Markery biologiczne w ocenie naraŜenia zawodowego i

Markery biologiczne w ocenie naraŜenia zawodowego i środowiskowego ludzi na
wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne
Autor: dr hab. Danuta MielŜyńska
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) stanowią jedną z groźniejszych grup związków
chemicznych ze względu na powszechność ich występowania oraz duŜą aktywność biologiczną.
Powstają one podczas niecałkowitego spalania i pirolizy substancji organicznych pochodzących
zarówno ze źródeł naturalnych, jak i antropogenicznych. WWA występują zawsze w złoŜonych
mieszaninach, a ich niebezpieczne działanie ujawnia się dopiero po przemianach metabolicznych
zachodzących w organizmie ssaków. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne były pierwszą
grupą związków chemicznych, którym udowodniono działanie rakotwórcze w odniesieniu do zwierząt.
PrzewaŜnie działają one miejscowo, czyli powstanie nowotworu jest najbardziej prawdopodobne w
tkankach bezpośrednio eksponowanych na te związki, chociaŜ istnieją dowody na to, Ŝe mogą one
oddziaływać takŜe na inne tkanki, które nie są bezpośrednio naraŜone.
W związku z ograniczoną, ze względów technicznych i ekonomicznych, moŜliwością monitorowania
WWA w środowisku oraz ograniczeniami epidemiologii i badań z zastosowaniem zwierząt
doświadczalnych, uwaŜa się, Ŝe bezpośrednia ocena naraŜenia ludzi oraz związanych z tym skutków
zdrowotnych jest waŜniejsza od pomiaru stopnia zanieczyszczenia środowiska. Miarą zagroŜenia
człowieka moŜe być obecność egzogennych substancji chemicznych lub ich metabolitów, zmienione
poziomy enzymów oraz innych substancji biochemicznych, wywołanych interakcją substancji
szkodliwych z ludzkim organizmem, wykrywane w tkankach lub płynach ustrojowych. WyŜej
wymienione pomiary, określane jako markery biologiczne (biomarkery), odzwierciedlają poszczególne
etapy zapoczątkowane ekspozycją na czynniki szkodliwe, a zakończone skutkiem zdrowotnym, czyli
określoną chorobą. Do tej pory nie udało się opracować specyficznych metod wykrywania naraŜenia
na WWA. Większość obecnie stosowanych metod pozwala jedynie na określenie naraŜenia na WWA
jako mieszaninę związków.
W niniejszych badaniach jako markery naraŜenia na związki z grupy WWA wykorzystano zawartość lhydroksypirenu (1-OHP) w moczu, który jest specyficznym wskaźnikiem naraŜenia na piren
i niespecyficznym na związki z grupy WWA. W tych samych próbach przebadano efekt mutagenny
przy pomocy krótkoterminowego testu bakteryjnego, wykorzystując dwa szczepy Salmonella.
Zasadniczym celem pracy było wykazanie uŜyteczności równoległego stosowania ww. markerów
naraŜenia do oceny ekspozycji zawodowej i środowiskowej ludzi na WWA. W grupie dzieci
naraŜonych środowiskowo na te związki zbadano dodatkowo zawartość aromatycznych adduktów
z DNA w limfocytach krwi obwodowej jako marker dawki biologicznie efektywnej.
Przebadano wpływ zewnętrznych i wewnętrznych czynniki środowiskowych, czynników osobniczych
oraz polimorfizmu wybranych genów enzymów I i II fazy biotransformacji na markery naraŜenia.
Przeanalizowano takŜe zaleŜności między badanymi markerami naraŜenia, a takŜe związek między
wybranymi markerami naraŜenia a stęŜeniem benzo(a)piranu mierzonym w powietrzu
atmosferycznym.
W rozprawie przedstawiono wyniki badań uzyskane dla 415 osób, w tym 144 męŜczyzn, 183 kobiet
i 88 dzieci. Grupą naraŜoną zawodowo na WWA byli pracownicy dwóch koksowni. Grupę naraŜoną
środowiskowo na WWA stanowili męŜczyźni, kobiety oraz dzieci z obszaru województwa śląskiego. Z
kolei grupy kontrolne to kobiety z Białegostoku oraz męŜczyźni, kobiety i dzieci, zamieszkujący siedem
wsi w województwie mazowieckim.
Przeprowadzone badania potwierdziły uŜyteczność równoległego stosowania takich markerów, jak
zawartość 1-OHP w moczu oraz jego efekt mutagenny, badany testem Salmonella, do pełnej oceny
naraŜenia zawodowego i środowiskowego ludzi na WWA.
NajwyŜsze stęŜenia 1-OHP w moczu oraz jego efekt mutagenny, badany szczepem YG1024+S9,
wykryto u pracowników koksowni, a uzyskane wyniki świadczą, Ŝe pracownicy polskich koksowni są w
dalszym ciągu powaŜnie naraŜeni na związki z grupy WWA. Wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne stanowią takŜe źródło naraŜenia środowiskowego, poniewaŜ poziom 1-OHP w moczu
oraz jego efekt mutagenny, badany dwoma szczepami Salmonella, był istotnie wyŜszy w grupie
męŜczyzn, kobiet oraz dzieci z województwa śląskiego niŜ w grupie kontrolnej. RóŜnicę w naraŜeniu
na WWA niepalących kobiet ze Śląska i Białegostoku stwierdzono jedynie dla efektu mutagennego,
badanego szczepem YG1024+S9, co potwierdza mniejszą przydatność szczepu TA98. U dzieci ze
Śląska na badane markery naraŜenia istotny wpływ miała emisja z pieców węglowych. Istotne
zaleŜności między 1-OHP, a efektem mutagennym moczu wykryto dla męŜczyzn naraŜonych
środowiskowo i z grupy kontrolnej (oba szczepy) oraz dzieci naraŜonych środowiskowo (tylko
YG1024+S9). Zarówno efekt mutagenny moczu, jak i zawartość 1-OHP były istotnie wyŜsze u osób
dorosłych palących papierosy. Na badane markery naraŜenia nie wywierały wpływ takie czynniki, jak
okres palenia, liczba wypalanych papierosów na dobę oraz palenie papierosów w przeszłości. U dzieci
nie stwierdzono istotnego wpływu naraŜenia na tzw. bierne palenie, czyli ETS. Zawartość 1-OHP
w moczu ludzi dorosłych i dzieci nie róŜniła się istotnie, natomiast poziom efektu mutagennego moczu,
wykrywany obydwoma szczepami, był zdecydowanie wyŜszy u dzieci, zarówno w grupie naraŜonej
środowiskowo na WWA, jak i kontrolnej.
Nie stwierdzono wpływu polimorfizmu genów I i II fazy (CYP1A, CYP2D6, GSTM1, GSTT1) na poziom
wydalanego 1-OHP oraz efektu mutagennego moczu zarówno u niepalących kobiet, jak i dzieci.
Istotnie wyŜszą liczbę aromatycznych adduktów DNA wykryto u dzieci z Katowic, gdzie występowało
wyŜsze stęŜenie B(a)P w pyle zwieszonym. U dzieci mających delecyjny gen GSTM1 oraz GSTM1/T1
wykryto prawie dwukrotnie wyŜszy poziom aromatycznych adduktów DNA niŜ u dzieci z prawidłowymi
genami.
Poziom
adduktów
DNA
korelował
z
zawartością
1-OHP
w moczu, w przeciwieństwie do jego efektu mutagennego, bez względu na zastosowany szczep.
Poziom 1-OHP w moczu oraz jego efekt mutagenny nie były skorelowane ze stęŜeniem B(a)P
w stacjonarnie pobranych próbach pyłowych zanieczyszczeń powietrza.
Praca udowadnia przydatność tak nieinwazyjnych metod oceny naraŜenia ludzi jak stęŜenia
1-hydroksypirenu w moczu oraz jego efekt mutagenny, wykrywany krótkoterminowym testem
Salmonella. Wykazano takŜe, ze dzieci są istotnie bardziej wraŜliwe na szkodliwe substancje
chemiczne, poniewaŜ przy podobnym lub niŜszym poziomie 1-hydroksypirenu w moczu co niepalący
papierosy ludzie dorośli wydalały zdecydowanie więcej substancji mutagennych.
Dodatkowych informacji udziela
dr hab. Danuta MielŜyńska
e-mail: [email protected]