發(fā)布時間：2017-12-12 19:23

  本文關(guān)鍵詞：飲食模式和遺傳變異對非職業(yè)人群POCs內(nèi)暴露水平的影響

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【摘要】：研究背景:持久性有機氯化合物(POCs)是一類被禁止使用多年的持久性有機污染物(POPs),包括有機氯農(nóng)藥(OCPs)和多氯聯(lián)苯(PCBs),可持續(xù)存在于水體、土壤和大氣中并廣泛擴散。由于POCs的脂溶性較強,可在生物體和人體內(nèi)長期蓄積難以降解,并通過食物鏈進行富集和生物放大作用,導致人群的長期低劑量暴露。研究表明,POCs具有致癌性、生殖毒性和神經(jīng)毒性等,還可能與糖尿病、高血壓等慢性疾病相關(guān)。內(nèi)暴露檢測是評估人體污染物暴露負荷的較為準確的方法,也是評價環(huán)境污染物與人群健康危害關(guān)系的重要手段。研究顯示,年齡、性別、生活習慣和飲食方式都是影響污染物體內(nèi)含量的重要因素。由于POCs的揮發(fā)性較低,對于非職業(yè)人群而言,膳食攝入是其暴露的主要途徑,尤其是魚類、肉類攝入,其攝入量受食物污染水平和食物消費量的影響。膳食模式是綜合評估人群攝入的各種食物的含量和比例的研究方法,不同膳食模式可通過影響污染物的內(nèi)暴露含量而影響機體的健康狀態(tài)。此外,遺傳因素也可能與污染物的內(nèi)暴露有關(guān),特別是代謝酶的基因變異可通過改變酶的表達和/或代謝活性而改變體內(nèi)化合物原形及代謝產(chǎn)物量,影響健康危害結(jié)局。全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)是目前研究復(fù)雜疾病性狀的有效手段,可在全基因組水平篩選關(guān)鍵遺傳變異,但利用此方法探討遺傳變異與內(nèi)暴露含量關(guān)系的研究較少。因此,可從遺傳-環(huán)境的角度解釋化合物體內(nèi)含量的差異,有效闡明基因和環(huán)境如何改變化學物的體內(nèi)含量及分布特征及其對人群健康的危害,發(fā)現(xiàn)環(huán)境影響因素和易感人群,對于全面闡述環(huán)境與健康的關(guān)系、實施精準預(yù)防具有十分重要的意義。研究目的:選擇江蘇省淮河流域兩個典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展環(huán)境暴露評價和人群流行病學研究,系統(tǒng)探討環(huán)境介質(zhì)暴露狀況、飲食模式、遺傳變異對人群POCs內(nèi)暴露含量的影響,揭示飲食、遺傳與內(nèi)暴露含量的內(nèi)在聯(lián)系,為闡明POCs的健康危害、開展風險評估及實施精準防治策略提供理論和實踐依據(jù)。研究方法:基于課題組前期研究,在相關(guān)資料調(diào)查與歷史資源考察的基礎(chǔ)上,結(jié)合本研究的研究目的,選擇江蘇省淮河流域的典型農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(A區(qū))和典型工業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(B區(qū))作為研究區(qū)域。按照我國相關(guān)樣品采集標準設(shè)置采樣點,收集水體(水源水和飲用水)、土壤和主要食物(主食、雞肉、魚肉、豬肉);按照多級整群抽樣原則,納入該研究區(qū)域內(nèi)常住人口共計2353例,在簽署知情同意書后進行面對面的問卷調(diào)查(包括飲食頻率調(diào)查)和體格檢查,并收集血液樣本。綜合運用固相萃取、圓盤膜萃取和索氏提取等前處理方法和氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS/MS),檢測水體、土壤、食物和血清樣本中10種有機氯農(nóng)藥(OCPs)和14種多氯聯(lián)苯(PCBs)的含量。采用主成分法分析膳食資料評估膳食模式并進行分類;使用多元線性回歸模型評價兩地區(qū)POCs內(nèi)暴露水平的影響因素;以POCs內(nèi)暴露含量為結(jié)局,納入A區(qū)511例研究對象開展GWAS篩選,并在兩地區(qū)人群采用Taqman基因分型法分別驗證,通過多元線性回歸相加模型確定與代表性POCs內(nèi)暴露水平相關(guān)的遺傳變異位點�；谶z傳變異位點結(jié)果(屬于CYP2B6基因變異),開展實驗室研究,通過雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灐B和酶活性檢測實驗觀察突變后CYP2B6的表達和酶活性變化;采用重組CYP2B6蛋白與p,p'-DDT孵育的體外代謝,觀察p,p'-DDT及其代謝產(chǎn)物的變化情況;采用清潔級SD大鼠進行體內(nèi)代謝實驗,使用CYP2B1(與人CYP2B6同源)的特異性抑制劑KR-Ⅱ,觀察p,p'-DDT經(jīng)尾靜脈注射后,實驗組和對照組中大鼠CYP2B1的活性變化以及不同時間段血清中p,p'-DDT及其代謝產(chǎn)物的變化。最后,基于飲食模式和遺傳變異位點分別對p,p'-DDE內(nèi)暴露水平的結(jié)果,采用多元線性回歸模型分析飲食模式與遺傳變異聯(lián)合作用的模式和強度,所有P值均為雙側(cè)檢驗(P0.05)。結(jié)果:1.環(huán)境、食品及人群血清中代表性POCs的暴露狀況兩地區(qū)環(huán)境中以HCHs和DDTs暴露為主,A區(qū)水體中的HCHs、DDTs、PCBs的暴露平均濃度明顯低于B區(qū)水體中的含量,B區(qū)水源水中HCHs的暴露濃度(C水源水=74.14ng/g)高于末梢水中的濃度(C末梢水=41.49ng/g),水體中暴露以HCHs為主,其中主要是β-HCH(C水源水=16.60ng/g);A區(qū)土壤中HCHs、DDTs、PCBs的暴露平均濃度(2.94、131.46和17.17 ng/g)明顯低于B區(qū)土壤中的含量(3.12、81.18和17.68 ng/g);B區(qū)土壤中HCHs顯著低于DDTs濃度,土壤中以DDTs污染為主,其濃度高低依次為:p,p'-DDT、p,p'-DDE、o,p'-DDT、p,p'-DDD、o,p'-DDD、o,p'-DDE;環(huán)境介質(zhì)中PCBs的濃度普遍偏低,濃度范圍在ND～19.74ng/g。來源解析結(jié)果顯示,A區(qū)是典型的農(nóng)業(yè)使用區(qū)(農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)以林丹污染為主),B區(qū)為為工業(yè)來源,過去曾大量生產(chǎn)DDT,這符合兩地區(qū)的生產(chǎn)特點。與環(huán)境介質(zhì)中暴露濃度趨勢相符,B區(qū)中食物的暴露濃度普遍高于A區(qū),不同POCs化合物中,DDTs的暴露濃度最高;B區(qū)不同食物中,動物性食物中POCs的濃度高于植物性食品中的濃度,DDTs在蔬菜(CDDTs = 76.59ng/g)、面(CDDTs = 26.24 ng/g)中的含量明顯低于豬肉(CDDTs = 110.67 ng/g)、魚肉(CDDTs=196.78 ng/g)、雞肉(CDDTs= 156.37 ng/g)中的含量;β-HCH、p,p'-DDE 和p,p'-DDT是主要的污染物。研究區(qū)域的人群的內(nèi)暴露檢測顯示,A區(qū)β-HCH、p,p'-DDE和PCBs的總濃度(0.79、4.62 和 10.85μg/g lipid)明顯高于 B 區(qū)(0.48、3.87 和 15.52 μg/g lipid);結(jié)合檢出率、內(nèi)暴露水平以及單體PCB與總PCBs的相關(guān)性,選擇p,p'-DDE和PCB126/PCB153作為POCs的代表性化合物。多元回歸模型分析影響內(nèi)暴露的影響因素為年齡、性別、BMI。2.人群飲食模式及其對代表性POCs內(nèi)暴露水平的影響A 區(qū)的化合物膳食攝入量 EDI(CHCHs = 26.66μg/kg.bw.d,CDDTs = 24.09μg/kg.bw.d,CPCBs = 5.32 μg/kg.bw.d)高于 B 區(qū)的攝入(CHCHs = 1.93 μg/kg.bw.d,CDDTs = 2.94 μg/kg.bw.d,CPCBs = 3.48 μg/kg.bw.d),A、B 地區(qū) EDIp,p'-DDE估計為0.33和0.22μg/kg.bw.d。兩地區(qū)在全人群和高暴露人群中EDIp,p'DDE與內(nèi)暴露水平呈顯著正相關(guān)(rA= 0.053,rB=0.081,P0.05;rA= 0.330,rB 0.129,P0.05),EDIp,p-DDE更具代表性,與暴露來源相似,研究人群的內(nèi)暴露主要源自當?shù)厥称�。使用三種代表性POCs各種食物的EDI進行主成分分析,獲得主食模式、魚類模式和禽獸肉模式三種飲食模式。多元回歸模型分析可知,A地區(qū)血清PCB153內(nèi)暴露含量伴隨禽獸模式和魚類模式飲食得分增加而上升,與低飲食組相比,高飲食組內(nèi)暴露水平分別增加22.9%和27.2%;B地區(qū)血清p,p'-DDE內(nèi)暴露水平伴隨魚類模式得分的增加而增加,與低魚類飲食組相比,中度和高度魚類飲食組人群內(nèi)暴露含量增加1.2%和4.9%,這符合POCs易蓄積在動物性食品中的觀點。3.遺傳易感位點篩選及與代表性POCs內(nèi)暴露水平的關(guān)聯(lián)性以POCs內(nèi)暴露含量為結(jié)局,選取A區(qū)511例研究對象開展GWAS篩選,結(jié)果顯示,位于染色體19q13.2區(qū)域的兩個SNP與p,p'-DDE內(nèi)暴露含量的關(guān)聯(lián)達到全基因組顯著性水準(P1.0 ×105),分別為rs2279345(位于CYP2B6基因內(nèi)含子區(qū),β=-0.311,P=1.78 ×10-6)和rs3181842(位于CYP2B6基因內(nèi)含子區(qū)3'-UTR區(qū),β=-0.348,P= 9.86×10-7),兩個位點高度連鎖(r20.99);并在兩地區(qū)人群進行驗證(PA = 1.78 × 1 0-8,PB= 2.98 × 1 0-12 for rs2279345;PA =1.19×10-8,PB=2.21×10-12for rs3181842),兩地區(qū)總?cè)巳褐械尿炞C結(jié)果更強。未發(fā)現(xiàn)與PCB126/PCB153內(nèi)暴露含量顯著相關(guān)的位點。CYP2B6基因編碼代謝酶CYP2B6,人群研究結(jié)果顯示,CYP2B6基因位點突變顯著降低了p,p'-DDE內(nèi)暴露水平,初步推測該2個SNP位點的變異可能影響CYP2B6的活性,進而影響化合物的代謝。由于rs2279345和rs3181842高度連鎖,且rs3181842的變異位點位于3'-UTR區(qū),故選擇rs3181842進行功能研究。體外代謝實驗結(jié)果顯示,CYP2B6可代謝p,p'-DDT為p,p'-DDE,動力學參數(shù)Km為15.12μM,Vmax為12.8 nmol/min/nmol P450;雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灪蚖B實驗表明,rs3181842 C/T位點突變可顯著降低CYP2B6的表達水平;大鼠體內(nèi)代謝實驗顯示,使用CYP2B1特異性抑制劑(基于rs3181842T突變導致的酶活性下降)可導致CYP2B1為代謝酶活性顯著下降,大鼠血清中原形p,p'-DDT的殘留較多、代謝產(chǎn)物p,p'-DDE的生成物顯著減少。4.CYP2B6基因變異和飲食模式對人群p,p'-DDE內(nèi)暴露水平的聯(lián)合效應(yīng)rs2279345和rs3181842不同基因型和不同飲食模式下分布并無統(tǒng)計學差異(P0.05);兩地區(qū)人群在相同飲食模式下,在rs2279345和rs3181842各自不同基因型下(分別為TT/CT/CC;CC/CT/TT)p,p'-DDE內(nèi)暴露水平顯著下降(P0.001);B地區(qū)人群在rs3181842CT/TT基因型下,p,p'-DDE內(nèi)暴露水平隨著魚類模式得分的增加而增加(CT:CT1=3.36 ng/g,CT2=3.50 ng/g,CT3=4.02 ng/g;TT:CT1=3.07 ng/g,CT2=3.34 ng/g,CT3 = 5.48 ng/g),且具有顯著性差異(P=0.046,P=0.038)。使用多元線性回歸模型分析飲食模式和遺傳變異對p,p'-DDE內(nèi)暴露水平的聯(lián)合效應(yīng),可見工業(yè)污染源B地區(qū)中rs3181842與各膳食模式的模型可解釋度R2達25.4%～37.0%,rs3181842突變基因可顯著降低內(nèi)暴露含量19.95%,而高得分魚類模式顯著增加內(nèi)暴露含量7.68%,rs3181842與魚類模式存在聯(lián)合效應(yīng)降低內(nèi)暴露含量15.8%,且具有統(tǒng)計學差異(P0.001)。結(jié)論:與兩地污染源特點一致(A區(qū)為農(nóng)業(yè)源污染,B區(qū)為工業(yè)源污染),B區(qū)環(huán)境介質(zhì)中POCs的濃度高于A區(qū),水體中以HCHs暴露為主,其中主要是β-HCH;土壤中以DDTs污染為主,其濃度高低依次為:p,p'-DDT、p,p'-DDE、o,p'-DDT、p,p'-DDD、o,p'-DDD、o,p'-DDE。與環(huán)境介質(zhì)中暴露濃度趨勢相符,B區(qū)中食物的暴露濃度普遍高于A區(qū),不同POCs化合物中,DDTs的暴露濃度最高;由于A區(qū)膳食消費量高于B區(qū),A區(qū)人群的化合物膳食攝入量以及內(nèi)暴露水平均高于B區(qū)。p,p'-DDE和PCB126/PCB153是人群POCs內(nèi)暴露的代表性化合物,使用化合物的各種膳食的攝入量進行主成分分析,獲得主食模式、魚類模式和禽獸肉模式,兩地區(qū)人群血清PCB153、p,p'-DDE內(nèi)暴露含量伴隨禽獸模式和魚類模式飲食得分增加而上升,這與POCs蓄積在動物性食品的結(jié)果相一致。CYP2B5基因上的SNP rs2279345和rs3181842是影響p,p'-DDE內(nèi)暴露含量的重要遺傳變異位點,突變位點突變可將大大降低p,p'-DDE內(nèi)暴露水平。僅在工業(yè)源污染的B區(qū)發(fā)現(xiàn)rs3181842與魚類模式存在聯(lián)合效應(yīng),遺傳變異位點的作用更大。綜上,研究提示工業(yè)源污染的環(huán)境介質(zhì)中POCs內(nèi)暴露水平更高,但飲食食物消費量可顯著影響內(nèi)暴露水平,rs3181842對p,p'-DDE內(nèi)暴露水平具有重要作用,魚類模式可增加化合物蓄積,但作用強度小于遺傳變異。
【學位授予單位】：南京醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R114

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 Lingyun Wang;Gangdou Ding;Zhiguang Zhou;Xun Liu;Yixiao Wang;Heidi Qunhui Xie;Tuan Xu;Pu Wang;Bin Zhao;;Patterns and dietary intake of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans in food products in China[J];Journal of Environmental Sciences;2017年01期

2 吳水平;印紅玲;劉碧蓮;王新紅;洪麗玉;;廢棄電容器封存點及舊工業(yè)場地多氯聯(lián)苯的污染特征[J];環(huán)境科學;2011年11期

3 韓見龍;沈海濤;黃百芬;宋國良;馬冰潔;朱國念;;浙江省部分地區(qū)河塘底泥及鯽魚中二VA英和多氯聯(lián)苯的污染特征研究[J];衛(wèi)生研究;2009年01期

4 ;Occurrence and congeners specific of poiychlorinated biphenyls in agricultural soils from Southern Jiangsu, China[J];Journal of Environmental Sciences;2007年03期

5 安瓊,董元華,王輝,王霞,王梅農(nóng),郭宗祥;蘇南農(nóng)田土壤有機氯農(nóng)藥殘留規(guī)律[J];土壤學報;2004年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊華云;長江三角洲毗鄰海域有機氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯的研究[D];浙江工業(yè)大學;2011年

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本文編號：1283677