髓过氧化物酶和过氧化氢酶基因多态性及其酶活力与燃煤污染型地方性砷中毒关系的探讨.pdf

”2 圭．匿丝友痘堂盘查2 Q 螋堡5 旦垫旦笠1 8 鲞箜 塑．￡h 迪』I n d 里丛。 型垫，2 Q 螋。№ ．2 1 ， 堂 髓过氧化物酶和过氧化氢酶基因多态性及其酶活力 与燃煤污染型地方性砷中毒关系的探讨 梁冰张爱华奚绪光张碧霞黄晓欣 【摘要】 目的 了解燃煤污染型地方性砷中毒患者体内髓过氧化物酶 M P O 基因和过氧化氢酶 C A T 基 因的多态性及其酶活力，分析其与砷巾毒发生的关系。方法以贵州省兴仁县交乐村燃煤污染型地方性砷巾毒 病区的1 3 0 例砷中毒患者为病例 砷中毒 组，以居住在距病区约1 3k m 非砷污染大果垛村的1 4 0 例健康居民 为对照组。采集两组人群静脉血，采用P C R 一限制性片段长度多态性 P C R R F I , P 方法检测M P O 基因4 6 3G ／A 位点和C A T 基因一2 6 2 C ／T 位点的多态性；采用紫外分光光度法检测M P O 活力；采用比色法检测C A T 活力。结 果砷中毒组M P O 一4 6 3 G ／A 位点G G 、G A 和从基因型分布频率为4 7 ．2 4 ％ 6 0 ／1 2 7 、4 4 ．0 9 ％ 5 6 ／1 2 7 和 8 ．6 7 ％ 1 1 ／1 2 7 ，对照组为4 2 ．3 4 ％ 5 8 ／1 3 7 、4 8 ．1 7 ％ 6 6 ／1 3 7 和9 ．4 9 ％ 1 3 ／1 3 7 ，两组比较差异无统计学意义 x 2 0 ．6 4 2 ，P 0 ．0 5 。砷中毒组C A T - 2 6 2 C ／T 位点C C 、C T 和，I - I l 基因型分布频率为6 5 ．6 0 ％ 8 2 ／1 2 5 、2 8 ．8 0 ％ 3 6 ／1 2 5 和5 ．6 0 ％ 7 ／1 2 5 。对照组为7 6 ．5 l ％ 1 0 1 ／1 3 2 、1 8 ．9 4 ％ 2 5 ／1 3 2 和4 ．5 5 ％ 6 ／1 3 2 ，两组比较差异无 统计学意义 x 2 3 ．8 4 5 ，P 0 ．0 5 。未发现M P O 4 6 3 G ／A 位点和C A T - 2 6 2 C ／T 位点多态性与砷中毒发病风险 比值比，O R 的关联度有统计学意义 M P O O R Ⅻ 1 ．3 6 ，9 5 ％C I 0 ．7 4 2 ．5 0 ；C A T O R 讪 1 ．3 5 ，9 5 ％ 7 ／0 ．6 9 2 ．6 3 。砷中毒组M P O 和C A T 活力分别为 2 5 ．3 0 8 ．7 0 U ／L 和 2 ．8 0 1 ．0 9 xl O sU ／I ．，对照组分别为 2 2 ．7 6 7 ．5 9 U ／L 和 3 ．9 04 - 1 ．0 1 1 0 3U ／I ．，两组比较差异有统计学意义 F 值分别为0 ．7 6 0 、0 ．8 5 5 ，P 均 0 ．0 5 。结论未发现M P O 基因4 6 3 G ／A 位点和C A T 基因一2 6 2 C ／T 位点多态性与燃 煤污染型地方性砷中毒的发病风险有关；砷可致M P O 和C A T 酶活力改变，此改变b r 能不受M P O 一4 6 3 G ／A 和 C A T _ 2 6 2 C ／T 多态性的影响。 【关键词】砷中毒；煤；髓过氧化物酶；过氧化氢酶； 基因多态性 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nm y e i o p e r o x l d a s ea n dc a t a U L R eg e n e t i cp o l y m o r p h i s ma n dt h e i ra c t i v i t i e sw i t ha r s e n i c p o i s o n i n gr q l L q e db yc o a l - b u r n i n gL ／A N G 成，谚，Z H A N GA i - h u a ，X IX u - g u a n g 。Z H A N GB i - x i a ，H U A N G X i a o - x 玩 “ D e p a r t m e n to fT o x i c o 幻g y ，S c h o o lo ，P u b l i cH e a l t h ，C a a n gM e d i c a lU n e n i t y ，G u i y a u g5 5 0 0 0 4 ， 冼i n s C o r r e s p o n d i n ga u t h o r Z H A N GA i - h u n ，E m a i l a i h u a g y y a h o o ．C O t I L C n 【A b s t r a c t 】O b j e c t i v e T od e t e c t g e n e t i cp o l y m o r p h i s mo fm y e l o p e m x i d a s e M P O g e n ea n dc a t a l a s e C A T g e n ea n dt h e i ra c t i v i t i e s ，a n dt oa n a l y z et h e i rr e l a t i o n s h i pw i t ha r s e n i cp o i s o n i n gc a u s e db yc o a l b u r n i n g ． M e t h o d sO n eh u n d r e da n dt h i r l ya r s e n i cp o i s o n i n gp a t i e n t sw e r ec h o s e na sc s B eg r o u pi nJ i a o l eV i l l a g e ．X i n g r e n C o u n t y ，G u i z h o uP r o v i n c e a ne n d e m i ca F e a ．O n eh u n d r e da n df o r t yh e a l t h yr e s i d e n t sl i v i n gi n1 3k ma w a yw e r e c h o s e n ∞c o n t r o l g r o u p ．T h e i rb l o o dw a sc o l l a t e d ．P o l y m e r a s e c h a i nr e a c t i o n - r e s t r i c t i o n f r a g m e n tl e n g t h p o l y m o r p h i s mt e c h n i q u e P C R R F L P w a su s e dt od e t e c tp o l y m o r p h i s mo fM P O - 4 6 3 G ／Aa n dC A T - 2 6 2 C ／T ．U l t r a v i o l e t s p e c t m p h o t o m e t e rm e t h o dW a Su s e dt od e t e c tm y e l o p e m x i d a s ea c t i v i t y ．C h r o m a t o m e t r ym e t h o dw a su s e dt od e t e c t c a t a l a s ea e t i v i t y ．R e s u l t sT h eg e n o t y p ef r e q u e n c yo fM P O - 4 6 3 G ／Aa tG G ，G A ，A As i t ew a s4 7 ．2 4 ％ 6 0 ／1 2 7 ， 4 4 ．0 9 ％ 5 6 ／1 2 7 ，8 ．6 7 ％ 1 1 ／1 2 7 i nc a s eg r o u pa n d4 2 ．3 4 ％ 5 8 ／1 3 7 ，4 8 ．1 7 ％ 6 6 ／1 3 7 ，9 ．4 9 ％ 1 3 1 1 3 7 i n D O I 1 0 ．3 7 6 0 ／c m a ．j ．i s s n ．1 0 0 0 4 9 5 5 ．2 0 0 9 ．0 3 ．0 1 0 基金项目周家自然科学基金 3 0 7 6 0 2 2 5 ，3 0 4 6 0 1 2 3 ；贵州省重大专项基金 黔科合重大专项字[ 2 0 0 6 1 6 0 1 6 号 ；贵州省 省妖基金 黔省专合字[ 2 0 0 8 ] 5 7 号 ；贵州省科技厅基金 黔科合J 字【2 0 0 8 ] 2 2 7 6 号 ；贵州省卫生厅科学技术基金 2 0 0 6 作者单位5 5 0 0 0 4 贵阳医学院公共卫生学院毒理学教研室 粱冰、张爱华 ；L a b o r a t o i md eB i o t e c h n o l o g i e se tP h a r m a c o l o g i c G 6 n 6 t i q u eA p p l i q u 6 e ，C N R S ．F r a n c e , 奚绪光 ；中国人民解放军第4 4 医院检验科 张碧霞 ，内科 黄晓欣 作者简介梁冰 1 9 7 7 一 ，女，贵州省贵阳市人，硕导，副教授，主要从事地方性砷中毒发病机制及药物毒理学研究 通信作者张爱华。E m a i l a i h a a g y y s h o o ．c o m - c n - 论著 万方数据 尘围丝立瘟堂盘查2 Q 螋笙』旦垫旦筮2 墨鲞筮3 塑鱼鱼』星鲴￡型丛，丛璺Y 2 Q ，至螋，y 丛2 9 。丛 3 c o n t r o lg r o u p ，r e s p e c t i v e l y ．T h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h et w og r o u p sW a Sn o ts i g n i f i c a n t X 2 0 ．6 4 2 ，P 0 ．0 5 ．T h e g e n o t y p ef r e q u e n c yo fC A T - 2 6 2 C ／T ，a tC C ，C T ，T I s i t eW a S6 5 ．6 0 ％ 8 2 ／1 2 5 ，2 8 ．8 0 ％ 3 6 ／1 2 5 ，5 ．6 0 ％ 7 ／1 2 5 i n c a s eg r o u pa n d7 6 ．5 1 ％ 1 0 1 ／1 3 2 ，1 8 ．9 4 ％ 2 5 ／1 3 2 ，4 ．5 5 ％ 6 ／1 3 2 i nc o n t r o lg r o u p ，r e s p e c t i v e l y ，w i t h o u t s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e X 2 3 ．8 4 5 ，P O ．0 5 ．T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e np o l y m o r p h i s mo fM P O - 4 6 3 G ／Aa n dC A T 一 2 6 2 C ／Ta n dt h er i s k o fa r s e n i cp o i s o n i n gw a sn o tf o u n di n t h i ss t u d y O R d 1 ．3 6 ，9 5 ％C I 0 ．7 4 2 ．5 0f o rM P O ； O R 矗I i 1 ．3 5 ，9 5 ％C ／0 ．6 9 2 ．6 3f o rC A T ．T h ea c t i v i t i e so fM P Oa n dC A Tw e r e 2 5 ．3 0 8 ．7 0 U ／La n d 2 ．8 0 1 ．0 9 1 0 3U ／Li nc a s eg r o u p ，w h i l e 2 2 ．7 6 7 ．5 9 U ／La n d 3 ．9 0 土1 ．0 1 1 0 3U ／Li nc o n t r o lg r o u pw i t ha s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e F 0 ．7 6 0f o rM P O ，F 0 ．8 5 5f o rC A T ，a l lP 0 ．0 5 ．C o n c l u s i o n s G e n e t i cp o l y m o r p h i s mo fM P O - 4 6 3 G ／Aa n dC A T - 2 6 2 C ／Ti sn o t f o u n dt oh a v er e l a t i o n s h i pw i t ha r s e n i cp o i s o n i n g ．A r s e n i cc a nl e a dt ot h ec h a n g eo fM P Oa n dC A Ta c t i v i t y ，w h i c h ， h o w e v e r ，m a yn o tb ea f f e c t e db yM P O - 4 6 3 G ／Aa n dC A T - 2 6 2 C ／Tp o l y m o r p h i s m ． 【K e yw o r d s 】 A r s e n i cp o i s o n i n g ； C o a l ； M y e l o p e r o x i d a s e ； C a t a l a s e ； G e n e t i cp o l y m o r p h i s m 燃煤污染型地方性砷中毒 简称燃煤型砷中毒 是一种因燃用高砷煤和长期摄取受高砷煤污染的 食物而引起的一种地方性砷中毒，危害严重，常可 造成人体多器官的综合性损害”1 。已发现基因多态 性在砷中毒的发生中可能起一定作用[ 2 - s ] 。髓过氧化 物酶 M P O 基因和过氧化氢酶 C A T 基因是与氧化 应激有关的基因。有报道M P O 基因转录起始点上 游一4 6 3 G ／A 以及C A T 基因启动子区一2 6 2 C ／T 的多 态性可能影响M P O 和C A T 酶活力，造成个体对疾 病易感性的差异。为了解M P O 和C A T 基因多态性 及其酶活力是否与燃煤型砷中毒发生有关，作者检 测了燃煤型砷中毒患者M P O 一4 6 3 G ／A 和C A T 一 2 6 2 C ／T 的多态性及其酶活力，并分析两者问关系， 现报道如下。 1 对象与方法 1 ．1 调查对象以燃煤型砷中毒病区贵州省兴 r 县交乐村1 3 0 例砷中毒病人 登记在册 为砷中 毒组，平均年龄 4 8 ．0 1 1 ．0 岁，其中男性9 0 例，占 6 9 ．2 ％；以距病区约1 3k m 大果垛村1 4 0 例健康居民 为对照组，平均年龄 3 5 ．0 7 ．5 岁，其中男性9 9 例， 占7 0 ．7 ％。两组居民均为汉族，有相似生活习惯、文 化背景等，对照组无燃用高砷煤史。经X 2 检验，病例 组与对照组性别构成比差异无统计学意义 2 0 ．0 7 1 ，P 0 ．0 5 ，但年龄构成比差异有统计学意义 2 9 0 ．7 3 2 ，P 0 ．0 5 。 2 ．3M P O 一4 6 3 G ／A 和C A T 一2 6 2 C ／T 与燃煤型砷中 毒发病风险的关系见表2 。调整性别、年龄等因素 后．未发现M P O 一4 6 3 G ／A 位点和C A T 一2 6 2 C ／I 位 点多态性与燃煤型砷中毒发病风险的关联度有统 计学意义 M P O O R 础 1 ．3 6 ，9 5 ％讲O ．7 4 ～2 ．5 0 ； C A T O R 幽 1 ．3 5 ，9 5 ％C ／0 ．6 9 2 ．6 3 。 2 ．4M P O 和C A T 活力的检测与对照组比较，砷中 毒组M P O 活力增高，C A T 活力下降，两组比较差异 有统计学意义 F 值分别为0 ．7 6 0 ．0 ．8 5 5 ，P 均 0 ．0 5 。见表4 。4 表1 砷中毒组与对照组M P O - 4 6 3 G ／A 和C A T 一2 6 2 C ／T 基因型分布频率比较 T a b l e 1C o m p a r i s o no fg e n o t y p ef r e q u e n c yo fM P O - 4 6 3 G ／Aa n dC A T - 2 6 2 C ／Ti na r s e n i cp o i s o n i n g a n dc o n t r o lg r o u p 注因少数样本在P C R 扩增过程中失败，两组人数之和与总人 数不等，下表同 表3 砷中毒组和对照组M P O 和C A T 活力检测结果 面s T a b l e 3T h ea e t i v i t i e so fM P oa n dC A Ti na r s e n i c p o i s o n i n ga n dc o n t r o lg r o u p 五s 注与对照组比较．中 0 ．0 5 。见表5 。 表2M P o 4 6 3 G ／A 和C A T 一2 6 2 C ／T 与砷中毒发病风险的关系 T a b l e2T h e 弛I a 6 伽s K pb e t w e e nM P O - 4 6 3 G ／Aa n dC A T - 2 6 2 C ／Ta n dt h er i s ko fa r s e n i cp o i s o n m g 注△调整性别、年龄 万方数据 生国丝盔痘堂盘查至Q 鲤生』旦箜旦筮至8 鲞箜 塑g 丛 』壁旦盘迪丑，丛鲤至Q ，垫Q 璺，y 丛至 ，．丛Q 3 表5C A T 一2 6 2 c ／r 不同基因型与C A T 酶活力的 关系 1 0 3 U ／I ． T a b l e5T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nC A T - 2 6 2 C ／Td i f f e r e n t g e n o t y p e sa n dC A Ta c t i v i t y 1 0 3U ／L 3 讨论 砷是国际癌症研究机构 I A R C 确认的人类致 癌物，许多研究表明砷在体内进行代谢转化 解毒 或活化 后形成的代谢产物可通过诱导氧化应激导 致D N A 氧化损伤[ 6 ] 。M P O 是主要存在于嗜中性粒 细胞和单核细胞中的一种重要的过氧化物酶，催化 过氧化氢 H 2 0 与氯离子生成次氯酸的反应，并 形成具有氧化能力的自由基【7J 。据报道，M P O 能代 谢激活多种香烟和环境中的致癌物．导致D N A 损 伤而启动细胞的癌变。C A T 是体内重要的抗氧化 酶，可促使H 0 分解为分子氧和水，清除体内的 H 2 0 ，从而使细胞免于遭受I - 1 2 0 的毒害，是生物防 御体系的关键酶之一。M P O 基因和C A T 基因分别 是M P O 和C A T 的编码基因。M P O 基因位于染色体 1 7 q 2 3 ．1 ，其转录起始点上游第4 6 3 位核苷酸G ．斗A 的变异位于S P l 转录因子识别结合的顺式作用元 件中，内含4 个A l u 重复序列，此变异可影响M P O 基因启动子区域与转录因子S P l 的结合，导致不同 基因型个体的m R N A 转录起始活性不同。进而影响 M P O 基因表达水平及其酶活性，造成个体对疾病易 感性的差异H - 8 - 9 1 。，C A T 基因定位于染色体1l p l 3 ，该 基因启动子区一2 6 2 位点C 川的变异可影响转录 因子的结合和报告基因的转录，影响血中C A T 水 平I | 0 ] 。关于M P O 一4 6 3 G ／A 和C A T 一2 6 2 C ／T 基因多 态性与砷中毒关系的研究，美国A h s a n 等[ I l 】学者于 2 0 0 3 年报道了M P O 一4 6 3 G ／A 和C A T 一2 6 2 C ／T 基因 多态性与砷致皮肤过度角化易感性关系，该文中的 研究对象为孟加拉国的3 0 例饮水型砷中毒病人和 1 0 4 例对照人群。研究发现，携带M P O - 4 6 3 G ／A 位 点A A 基因型和C A T 一2 6 2 C ／T 位点C T 1 T r 基因型 个体砷致其皮肤过度角化的危险性增加。本次实验 结果显示，砷中毒组M P O 一4 6 3 G ／A 位点A A 基因型 和C A T 一2 6 2 C ／“ I 位点C T 1 T r 基因型的频率仅略 高于对照组，未发现与燃煤型砷中毒M P O 一4 6 3 G ／A 和C A T 一2 6 2 C ／T 的多态性有关。已有较多研究表明． 基因的多态性受多种因素的影响，虽然本实验结 果与A h s a n 等⋯J 报道的结果不同，但并不排除种 族、地域差异以及样本数有限等因素导致结论不一 致的可能性。 进一步分析M P O 和C A T 基因多态性与酶活力 的关系，未发现M P O 一4 6 3 G ／A 和C A T - 2 6 2 C ／T 基因 型与M P O 和C A T 酶活力有关联。由于酶的本质是 蛋白质，编码基因的多态性可影响转录或蛋白质表 达进而影响酶活力，此外，酶活力尚受多方面的调 控，如酶的生物合成的诱导和阻遏、酶的化学修饰、 神经体液因素的调节等，本实验仅初步探讨了 M P O - 4 6 3 G ／A 位点和C A T 一2 6 2 C ／T 位点的多态性 分别与M P O 和C A T 酶活力的关系，虽未发现二者 间的关联，但其结果是否受上述调控因素的影响． 尚需迸一步深人探讨。 参考文献 [ 1 ] 黄晓欣，张爱华，杨大平，等．燃煤型砷中毒患者临床特征、多 系统损害及其意义[ J ] ．巾国地方病学杂志，2 0 0 2 ，2 1 6 4 9 0 4 9 3 ． [ 2 ] 梁冰，张爱华，奚绪光，等．谷胱甘肽硫转移酶M 1 和T l 基因多 态性与燃煤型砷中毒发病的荚系[ J ] ．中国地方病学杂志，2 0 0 7 ， 2 6 1 6 8 ． f 3 ] 付松波，孙殿军．人群砷代澍相关基因多态性研究进展[ J J ．中 国地方病学杂志，2 0 0 7 ，2 6 1 1 0 5 ．1 0 7 ． [ 4 ] L o n d o nS J ，l z e h m a nT A ，T a y l o rJ A ．M y e l o p e r o x i d a s eg e n e t i c p o l y m o r p h i s ma n dl u n gc a n c e rr i s k [ J ] ．C a n c e rR e s ，1 9 9 7 ，5 7 2 2 5 0 0 1 ．5 0 0 3 ． [ 5 ] E n yK M ，E 1 - S o h e m yA ，C o r n e l i sM C ，e t a I ．C a t a l a s ea n d P P A J i g a 脚柏2g e n o t y p ea n dr i s ko fs y s t e m i cl u p u se r y t h e m a t o s u s i nK o r e a n s [ J ] ．L u p u s ，2 0 0 5 ，1 4 5 3 5 1 ．3 5 5 ． [ 6 ] A h m a dS ，K i t c h i nK T ，C u l l e nW R ．P l a s m i dD N Ad a m a g ec a u s e d b ym e t h y l a t e da r s e n i c a l s ，a s c 0 1 ．1 i ca c i da n dh u m a nl i v e rf e r r i t i n [ J ] ．T o x i c o lL e t t ，2 0 0 2 ，1 3 3 1 4 7 ．5 7 ． [ 7 ] H e i n e c k eJ W ．P a t h w a y sf o ro x i d a t i o no fl o wd e n s i t yl i p o p r o t e i nb y m y e l o p e r o x i d a s e t y r o s y l r a d i c a l ，r e a c t i v e a l d e h y d e s ， h y p o c h l o r o u sa c i da n dm o l e c u l a rc h l o r i n e [ J ] ．B i o f a c t o r s ，1 9 9 7 ，6 2 1 4 5 1 5 5 ． [ 8 ] A s s e l b e r g sF W ，R e y n o l d sW F ，C o h e n - T e r v a e r tJ W ，e t a 1 ． M y e l o p e r o x i d a s ep o l y m o r p h i s mr e l a t e dt oc a r d i o v a s c u l a re v e n t si n c o r o n a r ya r t e r yd i s e a s e [ J ] ．A mJM e d ，2 0 0 4 ．11 6 6 4 2 9 - 4 3 0 ． [ 9 ] Z h a n gJ ，Z h uF Y 。P uY P 。e ta 1 ．A n a l y s i so fm u l t i p l es i n g l e n u c l e o t i d ep o l y m o r p h i s m s S N P s o fm y e l o p e r o x i d a s e M P O t o s c r e e nf o rg e n e t i cma _ l k e r Ba s s o c i a t e dw i t ha c u t el e u k e m i ai n C h i n e s eH a np o p u l a t i o n [ J ] ．JT o x i c o lE n v i r o nH e a l t hA ，2 0 0 7 ， 7 0 1 1 9 0 1 ．9 0 7 ． [ 1 0 ] F o r s b e r gL ，L y r e n aL ，D eF a i r eU ，e la 1 ．Ac o m m o nf u n c t i o n a l C Ts u b s t i t u t i o n p o l y m o r p h i s mi n t h ep r o m o t e rr e g i o no ft h e h u m a nc a t a l a s e g e n ei n f l u e n c e st r a n s c r i p t i o n f a c t o r b i n d i n g ， r e p o r t e rg e n et r a n s c r i p t i o na n di sc o r r e l a t e dt o b l o o dc a t M a s e l e v e l s [ J ] ．F r e eR a d i cB i o lM e d ．2 0 0 1 ，3 0 5 5 0 0 - 5 0 5 ． [ 1 ljA h s a nH ，C h e nY ，K i b r i y aM G ，e ta 1 ．S u s c e p t i b i l i t yt oa r s e n i c - i n d u c e dh y p e r k e r a t o s i sa n do x i d a t i v es t r e s sg e n e sm y e l o p e r o x i d a s e a n dc a t a l a s e [ J ] ．C a n c e r L e t t ，2 0 0 3 ，2 0 1 1 5 7 - 6 5 ． 收稿日期2 0 0 8 1 1 1 2 本文编辑王丹娜 万方数据