多环芳烃接触者染色体畸变和血清P21水平检测
作者：吴逸明 贾定武 李时恩 孟爱民 陈琛 杨廷章
单位：河南医科大学劳动卫生学与卫生毒理学教研室 郑州 50052
关键词：职业接触；多环芳烃；染色体畸变；P21
河南医科大学学报000315 摘要 目的：了解多环芳烃接触者遗传指标和血清癌基因蛋白P21表达水平及其在肺癌早期诊断中的意义，为多环芳烃作业者的劳动保护提供科学依据。方法：对接触多环芳烃化合物的焦炉工24名、沥青工27名和健康对照组31名的染色体畸变率和血清癌基因蛋白P21水平进行了检测。结果：染色体异常检出率，焦炉工和沥青工均显著高于对照组(P<0.005)；染色体裂隙次数，焦炉工和沥青工均显著高于对照组(P<0.01)；染色体结构、数目畸变数，焦炉工显著高于对照组(P<0.01)。血清P21水平，焦炉工、沥青工均显著高于对照组(P<0.05),沥青工显著高于焦炉工(P<0.05)。结论：多环芳烃化合物具有遗传毒性，并可致血清P21蛋白水平升高。
, http://www.100md.com
分类号 R135
Determination of chromosome aberration and P21 in serum of human exposured to polycyclic aromatic hydrocarbons
WU Yiming, JIA Dingwu, LI Shi'en, MENG Aimin, CHEN Chen, YANG Tingzhang
Division of Labor Health and Health Toxicology, Henan Medical University, Zhengzhou 450052
Abstract Aim: The carcinogenesis of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) has been proved by epidemiology and animal experiment. Free radical induced by polycyclic aromatic hydrocarbon(PAHs) could cause bionmembrane damage, decreasing of immunization function, chromatosome aberration and then cause tumor. With the development of tumor molecular biology, the correlation between chromatosome aberration and expression of tumor gene was investigated. Ras activation occurs at early stage of carcinogenesis and its expression (P21 protein) may be an useful index distinguishing high risk individual of tumor. To understand early diagnostic significance of chromatosome aberration and P21 for lung tumor and to explore early monitoring index of lung tumor and supply scientific evidence of labor protection for workers exposed to PAHs. Method: Method of epidemiology was used to study chromosome aberration and P21 in coke oven workers (24 cases), pitch workers (27 cases) and health workers (31 cases). Result: Abnormal rate of chromosome was higher significantly in coke oven worker group (89.5%) and pitch worker (87.5%) than in control group (33.7%) (P<0.05). There was no difference between coke oven worker group and pitch worker group. Frequency of chromosome crack were higher obviously in coke oven worker group (33/1 900 cells) and pitch worker group (45/2 400 cells) than in control group (3/1 200 cells) (P<0.01). The relative area of Western blotting representing P21 in serum, the level of P21 in serum was higher markedly in coke oven worker group (2 702±1 532) and pitch worker group (4 398±1 768) than in control group (1 200±757) ( P<0.05), higher in pitch workers group than in coke oven worker (P<0.05). Conclusion: Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) had genetic toxicity; ras activation resulted in increased expression P21 protein. The quantitative analysis of P21 in serum was a good marker and positive sample should be monitored and further studied.
, 百拇医药
Key words occupational exposure; PAHs; chromatosome aberration; P21
焦炉逸散物及沥青烟尘的致癌性已为流行病学调查和动物实验所证实[1，2]，焦炉工、沥青工均暴露于复杂的多环芳烃混合物污染环境中。随着肿瘤分子生物学的发展，发现染色体畸变与致癌基因的表达有关。绝大多数多环芳烃及其代谢产物具有致突变性，与靶细胞DNA形成加合物，造成DNA损伤和染色体畸变；在ras基因编码序列的易感位点产生突变或激活ras原癌基因，诱导ras基因过量表达，最终导致细胞癌变。ras基因激活常发生在癌变早期，其表达产物P21蛋白可从细胞内分泌到细胞外[3]，故检测血清P21蛋白水平对鉴别恶性变的高危险个体可能是一个有用的标志。作者对接触多环芳烃混合物的焦炉工和沥青工的染色体畸变和血清癌基因蛋白P21表达水平进行检测，以初步了解染色体畸变和血清癌基因蛋白P21间的相互关系及其在肺癌早期诊断中的意义，为多环芳烃作业人员劳动保护提供科学依据。
, 百拇医药
1 对象与方法
1.1 研究对象
1.1.1 多环芳烃接触组：某钢厂焦炉工24名,某铝厂碳素分厂沥青工27名,年龄23～54岁,平均年龄40.5岁,平均工龄19.4 a。
1.1.2 对照组：健康人群31名,年龄18～66岁,平均年龄42.6岁。
1.2 实验方法
1.2.1 染色体畸变测定：采用常规外周血淋巴细胞染色体畸变测定法。双盲法阅片,观察100个中期相细胞,记录染色体畸变数,参照人类细胞遗传学命名的国际体制分类[4]。
1.2.2 血清P21蛋白测定：采用Western印迹测定法[5，6],并进行了改进。单位为Western印迹图谱扫描结合带相对面积。
, 百拇医药
2 结果
2.1 多环芳烃接触者染色体畸变测定结果
2.1.1 染色体异常检出率比较：焦炉工、沥青工和对照组检查人数分别为19，24和12人，染色体异常人数分别为17，21和5人，染色体异常检出率分别为89.5%，87.5%和33.7%。经χ2检验，焦炉工、沥青工均显著高于对照组(P<0.005)；焦炉工与沥青工染色体异常检出率无显著性差异(P>0.05)。
2.1.2 染色体畸变类型分析：见表1。
表1 各组人员染色体异常分析 组 别
例数
细胞数
裂隙
, http://www.100md.com
次数
染色体结构、数目畸变
断裂
断片
缺失
多倍体
合计
焦炉工
19
1 900
33*
22
8
, http://www.100md.com
6
6
42*
沥青工
24
2 400
45*
23
12
4
0
39*
对照组
, 百拇医药
12
1 200
3
1
1
0
1
3
与对照组比较，* P<0.05。经秩和检验焦炉工与沥青工组比较,裂隙及染色体结构、数目畸变无显著性差异(P>0.05)
2.2 多环芳烃接触者血清P21蛋白检测结果 焦炉工、沥青工和对照组人员血清P21的Western印迹图谱扫描，其结合带相对面积经D检验，均符合正态分布。焦炉工、沥青工与对照组比较时，由于两总体方差不齐,采用t′检验。焦炉工、沥青工和对照组检查人数分别为11，11和12人，血清P21的Western印迹图谱扫描结合带相对面积分别为2 702±1 532，4 398±1 768和1 200±757，焦炉工、沥青工血清P21水平明显高于对照组(P<0.05)，沥青工显著高于焦炉工(P<0.05)。
, http://www.100md.com
3 讨 论
染色体畸变是癌变过程中的最原始变化,徐宏敏等[7]研究发现肺癌患者自发染色体断裂和畸变率明显高于肺良性疾病及正常对照人群。绝大多数多环芳烃类物质都具有致突变性,与靶细胞DNA形成加合物,造成DNA损伤和染色体畸变。作者研究结果表明,接触多环芳烃类化合物的焦炉工、沥青工染色体损伤较严重,与对照组比较有显著性差异(χ2检验,P<0.05)；焦炉工与沥青工的染色体畸变检出率差异无显著性(χ2检验,P>0.05)。说明多环芳烃类物质确实能造成染色体损伤。焦炉工与沥青工接触的化学物质种类构成虽不尽相同,但从染色体畸变检出率来看,所造成的后果是相当的。
作者研究表明,从血清P21蛋白表达的整体水平来看,焦炉工和沥青工两个接触组明显高于对照组(P<0.01),证明了多环芳烃类物质可以激活ras基因的观点。但有一个值得注意的现象是,焦炉工和沥青工的染色体畸变水平并无显著性差异(P>0.05),而沥青工的血清P21蛋白水平却显著高于焦炉工(P<0.05),这可能与焦炉工和沥青工所接触的多环芳烃类混合物构成不同有关,它们所造成的染色体损伤可能是相当的,而混合物的构成可能是引起ras基因过度表达的关键，煤焦沥青烟气中的某些成分可能对ras基因表达具有较强的作用,尚需进一步证实。同时也反映出血清P21蛋白水平的定量检测更为客观和敏感,可能是职业肿瘤生物标志的较好指标,P21阳性者的临床意义需进行严格的健康监护和进一步随访研究。
, http://www.100md.com
基金项目：河南省自然科学基金资助项目 97330001
研究方向：肺癌的病因学、预防、早期诊断和综合治疗，E-mail：ymwu@371.net
作者简介：吴逸明，男，55岁，教授，博士生导师，参考文献
[1]陈琛,吴逸明,杨廷璋,等.气管内灌注煤焦沥青诱发大鼠肺癌的实验观察.中华劳动卫生职业病杂志,1989,7(4):204
[2]陈克阶.炭素厂的癌症流行病学调查.工业卫生与职业病杂志,1987,13(5):288
[3]Hamer PJ,Vacchio J,Ng S,et al. Activated val-12 rasP21 incellculture fluids and mouse plasma. Oncogene,1991,6:1 609
, 百拇医药
[4]Brogger A.The gap/break scoring problem inchromosomemonitoring.Natation Res,1982,97:195
[5]Brandt-Ranf PW,Niman HL.Serum screenings for oncogeneproteinsin worker exposed to carcinogens. J Br Soc Med, 1988,45:689
[6]贾定武,吴逸明,陈琛,等. 人血清P21 蛋白的Western 印迹测定. 河南医科大学学报,1995,30(1):17
[9]徐宏敏， 邢进宏. 肺癌患者染色体稳定性及诱变剂敏感性的研究. 实用癌症杂志, 2000,15(1):19
2000-01-05收稿, 百拇医药
单位：河南医科大学劳动卫生学与卫生毒理学教研室 郑州 50052
关键词：职业接触；多环芳烃；染色体畸变；P21
河南医科大学学报000315 摘要 目的：了解多环芳烃接触者遗传指标和血清癌基因蛋白P21表达水平及其在肺癌早期诊断中的意义，为多环芳烃作业者的劳动保护提供科学依据。方法：对接触多环芳烃化合物的焦炉工24名、沥青工27名和健康对照组31名的染色体畸变率和血清癌基因蛋白P21水平进行了检测。结果：染色体异常检出率，焦炉工和沥青工均显著高于对照组(P<0.005)；染色体裂隙次数，焦炉工和沥青工均显著高于对照组(P<0.01)；染色体结构、数目畸变数，焦炉工显著高于对照组(P<0.01)。血清P21水平，焦炉工、沥青工均显著高于对照组(P<0.05),沥青工显著高于焦炉工(P<0.05)。结论：多环芳烃化合物具有遗传毒性，并可致血清P21蛋白水平升高。
, http://www.100md.com
分类号 R135
Determination of chromosome aberration and P21 in serum of human exposured to polycyclic aromatic hydrocarbons
WU Yiming, JIA Dingwu, LI Shi'en, MENG Aimin, CHEN Chen, YANG Tingzhang
Division of Labor Health and Health Toxicology, Henan Medical University, Zhengzhou 450052
Abstract Aim: The carcinogenesis of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) has been proved by epidemiology and animal experiment. Free radical induced by polycyclic aromatic hydrocarbon(PAHs) could cause bionmembrane damage, decreasing of immunization function, chromatosome aberration and then cause tumor. With the development of tumor molecular biology, the correlation between chromatosome aberration and expression of tumor gene was investigated. Ras activation occurs at early stage of carcinogenesis and its expression (P21 protein) may be an useful index distinguishing high risk individual of tumor. To understand early diagnostic significance of chromatosome aberration and P21 for lung tumor and to explore early monitoring index of lung tumor and supply scientific evidence of labor protection for workers exposed to PAHs. Method: Method of epidemiology was used to study chromosome aberration and P21 in coke oven workers (24 cases), pitch workers (27 cases) and health workers (31 cases). Result: Abnormal rate of chromosome was higher significantly in coke oven worker group (89.5%) and pitch worker (87.5%) than in control group (33.7%) (P<0.05). There was no difference between coke oven worker group and pitch worker group. Frequency of chromosome crack were higher obviously in coke oven worker group (33/1 900 cells) and pitch worker group (45/2 400 cells) than in control group (3/1 200 cells) (P<0.01). The relative area of Western blotting representing P21 in serum, the level of P21 in serum was higher markedly in coke oven worker group (2 702±1 532) and pitch worker group (4 398±1 768) than in control group (1 200±757) ( P<0.05), higher in pitch workers group than in coke oven worker (P<0.05). Conclusion: Polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) had genetic toxicity; ras activation resulted in increased expression P21 protein. The quantitative analysis of P21 in serum was a good marker and positive sample should be monitored and further studied.
, 百拇医药
Key words occupational exposure; PAHs; chromatosome aberration; P21
焦炉逸散物及沥青烟尘的致癌性已为流行病学调查和动物实验所证实[1，2]，焦炉工、沥青工均暴露于复杂的多环芳烃混合物污染环境中。随着肿瘤分子生物学的发展，发现染色体畸变与致癌基因的表达有关。绝大多数多环芳烃及其代谢产物具有致突变性，与靶细胞DNA形成加合物，造成DNA损伤和染色体畸变；在ras基因编码序列的易感位点产生突变或激活ras原癌基因，诱导ras基因过量表达，最终导致细胞癌变。ras基因激活常发生在癌变早期，其表达产物P21蛋白可从细胞内分泌到细胞外[3]，故检测血清P21蛋白水平对鉴别恶性变的高危险个体可能是一个有用的标志。作者对接触多环芳烃混合物的焦炉工和沥青工的染色体畸变和血清癌基因蛋白P21表达水平进行检测，以初步了解染色体畸变和血清癌基因蛋白P21间的相互关系及其在肺癌早期诊断中的意义，为多环芳烃作业人员劳动保护提供科学依据。
, 百拇医药
1 对象与方法
1.1 研究对象
1.1.1 多环芳烃接触组：某钢厂焦炉工24名,某铝厂碳素分厂沥青工27名,年龄23～54岁,平均年龄40.5岁,平均工龄19.4 a。
1.1.2 对照组：健康人群31名,年龄18～66岁,平均年龄42.6岁。
1.2 实验方法
1.2.1 染色体畸变测定：采用常规外周血淋巴细胞染色体畸变测定法。双盲法阅片,观察100个中期相细胞,记录染色体畸变数,参照人类细胞遗传学命名的国际体制分类[4]。
1.2.2 血清P21蛋白测定：采用Western印迹测定法[5，6],并进行了改进。单位为Western印迹图谱扫描结合带相对面积。
, 百拇医药
2 结果
2.1 多环芳烃接触者染色体畸变测定结果
2.1.1 染色体异常检出率比较：焦炉工、沥青工和对照组检查人数分别为19，24和12人，染色体异常人数分别为17，21和5人，染色体异常检出率分别为89.5%，87.5%和33.7%。经χ2检验，焦炉工、沥青工均显著高于对照组(P<0.005)；焦炉工与沥青工染色体异常检出率无显著性差异(P>0.05)。
2.1.2 染色体畸变类型分析：见表1。
表1 各组人员染色体异常分析 组 别
例数
细胞数
裂隙
, http://www.100md.com
次数
染色体结构、数目畸变
断裂
断片
缺失
多倍体
合计
焦炉工
19
1 900
33*
22
8
, http://www.100md.com
6
6
42*
沥青工
24
2 400
45*
23
12
4
0
39*
对照组
, 百拇医药
12
1 200
3
1
1
0
1
3
与对照组比较，* P<0.05。经秩和检验焦炉工与沥青工组比较,裂隙及染色体结构、数目畸变无显著性差异(P>0.05)
2.2 多环芳烃接触者血清P21蛋白检测结果 焦炉工、沥青工和对照组人员血清P21的Western印迹图谱扫描，其结合带相对面积经D检验，均符合正态分布。焦炉工、沥青工与对照组比较时，由于两总体方差不齐,采用t′检验。焦炉工、沥青工和对照组检查人数分别为11，11和12人，血清P21的Western印迹图谱扫描结合带相对面积分别为2 702±1 532，4 398±1 768和1 200±757，焦炉工、沥青工血清P21水平明显高于对照组(P<0.05)，沥青工显著高于焦炉工(P<0.05)。
, http://www.100md.com
3 讨 论
染色体畸变是癌变过程中的最原始变化,徐宏敏等[7]研究发现肺癌患者自发染色体断裂和畸变率明显高于肺良性疾病及正常对照人群。绝大多数多环芳烃类物质都具有致突变性,与靶细胞DNA形成加合物,造成DNA损伤和染色体畸变。作者研究结果表明,接触多环芳烃类化合物的焦炉工、沥青工染色体损伤较严重,与对照组比较有显著性差异(χ2检验,P<0.05)；焦炉工与沥青工的染色体畸变检出率差异无显著性(χ2检验,P>0.05)。说明多环芳烃类物质确实能造成染色体损伤。焦炉工与沥青工接触的化学物质种类构成虽不尽相同,但从染色体畸变检出率来看,所造成的后果是相当的。
作者研究表明,从血清P21蛋白表达的整体水平来看,焦炉工和沥青工两个接触组明显高于对照组(P<0.01),证明了多环芳烃类物质可以激活ras基因的观点。但有一个值得注意的现象是,焦炉工和沥青工的染色体畸变水平并无显著性差异(P>0.05),而沥青工的血清P21蛋白水平却显著高于焦炉工(P<0.05),这可能与焦炉工和沥青工所接触的多环芳烃类混合物构成不同有关,它们所造成的染色体损伤可能是相当的,而混合物的构成可能是引起ras基因过度表达的关键，煤焦沥青烟气中的某些成分可能对ras基因表达具有较强的作用,尚需进一步证实。同时也反映出血清P21蛋白水平的定量检测更为客观和敏感,可能是职业肿瘤生物标志的较好指标,P21阳性者的临床意义需进行严格的健康监护和进一步随访研究。
, http://www.100md.com
基金项目：河南省自然科学基金资助项目 97330001
研究方向：肺癌的病因学、预防、早期诊断和综合治疗，E-mail：ymwu@371.net
作者简介：吴逸明，男，55岁，教授，博士生导师，参考文献
[1]陈琛,吴逸明,杨廷璋,等.气管内灌注煤焦沥青诱发大鼠肺癌的实验观察.中华劳动卫生职业病杂志,1989,7(4):204
[2]陈克阶.炭素厂的癌症流行病学调查.工业卫生与职业病杂志,1987,13(5):288
[3]Hamer PJ,Vacchio J,Ng S,et al. Activated val-12 rasP21 incellculture fluids and mouse plasma. Oncogene,1991,6:1 609
, 百拇医药
[4]Brogger A.The gap/break scoring problem inchromosomemonitoring.Natation Res,1982,97:195
[5]Brandt-Ranf PW,Niman HL.Serum screenings for oncogeneproteinsin worker exposed to carcinogens. J Br Soc Med, 1988,45:689
[6]贾定武,吴逸明,陈琛,等. 人血清P21 蛋白的Western 印迹测定. 河南医科大学学报,1995,30(1):17
[9]徐宏敏， 邢进宏. 肺癌患者染色体稳定性及诱变剂敏感性的研究. 实用癌症杂志, 2000,15(1):19
2000-01-05收稿, 百拇医药