焦爐逸散物致血液系統(tǒng)損傷的流行病學(xué)分析及機制研究.pdf

1、研究目的：
　　焦爐逸散物(Coke oven emissions，COE)由煙煤在高溫乏氧的焦爐炭化室內(nèi)干餾產(chǎn)生，并在其他生產(chǎn)過程彌散到空氣中，是氣體、蒸氣和煙塵的統(tǒng)稱，包含多種致癌物或促癌物，廣泛存在于鋁、鋼、石墨、電氣、建筑等行業(yè)中。焦炭生產(chǎn)不但對環(huán)境特別是空氣造成污染，同時對職業(yè)暴露人群身體健康產(chǎn)生嚴重危害。慢性長期性暴露于COE可導(dǎo)致焦爐工人產(chǎn)生呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)損傷以及結(jié)膜炎等。癌癥是COE暴露的主要問題，國際癌癥研究

2、署(International Agencyfor Research on Cancer, IARC)將COE確認為1類致癌物，我國衛(wèi)生計生委等4部門將COE所致肺癌列為職業(yè)性腫瘤之一。在焦爐工人的健康監(jiān)護中，除COE的致癌效應(yīng)外，其對血液系統(tǒng)的損傷及其機制研究報道較少，是有待解決的職業(yè)衛(wèi)生問題。
　　外源性化學(xué)物質(zhì)經(jīng)機體吸收后首先進入血液并達到較高濃度，代謝過程中也必須依靠血液來運輸，所以外周血中各種血細胞容易受到外源性化學(xué)物的

3、損傷。血液毒性的結(jié)局主要有血細胞生成異常、血紅蛋白(Hemoglobin，HGB)異常和出血性疾病等。我們采用橫斷面的流行病學(xué)設(shè)計，選擇焦爐工人為目標人群，檢測作業(yè)環(huán)境中的COE濃度和工人COE內(nèi)暴露水平，對工人進行血常規(guī)檢查，評估不同COE暴露水平與血液系統(tǒng)損傷的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，建立COE致人體血液細胞損傷的細胞模型，檢測COE對白細胞造成的細胞毒性、氧化損傷、遺傳物質(zhì)損傷、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(Nuclear factor-κB，NF

4、-κB)通路蛋白改變等，尋找COE致血液細胞損傷的關(guān)鍵通路，初步闡明COE致血液系統(tǒng)損傷的生物學(xué)機制，為進一步完善COE的健康損害效應(yīng)評估，建立健全焦爐工人群的健康監(jiān)護方案提供重要依據(jù)。
　　研究方法：
　　1.COE致血液系統(tǒng)損傷的流行病學(xué)分析選取山東省某焦化廠263名在職焦爐工人為COE暴露組，當?shù)鼐嚯x焦化廠3公里以外的氧氣廠113名近一年來無明確腎臟病史的工人為對照組。對調(diào)查對象進行統(tǒng)一的問卷調(diào)查、一般體格檢查、血常規(guī)

5、檢查等。調(diào)查問卷主要包括個人基本情況、工作經(jīng)歷、吸煙飲酒情況、既往病史及現(xiàn)病史等。收集工人班后尿液30～50ml，采用高效液相色譜(High performance liquid chromatography，HPLC)法測定工人尿中1-羥基芘(1-hydroxypyrene，1-OHP)水平，超高效液相色譜（Ultra-high performance liquid chromatography，UPLC）串聯(lián)質(zhì)譜(Massspect

6、rometry，MS)方法測定工人尿中8-羥基脫氧鳥苷(8-hydroxy-2'-deoxyguanosine，8-OHdG)水平，此外，采用HPLC法測定樣本中尿肌酐的濃度，用以校正1-OHP和8-OhdG的個體差異水平。
　　2.COE致血液系統(tǒng)損傷的機制研究選取人急性早幼粒白血病細胞(Human acute promyelocytic leukemia cells，HL-60)，COE有機提取物為染毒物質(zhì)，染毒用培養(yǎng)基中胎牛

7、血清(Fetal BovineSerum，F(xiàn)BS)含量為5％。將COE有機提取物儲備液溶于染毒培養(yǎng)基中稀釋至終濃度為2.5、5、10、20μg/ml，1％DMSO為control組，染毒時間為24h與4d。采用CCK-8法、乳酸脫氫酶(Lactate dehydrogenase，LDH)法和碘化丙啶(Propidium iodide，PI)/異硫氰酸熒光素(Fluorescein isothiocyanate，F(xiàn)ITC)流式細胞術(shù)檢測C

8、OE對細胞的毒性作用，2'，7'-二氫二氯熒光素二乙酸酯(Dichlorofluorescein diacetate，DCFH-DA)熒光探針檢測細胞內(nèi)活性氧自由基(Reactive oxygen species，ROS)水平的改變，硝基藍四氮唑染料法檢測細胞釋放的ROS水平的改變，單細胞凝膠電泳實驗(Single cell gel eleetrophoresis assay，SCGE)檢測細胞的脫氧核糖核酸（Deoxyribonucl

9、eic acid, DNA）損傷情況，Western-Blot法檢測NF-κB通路蛋白表達的改變情況。
　　研究結(jié)果：
　　1.COE致血液系統(tǒng)損傷的流行病學(xué)分析焦化廠工作環(huán)境中的COE濃度是對照廠的5倍多，工作環(huán)境中的COE濃度與工作位置相關(guān)性顯著(P＜0.05)。與對照組工人相比，暴露組工人尿中1-OHP水平顯著升高(P＜0.05)，在扣除了性別、年齡、體重指數(shù)(Body mass index，BMI)和吸煙飲酒的影響后

10、，工人尿中1-OHP水平與是否接觸COE之間相關(guān)關(guān)系顯著（P＜0.05），提示其可以作為焦爐工人COE職業(yè)暴露的內(nèi)暴露水平。
　　暴露組工人尿中8-OHdG的水平比對照組高51.3％(P＜0.05)，工人尿中8-OHdG水平與1-OHP水平線性正相關(guān)關(guān)系顯著(P＜0.05)，提示COE對職業(yè)暴露人群產(chǎn)生一定的DNA氧化損傷，使其患癌風(fēng)險增高。
　　血常規(guī)檢查中，暴露組工人的白細胞計數(shù)(White blood cell cou

11、nt，WBC)低于對照組，但差異不顯著（P＞0.05）。在暴露組工人中，WBC隨工人尿中8-OHdG水平的升高呈下降趨勢，差異具有臨界顯著性(P=0.055)。
　　2.COE致血液系統(tǒng)損傷的機制研究CCK-8、LDH、PI/FITC三種細胞毒性實驗結(jié)果均顯示，COE染毒能夠?qū)θ梭w血液細胞造成一定的損傷。與control組相比，隨著染毒劑量的升高，細胞存活率降低（P＜0.05），細胞釋放的ROS水平升高(P＜0.05)，細胞DNA

12、損傷加重(P＜0.05)，并且4d實驗細胞損傷程度高于24h實驗，細胞NF-κB通路蛋白表達水平升高（P＜0.05）。與COE2.5μg/ml劑量組相比，隨著染毒劑量的升高，24h實驗中細胞IκBα與NF-Kb p65蛋白表達下降(P＜0.05)，磷酸化IκBα與磷酸化NF-Kb p65蛋白表達升高(P＜0.05);4d實驗中細胞的兩組蛋白表達均升高(P＜0.05)，有較好的劑量效應(yīng)關(guān)系。
　　結(jié)論：
　　1.COE可以導(dǎo)致