多环芳烃暴露与男性焦炉作业工人Y染色体丢失的关联性研究

发布时间：2020-05-22 02:39

【摘要】：Y染色体镶嵌丢失(mosaic loss of chromosome Y,mLOY)是指男性体内部分细胞中有Y染色体丢失,而在其他细胞中仍保留有正常的Y染色体,简称Y染色体丢失。近年来,mLOY被认为是一种新颖的染色体损伤标志,并被报道与多种癌症、阿尔茨海默综合征、心血管疾病和免疫系统疾病等慢性疾病的发生发展密切相关。因此,发现能够导致男性mLOY的危险因素对上述慢性疾病的早期预防有着重要意义。过去人们认为mLOY是伴随男性衰老而出现的特征,但是近来研究发现环境因素和遗传因素也能影响男性mLOY的进程。与戒烟和从不吸烟的人相比,目前吸烟的人有着更高水平的mLOY。随着空气中粒径≤10μm的可吸入颗粒物(particulate matter≤10μm,PM10)浓度的增加,mLOY的程度也明显提高。全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)还发现了一些与mLOY有显著关联性的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点。但是目前尚缺乏环境因素与遗传因素对mLOY的交互或联合作用的研究。作为吸烟和空气污染共同的毒性组分,多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)暴露能够增加人群癌症和心血管疾病的发生风险。炼焦作业过程中产生的焦炉逸散物中含有大量的PAHs,焦炉作业工人是PAHs暴露的典型职业人群。进入人体的PAHs可活化代谢生成大量的活性氧自由基或直接与DNA形成加合物,从而造成氧化应激和染色体损伤。因此,我们推测PAHs暴露可能通过影响mLOY的水平来参与上述疾病过程。基于以上研究背景,本研究以1005名男性焦炉工人为研究对象,检测了该人群尿中10种PAHs代谢物和血浆反式二氢二醇环氧苯并[a]芘-白蛋白(anti-7,8,-dihydrodiol-9,10-epoxide benzo[a]pyrene-albumin adducts,BPDE-Alb)加合物,作为评价个体PAHs内暴露水平的生物标志物;采用Illumina全基因组SNP芯片对该人群进行基因分型,利用该芯片的结果评价该男性人群外周血白细胞mLOY程度,并选择以往GWAS研究报道与mLOY相关SNPs位点的分型结果,在阐明PAHs暴露水平与mLOY程度关联性的基础上,并进一步探讨PAHs与mLOY相关因素(年龄、吸烟和基因多态性等)对mLOY影响的交互和联合作用。目的:探讨男性焦炉工人PAHs暴露水平与mLOY的剂量-效应关系,并在此基础上评价年龄、吸烟和基因多态性与PAHs暴露对mLOY影响的交互和联合作用,为mLOY危险因素的识别和相关疾病的早期预防提供线索。方法:采用横断面研究,选择2010年10月在武汉某焦化厂招募的1005名男性作业工人为研究对象。采用问卷调查的方式收集每个工人的人口学基本特征(年龄、性别等)、生活方式(吸烟、饮酒、锻炼等)、疾病史、工作史,测量个体的身高、体重,并收集其清晨空腹血、尿等生物样本。采用气相色谱-质谱联用仪检测研究对象尿中10种PAHs代谢物的浓度;采用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)测量血浆中BPDE-Alb加合物的浓度。采用Illumina公司Global Screening Array-24 Multi-Disease BeadChip Array(GSA-MD),芯片对研究人群进行全基因SNP分型,挑选已报道与mLOY相关的14个SNPs(包括rs2736609、rs4754301、rs9805742、rs10151519、rs1122138、rs12448368、rs11082396、rs13088318、rs6802910、rs56084922、rs13191948、rs381500、rs4721217和rs6468341)的分型结果,计算Y染色体上(ChrY:2655180-59034049,hg19/GRCH37)所有SNPs位点的荧光强度R与对照荧光强度R比值的对数(Log_2-R Ratio,LRR),选取这些SNPs位点LRR值的中位数(median LRR of Chromosome Y,mLRR-Y)作为估计mLOY的指标(mLRR-Y值越低,Y染色体丢失越严重)。应用多元线性回归模型,校正年龄、吸烟包年数、BMI、锻炼情况、饮酒状态和实验批次,评估PAHs内暴露水平与mLOY的剂量-效应关系。由于年龄、吸烟和遗传多态性是mLOY重要的影响因素,我们进一步探讨了年龄、吸烟状态和上述SNPs位点与PAHs暴露水平对男性mLOY影响的交互和联合作用。结果:年龄和吸烟包年数与男性外周血白细胞mLRR-Y水平呈显著负相关[β及其95%置信区间(confidence interval,CI)分别为-0.0004(-0.0007,-0.0001)和-0.0002(-0.0004,-0.000),P值分别为0.020和0.042]。将每种PAH内暴露标志物单独纳入多元线性回归模型后发现,随着尿中PAHs代谢物1-羟基萘(1-hydroxynaphthalene,1-OHNa)、1-羟基菲(1-hydroxyphenanthrene,1-OHPh)、2-羟基菲(2-hydroxyphenanthrene,2-OHPh)、1-羟基芘(1-hydroxypyrene,1-OHP)、总PAHs代谢物(sum of 10 monohydroxy polycyclic aromatic hydrocarbons,ΣOH-PAHs)和血浆中BPDE-Alb加合物水平的增高,男性外周血白细胞中mLRR-Y值显著降低,且上述PAHs暴露标志物水平每增加到原来的10倍,mLRR-Y值分别降低0.011、0.008、0.007、0.010、0.013和0.015(P值均0.05)。但是,我们没有发现尿中2-羟基萘(2-hydroxynaphthalene,2-OHNa)、2-羟基芴(2-hydroxyphenanthrene,2-OHFlu)、9-羟基芴(9-hydroxyfluprene,9-OHFlu)、3-羟基菲(3-hydroxyphenanthrene,3-OHPh)、4-羟基菲(4-hydroxyphenanthrene,4-OHPh)、9-羟基菲(9-hydroxyphenanthrene,9-OHPh)的水平与mLRR-Y的关联性具有显著意义。在排除自报患有心血管疾病、良性肿瘤和糖尿病病史研究对象(共79例)的敏感性分析中发现,除尿2-OHPh与男性mLRR-Y水平的关联性呈现临界效应外(P=0.079),其余PAHs暴露标志物与mLRR-Y的关联性均无明显改变。分别按照各PAH内暴露标志物水平的四分位数将研究对象分为4个亚组(Q1、Q2、Q3和Q4)后发现,与Q1组人群相比,研究对象在1-OHNa、2-OHFlu、1-OHPh、2-OHPh、9-OHPh和ΣOH-PAHs的Q4组mLRR-Y值分别降低了0.011、0.010、0.011、0.010、0.010和0.012(P均0.05),尽管2-OHNa、9-OHFlu、3-OHPh、4-OHPh、1-OHP和BPDE-Alb加合物Q4组的人群中mLRR-Y有下降但是差异性并不显著(P值均0.05)。另外,随着尿1-OHNa、2-OHFlu、1-OHPh、2-OHPh、4-OHPh、9-OHPh、1-OHP和ΣOH-PAHs浓度的上升(从Q1组至Q4组),男性mLRR-Y呈现下降趋势(P_(trend)均0.05);随着血浆BPDE-Alb加合物水平的升高,mLRR-Y的降低呈现临界统计学意义(P_(trend)=0.051);随着2-OHNa、9-OHFlu和3-OHPh水平的升高,mLRR-Y并无下降趋势(P_(trend)分别为0.122、0.227和0.076)。将人群按照年龄(≤45岁、45岁)和吸烟状态(从不吸烟、曾经吸烟)进行分层分析,在≤45岁的人群中发现,1-OHNa和1-OHPh的暴露水平与mLRR-Y均有着明显的剂量-效应关系,β(95%CI)分别为-0.012(-0.021,-0.002)和-0.010(-0.018,-0.002),P值分别为0.019和0.014;而其他PAHs内暴露标志物与mLRR-Y之间均无显著性关联(P值均0.05)。在45岁的人群中发现,2-OHFlu、1-OHP和ΣOH-PAHs暴露水平的升高能显著降低男性外周血白细胞mLRR-Y,β(95%CI)分别为-0.014(-0.026,-0.003)、-0.018(-0.030,-0.006)和-0.020(-0.036,-0.005),P值分别为0.011、0.004和0.011;而其他PAHs暴露标志物与mLRR-Y之间均无显著关联性(P值均0.05)。在从不吸烟人群中,所有暴露标志物与mLRR-Y之间均无统计学关联(P值均0.05)。在吸烟人群中,1-OHNa、1-OHPh、2-OHPh、1-OHP和ΣOH-PAHs暴露水平和mLRR-Y存在明显的剂量-效应关系,且上述PAHs内暴露标志物水平增加到原来的10倍,可分别引起mLRR-Y降低0.011、0.010、0.009、0.013和0.015,P值均0.05;但2-OHNa、2-OHFlu、9-OHFlu、3-OHPh、4-OHPh、9-OHPh、BPDE-Alb加合物与mLRR-Y之间并无显著关联性(P值均0.05)。交互作用分析发现,年龄与尿1-OHP在影响mLRR-Y上具有临界的交互作用(P_(interaction)=0.052),但未发现年龄与其他PAHs内暴露标志物的显著交互效应,也未发现吸烟与各PAHs暴露对mLOY的交互作用(P_(interaction)均0.05)。在分析本研究入选的14个SNPs位点与mLOY的关联性时,我们采用多元线性回归模型,校正年龄、吸烟包年数、BMI、锻炼情况、饮酒状态、尿中ΣOH-PAHs、血浆BPDE-Alb加合物水平和实验批次。研究结果验证了TCL1A基因上rs1122138C/A位点与mLRR-Y之间的关联性,即每增加一个rs1122138A等位基因,mLRR-Y水平升高0.007(P=0.037)。但并未发现其余13个SNPs位点与mLRR-Y水平的关联性具有显著性意义(P值均0.05)。我们进一步从基因芯片结果中提取了TCL1A基因上下游10kb区域共57个SNPs位点,发现有9个SNPs位点与mLOY显著相关(P值均0.05),分别是rs2296312,、rs7359033、rs2296311、rs2887399、rs1957937、rs1123245、rs1984968、rs1984967和rs8012195;这些位点均与rs1122138呈现高度连锁不平衡(除rs7359033与rs1122138的r~2为0.703外,其余D’和r~2均=1),且这9个SNPs位点对mLOY的效应与rs1122138相一致,均是随着次要等位基因数目的增加,mLRR-Y水平逐渐增加(P值均0.05)。进一步根据rs1122138基因型(CC、CA+AA)将研究人群进行分层分析后发现,在携带rs1122138CA+AA基因型的人群中,2-OHFlu水平与mLRR-Y之间存在剂量-效应关系,β(95%CI)为-0.012(-0.022,-0.002),但未发现其他PAHs与mLRR-Y间存在关联性(P值均0.05)。在携带rs1122138CC基因型的人群中,随着1-OHNa、1-OHPh、1-OHP、ΣOH-PAHs和BPDE-Alb加合物水平的升高,mLRR-Y值明显降低(全部P值0.05),而其他标志物对mLRR-Y降低的影响没有统计学意义(全部P值0.05)。本研究未发现rs1122138与各PAH内暴露标志物水平对mLOY存在交互作用(P_(interaction)均0.05)。我们进一步分析了年龄、吸烟、TCL1A rs1122138位点与PAHs暴露水平对mLRR-Y水平影响的联合作用。以尿中ΣOH-PAHs水平的75%分位数(19.39μg/mmol肌酐)将人群分为低PAHs暴露人群(19.39μg/mmol肌酐)和高PAHs暴露人群(≥19.39μg/mmol肌酐)。与≤45岁的低PAHs暴露人群相比,45岁的高PAHs暴露人群的mLRR-Y值显著降低[β(95%CI)=-0.017(-0.027,-0.007),P=0.001];与不吸烟的低PAHs暴露人群相比,曾经吸烟的高PAHs暴露人群mLRR-Y的降低呈临界显著性[β(95%CI)=-0.008(-0.017,0.001),P=0.073];与携带rs1122138CA+AA基因型的低PAHs暴露人群相比,携带rs1122138CC基因型的高PAHs暴露人群的mLRR-Y显著下降[β(95%CI)=-0.014(-0.023,-0.005),P=0.004]。与不携带上述危险因素(45岁、抽烟、rs1122138CC基因型和PAHs暴露)的人群相比,同时携带三种或四种危险因素的人群有着更低的mLRR-Y值,β(95%CI)分别为[-0.019(-0.034,-0.003)]和[-0.027(-0.045,-0.009)],P值分别为0.020和0.003。结论:本研究首次发现了PAHs暴露水平和男性外周血白细胞中mLOY程度的剂量-效应关系,在中国人群中验证了年龄、吸烟、以及TCL1A基因遗传变异与男性mLOY的关联性,并进一步发现了PAHs暴露与年龄、吸烟和TCL1A基因遗传变异对男性mLOY具有联合作用。上述研究发现还需要更大的人群研究进行验证,并需要进一步的功能研究来探究其生物学机制。该发现为mLOY的影响因素研究提供了流行病学证据,可为预防mLOY相关慢性疾病的发生提供线索。本研究结果上需要在更大的人群队列研究进行验证,其潜在的生物学机制也需要在功能学研究中进一步来探讨。
【图文】：

图 1. 研究对象 mLRR-Y 值分布情况研究人群尿中 10 种羟基多环芳烃之和（ΣOH-PAHs）和血浆 BPDE-Alb度的中位数分别为 12.22 μg/mmol 肌酐和 4.25 ng/mg 白蛋白。与纳入研 人相比，未纳入研究的 400 人的 BMI 较低，目前饮酒者的比例较高，a 水平较低。而吸烟状态、年龄、锻炼情况以及其他 PAHs 内暴露标志物两组间无统计学差异（表 2）。

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文(-0.0004, -0.0000)，P 值分别为 0.020 和 0.042]。与从不吸烟者相比，已戒烟者与目前吸烟者都有着更低的 mLRR-Y 水平，但差异无统计学意义[β (95%CI)分别为 -0.0093 (-0.0234, 0.0048)和-0.0016 (-0.0079, 0.0046)，P 值分别为 0.198 和 0.611]。此外，我们也没有发现 BMI、饮酒状态、锻炼情况与 mLRR-Y 水平之间具有明显的关联性（所有的 P>0.05，表 3）。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R135

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 夏冰;王钢;王捷;;性染色体丢失的生物医学意义[J];检验医学与临床;2016年13期

2 罗声政;王瑞兰;;脓毒症中第10染色体丢失的磷酸酶基因在内皮细胞中表达的研究[J];中国现代医学杂志;2010年23期

3 章静波;葛铭;;染色体与人类恶性肿瘤及白血病的病因:急性非淋巴细胞白血病的Y染色体丢失[J];国外医学.遗传学分册;1980年03期

4 朱玲,殷慧君,田新霞,张萍,王申五,王恒湘,纪树荃;Y染色体丢失与其它染色体畸变在急性髓性白血病中的意义[J];中国实验血液学杂志;1999年04期

5 顾晓萌;李延青;;张力蛋白同源第10染色体丢失的磷酸酶基因在胰腺癌中的表达及其与P27蛋白的关系[J];中华消化杂志;2007年08期

6 朱成英;杨华;牛建花;张琪;谢旭磊;王利军;朱海燕;姚子龙;于力;靖_g;;t(8;21)(q22;q22)伴Y染色体丢失急性髓系白血病临床分析[J];中国实验血液学杂志;2014年04期

7 任丽娟;刘亚丽;;抑癌基因PTEN与肺癌关系的研究进展[J];内蒙古医学杂志;2008年10期

8 张顺荣;李东芳;;PTEN在胃癌中作用的研究进展[J];中国中西医结合消化杂志;2016年08期

9 田新霞，雷道年，张平，王申五，朱玲，林三仁;男性胃癌病人Y染色体缺失的原位杂交检测及其意义[J];北京医科大学学报;1995年02期

10 蔡勇;用微核测试法检测染色体丢失的进展[J];国外医学.遗传学分册;1995年01期

相关会议论文 前1条

1 冯宝章;雷健玲;邵宗鸿;季林祥;;骨髓细胞非随机染色体丢失与白血病发生[A];中华医学会第八次全国血液学学术会议论文汇编[C];2004年

相关博士学位论文 前1条

1 张天伟;石棉暴露诱发的肿瘤中非整倍体产生的途径和细胞学机制[D];中国科学技术大学;2011年

相关硕士学位论文 前2条

1 刘宇航;多环芳烃暴露与男性焦炉作业工人Y染色体丢失的关联性研究[D];华中科技大学;2019年

2 向阳;抑制PTEN对脂多糖诱导角膜基质细胞炎性反应的影响[D];天津医科大学;2016年

，

本文编号：2675314