氯乙烯接触工人遗传损伤及其修复能力研究

【摘要】氯乙烯单体(vinylchloridemonomer,VCM)是一种重要的化工原料,主要用于合成聚氯乙烯。2011年全球PVC总产能约5100万吨,而我国PVC产能达2162.2万吨,已成为世界第一大生产国和第一大消费国。VCM是确定的人类致癌剂,可导致多系统、多器官肿瘤的发生。对其致癌机制的研究认为主要是VCM活性代谢产物导致遗传物质损伤而启动致癌过程。目前,发达国家VCM职业接触限值多为1ppm(2.79mg/m3,PEL),而我国VCM时间加权平均容许浓度(PC-TWA)为10mg/m3,短时间接触容许浓度为(PC-STEL)25mg/m3,高于西方国家卫生标准数倍。长期和低水平接触氯乙烯导致的健康危害已引起广泛关注,寻找敏感、有效的生物标志物对预防氯乙烯接触导致的有害效应十分必要。在我国现行氯乙烯职业卫生标准下,能否对接触工人的遗传物质产生显著损伤尤为引人关注。而且在同样接触条件下,并不是所有个体都会产生遗传物质损伤；遗传物质即便发生损伤,由于机体具有DNA修复能力(DNArepaircapacity,DRC)而得到修复。因而DNA修复能力在维持机体基因组稳定和正常功能方面发挥重要作用,如果DRC功能低下或缺陷,将不能及时和有效地修复受损的DNA,从而导致基因突变甚至细胞癌变,增加个体罹患肿瘤的危险。本课题通过横断面调查和追踪研究,探讨染色体损伤与氯乙烯累积接触剂量的关系,同时应用本课题组发展的基于微核的DNA损伤修复能力检测方法,研究氯乙烯作业工人DNA损伤修复能力,并评价其用于预测氯乙烯致染色体损伤风险的价值,为保护易感作业工人提供科学依据。通过氯乙烯作业工人DNA细胞周期调控基因多态与VCM致遗传损伤之间的关系研究,寻找VCM遗传损伤的易感性生物标志物,为阐明其毒作用机制和进行健康风险评估提供科学依据。本课题研究对象为某化工企业VCM接触工人309例(男224例,女85例),该企业行政和后勤人员(内对照)共149例(男61例,女88例),以及健康对照人群(外对照)共25例(男14例,女11例)；利用胞质分裂阻滞微核试验方法(简称CB微核试验)对染色体损伤情况进行检测,VCM接触组外周血淋巴细胞微核细胞率(简称微核率)明显高于对照组FR=3.24(95%CI2.80-3.75),p<0.001,并存在剂量-反应关系,提示在目前职业性VCM接触水平较低的情况下,外周血淋巴细胞微核率可以作为评价低浓度VCM接触的效应指标。在2004,2007年VCM接触工人中选取重复样本91例,采用基准剂量(BMD)法分析微核发生率与氯乙烯累积接触剂量的关系。结果表明,按照氯乙烯累积接触剂量计算,其基准剂量95%可信区间下限(BMDL)在2004年男性和女性中分别为0.99mg/m3-year和3.38ng/m3-year;在2007年男性和女性中分别为0.63mg/m3-year和1.27mg/m3-year。提示当总接触剂量达到BMDL值时即引起微核损伤,为制定氯乙烯接触限值提供了参考。yH2AX是目前国内外研究细胞DNA损伤应激反应的公认的敏感指标,当DNA双链发生断裂时,组蛋白H2A家族成员中的H2AX第139位丝氨酸残基迅速磷酸化,形成磷酸化的H2AX,即γ-H2AX。本研究应用流式细胞术(FCM)对上述追踪观察的55例氯乙烯接触工人,21例内对照和25例外对照个体外周血淋巴细胞进行DNA损伤(yH2AX)和细胞凋亡检测。结果显示不同VCM累积接触水平的作业工人外周血淋巴细胞DNA损伤率和几何平均荧光强度明显高于对照组,差异有统计学意义(p<0.05)；以对照组淋巴细胞凋亡率95%上限(4.84)为界值判断淋巴细胞凋亡阳性,结果显示对照组、低、高VCM累积接触组淋巴细胞凋亡阳性率随剂量升高而升高(p<0.05)。本次研究结果表明VCM接触可导致接触工人外周血淋巴细胞DNA损伤和凋亡率升高。提示外周血淋巴细胞DNA损伤率和凋亡率可以作为评价低浓度VCM接触的效应指标。本研究还对上述追踪观察的部分氯乙烯接触工人应用基于微核的DNA损伤修复能力检测方法开展染色体损伤修复能力研究,其中接触组43名,同时以17名该厂行政和后勤人员作为对照。按照氯乙烯累积接触剂量分为2组(累积接触剂量≤10984mg为低接触组；>10984mg为高接触组),研究显示对照组、低、高接触组的3AB指数分别为0.37±0.17,0.28±0.11,0.18±±0.10,存在显著统计学差异p<0.05),提示氯乙烯接触会影响DNA损伤修复能力,氯乙烯累积接触剂量越高,DNA损伤修复能力越低；另按3AB指数分成2组(3AB指数≤0.24为低损伤修复能力组；>0.24为高损伤修复能力组),结果显示,损伤修复能力高组的微核率(2.28±±2.61)低于低损伤修复能力组(4.04±2.76),存在显著统计学差异p<0.05),提示DNA损伤修复能力与氯乙烯作业工人染色体损伤的发生关系密切,修复能力差,染色体损伤高。通过对DNA损伤修复能力研究表明,DNA损伤修复能力与氯乙烯接触剂量有关,可作为氯乙烯接触的效应指标,同时又可用于易感人群的筛选,具有易感性指标的特点,提示DNA损伤修复能力具有重要的应用价值和前景。本课题还应用PCR-RFLP和CRS-RFLP法对VCM接触工人细胞周期调控相关基因的多态位点进行检测,VCM接触工人309例,对照组149例。应用Poisson回归分析各基因多态位点与染色体损伤之间的关系。选择参与细胞周期调控的常见基因p53,p21,mdm2,Gadd45a和p14ARF,对其10个常见多态位点(p53intron3,p53Ex4+119C>G,P53IVS6+62G>A,p21Ex3+7C>T,mdm2Dell518,mdm2IVSl+309T>G,Gadd45ag.1260T>C,p14ARFg.9792G>T,p14ARFg.22008G>A,p14ARFg.26294G>A)进行检测和分析。调整年龄、性别、累积接触剂量、吸烟、饮酒等因素后,结果显示p14ARFg.22008基因的突变位点是遗传损伤的保护因素,与野生纯合型比较,FR=0.77(95%CI0.63-0.93,P<0.05)；而p53intron3,p21Ex3+70C>T和mdm2IVS1+309T>G三个基因的突变位点为VCM致染色体损伤的危险因素,与野生纯合型比较FR=1.47(95%CI1.09-1.98),FR=1.36(95%CI1.13-1.64)和FR=1.74(95%CI1.43-2.13),均具有显著意义(p<0.05)。综上所述,在我国现行职业卫生标准下,氯乙烯接触仍能产生遗传损伤,且存在剂量-反应关系,据此计算得到的基准剂量远低于现行职业卫生标准；氯乙烯接触工人的DNA损伤修复能力降低；VCM致染色体损伤与细胞周期调控基因多态有关。
【作者】李勇；
【导师】夏昭林；
【作者基本信息】复旦大学，劳动卫生与环境卫生学，2013，博士
【关键词】氯乙烯；染色体损伤；组蛋白磷酸化；细胞凋亡；基准剂量；DNA损伤修复能力；细胞周期调控基因；

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