相關(guān)關(guān)系。發(fā)現(xiàn)BPDE-白蛋白加合物與DNA損傷水平在焦爐工人中存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。(2)探討了AKR1C3的單核苷酸多態(tài)性和DNA損傷水平之間的關(guān)聯(lián)，在焦爐工人中發(fā)現(xiàn)，攜帶AKR1C3-H