焦炉工人焦炉逸散物暴露监测的生物学标志研究

摘要

焦炉逸散物(COEs)在煤经高温热解生成焦碳的过程中产生。它是由尘、蒸汽和气体混合而成的复杂混合物，含有众多有害成分，其中PAH、亚硝胺、煤焦油、砷化合物和苯是已知或潜在的致癌化学物。长期暴露于COEs可致多种损伤发生；肿瘤是COEs暴露导致的不良后果中最令人关注的问题。美国联邦环保署已将COEs作为已知的人类致癌物。焦炉工人在炼焦过程中接触COEs的风险高，职业COEs暴露-效应-损伤易感生物学标志的确定可以为焦炉工人COEs暴露水平和健康损伤程度的常规监测提供技术支持，为减少COEs暴露和相关健康危害提供科学依据。 本研究对来自中国北方某焦化厂的78名男性工人进行分子流行病调查，目的在于探讨可用于焦炉工人职业COEs暴露监测的生物学标志。根据焦化厂强制性常规空气监测的历史资料，将工人分为COEs暴露组和对照组；COEs暴露组由47名焦炉工人组成，对照组由31名来自蒸馏车间、维修车间和行政部门的工人组成。参与此项研究的工人目前均在职，且年龄在36～44岁之间，工龄至少为10年。工人的一般情况用调查表收集。作为COEs暴露评估的重要方式，作业环境(炼焦作业区的焦炉顶和焦炉侧；非炼焦作业区的蒸馏车间和行政楼)空气中PAH水平用高压液相-二极管阵列和荧光检测法(HPLC-DAD/FLD)检测；尿1-羟基芘(1-OHP)作为PAH接触的内暴露标志同时采用碱水解—高效液相色谱法分析。作为候选的COEs暴露的效应标志，尿8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)、血清丙二醛(MDA)、血清谷胱甘肽硫转移酶(GST)、外周血微核双核淋巴细胞(BNMN)和淋巴细胞核仁区嗜银蛋白(AgNORs)分别采用高压液相-电化学检测法(HPLC-ECD)、MDA检测试剂盒、GST检测试剂盒、胞质阻滞微核法(CBMN)、细胞培养-银染法检测；作为候选的COEs暴露的损伤易感标志，细胞色素P4501A1(CYP1A1)、谷胱甘肽硫转移酶M1(GSTM1)和谷胱甘肽硫转移酶T1(GSTT1)基因多态型用基于聚合酶链反应(PCR)的方法鉴定。 研究结果显示：(1)空气中PAH的浓度，炼焦作业区高于非炼焦作业区，其中PAH外暴露水平指示参数-致癌性苯并(a)芘(B[a]P)的浓度，在炼焦作业炉顶和炉侧区分别为0.33μg/m3和0.1μg/m3，分别为非炼焦作业区行政楼(0.04μg/m3)的8.25倍和2.50倍。焦炉工人尿1-OHP的浓度[5.7(1.4-12.0)μmol/mol肌肝]和对照工人[3.0(0.5-6.4)μmol/mol肌肝]相比明显增高，差异有统计学意义(P＜0.05)。以吸烟分层，两组工人尿1-OHP浓度仅在吸烟个体中的差异有统计学意义(P=0.029)。(2)焦炉工人尿8-OHdG、血清GST和淋巴细胞BNMN水平[1.9(1.4-15.4)μmol/mol肌肝、22.1(14.9-31.2)U/L、6(2-8)‰]和对照工人[1.3(1.0-4.0)μmol/mol肌肝、13.1(9.5-16.7)U/L、2(0-4)‰]相比明显增高，差异有统计学意义(P＜0.001、P＜0.05、P＜0.05)；焦炉工人淋巴细胞AgNORs(I/S)[0.064(0.054-0.063)]和对照工人[0.079(0.070-0.083)]相比明显降低，差异有统计学意义(P＜0.001)；吸烟对上述结果具有调饰作用，表现为两组工人血清GST、淋巴细胞BNMN和AgNORs水平仅在吸烟个体中的差异有统计学意义(P＜0.001，P=0.002，P＜0.001)，而两组工人尿8-OHdG水平仅在非吸烟个体中的差异有统计学意义(P=0.005)；焦炉工人血清MDA水平[2.56(1.84-3.63)nmol/ml]和对照工人[2.99(2.44-4.27)nmol/ml]相比，差异无统计学意义(P＞0.005)。(3)研究对象个体血清GST活力和尿1-OHP浓度明显呈正相关(rs=0.314，P=0.005)，和淋巴细胞BNMN水平呈显著正相关(rs=0.296，P=0.009)；研究对象个体淋巴细胞AgNORs相对含量和尿1-OHP浓度明显呈负相关(rs=-0.507，P＜0.001)，和血清GST活力呈显著负相关(rs=-0.527，P＜0.001)。(4)研究对象中，GSTM1null基因型工人的构成比为32.89％，GSTT1null基因型工人的构成比为15.79％，CYP1A1MspI(T/T)、CYP1A1MspI(T/C)和CYP1A1MspI(C/C)基因型工人的构成比分别为36.51％、42.86％和20.63％，CYP1A1Ile/Val(A/A)和CYP1A1Ile/Val(A/G)基因型工人的构成比分别为77.14％和22.86％，本研究没发现CYP1A1Ile/Val(G/G)基因型的工人。(5)研究对象尿1-OHP和8-OHdG、血清GST、淋巴细胞BNMN和AgNORs的中位数分别为4.27μmol/mol肌肝、1.8μmol/mol肌肝、16.72U/ml、4‰和0.063I/S，以尿1-OHP和8-OHdG、血清GST、淋巴细胞BNMN和AgNORs水平高于中位数作为增高的标准，应用多元logistic回归分析研究相关变量的比值比(OR)和95％可信限(Cl)。结果表明，与对照工人相比，焦炉工人尿1-OHP、尿8-OHdG、血清GST、淋巴细胞BNMN和淋巴细胞AgNORs水平增高的OR和95％Cl分别为3.03(1.00-9.09)、4(1.02-16.67)、14.28(2.38-50)、3.57(1.08-12.5)和0.03(0.003-0.25)；高体重指数(BMI)是尿8-OHdG水平下降的独立影响因素；GSTM1、GSTT1和CYP1A1基因型对尿1-OHP、尿8-OHdG、血清GST、淋巴细胞BNMN和AgNORs水平无影响。 本研究提示：(1)COEs暴露导致焦炉工人PAH外暴露和内暴露剂量增加，炼焦作业场所工人PAH暴露水平可作为COEs暴露程度的指示，但不能直接取代对COEs暴露的监测，有必要监测COEs中的另外组分；鉴于血清GST和淋巴细胞AgNORs水平与PAH暴露的高度相关性，该两项指标有可能作为PAH暴露评价的生物学标志。(2)COEs暴露导致焦炉工人氧化应激和遗传损伤水平增加、细胞免疫功能下降；淋巴细胞MN、尿8-OHdG和淋巴细胞AgNORs有可能作为职业COEs暴露监测的效应生物学标志，并且这些生物学标志改变的后果，如肿瘤，应是焦炉工人健康损伤监测和预防的重点。(3)CYP1A1、GSTT1和GSTM1基因多态型能否作为COEs暴露损伤易感的标志，需要进一步研究。 本研究与已报道的COEs暴露的分子流行病研究相比，在研究设计上有2个突出特点。其一，对研究对象的年龄与工龄作严格限定。此举既可尽量减少年龄与工龄变量对研究结果的干扰，又能增加观察到COEs短期暴露难以体现的轻微损伤效应的机会。其二，引入了3个新的COEs暴露评价的生物学标志。其中，血清GST和淋巴细胞AgNORs作为COEs暴露-效应评价的生物学标志，未见报道，仅见一篇文献尝试用尿8-OHdG来评估COEs暴露的健康风险。此外，本研究获得3个有意义的成果：(1)从遗传损伤、氧化应激和细胞免疫功能三个剖面，揭示了COEs暴露的健康危害以及由此可能增高的肿瘤发生风险。(2)通过分析工人PAH暴露与机体损伤效应的关系，明确提出，炼焦作业场所COEs暴露监测，不能直接用PAH暴露评估替代，有必要监测COEs中的其它污染物。(3)首次提出血清GST和淋巴细胞AgNORs可能作为PAH或COEs暴露监测的生物学标志，在其他的职业污染物暴露评价中，这些生物学标志的作用值得探讨。

目录

英文缩略语词汇表

摘要

前言

材料和方法

结果

讨论

参考文献

综述 PAH暴露-效应-损伤易感研究的生物学标志

研究工作总结

致谢