中华放射医学与防护杂志  2018, Vol. 38 Issue (4): 253-257   PDF    
放射工作人员血清中8-羟基脱氧鸟苷水平研究
高宇1 , 王平2 , 田崇彬2 , 韩林2 , 李杰2 , 王兆男1 , 吴艳延2 , 赵风玲2 , 吕玉民1     
1. 450001 郑州大学公共卫生学院;
2. 450052 郑州, 河南省职业病防治研究院
[摘要] 目的 探讨长期低剂量电离辐射对医疗机构的放射工作人员血清中8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)水平的影响。方法 首先按放射工种分层,随后采用随机数表法选取307名性别、年龄匹配的放射工作人员,删去缺少剂量资料的对象后,共230例纳入本研究,包括放射诊断75例、放射治疗60例、核医学41例和介入放射学54例共4组。采用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定其血清中8-OHdG水平。结果 放射诊断、放射治疗、核医学和介入放射学4组放射工作人员之间血清8-OHdG浓度比较,差异有统计学意义(F=9.071,P<0.05),其中以介入放射工作人员的血清8-OHdG浓度最高(t=-4.773、-3.011、-2.189,P<0.05);在不同年有效剂量组和工龄组放射工作人员的血清8-OHdG水平存在差异(F=7.659、3.058,P<0.05),随着受照剂量和放射工龄的增加,放射工作人员血清8-OHdG水平呈上升趋势(r=0.300、0.142,P<0.05)。结论 血清中8-OHdG水平可能是暴露于低剂量电离辐射放射工作人员的DNA氧化损伤的潜在生物标志。
[关键词] 电离辐射     放射工作人员     介入放射学     8-羟基脱氧鸟苷    
Serum 8-hydroxy-2-deoxyguanosine level of radiation workers in hospitals
Gao Yu1, Wang Ping2, Tian Chongbin2, Han Lin2, Li Jie2, Wang Zhaonan1, Wu Yanyan2, Zhao Fengling2, Lyu Yumin1     
1. College of Public Health, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China;
2. Henan Institute of Occupational Medicine, Zhengzhou 450052, China
Fund programs: Key Technology Research of Henan Province (142102310086); National Key Clinical Specialty Construction Projects(2011-17)
Corresponding author: Lyu Yumin, Email: lym636160@sina.com
[Abstract] Objective To explore the influence of long-term low-dose ionizing radiation on 8-hydroxy-2-deoxyguanosine(8-OHdG)level in the serum of radiation workers in hospitals. Methods 307 age-and sex-matched hospital radiation workers were recruited by stratified random sampling method. After deleting the subjects without dosage information, 230 individuals were divided into four groups according to their job title[including diagnostic radiology(n=75), radiotherapy(n=60), nuclear medicine(n=41)and interventional radiology(n=54)]. Serum 8-OHdG level was measured by ELISA assay. Results According to the statistical analysis, there was significant difference in the serum 8-OHdG level among four groups (F=9.071, P < 0.05), and the content of serum 8-OHdG was significantly higher in the interventional radiology group than that in the groups of diagnostic radiology, radiotherapy and nuclear medicine (t=-4.473, -3.011, -2.189, P < 0.05). There were significant differences in serum 8-OHdG level among different dose groups and working period groups(F=7.659, 3.058, P < 0.05). The serum 8-OHdG levels significantly increased along with exposure dose and working period(r=0.300, 0.142, P < 0.05). Conclusions Serum 8-OHdG may be a potential biomarker of oxidative DNA damage in radiation workers exposed to low-dose ionizing radiation.
[Key words] Ionizing radiation     Radiation workers     Interventional radiology     8-hydroxy-2-deoxyguanosine    

随着电离辐射在医疗卫生领域的广泛应用,医务放射工作人员的辐射安全问题得到越来越广泛的重视。脱氧核糖核酸(DNA)作为电离辐射生物效应的主要靶分子,极易受到电离辐射损伤而产生脂质过氧化,单链断裂、双链断裂等一系列生物学效应。在DNA的核酸组分中,鸟嘌呤是由羟自由基(OH-)诱导的氧化反应的最易感的DNA靶标。8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, 8-OHdG)是鸟嘌呤的第8位碳原子被攻击而产生的氧化性加合物,可在人8-羟基鸟嘌呤DNA糖苷酶(human 8-hydro-xyguanine glycosylase,8-hOGG1)作用下,通过碱基切除、核苷酸切除等机体自我修复机制,从DNA链上被切除,成为游离的8-OHdG,经血液循环后随尿液排出体外,因此在尿样、血清、血浆等多种生物标本中均可以检测其含量[1]。目前,8-OHdG已被证实与肝癌、乳腺癌、糖尿病、高血压等多种疾病的发病风险有关[2-6],然而,有关8-OHdG表达水平与电离辐射损伤效应关系的研究报道较少。为此,本研究对不同工种的放射工作人员血清中8-OHdG含量进行测定,分析血清8-OHdG水平与放射工种、年有效剂量、放射工龄的关系,探讨该指标作为低剂量电离辐射生物标志的可行性。

材料与方法

1.研究对象:在知情同意的情况下,首先按放射工种分层,随后采用随机数表法选取2017年4月在本院体检的307名年龄和性别匹配的放射工作人员,删去缺少剂量资料的对象后,共有230例纳入本次研究。根据放射工种分为放射诊断(75例)、放射治疗(60例)、核医学(41例)和介入放射学(54例)4组。排除标准:具有职业性致癌物接触史,家族性肿瘤史;各种良恶性肿瘤患者;高血压、心脑血管疾病患者;自身免疫性疾病、肝肾疾病、糖尿病等疾病患者。

2.采集血清样本:采集3 ml空腹外周静脉血,置普通离心管中,室温静置30 min,3 000 r/min,离心半径16.7 cm,离心10 min,分离血清。将血清分装于两个1.5 ml的Eppendorf管中,-80℃冰箱保存备用。

3.仪器与试剂:RGD-3B型热释光剂量仪、GR-200 A型LiF (Mg, Cu, P)热释光探测器(北京防化研究院);PTW精密程序退火炉(德国PTW-Freiburg公司);PHOMO型酶标仪(郑州安图实验仪器有限公司);人8-OHdG试剂盒购于武汉华美生物工程有限公司(CUSABIO),产品编号CSB-E10 140 h。

4.个人剂量监测方法:依据GBZ 128-2016职业性外照射个人剂量监测[7]标准,采用热释光剂量方法进行监测。剂量计佩戴周期为3个月,全年监测4个周期,介入放射学工作人员进行铅衣内、外剂量监测。对1个周期结果超过1.25 mSv的人员发放《大剂量核查登记表》,剔除失真值并采用名义剂量后统计人均年有效剂量和集体有效剂量。光子剂量监测计算公式为:Hp(10)=(X0-XCf。式中,Hp(10)为深部个人剂量当量,mSv;X为佩戴探测器读数均值,mGy档;X0为跟随本底探测器读数均值,mGy档;Cf为热释光剂量仪刻度系数,mSv/读数(mGy档)。

5.血清8-OHdG测定:采用酶联免疫吸附试验(ELISA)进行人血清8-OHdG含量测定。血清样本室温自然解冻,13.4×g高速离心3 min,取上清液50 μl,操作过程严格按试剂盒操作使用说明书进行,加入终止液后10 min内用酶标仪在450 nm波长依次测量各孔吸光度(A值)。标准曲线浓度范围为2~800 ng/ml,同批次样本由同一人,同一时间进行检测。

6.统计学处理:采用SPSS 17.0软件进行分析。计量资料经检验符合正态分布,用x±s表示,组间均数比较采用t检验或单因素方差分析。计数资料描述采用相对数,组间比较采用卡方检验。血清8-OHdG与人均年有效剂量、放射工龄的相关性采用Pearson相关性分析;多重线性回归模型分析血清8-OHdG水平的影响因素。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

1.基本情况:230例研究对象中,男性108名,女性122名,平均年龄为(37.90±4.45)岁,放射工龄为1~26年,平均(9.87±5.54)年,平均年有效剂量为(0.53±0.35)mSv。按工种将放射工作人员分为4组,即放射诊断组、放射治疗组、核医学组和介入放射学组。各组放射工作人员基本情况和白细胞计数见表 1,4组在工龄方面存在明显差异(F=9.758,P<0.05)。

表 1 4组放射工作人员基本情况和白细胞计数(x±s) Table 1 The characteristics and WBC of four group radiation workers(x±s)

2.血清8-OHdG水平测定结果:由表 2可知,不同性别组和职业组的放射工作人员血清8-OHdG水平比较,差异均无统计学意义(P>0.05),但在不同放射工种间差异有统计学意义(F=9.071,P<0.05)。从事放射诊断的工作人员血清中8-OHdG水平最低,介入放射工作人员血清8-OHdG水平明显高于从事放射诊断、放射治疗和核医学的工作人员(t=-4.773、-3.011、-2.189,P<0.05)。但放射治疗组和放射诊断组、核医学组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。不同职业间差异亦无统计学意义(P>0.05)。

表 2 230名放射工作人员血清8-OHdG检测结果(x±s) Table 2 Serum 8-OHdG level of 230 radiation workers(x±s)

3.4组放射工作人员年有效剂量:4种不同工种的放射工作人员在年有效剂量方面存在差异(F=19.178,P<0.05),但不同职业的放射工作者年有效剂量差异无统计学意义(P>0.05)。其中,介入放射工作人员的年有效剂量明显高于其他3组(t=-6.270、-6.675、-3.328,P<0.05),核医学组高于放射治疗组(t=-2.247,P<0.05),但核医学组与放射诊断组间,放射诊断组和放射治疗组间差异无统计学意义(P>0.05,表 3)。

表 3 230例放射工作人员年有效剂量对比(x±s) Table 3 The annual average effective dose of 230 radiation workers(x±s)

4.年有效剂量与血清中8-OHdG水平的关系:按年有效剂量将放射工作人员分为<0.5 mSv组(38人)、0.5~1 mSv组(69人)、≥1 mSv组(19人),其血清8-OHdG水平分别为(87.91±32.33)、(101.32±46.89)和(131.42±70.23)ng/ml,差异有统计学意义(F=7.659,P<0.05)。年有效剂量≥1 mSv的放射工作人员血清中8-OHdG水平最高(t=-2.370、-3.796,P<0.05)。年有效剂量与血清8-OHdG水平呈正相关(r=0.300,P<0.001),放射工作人员血清中8-OHdG水平有随接触剂量的增加而升高的趋势。

5.放射工龄与血清中8-OHdG水平的关系:按工龄将放射工作人员分为4组,分别为工龄<5年组(38人)、5~10年组(83人)、10~15年组(63人)和≥15年组(46人),其血清8-OHdG水平分别为(76.70±25.77)、(97.89±45.57)、(99.18±39.72)和(100.32±49.09)ng/ml,差异有统计学意义(F=3.058,P<0.05)。工龄<5年的放射工作人员血清中8-OHdG水平最低(t=-3.175、-3.402、-2.914,P<0.05),放射工作人员血清中8-OHdG水平随放射工龄的延长而逐渐增高。放射工龄与血清8-OHdG水平相关性分析显示,二者之间有相关性(r=0.142,P<0.05)。单独对介入放射工作人员进行分析也得到类似结果,即介入放射工作人员的血清8-OHdG水平随工龄的增加而升高,<5年(9人)、5~10年(28人)和≥10年(17人)3个工龄组间血清8-OHdG水平两两比较,差异均有统计学意义(t=-2.951、-3.268、-5.643,P<0.05)。相关性分析显示二者之间有相关性(r=0.568,P<0.05)。

6.血清8-OHdG浓度的影响因素:以研究对象血清中8-OHdG水平为因变量,以性别、年龄、年有效剂量、工龄、工种、职业等因素为自变量,进行多重线性回归分析(R2 =0.200,P<0.001)。结果显示,放射工种、工龄和年有效剂量对血清中8-OHdG水平有影响(t=4.841、2.245、3.352,P<0.05,表 4)。

表 4 放射工作人员血清8-OHdG水平相关影响因素的线性回归分析 Table 4 Linear regression analysis of impact factors for the serum 8-OHdG level in radiation workers

讨论

DNA对于细胞有氧代谢和外源性化合物产生的自由基极其敏感。据估计,X射线在哺乳动物细胞中造成的DNA损伤中2/3是由羟自由基引起的[8]。在DNA复制时,8-OHdG会导致去氧核糖错误置入而发生G→T的转换,从而引起突变或癌症发生[9]。8-OHdG只能通过DNA氧化损伤途径形成,在体内稳定存在,不受饮食及细胞更新等因素的影响,是国际公认的DNA氧化损伤标志[10-11]。最近有研究显示,8-OHdG可以作为低剂量苯暴露作业工人的DNA氧化损伤生物标志[12]。但有关8-OHdG含量与电离辐射所致氧化损伤关系的报道有限,所得结果也不尽一致。如郑辉等[13]建立辐射损伤小鼠模型测定小鼠血浆8-OHdG水平,认为辐射对DNA加合物含量的影响主要在损伤恢复期阶段,即辐射损伤后数天至数月;朱玉玮等[14]发现放射工作人员尿中的8-OHdG水平明显高于对照组,宣志强等[15]在介入放射工作人员尿中检测到8-OHdG浓度明显高于其他主放射工作人员,且随放射工龄的增加而升高,但该两项研究均未显示剂量资料。而在铀矿工人尿中8-OHdG浓度与对照组比虽有升高趋势,但差异无统计学意义,不同工种的铀矿工人间的差异亦无统计学意义[16]。最近国外有学者以人血清为样本,发现放射工作人员血清中8-OHdG水平明显高于对照组,其中工业探伤组血清8-OHdG水平最高,明显高于放射诊断和放射治疗组,但该研究的样本量(每组各20例)较少,且未将从事介入治疗工作的放射人员纳入研究对象[1]

因此,本研究结合放射工种、工龄、年有效剂量等资料对医疗机构中放射工作人员血清8-OHdG水平进行研究,探讨影响8-OHdG的因素及其与受照剂量之间是否存在较好的量效关系。结果显示,不同工种的医疗放射工作者血清中8-OHdG水平有明显差异,且血清8-OHdG的变化水平与年有效剂量趋势一致。其中,从事介入治疗工作人员的血清8-OHdG最高,可能是因为相比放射诊断与放疗工作,介入操作需采用X射线荧光透视引导,要求放射人员长时间、近距离操作,从而使介入放射工作人员受到更高的医疗照射剂量,更易引起机体内氧化应激反应,造成更严重的DNA氧化损伤。多重线性回归分析发现,放射工种、工龄和年有效剂量是血清8-OHdG水平的影响因素,不同年有效剂量组和工龄组的放射工作人员血清中8-OHdG水平不同,且有随受照剂量的增加和工龄的延长而升高的趋势,可能由于随着工龄的延长,辐射累积剂量也逐渐增加。因此,血清8-OHdG浓度可大致反映不同辐射剂量在放射工作人员体内造成的DNA损伤程度。单独对介入放射工作人员进行工龄分组分析也得出类似结果,这与在介入放射工作人员尿液中的检测结果基本一致[14]

综上所述,放射工作人员血清8-OHdG的表达水平可能与电离辐射损伤相关,血清中8-OHdG水平的升高预示电离辐射所致体内氧化应激水平增高,DNA氧化损伤增加。因此,血清中8-OHdG的水平变化有作为放射工作人员辐射健康危害效应生物指标的潜能。下一步将深入分析吸烟、饮酒、体质指数等混杂因素对放射工作人员血清8-OHdG表达水平的影响,并对低剂量电离辐射诱发血清中8-OHdG水平升高的可能机制进行探索。

利益冲突 本研究接受中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所“辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室开放课题”资助。无任何利益冲突
作者贡献声明 高宇、王平负责数据整理与分析、论文撰写与修改,并参与整个实验过程;田崇彬负责个人剂量监测;韩林、李杰、王兆男和吴延艳负责血液样品的采集、血清的分离和参与了ELISA的检测工作;赵风玲、吕玉民负责项目整体设计、论文撰写指导及修改
参考文献
[1]
El-Benhawy SA, Sadek NA, Behery AK. Chromosomal aberrations and oxidative DNA adduct 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine as biomarkers of radiotoxicity in radiation workers[J]. J Radiol Res App Sci, 2016, 9(3): 249-258. DOI:10.4172/2167-1168.C1.019
[2]
Di Minno A, Turnu L, Porro B, et al. 8-Hydroxy-2'-Deoxyguanosine levels and cardiovascular disease:A systematic review and Meta-analysis of the literature[J]. Antioxid Redox Signal, 2016, 24(10): 548-555. DOI:10.1089/ars.2016.6508
[3]
Fei X, Xie SL, Wang JF, et al. Association of serum 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine levels with the presence and severity of coronary artery disease[J]. Coron Artery Dis, 2011, 22(4): 223-227. DOI:10.1097/MCA.0b013e328344b615
[4]
Ye XZ, Jiang R, Zhang QQ, et al. Increased 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in leukocyte DNA from patients with type 2 diabetes and microangiopathy[J]. J Int Med Res, 2016, 44(3): 472-482. DOI:10.1177/0300060515621530
[5]
Berstein LM, Poroshina TE, Kovalenko IM, et al. Serum levels of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine DNA in patients with breast cancer and endometrial cancer with and without diabetes mellitus[J]. Bull Exp Biol Med, 2016, 161(4): 547-549. DOI:10.1007/s10517-106-3457-4
[6]
刘志勇, 易坚, 刘凤恩. 8-羟基脱氧鸟苷在乳腺癌患者血液、尿液及癌组织中的表达及意义[J]. 赣南医学院学报, 2015, 35(3): 356-360.
Liu ZY, Yi J, Liu FE. The expression and significance of 8-hydroxydeoxyguanosine in breast cancer patients' blood, urine and cancer tissue[J]. J Gannan Med Univ, 2015, 35(3): 356-360. DOI:10.3969/j.issn.1001-5779.2015.03.007
[7]
国家卫生和计划生育委员会. GBZ 128-2016职业性外照射个人剂量监测规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016.
National Health and Family Planning Commission of PRC. GBZ 128-2016 Specifications for individual monitoring of occupational external exposure[S]. Beijing: China Standards Press, 2016.
[8]
Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the radiologist[M]. Philadelphia: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2012.
[9]
Tanaka M, Takano H, Fujitani Y, et al. Effects of exposure to nanoparticle-rich diesel exhaust on 8-OHdG synthesis in the mouse asthmatic lung[J]. Exp Ther Med, 2013, 6(3): 703-706. DOI:10.3892/etm.2013.1198
[10]
Ren C, Fang S, Wright RO, et al. Urinary 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine as a biomarker of oxidative DNA damage induced by ambient pollution in the Normative Aging Study[J]. Occup Environ Med, 2011, 68(8): 562-569. DOI:10.1136/oem.2010.056358
[11]
于晨, 董超然, 张照晖, 等. 8-羟基脱氧鸟苷作为DNA氧化损伤标志物的研究现状[J]. 中国临床药理学杂志, 2017, 33(13): 1267-1270.
Yu C, Dong CR, Zhang ZH, et al. Review of the research on 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine as a DNA oxidative damage marker[J]. Chin J Clin Pharmacol, 2017, 33(13): 1267-1270. DOI:10.13699/j.cnki.1001-6821.2017.12.028
[12]
Fenga C, Gangemi S, Teodoro M, et al. 8-Hydroxydeoxyguanosine as a biomarker of oxidative DNA damage in workers exposed to low-dose benzene[J]. Toxicol Rep, 2017, 4: 291-295. DOI:10.1016/j.toxrep.2017.05.008
[13]
郑辉, 张文众, 涂序珉, 等. 60Coγ射线照射后血浆DNA加合物8-羟基脱氧鸟嘌呤含量改变的研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2010, 30(4): 434-435.
Zheng H, Zhang WZ, Tu XM, et al. Changes of content in the plasma DNA adduct of 8-Ohdg after irradiation damage after 60Co irradiation[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2010, 30(4): 434-435. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2010.04.016
[14]
朱玉玮, 靳宝英. 放射工作人员外周血淋巴细胞微核率和尿中8-羟基脱氧鸟苷水平的分析[J]. 中国工业医学杂志, 2012, 25(2): 147-148.
Zhu YW, Jin BY. Analysis on lymphocytic micronucleus rate in peripheral blood and urinary 8-OHdG level in radiation workers[J]. Chin J Ind Med, 2012, 25(2): 147-148.
[15]
宣志强, 高慎永, 叶安方, 等. 介入放射工作人员尿中8-羟基脱氧鸟苷检测与分析[J]. 中国卫生检验杂志, 2013, 23(7): 1743-1745.
Xuan ZQ, Gao SY, Ye AF. Detection and analysis of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in urine in radiation workers[J]. Chin J Health Lab Technol, 2013, 23(7): 1743-1745.
[16]
李小亮, 孙全富, 李坤, 等. 某铀矿工人尿中8-羟基脱氧鸟苷水平研究[J]. 中国预防医学杂志, 2014, 15(3): 208-211.
Li XL, Sun QF, Li K, et al. 8-hydroxydeoxguanine level in urine among uranium mining workers[J]. Chin Prev Med, 2014, 15(3): 208-211. DOI:10.16506/j.1009-6639.2014.03.013