2. 450052 郑州, 河南省职业病防治研究院
2. Henan Institute of Occupational Medicine, Zhengzhou 450052, China
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-X)×Cf。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)。
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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)。
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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)。
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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)。
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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
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