张 娟(综述)/浦跃朴(审校)
(东南大学公共卫生学院环境医学工程教育部重点实验室,南京 210009)
【摘要】 室内装修污染是现阶段我国城乡广泛存在的典型性室内空气污染之一。在家庭装修污染中,苯系物与甲醛的超标最为广泛,苯和甲醛都是国际癌症研究中心(IARC)确认的化学致癌剂。装修污染造成的苯和甲醛暴露具有低浓度和长时间的特点。目前室内装修污染与白血病发病率急剧上升的关系研究成为社会关注的焦点。本文从苯和甲醛装修污染现况,苯和甲醛暴露与白血病发病风险的研究,苯和甲醛代谢酶多态性与白血病遗传易感性的研究3个方面来综述苯和甲醛装修污染与白血病发病风险的研究进展。
【关键词】 苯; 甲醛; 室内装修污染; 白血病
中图分类号: R136.3+2 文献标识码: A 文章编号: 1004-616X(2010)06-0480-04
近年来,居室装修所致的室内空气污染问题日趋严重。现代居室装修具有普及率高、装修日趋复杂、家具众多等特点,同时由于家居装修行业经济利益的驱使及技术壁垒的存在,大量的有害材料不断地用于室内装修,造成较为严重的社会健康危害效应。在家居装修污染中,苯系物与甲醛的超标最为广泛,造成的社会危害效应最广,尤其是与白血病发病风险的关系受到广泛关注。
1 苯和甲醛装修污染现况
1.1 装修污染致苯和甲醛暴露的普遍性
多项室内装修调查研究表明,目前新居室装修后,苯和甲醛严重超标且超标率极高。马效东等[1]对装修后2个月以内、2~4月、5~8月、9~11月、12~18月的办公室共150间,进行了空气中甲醛、氨、苯、氡污染物的浓度进行测定,结果发现在装修后2个月内,苯和甲醛的超标率分别为83.9%和100%。俞苏蒙等[2]对31户装修家庭的200余个不同房间进行了室内空气中苯含量测定,装修后初次测定苯平均浓度为1.36 mg/m3,超过国家标准12.4倍,最高达70倍。另一项新装修户室内空气中污染物测定结果显示甲醛和苯在35户新装修户室内空气中浓度的中位数分别是0.28和1.13 mg/m3,超标率分别为77.1%和20.0%[3]。
以上结果表明目前我国装修后污染并非个案,装修后苯和甲醛超标具有普遍性,人群暴露率极高。而我国未来20年对居住条件改善的需求和城市化进程的推进,新建商品房依旧处于高需求状态,装修污染的暴露将成为长期存在危害公众健康的重要环境污染。
1.2 室内装修后苯和甲醛污染的转归
有文献报道装修尤其是装修3个月内苯超标严重,比室内卫生标准高几十倍[4]。蒋励等[3]选择6户新装修户,测定客厅空气中甲醛、苯和总挥发性有机化合物在不同时间的变化情况,结果表明装修后3个月居室内苯浓度下降幅度较大,3个月后均不超过国家标准规定的限量。甲醛下降幅度较慢,3个月仍全部超标。迟欣等[5]选择新装修67户住户,交付使用后,连续半年监测室内空气中的苯系物含量。结果居室内空气中苯系物浓度经过7次连续半年的监测后,苯系物浓度基本可以降至室内空气质量标准以下。刘君卓等[6]在室内装修后甲醛和苯的浓度变化特征的研究中发现,苯的浓度在装修后1周内最高,以后逐渐降低。而甲醛在装修后1周内的浓度并不高,以后逐渐升高,装修后1年内的甲醛浓度最高,均值为0.141 mg/m3,然后再逐渐下降,且甲醛释放缓慢,以上资料显示装修后3个月内入住存在苯暴露的危险性,装修后6~12个月入住,依旧存在甲醛暴露的危险性。上述研究调查以多点单次检测为主,调查结果提示了各种污染物超标的严重性。对装修污染的动态变化分析来自不同入选时间研究组的比较,如果能增加定点动态的研究,则能更好反应污染物变化的实际情况,为装修后空气合格的判定、危害预防、搬入时间提供具有可行性的建议,为人群健康危险性评估和动物实验危险性评估提供基础数据。
2 苯和甲醛与白血病发病风险的研究
2.1 苯致白血病的危险性研究
苯作为有机溶剂,在溶解性涂料、油漆及各种粘胶中及多项工业生产中广泛使用。苯主要经呼吸道进入人体,也可经皮肤吸收,长期吸入苯浓度超标的空气易引起苯的慢性中毒,引发过敏性皮炎、喉头水肿及血小板下降等症状,严重的可导致血液系统恶性疾病的发生。长期小剂量接触,可致蓄积毒性,毒作用主要是其酚类、醌类代谢产物对骨髓产生渐进性与不可逆性损害[7]。国际癌症研究中心(international agency for research on cancer, IARC)确认苯是对人类有致癌作用的化学致癌剂[8]。苯与白血病发病关系的研究,以往着重在职业暴露上。关于苯致白血病的危险性研究主要来自于实验动物研究和流行病学研究。
Cronkite等[9]对CBA/Ca小鼠进行320和960 mg/m3的苯l6 周吸入染毒,此两浓度下,苯均可诱发小鼠白血病,其中高浓度苯诱发白血病的成功率高于低浓度组。此外,具有抑癌基因p53失活的小鼠更容易诱发白血病,Kawasaki等[10]对C3H/He小鼠进行苯的吸入染毒,在320 mg/m3的染毒剂量下,p53野生纯合型的小鼠髓性白血病的诱发率为8.3%,而对p53纯合突变型小鼠的白血病诱导率为37.9%。在暴露途径上,除吸入暴露可致小鼠白血病, 部分研究显示经皮内注射苯,也可获得白血病动物模型和再生障碍性贫血模型,但经口给苯没有出现白血病[11-12]。
流行病学资料显示苯的职业暴露可导致苯白血病的发生[13],目前关于接触剂量与白血病发生的危险性研究关注的是苯低剂量职业、环境暴露的剂量_时间效应关系,较确定的与白血病发生相关的最低暴露剂量为32~80 mg/m3,低于此值则观测不到对白血病的危险性[14]。其病理类型包括急性与慢性白血病、髓性与淋巴细胞性白血病。国外的一项研究显示苯暴露10~20年的个体与白血病的发生相关,尤其是10年内的暴露,效应更明显,提示我们应考虑暴露阈值与暴露时间的关系[15]。我国从1972~1987年间12个城市74 828名苯暴露工人的调查中发现白血病患者42例,骨髓发育不良综合症患者7例和再生障碍性贫血患者9例,对照组35 805名工人中发现白血病患者9例,未发现骨髓发育不良综合症患者及再障患者,该结果提示苯致白血病等恶性血液系统疾病的危险性[16]。近年来,我国白血病发病率呈日益上升趋势,高度怀疑日常生活苯暴露的增加是其中的重要原因之一。尤其是近年来我国装修的普及使得非职业苯暴露与白血病的关系日益受到关注,有研究报道,装修后3个月内入住者,可能增加患白血病的危险性[17]。
2.2 甲醛致白血病的危险性研究
甲醛是一种无色、有强烈刺激性气味的挥发性有机化合物,是室内空气污染的代表污染物之一。室内空气中甲醛的来源有装饰、烟叶和燃料不完全燃烧、化妆品、时装、清洁剂、杀虫剂、印刷油墨及消毒剂、防腐剂等[18]。室内装修的甲醛污染主要来自人造板材、家具、黏合剂以及地毯等合成织物,浓度超标会引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一,2005年IARC确定甲醛为Ⅰ类致癌物质[19]。
甲醛毒性的动物实验研究显示,甲醛能引起小鼠骨髓细胞微核率升高和外周血淋巴细胞DNA损伤,此种损伤存在剂量效应关系,随着甲醛剂量的增加,遗传毒性增加[20]。其毒性机制研究表现出甲醛暴露,可引起外周血MDA、GSH、GSH_PX水平显著升高,提示甲醛可诱发体内脂质过氧化作用,同时机体应激启动抗氧化损伤机制[21]。但目前甲醛暴露的动物实验研究却未能诱发白血病。
虽然动物实验未得到因果相联的证据,部分人群流行病学调查资料显示长期低剂量接触甲醛可致呼吸系统的肿瘤[22],人群资料研究显示也有可能增加白血病发病的危险性。 Hauptmann等[23]研究结果提示髓性白血病的相对危险度随甲醛暴露峰值和平均暴露强度的增加而增加, Zhang等[24]进行的甲醛暴露与白血病危险性的Meta分析表明,甲醛暴露可增加白血病发生的危险性,尤其是髓性白血病的危险性。近年来,由于室内装修的普及,使得大量人群处于甲醛的非职业长期暴露状态,因此甲醛暴露的人群健康效应受到关注。
2.3 苯和甲醛联合作用引起白血病的危险性
由于广泛的室内装修,含苯、甲醛等装饰材料的大量应用,使得众多非职业人群处于低浓度苯、甲醛长期联合暴露状态,因此,苯和甲醛的联合健康效应颇受关注。有报道白血病患儿中70%的家庭近期装修过,因此联合污染的健康效应特别是苯、甲醛长期联合暴露状态与血液系统恶性疾病尤其是白血病的发病之间的关系值得引起关注。
苯和甲醛都存在潜在的遗传毒性,动物实验表明甲醛和苯均可影响小鼠外周血红细胞和骨髓细胞的微核细胞率,联合作用时效应最强[25];汤其宁等[26]研究证实苯和甲醛联合染毒对小鼠骨髓细胞和精子的致突变作用具有相加作用;张晶等[27]研究也证实甲醛和苯在联合染毒致小鼠骨髓细胞微核率及精子畸形率发生中存在交互作用。以上研究都证明了苯、甲醛在遗传毒性中具有一定的联合毒性作用。
装修污染的环境卫生学调查和关于装修污染与白血病发生的流行病学研究表明,居室装潢与血液系统肿瘤白血病的发生相关。Wong等[28]在一项生活方式和环境危险因素与急性髓性淋巴细胞白血病关系的研究中显示,工作场所和家庭的装修会增加急性髓性白血病的发病风险,OR值分别为1.82和2.02。
3 苯和甲醛代谢酶多态性与白血病遗传易感性的研究
有相同环境暴露因素的人群, 个体对肿瘤的易感性与毒物代谢酶基因多态性有关。苯进入体内需经过生物转化生成苯酚、邻苯二酚、氢醌等代谢中间产物后才能发挥毒性效应。目前明确的苯类化合物形成终致癌物相关的代谢酶主要有细胞色素P450(CYP),谷胱甘肽_S_转移酶(GST),醌氧化还原酶(NQO1),髓过氧化物酶(MPO)等。甲醛在机体内经醛脱氢酶的作用生成甲酸,甲酸经四氢叶酸合成酶或过氧化物酶氧化生成CO2 和水。目前鲜见甲醛暴露及其代谢酶多态性与白血病易感性的报道。
3.1 CYP2E1酶基因多态性与白血病发病风险
CYP2E1是CYP450酶系的重要成员之一,主要参与苯、乙醇等多种低分子量化合物的代谢,在外源化合物的代谢活化过程中发挥重要作用,代谢激活前毒物和前致癌物。苯进入机体后,由CYP2E1氧化为苯环氧化物,后者可经过非酶性重排自发形成苯酚,苯酚又可在CYP2E1的催化下进一步代谢为氢醌、儿茶酚、苯三醇等,形成高活性致癌物[29]。CYP2E1与苯的活化至关重要,对CYP2E1基因敲除的小鼠进行苯染毒,结果发现小鼠的苯毒性作用显著减小,提示CYP2E1是苯代谢活化的关键酶之一[30]。
编码CYP2E1酶的CYP2E1基因存在多态性,查询NCBI,目前人类报道的CYP2E1基因存在200多个SNPs,有研究报道5′端上游调控区RasⅠ的多态性影响该基因的功能,该多态性影响苯的代谢[31]。Ulusoy等[32]研究报道同时携带CYP2E15B, 6 和7B中的任何两种突变基因型均可明显增加儿童白血病发生的危险。
3.2 MPO酶基因多态性与白血病发病风险
髓过氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)主要存在于单核细胞与嗜中性粒细胞中的Ⅰ相代谢酶,是一个参与氧化应激反应的重要酶类。该基因位于人类染色体17q21.3_q23.2,它可以将苯代谢为毒性更高的具有骨髓毒性的醌类物质[33]。有研究证实MPO第一外显子上游启动子区域_463G/A的突变会导致MPO表达的明显下调,使得酶活性降低[34]。个体的低MPO活性可能降低致癌物的活化从而成为疾病的保护因素。有研究结果显示MPO基因_463G/G基因型在苯中毒病例组分布频率较高,MPO基因_463位点具G/G基因型个体发生苯中毒的相对危险度为2.835(95%CI:1.065~7.549,P<0.05),提示在相同的苯作业暴露环境中,具G/G基因型个体较其他基因型发生苯中毒的风险高[35]。
3.3 NQO1酶基因多态性与白血病发病风险
醌氧化还原酶[NAD(P)H quinone oxidoreductase, NQO1]又称黄素酶,主要存在于胞质中,是绝大多数真核生物细胞中普遍存在的一种黄素蛋白酶。NQO1基因位于人类染色体16q12_q22,基因全长20 kb,含6个外显子。NQO1可催化多种底物的两个电子还原反应,参与环境中许多醌类或其化合物的解毒作用,研究显示NQO1与苯的解毒密切相关[36]。其cDNA 609位点上存在C→T单核苷酸多态性,当其存在或发生609位C→T的突变后,使得NQO1蛋白质第187个氨基酸由脯氨酸变为丝氨酸,可能影响蛋白活性。目前NQO1基因型与苯毒性及肿瘤易感性的关系备受关注。Chen等[37]的研究发现携带NQO1 609 TT基因型个体可能增加慢性苯中毒的危险性, Guha等[38]的研究表明NQO 1609的多态性可能影响白血病发生的危险性。
4 意 义
近年来,我国居民的居住条件得到了明显改善。然而,由于广泛的室内装修,含苯和甲醛等装饰材料的大量应用,使得众多非职业人群处于低浓度苯和甲醛长期联合暴露状态,因此,对苯和甲醛的健康效应危害的关注从职业卫生领域扩展到了公众健康领域,尤以室内装修污染的暴露是否与血液系统恶性疾病尤其是白血病的发病率急剧上升有关成为焦点。鉴于苯和甲醛暴露的社会普遍性和健康危害性,确定苯和甲醛暴露易感基因型,对苯和甲醛暴露高危人群的筛检及对白血病高危人群保护的研究,有着重要的社会意义和科学价值。
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收稿日期: 2010-02-24; 修订日期: 2010-07-30
基金项目: 教育部博士点基金(20070286069),国家自然科学基金项目(30671731)
作者简介: 张 娟(1974- ),女,山西大同人,博士,讲师,研究方向:环境毒
理。
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