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焦化厂的主要职业有害因素是焦炉逸散物(coke oven emissions,COEs),其中包含的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)类化合物是人类“Ⅰ类致癌物”。大量流行病学研究发现,职业性PAHs暴露增加了工人肿瘤以及心血管疾病的发病风险。PAHs进入人体内后,经混合功能氧化酶(细胞色素P450、单加氧酶系)的代谢活化生成具有生物学活性的终致癌物苯并[a]芘环氧化物(anti-7,8,-dihydrodiol-9,10-epoxide benzo[a]pyrene,BPDE),伴随产生大量的活性氧成分(reactive oxygen species,ROS)。有足够证据表明氧化损伤在PAHs暴露致肿瘤和心血管疾病的发生中起着非常重要的作用。 在正常的生理状况下,机体产生的ROS与体内抗氧化系统存在着动态平衡。一旦这种平衡被打破,体内过量的ROS即会对生物大分子如DNA、脂质以及蛋白质造成损害。 ROS造成 DNA碱基损伤的主要形式是8-羟基鸟苷(8-hydroxy-2’-deoxyguanosine,8-OHdG),其具有高度致突变性,可以导致DNA染色体上碱基G:C到A:T的突变。8-异前列腺素(8-isoprostane,8-iso-PG)是细胞膜上花生四烯酸被ROS氧化产生的一种化合物,被认为是反映脂质过氧化的可靠标志物。许多研究已经发现尿8-OHdG浓度在肿瘤病人中显著升高,尿8-iso-PG浓度在患有炎性疾病如哮喘、冠心病以及糖尿病病人中也是显著增高的,但是在这些环境相关性疾病中研究氧化应激都没有充分考虑研究对象的环境污染物暴露水平。另外Rossner等以50名汽车司机和50名对照人群为研究对象,测定了他们工作环境中致癌性PAHs、颗粒物以及挥发性有机化合物水平,发现研究对象尿中8-iso-PG浓度与工作环境中致癌性PAHs和颗粒物暴露水平显著相关。刘爱林等在47名男性焦炉工和31名男性对照中测定了他们尿中1-羟基芘(1-hydroxypyrene,1-PYR)和8-OHdG水平,发现焦炉工组中尿1-PYR和8-OHdG浓度显著高于对照组。然而,这些论文在研究环境污染物暴露与氧化损伤的关系时,只是发现在高水平环境污染物暴露下工人的氧化损伤程度显著高于对照组工人,由于样本量有限,不能阐明环境污染物暴露与工人氧化损伤之间是否存在着剂量效应关系。 本课题选取某焦化厂1401名男性工人作为研究对象,选择办公室、辅助车间(粗苯工段、鼓风机操作室)、炉底、炉侧和炉顶等代表性岗位进行环境中PAHs的检测;对每个工人进行职业健康体检并收集他们的尿液,使用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)检测尿液中10种羟基多环芳烃代谢物(monohydroxy polycyclic aromatic hydrocarbons,OH-PAHs)的含量;高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)电化学技术和酶联免疫试剂盒分别检测尿液中8-OHdG与8-iso-PG的浓度。以此探讨职业性PAHs暴露致焦炉工DNA氧化损伤和脂质过氧化的效应,从而为研究职业性PAHs暴露所致早期健康损害提供线索。 研究结果显示环境中16种PAHs总浓度以及PAHs经毒性当量因子转换后的总浓度均呈现办公室岗位<辅助岗位<炉侧与炉底<炉顶的趋势,分别为(1.13±0.37,0.15±0.12)、(3.72±2.09,0.72±0.34)、(11.08±7.29,1.02±0.79)和(90.3±69.51,7.54±9.22),炉顶岗位PAHs浓度显著高于其它岗位,差异具有统计学意义(P<0.05);工人尿中10种OH-PAHs浓度均呈办公室<辅助岗位<炉底和炉侧<炉顶的趋势,其中1-羟基萘(1-hydroxynathalene,1-NAP)、2-羟基萘(2-hydroxynathalene,2-NAP)、2-羟基芴(2-hydroxyfluorene,2-FLUO)、9-羟基芴(9-hydroxyfluorene,9-FLUO)、1-羟基菲(1-hydroxyphenanthrene,1-PHEN)、2-羟基菲(2-hydroxyphenanthrene,2-PHEN)、3-羟基菲(3-hydroxyphenanthrene,3-PHEN)、9-羟基菲(1-hydroxyphenanthrene,9-PHEN)和1-PYR浓度在四组间差异具有统计学意义(P<0.01),4-羟基菲(4-hydroxyphenanthrene,4-PHEN)浓度在四组间差异无统计学意义(P=0.143)。工人尿8-OHdG浓度在办公室岗位、辅助岗位、炉底和炉侧岗位以及炉顶岗位分别为85.71(6.49-394.85)、106.77(12.62-495.14)、120.44(26.00-565.09)和117.57(17.09-563.95)nmol/mmol肌酐,其在四组间差异具有统计学意义(P<0.001)。工人尿8-iso-PG浓度在办公室岗位、辅助岗位、炉底和炉侧岗位以及炉顶岗位分别为9.75(3.15-44.25)、9.65(3.05-45.66)、9.03(2.59-53.89)和8.88(2.84-62.23) ng/mmol肌酐,其在四组间差异无统计学意义(P>0.05)。在校正年龄、工龄、吸烟状态、饮酒状态以及体重指数的情况下,偏相关分析发现各 OH-PAHs间均显著正相关(P<0.01)。OH-PAHs总和与其它OH-PAHs的平均相关系数最高(r=0.60),其后依次为1-NAP(r=0.57)、1-PYR(r=0.53)。分别用总OH-PAHs以及各OH-PAHs浓度四分位分组后,发现尿8-OHdG和8-iso-PG浓度随着各内暴露标志物四分位浓度的增加而增加,除8-OHdG在4-PHEN分组外各趋势检验均具有统计学意义(P<0.01)。各OH-PAHs标准化的自然对数转换浓度分别与8-OHdG和8-iso-PG自然对数转换浓度作广义线性模型分析发现,1-PYR对于8-OHdG和8-iso-PG的标准化偏回归系数均为正值且最高,分别为0.42和0.38。 综上所述,职业性PAHs暴露致焦炉工DNA氧化损伤和脂质过氧化增加具有剂量效应关系;与其它尿OH-PAHs相比,尿1-PYR是一个很好的标志物既反映了PAHs整体暴露水平,又很好的体现了PAHs暴露所致DNA氧化损伤和脂质过氧化的效应。 本研究的创新之处在于:(1)目前尚未有在焦化人群中检测8-iso-PG的报道。本研究是首次在焦化人群中,通过检测脂质过氧化损伤的可靠标志物8-iso-PG,准确地反映了焦化厂职业PAHs暴露致工人脂质过氧化的水平。(2)我们检测了包括1-PYR在内的10种OH-PAHs,更加精确地评价了焦化厂工人PAHs整体暴露水平。本研究的不足之处在于未探讨致癌性PAHs代谢产物与焦炉工氧化损伤效应的关系,可通过检测BPDE白蛋白加合物来进行研究。