氡是由放射性元素镭衰变产生的天然放射性元素,广泛存在于环境中。长期暴露在氡温泉环境中的人群受到氡及其子体持续性、累积性的影响。氡及其子体诱导的DNA损伤主要有两种途径:①氡及其子体引发的电离辐射直接作用于DNA分子产生单链或双链断裂;②电离辐射引起机体内环境水分子分解产生氧自由基,破坏DNA分子。近年来关于氡健康效应研究主要集中在癌效应、染色体畸变和遗传效应等方面,来自人群的低剂量长期氡暴露的氧化损伤效应资料相对较少。8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)是DNA氧化损伤的重要标志物,硫氧还蛋白还原酶(TrxR)具有抗氧化作用, 消除生物体内活性氧(ROS),在生物体内的氧化还原平衡的维持和生物信号传导调控过程中发挥重要作用。平山县温塘镇地热水中含有氡、氯、硫等32种化学元素,是国内外罕见的高温弱碱化硫酸盐氡温泉。本研究检测平山温泉周围居民8-OHdG和TrxR的水平,为氡温泉对周围居民健康影响提供实验室依据。
1 材料与方法 1.1 研究地区背景平山温泉位于河北省平山县温塘镇,温泉水中氡离子浓度为(102±11.4)Bq/L,室内(非温泉洗浴房间)氡离子浓度6个月均值为(41.9±18.6)Bq/m3,平衡因子的典型值为0.61。居民主要以室内洗浴方式接触氡温泉,且以淋浴为主要接触形式。当打开淋浴喷头后,室内氡浓度由平时的本底值(< 50 Bq/m3)急速增高至200 Bq/m3以上,超过我国室内氡浓度指导行动水平(200 Bq/m3)和WHO建议的室内氡浓度限值(100 Bq/m3), 大约经过3 h,房间内的氡浓度逐渐恢复到本底水平,所造成的附加年有效剂量约为0.09 mSv。氡子体浓度的变化与氡浓度的变化一致[1]。对照地区室内氡浓度的本底值参照石家庄室内年均值42.4 Bq/m3[2],因此认为未使用氡温泉时温塘镇室内氡浓度的本底值与对照地区基本一致。
1.2 研究对象本研究选择平山县温塘镇经常温泉洗浴的现住居民作为氡温泉组选择对象,采用简单随机抽样方法选取42人作为氡温泉组(男性18人,女性24人);选取生活习惯相似、文化水平相当,但未接触氡温泉的回舍镇现住居民作为对照组选择对象,选取35人作为对照组(男性17人,女性18人)。纳入标准为近15年以上本村镇居住且期间无迁徙史,近期无病毒、细菌感染史、无恶性肿瘤、严重慢性病、急性感染性疾病史,无严重烟草依赖、过度饮酒史,半年内未接受X射线暴露。本研究通过了伦理审查委员会审查,全部研究对象均签署知情同意书。
1.3 主要仪器和试剂8-OHdG ELISA试剂盒(武汉华美生物工程有限公司),TrxR ELISA试剂盒(武汉华美生物工程有限公司),Multiskan FC型酶标仪(赛默飞世尔(上海)仪器有限公司),DHP200型电热恒温培养箱(武汉海声达仪器设备有限公司)。
1.4 问卷调查采用自行设计的调查问卷,由经过统一培训合格的调查员采取一对一询问的方式采集研究对象的基本信息,填写调查问卷。问卷调查主要内容:性别、年龄、温泉洗浴情况(是否洗浴、平均洗浴频次、每次洗浴时间、洗浴方式等)、生活习惯(抽烟、饮酒、饮茶史)、既往患病与服药情况、居住史、职业史和生活应激事件等相关情况。
1.5 血浆中8-OHdG和TrxR的浓度测定EDTA抗凝真空采血管采集肘部外周静脉血,1500 r/min, 离心半径147 mm,离心10 min,分离上层血浆备用。具体操作方法按照ELISA试剂盒说明书步骤,分别测定血浆中8-OHdG和TrxR的浓度,每个样本设置3复孔。
1.6 统计学处理采用SPSS 21.0统计分析软件,对两组的基本资料(性别、年龄、BMI、抽烟、饮酒、饮茶等)的分布进行卡方检验;对两组8-OHdG和TrxR检测结果进行正态性检验,表明检测结果不服从正态分布,采用Mann-Whitney U检验比较两组间的差异性表达。数据描述使用四分位数(P25,P50,P75)。检验水准为α=0.05。
2 结果 2.1 一般情况(基础资料)氡温泉组年龄为26.0~60.0(43.8±8.3,P50=44.5)岁;对照组年龄为29.0~70.0(50.1±10.4,P50=51.0)岁。两组的年龄构成比有差异,对年龄因素进行校正处理;两组人群性别、饮酒、抽烟、饮茶、BMI等构成比分别比较,差异均无统计学意义,具有可比性。见表 1。
与对照组相比,氡温泉组居民外周血血浆中8-OHdG水平明显降低,TrxR水平明显升高,分别是对照组的0.622倍,1.373倍,差异有统计学意义(Z=-3.350,-2.394,P < 0.05)。见表 2。
以氡暴露、BMI、年龄、抽烟、饮酒、饮茶等变量引入到多重线性回归方程,采用逐步筛选法进行回归分析。结果显示,居民氡暴露因素对8-OHdG和TrxR的差异性表达有影响(t=-3.188,2.267,P < 0.05)。而且不受年龄、BMI、血压、抽烟、饮酒、饮茶等因素的影响(P>0.05)。
3 讨论氡及其子体对人体健康的危害主要来自于其衰变产生的高能量α粒子,吸入体内后可对支气管和肺细胞形成高传能线密度电离辐射。电离辐射可通过直接作用于DNA分子引起DNA单链或双链断裂损伤或通过产生ROS间接地对DNA分子造成损伤[3]。8-OHdG是脱氧鸟苷氧化产生的DNA碱基修饰产物,被广泛认为是敏感的DNA氧化损伤的标志物[4-5]。通常条件下,机体内产生的ROS会很快被体内的抗氧化系统清除,硫氧还蛋白(Trx)在消除单态氧和羟自由基过程中发挥重要作用,而TrxR是催化Trx恢复还原状态的唯一的酶。另外,TrxR与Trx和NADPH共同构成硫氧还蛋白系统,主要是基于巯基的氧化还原途径清除ROS,从而避免DNA损伤和蛋白质功能的改变[6]。
本研究选择血浆中8-OHdG和TrxR进行检测发现,与对照组相比,高氡组居民外周血血浆中的8-OHdG表达水平显著降低,血浆中TrxR的表达水平显著升高,提示氡温泉组居民在长期接触氡温泉过程中氧化损伤水平有所降低,氧自由基的清除能力有所提升。可能的原因是居民长期多次接触氡温泉机体提高了抗氧化系统表达水平,对氧自由基清除能力的增强并及时清除机体产生的ROS,从而使血浆中8-OHdG表达水平降低。Shuji等[7]在低剂量辐射对溃疡性结肠炎的影响研究中发现,给病人每餐摄入约200 ml含氡水(330 Bq / L)并在睡觉时接触一定剂量氡,开始治疗1年后病人各项症状得到大幅改善。Takahiro等[8]研究2000 Bq/m3氡吸入24 h对抑制CCl4致小鼠器官氧化损伤作用的比较发现,吸入氡使脑、心、肺、肝、肾中的总谷胱甘肽含量增加,抗氧化功能激活。Nie等[9]研究发现,将Wistar大鼠暴露于浓度为100 000 Bq/m3的氡气12 h/d,持续30、60、120 d后,在大鼠尿、外周血淋巴细胞和肺中8-OHdG和ROS水平增加,总抗氧化物水平降低。对于在相同的辐射类型α粒子作用下,本研究结果与Nie等[9]研究发现8-OHdG水平增加,总抗氧化物水平降低不同,其原因可能是氡浓度及接触模式不同。陈慧峰等[10]对广东高本底地区人群氧化损伤和抗氧化水平调查显示8-OHdG表达水平由315.39 ng/ml降低至272.64 ng/ml,抗氧化指标TrxR表达水平由0.467 ng/ml升高至0.496 ng/ml,与本研究结果变化趋势一致。
先前已经报道了具有多种癌症类型的患者的尿液,血浆和血清样品中的8-OHdG水平升高[11-15]。Yamaoka等[13]研究发现,对动脉硬化相关疾病利用氡放射性治疗中,超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化物活性显著增加,脂质过氧化物和LDL-胆固醇水平显著降低。本研究目前选择外周血血浆中8-OHdG和TrxR水平作为研究指标以反映长期氡暴露对DNA氧化损伤和抗氧化水平,后续研究中将进一步结合尿液中8-OHdG以及血液中SOD的水平进行补充完善。另外,本研究还存在样本量相对较低问题,需要进一步扩大样本量补充数据后进行结果验证。
综上所述,长期多频次的氡温泉接触使周围居民外周血血浆中8-OHdG水平下降,TrxR水平升高。该地区的氡温泉暴露可能诱导机体抗氧化系统激活,但是其影响程度及具体的效应机制还有待于进一步的研究。
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