燃煤型砷中毒患者外周血淋巴细胞遗传学损伤分析
作者：谢亚雄 蒋宪瑶 张爱华 汪希兰 蒙顺松 张 丹 蔡星和
单位：贵阳医学院预防医学系，贵阳 550004
关键词：燃煤型砷中毒；诱变性；姐妹染色单体交换(SCE)；染色体畸变(CA)；微核(MN)
中国地方病学杂志990602 [摘要] 目的 探讨燃煤型砷中毒对人体遗传物质的损伤作用。方法 调查了贵州省兴仁县燃煤型地方性砷中毒患者(及对照组)共228人，主要以外周血淋巴细胞的姐妹染色单体交换(SCE)、染色体畸变(CA)和微核(MN)为分析指标(按常规方法测定)。结果 (1)燃煤型砷中毒可增加体内SCE、CA、MN的发生率，提示其具有诱变性；(2)燃煤型砷中毒引起的遗传物质损伤可发生于临床表现出现之前，且中毒症状严重者的遗传损伤也严重；(3)这种遗传物质的损伤与尿砷、发砷之间有正相关关系。结论 (1)燃煤型砷中毒可引起人体遗传物质损伤，具有诱变性；(2)建议在病区可将SCE、CA和MN分析作为早期检测癌症发生的参考指标。
, http://www.100md.com
[中图分类号] R599.9 [文献标识码] A [文章编号]1000-4955(1999)06-0404-04
Study on the genetic damage to the peripheral lymphocytes of the patients with endemic arsenism caused by burning coal
XIE Ya-xiong,JAING Xian-yao,ZHANG Ai-hua,et al
(Department of Preventive Medicine,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,China)
[Abstract] Objective To clarify the damage to human genetic material caused by arsenic from burning coal.Methods The subjects studied were 228 people,including patients with endemic arsenism caused by burning coal and healthy people as controls,in Xingren County of Guizhou Province;SCE (Sister Chromatide Exchange),CA (Chromosome Aberration) and MN (Micronuclei) in the peripheral lymphocytes of the subjects were analyzed by routine methods.Results (1)Arsenic from burning coal was suggested to have some mutagenic effect on human body because it could increase the incidences of SCE,CA and MN in human bodies;(2)The damage to the human genetic material by arsenic from burning coal might happen before the occurrence of clinical manifestations,and the damage was severer for the patients with severer clinical manifestations;(3)There was a positive correlation between the amount of arsenic in urine or hair and the damage to the human genetic material caused by arsenic from burNing coal.Conclusions (1)In the endemic arsenism area,more effective measures should be taken to prevent arsenic poisoning including cancer probably caused by arsenic,because arsenic from burning coal has toxicity including mutagenicity;(2)SCE,CA and MN can be used as reference indexes for early detection of the occurrence of cancer in the endemic arsenism area.
, 百拇医药
[Key words] Endemic arsenism caused by burning coal;Mutagenicity;Sister chromatide exchange(SCE);Chromosome aberration(CA);Micronucleus(MN)
贵州省兴仁县交乐乡病区居民在生活中长期敞灶燃用高砷煤，做饭取暖，烘烤食物等，以至产生高浓度含砷煤烟污染空气、食品等，从而引起地方性砷中毒[1～5]。为了解燃煤型砷中毒对人体遗传物质的损伤情况，从而为探明地方性砷中毒的机理以及为该疾病的防治提供科学依据，本文在流行病学调查的基础上，采用国内外广泛用于卫生研究的姐妹染色单体交换(SCE)、染色体畸变(CA)和微核(MN)为指标，对病区人群进行细胞遗传学损伤的检测、研究。
1 对象与方法
1.1 调查点及对象 采用典型调查与整群抽样相结合的方式进行调查，选择贵州省燃煤型砷中毒高发区—兴仁县交乐乡为调查点。共调查了228人，其中男性115人，女性113人(男性和女性的平均年龄分别为41.0和39.4岁)。将159名砷中毒病人按临床皮肤病变分度标准[7]分为三组(轻度、中度和重度病人)；该病区中无砷中毒的16名健康人为病区非病人；选择同县中12公里外不燃用高砷煤的53名健康村民为对照组。有家族遗传病史、半年内X线接触史及近期病毒感染史者均不列为调查对象。采用个案调查，了解各对象的姓名、年龄、既往病史、吸烟和饮酒情况、使用含砷煤的情况和时间、居住环境等。在选择调查对象及分组时，力求使性别、年龄、吸烟及饮酒情况等混杂因素在各组间保持均衡性。
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1.2 检测指标和方法 检测各调查对象的外周血淋巴细胞的姐妹染色单体交换(SCE)频率、染色体畸变(CA)发生率、微核(MN)率以及尿中和头发中砷的含量。SCE、CA和MN的测定均按常规方法，盲法阅片。MN检测中，每例计数1 000个完整淋巴细胞中出现微核的细胞数，计算微核率。SCE分析时，每例观察50个中期分裂相，按Lambort等的标准计算SCE频率。CA分析时，每例观察I期细胞100个。测定尿砷、发砷采用DDC-银法[8]。
1.3 统计处理 采用SPSS软件进行统计学分析，各组间有关指标进行比较时，采用t检验，t’检验或q检验。
2 结果
2.1 各组砷接触者的SCE、CA、MN及尿砷、发砷检测结果(表1)
表1 各组砷接触者的SCE、CA、MN以及尿砷、发砷检测结果 组别
, 百拇医药
SCE
CA(%)
MN(‰)
尿砷(μg/L)
发砷(μg/g)
n
±s
n±s
n±s
n±s
, http://www.100md.com
n±s
(1)对照组
23
3.01±0.94
19
6.12±2.29
25
1.52±0.78
53
45.62±15.71
45
, 百拇医药 1.55±1.16
(2)病区非病人
10
3.80±0.79*
13
10.75±6.02
12
1.84±1.08
16
76.29±40.75**
16
5.38±4.90**
, 百拇医药
(3)轻度病人
16
4.13±1.25**
43
15.07±6.75**
44
1.91±1.31△
45
121.14±110.28**#
46
6.72±6.11**
, 百拇医药
(4)中度病人
40
4.59±1.05**
35
15.63±9.07**
49
1.84±1.12△
51
140.15±135.52**#
48
7.48±6.79**
, 百拇医药
(5)重度病人
56
4.76±1.09**#
59
17.22±12.41**
62
2.41±1.38**
55
145.18±128.53**#
62
7.92±7.79**
, 百拇医药
各组与(1)组比较：*P<0.05,**P<0.01;与(2)组比较：#P<0.05;与(5)组比较：△P<0.05，△△P<0.01
由表1可见，病区4组的SCE频率均高于对照组(P<0.05或0.01)，重度病人组的SCE频率高于病区非病人组(P<0.05)。病区非病人组的CA率高于对照组，但差异无显著性(P>0.05)；3个病人组的CA率均显著高于对照组(P<0.01)。重度病人组的MN率高于对照组和轻、中度病人组(P<0.05)。
病区4组的尿砷、发砷均高于对照组(P<0.05或0.01)，三个病人组的尿砷以及中度、重度病人组的发砷均高于病区非病人组(P<0.05)。重度病人组的发砷高于轻度病人组(P<0.05)。
2.2 SCE、CA、MN与尿砷、发砷之间的相关回归关系(表2)
由表2可见，尿砷、发砷与SCE、CA之间均呈正相关，并具有统计学意义(P<0.05)。
, 百拇医药
表2 SCE、CA、MN与尿砷、发砷的关系 比较项目
回归系数
P值
(X)
(Y)
尿砷
SCE
0.01522
<0.05
尿砷
CA
0.1097
<0.05
, 百拇医药
尿砷
MN
0.005946
>0.05
发砷
SCE
0.3178
<0.05
发砷
CA
2.020
<0.05
发砷
, 百拇医药
MN
0.1004
>0.05
2.3 SCE、CA、MN检测结果与接触燃煤型砷中毒年限的关系(表3) 由表3可见，接触高砷煤<10年组与接触高砷煤>10年组比较，后者的CA率高于前者(P<0.05)，而SCE和MN在两者之间无显著性差异;但这两组的各指标均高于对照组(P<0.01或0.05)。表3 SCE、CA、MN检测结果与接触燃煤型砷中毒年限的关系 接触含砷煤年限
SCE
CA(%)
MN(‰)
n±s
, http://www.100md.com
n±s
n±s
对照组(1)
23
3.01±0.94
19
6.12±2.29
25
1.52±0.78
<10年组(2)
, http://www.100md.com
55
4.46±1.10**
57
12.26±7.41*
67
2.11±1.33*
>10年组(3)
67
4.64±1.13**
93
15.39±7.42**#
, 百拇医药
101
2.30±1.43*
与(1)比较：*P<0.05,**P<0.01;与(2)比较：#P<0.05
3 讨论
3.1 关于各组砷接触者的SCE、CA、MN及尿砷、发砷检测结果 由表1可见，燃煤型砷中毒可引起人体内SCE、CA，MN的增加，表明燃煤型砷中毒可引起人体遗传物质的损伤，具有诱变性[9]，其机理可能与砷能引起DNA损伤有关；此外，砷也可能是一种有丝分裂毒物(因为砷能同时增加体内的SCE、CA、MN)，且中毒症状严重者的遗传损伤也严重。病区非病人的SCE频率高于对照组，提示燃煤型砷中毒对人体遗传物质的损伤可发生于临床症状出现之前。然而病区非病人及轻、中度患者的MN发生率并不显著高于对照组，这可能与MN实验检测物质诱变性的灵敏度比SCE、CA实验要低有关。本文结果与吴德清等所报道的[6]内蒙古饮水型砷中毒引起SCE频率和MN率增高是相符的，提示接触燃煤型砷中毒和饮水型砷中毒都同样能导致人体遗传物质的损伤，并有可能具有相似的损伤机理。
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具有诱变性的物质理论上也因而可能具有致癌性。因此，鉴于本文研究的燃煤型砷可能具有诱变性，而且有文献报道[11]饮水型地砷病病区的CA发生率与发生癌症的危险度之间有显著的相关关系，故有必要在燃煤型地砷病病区对砷接触与癌症之间的关系作进一步研究。我们初步认为，在病区人群中，SCE、CA和MN分析可以作为早期检测癌症发生的参考指标。
值得一提的是，由于燃煤型砷和饮水型砷的化学特性(化学价及含砷化合物的性质等)和进入人体的途径不尽相同，因此对人体的作用机理也可能不同。所以有必要深入研究这两种类型的砷污染对人体(遗传物质)损伤作用的异同。
表1的结果还表明，随着尿砷和发砷的增加，砷中毒的病情也不断加重。
3.2 关于SCE、DA、MN与尿砷、发砷之间的相关回归关系 由表2可见，尿砷、发砷与SCE、CA之间均呈正相关，这提示砷对人体遗传物质的损伤有一定的剂量-反应关系，也进一步证明了燃煤型砷中毒具有诱变性。
, 百拇医药
3.3 关于SCE、CA、MN检测结果与接触燃煤型砷中毒年限的关系 表3结果提示接触燃煤型砷10年以下，便可引起遗传物质损伤，且这种损伤可能会随接触时间的增长而加重(由CA可见)。
基金来源 国家自然科学基金(资助号:39660070),贵州省自然科学基金资助项目
参考文献
[1] 周代兴，周运书，郑宝山，等.燃煤型砷中毒20年不同环境下的流行病学调查[J].中国地方病杂志，1998，17(1)：1.
[2] 周代兴，周运书，周陈，等.燃煤型砷中毒病区居民总摄砷量与病情的相关研究[J].中国地方病学杂志，1994，13(4)：215.
[3] 周代兴，刘定南，朱绍廉，等.高砷煤污染引起慢性砷中毒的调查[J].中国预防医学杂志，1993，27(3)：147.
, 百拇医药
[4] 周运书，周代兴.一起燃煤所致人群慢性砷中毒的调查[J].中国公共卫生，1994，10(1)：41.
[5] 刘定南，陆兴中，周代兴，等.燃用高砷煤引起的慢性砷中毒535例临床分析[J].中华内科杂志，1992，31：560.
[6] 吴德清，敖毅，涛波，等.地方性砷中毒淋巴细胞微核率及SCE单体互换研究[J].地方病通报，1994，9(1)：35.
[7] 王连方.地方性砷中毒工作标准探讨[J].地方病通报，1994，9(1)：46.
[8] 顾学箕，王移兰主编.劳动卫生学[M].第二版，人民卫生出版社，1987.
[9] 胡国刚，董金堂，李申德，等.砷致癌作用机理研究[J].中国肿瘤，1994，3(9)：32.
收稿日期1999-04-07, 百拇医药
单位：贵阳医学院预防医学系，贵阳 550004
关键词：燃煤型砷中毒；诱变性；姐妹染色单体交换(SCE)；染色体畸变(CA)；微核(MN)
中国地方病学杂志990602 [摘要] 目的 探讨燃煤型砷中毒对人体遗传物质的损伤作用。方法 调查了贵州省兴仁县燃煤型地方性砷中毒患者(及对照组)共228人，主要以外周血淋巴细胞的姐妹染色单体交换(SCE)、染色体畸变(CA)和微核(MN)为分析指标(按常规方法测定)。结果 (1)燃煤型砷中毒可增加体内SCE、CA、MN的发生率，提示其具有诱变性；(2)燃煤型砷中毒引起的遗传物质损伤可发生于临床表现出现之前，且中毒症状严重者的遗传损伤也严重；(3)这种遗传物质的损伤与尿砷、发砷之间有正相关关系。结论 (1)燃煤型砷中毒可引起人体遗传物质损伤，具有诱变性；(2)建议在病区可将SCE、CA和MN分析作为早期检测癌症发生的参考指标。
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[中图分类号] R599.9 [文献标识码] A [文章编号]1000-4955(1999)06-0404-04
Study on the genetic damage to the peripheral lymphocytes of the patients with endemic arsenism caused by burning coal
XIE Ya-xiong,JAING Xian-yao,ZHANG Ai-hua,et al
(Department of Preventive Medicine,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,China)
[Abstract] Objective To clarify the damage to human genetic material caused by arsenic from burning coal.Methods The subjects studied were 228 people,including patients with endemic arsenism caused by burning coal and healthy people as controls,in Xingren County of Guizhou Province;SCE (Sister Chromatide Exchange),CA (Chromosome Aberration) and MN (Micronuclei) in the peripheral lymphocytes of the subjects were analyzed by routine methods.Results (1)Arsenic from burning coal was suggested to have some mutagenic effect on human body because it could increase the incidences of SCE,CA and MN in human bodies;(2)The damage to the human genetic material by arsenic from burning coal might happen before the occurrence of clinical manifestations,and the damage was severer for the patients with severer clinical manifestations;(3)There was a positive correlation between the amount of arsenic in urine or hair and the damage to the human genetic material caused by arsenic from burNing coal.Conclusions (1)In the endemic arsenism area,more effective measures should be taken to prevent arsenic poisoning including cancer probably caused by arsenic,because arsenic from burning coal has toxicity including mutagenicity;(2)SCE,CA and MN can be used as reference indexes for early detection of the occurrence of cancer in the endemic arsenism area.
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[Key words] Endemic arsenism caused by burning coal;Mutagenicity;Sister chromatide exchange(SCE);Chromosome aberration(CA);Micronucleus(MN)
贵州省兴仁县交乐乡病区居民在生活中长期敞灶燃用高砷煤，做饭取暖，烘烤食物等，以至产生高浓度含砷煤烟污染空气、食品等，从而引起地方性砷中毒[1～5]。为了解燃煤型砷中毒对人体遗传物质的损伤情况，从而为探明地方性砷中毒的机理以及为该疾病的防治提供科学依据，本文在流行病学调查的基础上，采用国内外广泛用于卫生研究的姐妹染色单体交换(SCE)、染色体畸变(CA)和微核(MN)为指标，对病区人群进行细胞遗传学损伤的检测、研究。
1 对象与方法
1.1 调查点及对象 采用典型调查与整群抽样相结合的方式进行调查，选择贵州省燃煤型砷中毒高发区—兴仁县交乐乡为调查点。共调查了228人，其中男性115人，女性113人(男性和女性的平均年龄分别为41.0和39.4岁)。将159名砷中毒病人按临床皮肤病变分度标准[7]分为三组(轻度、中度和重度病人)；该病区中无砷中毒的16名健康人为病区非病人；选择同县中12公里外不燃用高砷煤的53名健康村民为对照组。有家族遗传病史、半年内X线接触史及近期病毒感染史者均不列为调查对象。采用个案调查，了解各对象的姓名、年龄、既往病史、吸烟和饮酒情况、使用含砷煤的情况和时间、居住环境等。在选择调查对象及分组时，力求使性别、年龄、吸烟及饮酒情况等混杂因素在各组间保持均衡性。
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1.2 检测指标和方法 检测各调查对象的外周血淋巴细胞的姐妹染色单体交换(SCE)频率、染色体畸变(CA)发生率、微核(MN)率以及尿中和头发中砷的含量。SCE、CA和MN的测定均按常规方法，盲法阅片。MN检测中，每例计数1 000个完整淋巴细胞中出现微核的细胞数，计算微核率。SCE分析时，每例观察50个中期分裂相，按Lambort等的标准计算SCE频率。CA分析时，每例观察I期细胞100个。测定尿砷、发砷采用DDC-银法[8]。
1.3 统计处理 采用SPSS软件进行统计学分析，各组间有关指标进行比较时，采用t检验，t’检验或q检验。
2 结果
2.1 各组砷接触者的SCE、CA、MN及尿砷、发砷检测结果(表1)
表1 各组砷接触者的SCE、CA、MN以及尿砷、发砷检测结果 组别
, 百拇医药
SCE
CA(%)
MN(‰)
尿砷(μg/L)
发砷(μg/g)
n
±sn
±sn
±sn
±s, http://www.100md.com
n
±s(1)对照组
23
3.01±0.94
19
6.12±2.29
25
1.52±0.78
53
45.62±15.71
45
, 百拇医药 1.55±1.16
(2)病区非病人
10
3.80±0.79*
13
10.75±6.02
12
1.84±1.08
16
76.29±40.75**
16
5.38±4.90**
, 百拇医药
(3)轻度病人
16
4.13±1.25**
43
15.07±6.75**
44
1.91±1.31△
45
121.14±110.28**#
46
6.72±6.11**
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(4)中度病人
40
4.59±1.05**
35
15.63±9.07**
49
1.84±1.12△
51
140.15±135.52**#
48
7.48±6.79**
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(5)重度病人
56
4.76±1.09**#
59
17.22±12.41**
62
2.41±1.38**
55
145.18±128.53**#
62
7.92±7.79**
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各组与(1)组比较：*P<0.05,**P<0.01;与(2)组比较：#P<0.05;与(5)组比较：△P<0.05，△△P<0.01
由表1可见，病区4组的SCE频率均高于对照组(P<0.05或0.01)，重度病人组的SCE频率高于病区非病人组(P<0.05)。病区非病人组的CA率高于对照组，但差异无显著性(P>0.05)；3个病人组的CA率均显著高于对照组(P<0.01)。重度病人组的MN率高于对照组和轻、中度病人组(P<0.05)。
病区4组的尿砷、发砷均高于对照组(P<0.05或0.01)，三个病人组的尿砷以及中度、重度病人组的发砷均高于病区非病人组(P<0.05)。重度病人组的发砷高于轻度病人组(P<0.05)。
2.2 SCE、CA、MN与尿砷、发砷之间的相关回归关系(表2)
由表2可见，尿砷、发砷与SCE、CA之间均呈正相关，并具有统计学意义(P<0.05)。
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表2 SCE、CA、MN与尿砷、发砷的关系 比较项目
回归系数
P值
(X)
(Y)
尿砷
SCE
0.01522
<0.05
尿砷
CA
0.1097
<0.05
, 百拇医药
尿砷
MN
0.005946
>0.05
发砷
SCE
0.3178
<0.05
发砷
CA
2.020
<0.05
发砷
, 百拇医药
MN
0.1004
>0.05
2.3 SCE、CA、MN检测结果与接触燃煤型砷中毒年限的关系(表3) 由表3可见，接触高砷煤<10年组与接触高砷煤>10年组比较，后者的CA率高于前者(P<0.05)，而SCE和MN在两者之间无显著性差异;但这两组的各指标均高于对照组(P<0.01或0.05)。表3 SCE、CA、MN检测结果与接触燃煤型砷中毒年限的关系 接触含砷煤年限
SCE
CA(%)
MN(‰)
n
±s, http://www.100md.com
n
±sn
±s对照组(1)
23
3.01±0.94
19
6.12±2.29
25
1.52±0.78
<10年组(2)
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55
4.46±1.10**
57
12.26±7.41*
67
2.11±1.33*
>10年组(3)
67
4.64±1.13**
93
15.39±7.42**#
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101
2.30±1.43*
与(1)比较：*P<0.05,**P<0.01;与(2)比较：#P<0.05
3 讨论
3.1 关于各组砷接触者的SCE、CA、MN及尿砷、发砷检测结果 由表1可见，燃煤型砷中毒可引起人体内SCE、CA，MN的增加，表明燃煤型砷中毒可引起人体遗传物质的损伤，具有诱变性[9]，其机理可能与砷能引起DNA损伤有关；此外，砷也可能是一种有丝分裂毒物(因为砷能同时增加体内的SCE、CA、MN)，且中毒症状严重者的遗传损伤也严重。病区非病人的SCE频率高于对照组，提示燃煤型砷中毒对人体遗传物质的损伤可发生于临床症状出现之前。然而病区非病人及轻、中度患者的MN发生率并不显著高于对照组，这可能与MN实验检测物质诱变性的灵敏度比SCE、CA实验要低有关。本文结果与吴德清等所报道的[6]内蒙古饮水型砷中毒引起SCE频率和MN率增高是相符的，提示接触燃煤型砷中毒和饮水型砷中毒都同样能导致人体遗传物质的损伤，并有可能具有相似的损伤机理。
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具有诱变性的物质理论上也因而可能具有致癌性。因此，鉴于本文研究的燃煤型砷可能具有诱变性，而且有文献报道[11]饮水型地砷病病区的CA发生率与发生癌症的危险度之间有显著的相关关系，故有必要在燃煤型地砷病病区对砷接触与癌症之间的关系作进一步研究。我们初步认为，在病区人群中，SCE、CA和MN分析可以作为早期检测癌症发生的参考指标。
值得一提的是，由于燃煤型砷和饮水型砷的化学特性(化学价及含砷化合物的性质等)和进入人体的途径不尽相同，因此对人体的作用机理也可能不同。所以有必要深入研究这两种类型的砷污染对人体(遗传物质)损伤作用的异同。
表1的结果还表明，随着尿砷和发砷的增加，砷中毒的病情也不断加重。
3.2 关于SCE、DA、MN与尿砷、发砷之间的相关回归关系 由表2可见，尿砷、发砷与SCE、CA之间均呈正相关，这提示砷对人体遗传物质的损伤有一定的剂量-反应关系，也进一步证明了燃煤型砷中毒具有诱变性。
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3.3 关于SCE、CA、MN检测结果与接触燃煤型砷中毒年限的关系 表3结果提示接触燃煤型砷10年以下，便可引起遗传物质损伤，且这种损伤可能会随接触时间的增长而加重(由CA可见)。
基金来源 国家自然科学基金(资助号:39660070),贵州省自然科学基金资助项目
参考文献
[1] 周代兴，周运书，郑宝山，等.燃煤型砷中毒20年不同环境下的流行病学调查[J].中国地方病杂志，1998，17(1)：1.
[2] 周代兴，周运书，周陈，等.燃煤型砷中毒病区居民总摄砷量与病情的相关研究[J].中国地方病学杂志，1994，13(4)：215.
[3] 周代兴，刘定南，朱绍廉，等.高砷煤污染引起慢性砷中毒的调查[J].中国预防医学杂志，1993，27(3)：147.
, 百拇医药
[4] 周运书，周代兴.一起燃煤所致人群慢性砷中毒的调查[J].中国公共卫生，1994，10(1)：41.
[5] 刘定南，陆兴中，周代兴，等.燃用高砷煤引起的慢性砷中毒535例临床分析[J].中华内科杂志，1992，31：560.
[6] 吴德清，敖毅，涛波，等.地方性砷中毒淋巴细胞微核率及SCE单体互换研究[J].地方病通报，1994，9(1)：35.
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收稿日期1999-04-07, 百拇医药