基因毒性效应的铅和镉污水厂的工人们在伊拉克

文摘

重金属中毒是一个全球问题,是人类工业活动造成不同的电池和绘画等制造业和职业暴露在加油站工作。废水含有大量的重金属,如铅(Pd)和镉(Cd)和可能对工人的接触源污水处理厂。然而,我们最好的知识,没有研究来评估员工的血液中镉和铅的含量在污水处理厂和评估的后续影响铅和镉在delta-aminolevulinic酸脱水酶(δ-ALAD),尿delta-aminolevulinic酸(Uδ阿拉巴马州),8-hydroxy-2′脱氧鸟苷(8-OHdG)作为标记的铅和镉的毒性。在这个病例对照研究中,79名工人Al-Rustumiya污水厂在巴格达,伊拉克,和40的对照组。血液中铅和镉的含量测定的研究对象使用原子吸收光谱(AAS)的方法。分析了8-OHdG使用酶联免疫吸附试验(ELISA)技术。δ-ALAD和Uδ阿拉巴马州使用spectrophotometry-based方法估计。我们的工作表明,工人们更高水平的铅和镉与对照组相比( ),然而,仍然在世界卫生组织允许的限度内。两种金属的程度呈正相关,在工厂工作期间( )。的活动δ-ALAD领先水平成负相关,而Uδ阿拉巴马州和8-OHdG与领先水平呈正相关( )。这三个标记与镉水平没有显著关联( )。总之,在污水处理厂工作与高血铅和镉水平和他们可能的健康危害。健康和职业安全当局需要建立更严格的法规和协议来减少这些危害,确保一个安全的工作环境。

1。介绍

废水是一种复杂的混合物的水携带排水从住宅,商业和工业机构(1]。因为浪费的来源不同,废水含有生物危险物品,相对大量的可能的致癌物质和重金属2- - - - - -4]。水果和蔬菜灌溉污水或污泥的肥料处理包括水平的重金属,如铅和镉超过允许极限,建立了世界卫生组织(世卫组织)和中国国家环保总局(SEPA) (5,6]。

重金属可以被定义为任何相对高密度的金属元素相比,水;这些金属是有毒的或有毒的即使在分钟浓度(7]。有毒的无机重金属如铅(Pb)和镉(Cd)在地壳和释放到环境由于人类工业活动如金属电镀、采矿、电池生产、冶炼操作,和油漆生产(8]。

铅和镉污染和不,正常情况下,存在于人体和没有有益的生化活动报道(9]。重金属的特点是高在水溶液中的溶解度和快速吸收所有生物体(10]。这两个特性使这些金属出现在几乎所有的组织和器官(10]。这些金属的浓度在人体内的生物利用度是一个函数的物理(温度、吸附和封存)和生化因素,在络合动力学发挥作用,物种形成和脂溶性8]。

铅化合物分类由国际癌症研究机构(IARC)作为致癌物组2(可能导致人类癌症)和可能的人类致癌物,美国环境保护署(EPA) (11,12]。铅进入人体通过摄入,吸入的冲动,或接触皮肤lead-containg材料(13]。接触铅会导致基因毒性效应,如染色体畸变、突变、DNA断裂和DNA合成抑制14]。标记的核和线粒体DNA损伤由于铅和镉毒性包括8-hydroxyguanine (8-oxo-7 8-dihydroguanine) 8-hydroxy-2′脱氧鸟苷(8-OHdG),或8-oxo-7 8-dihydro-2′脱氧鸟苷(8-oxodG) [15]。8-OHdG DNA损伤的主要形式是诱发的自由基,这是作为一个可测量的生物标志物用于DNA氧化应激和致癌作用15]。

铅的有害影响延伸到一些酶如delta-aminolevulinic脱水酶(δ-ALAD),这种酶活性抑制铅毒性的敏感标记(12,16]。抑制δ-ALAD会损害两个分子delta-aminolevulinic酸的缩合形成胆色素原(PBG)血红蛋白biosysnthesis的通路,从而导致阿拉巴马州的积累在血液中溢出排泄尿液13,17]。δ阿拉巴马州积累刺激生产活性氧(ROS)在氧化应激高潮,与4代5-dioxovaleric酸的阿拉巴马州最终氧化产品(9,18]。4,5-Dioxovaleric酸是一种有效的烷化剂的奎宁在核苷和隔离的DNA(半个18]。烷基化8-oxo-7水平增加,8-dihydro-2-deoxyguanosine和5-hydroxyl-2-deoxycytidine18]。

镉中毒是一个全球健康问题,由不同国家的报道,其致癌作用非常认可(19]。类似于铅、镉(Cd)被IARC分类为2组1人类致癌物,被认为是人类致癌物的EPA (16]。镉进入人体通过不同污染元素,如空气、水、土壤和食品(20.]。镉毒性影响的光谱范围从癌症到骨骼毒性、泌尿、生殖、心血管,神经和呼吸系统20.]。提供其镉毒性和致癌效应通过竞争结合地区酶,蛋白质和DNA(特别是锌指主题),这对基因调控至关重要,酶活性,或维持基因组稳定21]。它也损害线粒体电子传递和刺激细胞活性氧生成(22]。

铅和镉的严重和广泛的毒性效应一直是一个热点研究在不同疾病的设置和国家,和许多荟萃分析发表关于该领域的研究23- - - - - -27]。

废水,如前所述,包括高浓度的重金属,也就是说,铅和镉,因此,工人废水可能的风险更大,这些金属。然而,没有研究,至少在伊拉克,分析血液中铅和镉的含量和基因毒性效应在污水处理厂的工人。在这项工作中,我们将检查职业影响水平的铅和镉及其可能的影响DNA 8-OHdG的测量。我们也试图确定这些金属的机制发挥他们的基因毒性效应的估计δ-ALAD和Uδ阿拉巴马州。

2。主题、材料和方法

2.1。Al-Rustumiya污水处理厂:概述

工厂建于1963年,位于东南部的巴格达,伊拉克的首都,将废水排于资本的不同部分。排水面积有近300万人口并占领了居民区,工业国家,28日医院(28]。处理过的水然后重新输入迪亚拉的河28]。植物有许多扩张应对人口的增加和工业活动28]。

2.2。研究对象

这包含两组病例对照研究。79年前由工人Al-Rustumiya污水处理厂,六十岁男性和19岁女性,年龄18 - 65岁(平均和SD 37.06±12.18)。第二个是对照组的40名健康志愿者,不是在类似的职业,工作与匹配性、年龄、身体质量指数(BMI);两组人在巴格达。研究做了6个月时间从1^圣2016年10月到31个^圣2017年3月。

所有受试者了解目的、好处和风险的研究,以及他们的权利在任何时候撤回符合赫尔辛基宣言(1964年)。这项研究是通过Al-Nahrain大学医学院伦理委员会。

医疗、外科手术和药物摄入量和职业历史。我们排除了那些工作领导,cadmium-related加油站、电池行业,含铅绘画、陶器、电镀、焊接,焊接,和印刷的书籍。吸烟是被血镉的增加;因此,吸烟者也免除我们的研究(21]。

2.3。材料

实验室调查进行的化学和生物化学学院的医学,Al-Nahrain大学,伊拉克的巴格达。其中包括测量血铅(Pb)、镉(Cd), 8-OHdG和δ-ALAD水平,估计尿液的浓度δ阿拉巴马州。

早上外周静脉血样采集9点到11点之间。血清获得5毫升(ml)的外周静脉血中收集的光管和离心机使用Medifuge™机(美国热费希尔科学™)15分钟(分钟)3000 rpm (755×g)凝血。血清样本被冻结在−20°C小8-DHoG整除,直到6个月期限内进一步分析,虽然heparinised全血是用来测量铅的浓度,Cd和红细胞δ-ALAD酶活性。

随机尿液样本用来测量δ阿拉巴马州(U-ALA)而不是24小时尿液样本集合,以避免可能的错误不足和不当的集合。

在整个研究中,严格的预防措施被执行,防止污染的样品,测试试剂和设备与铅和镉根据临床和实验室标准协会标准(29日]。

2.4。方法

2.4.1。测定全血中铅和镉的浓度

日本岛津公司模型aa - 6300 g®原子吸收光谱仪(日本京都)GFA-EX7i石墨炉雾化器(蒸发示例)是用来测量铅和镉被萨勃拉曼尼亚和Meranger [30.]。总之,heparinised全血样品和标准稀释的比例1:10与蒸馏水,全血然后单一化25毫升的10% triton x - 100 (Sigma-Aldrich®公司,德国)。5毫升的20%磷酸二氢铵(Merck-Darmstadt®,德国),用1毫升的浓硝酸(英国BDH化学品®)然后添加到样本,和体积是滴定500毫升蒸馏水。测量了283 nm和228 nm的铅和镉,分别。给出的结果μg / dl。

2.4.2。估计Delta-Aminolevulinic酸脱水酶的活性(δ-ALAD)红细胞

的浓度δ-ALAD在全血测定使用伯奇和西格尔方法如前所述31日]。不久,0.2毫升heparinised全血和1.3毫升的单一化Triton x - 100 (Sigma-Aldrich®公司,德国)然后1毫升的缓冲ALA基质添加并混合。1毫升的合成混合物被利用为空白。剩下的数量然后孵化在稳定pH值(7.0)一小时38°C随后添加1毫升的柠檬酸试剂,然后混合好,离心机。1毫升的上层清液作为示例。1毫升的修改埃利希试剂(Sigma-Aldrich®公司,德国)添加到已经准备1毫升的空白和样品管,使反应。管子被允许制定13分钟前颜色使用分光光度计测量吸光度在555海里(Biotech-UV2601®肥)。结果表示为更易/毫升的红细胞/人力资源。

2.4.3。测定尿δala浓度

你的测量δ阿拉巴马州进行描述的方法显示和田et al。32]。这种方法取决于红颜色的发展加入氯仿时尿液含有高量的δ阿拉巴马州,微弱的黄色或微弱的红色代表正常数量的δ阿拉巴马州的尿液。简而言之,我们添加了2毫升20%醋酸解包含2毫升尿管装8毫升的紧随其后n丁醇混合和看它使用涡瓶(Vortex-Genie®,科学行业,美国)。两个试管被使用;每个管包含0.5毫升的水混合的部分,一个是作为一个空白添加1.5毫升的磷酸钠缓冲之后,而另一方(样品管)装载1.5毫升含有乙酰乙酸乙酯钠磷酸盐缓冲剂。十分钟后孵化两管在沸水中,他们被允许冷却。然后,2毫升的埃利希试剂(Sigma-Aldrich®公司,德国)不一。样品被允许定居十分钟;之后,4毫升氯仿和混合添加了涡瓶。5 - 30分钟后,氯仿相的吸光度由分光光度计在556海里(Biotech-UV2601®肥)对空白。尿液的浓度是显示为μmol / l。

2.4.4。测量8-Hydroxyl-2-deoxyguanosine (8-OHdG)浓度

8-OHdG水平的测量取决于酶联免疫吸附试验(ELISA)技术。测量设备是由开曼化学®(48108年美国密歇根,工具没有。89320)和使用根据制造商的指示。Biotek ELx800®ELISA系统(美国Biotek仪器,Inc .)是用于阅读吸光度在450 nm,结果被表示为ng / ml。

2.5。统计分析

GraphPad棱镜8®软件(美国圣地亚哥,CA)是利用生成的数据,进行统计分析。未配对学生的t以及被用来比较两组的变量。皮尔森相关应用研究之间的关系取决于相关系数和各种变量价值。值< 0.05被认为是具有统计学意义。测试正常使用Kolmogorov-Smirnov做正态性检验。

3所示。结果

3.1。研究人群

没有统计上显著的工人和对照组之间的差异对年龄、性别、身体质量指数和血红蛋白( ,表1)。工人群体的clinicodemographic特征表明,年龄18 - 65岁男性主导地位(80%)。数值的细节如表所示1。


参数	对照组	工人组织	价值

年龄(平均±SD)(年)	36.87±11.7 (24-60年)	37.06±14.18 (18 - 65岁)	> 0.05

性			> 0.05
男性	80%	75%
女	20%	25%

BMI(平均数±标准差)(公斤/米)	25.73±2.2	27.09±4.96	> 0.05
时间在工作/年
清廉年		57 (72.2%)
11日至20日年		17 (21.5%)
21 - 30年		2 (2.5%)
31-40年		3 (3.8%)

血红蛋白(Hb) (g / dl)
平均数±标准差	13.5±1.0	13.9±1.2	> 0.05

3.2。水平的铅和其他变量及其协会

平均血铅水平(Pb)的工人组织(5.2μg / dl)明显高于( )相比,控制一个(1.03的平均水平μg / dl),可以看到在图1。性别没有影响水平的铅在同一组( )。

的铅水平与工作时间呈正相关(相关系数,r:0.86,95%置信区间,CI: 0.79 - 0.91, ),澄清,如图2(一个)。如图2 (b),有意思的是发现ALAD级别显示与领先水平成反比(r:−0.99,95% CI: 0.99−−0.97, )。之间有显著的正相关尿阿拉巴马州和铅水平(r:0.88,95% CI: 0.82 ~ 0.92, ),如图2 (c)。图2 (d)表明8-DHoG之间有一个积极的显著相关水平和铅浓度(r:0.88,95% CI: 0.82 ~ 0.92, )。

(一)

(b)

(c)

(d)

3.3。镉和其他变量及其协会

有更高浓度( )工人的血镉组(意思是,0.34μg / dl)与对照组相比(意思是,0.16μg / dl),如图3。

我们发现血液中镉的含量正相关在这家工厂工作(图的长度4(一))(r:0.81,95% CI: 0.73 ~ 0.92, )。

的水平δ-ALAD与镉浓度(没有联系r:0.13,95% CI: 0.09−0.34, ),作为视觉描绘在图4 (b)。另一个变量我们测量尿δ-aminolevulinic酸(Uδ阿拉巴马州)与镉浓度无相关性,如图4 (c)和确认统计(r:0.14,95% CI: 0.087−0.35, )。最后我们评估变量是DNA损伤标记8-OHdG显示镉水平(没有联系r:0.14,95% CI: 0.05−0.35, )(图4 (d))。

(一)

(b)

(c)

(d)

4所示。讨论

人们普遍认为铅和镉存在高浓度废水,这些金属的吸收和长半衰期一旦进入人体通过多种途径(2- - - - - -4,10]。这些观察提出问题是否工人在污水处理厂的风险增加接触铅和镉。因此,我们想先衡量工人的血液中铅和镉的含量,其次,探讨基因毒性的影响这些元素在工人的DNA。在这项工作中,一个努力,使识别的机制,可能,基因毒性效应发生时通过测量δ-ALAD和Uδ阿拉巴马州,最终,我们评估的水平DNA损伤利用8-OHdG代表标记。

我们发现导致更高水平的工人组与对照组相比。工人的平均水平的铅组(5.2μg / dl)是在容许的血铅浓度< 10μg / dl,逐步增加工作的时间(33]。这种渐进增长可以归因于领导的本质作为脂溶性金属长半衰期,很容易吸收被访问时通过摄入体内,各器官(皮肤、吸入和积累8,13,20.]。最后两个路线是最合理的入口路线在我们的研究中设置类似于下水道工人的描述是什么综合症(34]。污水处理厂的工人和农民使用污泥作为肥料有更高级别的领导34]。此外,较高的工人的职业暴露工人重金属,如采矿、融化,电池工业(35- - - - - -37]。它甚至可能影响人们生活在附近的这些行业(38]。来自伊朗的一篇论文表明,常驻德黑兰,伊朗的首都空气污染,铅和镉水平是高于允许的限制(39]。

我们的研究结果支持人们发现铅可以抑制ALA脱水酶的酶活性,最少、阿拉巴马州将增加在血液,因此其排泄尿液12,13,16,17]。尽管一些工人有工作同期植物和相同级别的领导,他们的水平的δ阿拉巴马州的不同是由于单核苷酸多态性的存在δ-ALAD基因(30.]。尽管δ-ALAD活动抑制,我们的研究对象没有贫血发展当血铅水平达到高于50μg / dl (10]。

阿拉巴马州是通过生产8-hydroxy-2致癌′脱氧鸟苷(8-OHdG) 8-hydroxyguanine (8-oxo-7 8-dihydroguanine)和8-oxo-7 8-dihydro-2′脱氧鸟苷(8-oxodG) [15]。从力学上看,阿拉巴马州生成活性氧导致DNA基础修改(15]。类似于我们的发现,其他的研究观察到一个积极的关系8-OHdG和8-oxodG铅(40- - - - - -42]。此外,铅可引起DNA损伤,就其本身而言,没有中介(阿拉巴马州14]。

镉的毒性是一个全球性的公共卫生问题由于职业和nonoccupational的接触源(13]。在这工作,意思是镉水平更高的工人组相比,控制,和增加工作时间,然而,仍在可接受的水平(< 0.5μg / dL) (21]。工人在冶炼厂和锌矿石炼油厂有更高水平的镉,大于极限,和工作时期的水平逐步提高43,44]。

镉没有显示改变的生化级联,铅,即。,降低血δ-ALAD和增加δ阿拉巴马州和8-OHdG。它曾表明,镉刺激酶ALAD和抵销铅的抑制作用45,46]。侮辱添加到伤害,另一个研究推翻上述发现并声称镉抑制ALAD活动和增加血液和尿液δ阿拉巴马州(47]。事实上,它是可能的,我们相对较小的样本量可能导致偏见的结果。任何物质的浓度和活动,包括δ-ALAD 8-OHdG,不是只有一个因素的功能;生产和清除和抑制和激活因素也参与其中。这些依赖于测试组织和细胞类型环境,有待确认,其他因素。

ALAD之间缺乏相关性和8-OHdG镉并不意味着后者不是致癌在我们的研究中设置。镉的人们致癌效应不一定是通过阿拉巴马州;其他机制,如基因组不稳定性,表观遗传变化,雌激素的活动(20.]。

我们必须记住,血液中铅和镉代表一个很小的比例(2%)的总量,体内存在13]。因此,它被认为是低误导,并不能反映实际存在于身体;它首先积累在骨头和肾脏等组织,然后到达高原水平在血液13]。此外,世卫组织指出,神经系统症状发生在大约5的领先水平μg / dl,特别是儿童(33]。更复杂的实验室方法,如尿液挑衅测试中,需要估计体内镉的实际数量(13]。

我们的研究是有限的小病例数;此外,我们只测量重金属的血液水平并不能反映全身的负担。其他方法来测量DNA损伤或基因表达研究尚未使用,可以更好的了解基因毒性的程度。

5。结论

总之,高铅和镉都是工人组相对于对照组。领导表明更大的与DNA损伤,使用8-OHdG作为标志,比镉。这些观察应该刺激职业卫生部门和决策者搜索策略来减少工人的接触重金属和最终他们后续的健康危害。容许极限的存在不应被视为安全、保证自组织水平尚不清楚,可能的毒性水平。更复杂的实验室方法应该被用来估计实际重金属对身体的负担。重要的是定期监控这些金属的水平在血液和身体和屏幕的各种癌症等疾病和肾脏疾病有关。职业卫生当局应该定义一个最大工作期间在污水厂当工人必须搬迁工作的地方用更少的重金属暴露。这是特别重要的对于那些超过了允许的限度。

数据可用性

的数据支持本研究的发现可以从相应的作者(萨利赫Ibrahem)要求。

信息披露

作者进行了整个项目从设计,性能,和写作完全不支持从任何一边。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢工作人员的生物化学、医学院Al-Nahrain大学期间所有帮助和支持工作。他们的感谢和感激延伸到巴格达市政当局的推动工作。这个项目是完全由作者没有从任何其他政党所获得的金融支持。

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