吸烟致重金属集聚及 DNA损伤的探讨

欧阳驰,陈晓岚,李石旺,刘科峰,莫艳秀,汤银娟

习惯性吸烟对人体健康的有害作用已人所共知,香烟的成分以及其燃烧所产生的烟雾使人体持续暴露于大量外来性异质中,这之中就包含有细胞毒性作用的重金属,常见的有汞、镉、铅等[1-2]。这些重金属在体外实验中均可引起基因突变和DNA断裂损伤,DNA损伤的特异产物是8-羟基脱氧鸟苷 (8-OHd G),它在体内稳定存在,一旦形成不再被机体进一步代谢,能用来反映氧化应激相关癌症发生的危险性[3]。有关吸入香烟内重金属是否引起人体 DNA的损伤,以及与吸烟者吸烟指数之间的相互关系目前仍不清楚。在本试验中,我们将测定吸烟大学生血浆重金属及 DNA损伤的变化,以及这些变化与吸烟时间、吸烟数量之间的效应关系。为临床诊疗及预防提供理论基础及新思路。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2008年 6月随机选择 94例健康的湘南学院在校大学三年级男生为研究对象。按卫生部全国吸烟抽样调查标准[4]分为吸烟组和非吸烟组,吸烟组 74例,年龄 20～23岁,平均 21.8岁,吸烟年限15个月 ～7年,烟龄平均为 3.3年,按照吸烟量及吸烟习惯分成两组:E1组43例,年龄 20～23岁,平均 22.3岁,吸烟量≤20支/周,吸烟年限 15个月 ～4年,烟龄平均为 2.3年,一直有吸烟行为,但不是每天都吸烟;E2组 31例,年龄 20～23岁,平均 21.2岁,吸烟量 ＞20支/周,吸烟年限 3～7年,烟龄平均为4.5年,每天都有吸烟行为。非吸烟组(C组)20例,无吸烟史,年龄 20～23岁,平均 22.1岁。

表 1 吸烟对血浆汞、镉、铅及 8-OHdG含量影响 (x±s)Table 1 The mercury(Hg),cadmium(Cd),lead(Pb)and 8-OHdG levels in the plasma of cigarette smokers and non-smokers

1.2 方法

1.2.1 标本采集 清晨空腹抽取静脉血8 ml,加肝素抗凝,低温 4℃,1 500×g离心 15 min,离心后分离血浆,-80℃保存待测。

1.2.2 重金属含量的测定 用原子吸收光谱法测定血浆中重金属 (汞、镉、铅)含量。

1.2.3 8-OHdG的测定 用酶联免疫法测定血浆中 8-OHdG含量。试剂购自武汉中美科技有限公司。

1.2.4 试剂与仪器 实验用优级纯、分析纯、标准液均购自国家标准物质中心,AASVario-6型石墨炉原子吸收光谱仪(德国博世公司),AFS-2820型酶标仪(日本岛津公司),CL-55型低温冷冻离心机 (湘仪离心机厂),实验用水为双蒸水。

1.3 观察指标 血浆中汞、镉、铅、8-OHd G含量及吸烟指数 (烟龄 ×每周吸烟支数,单位为年支)[5]及它们之间的直线相关分析。

1.4 统计学方法 计量资料用 (x±s)表示,用 SPSS13.0软件进行单因素方差分析 (ANOVA),组间两两比较采用 LSD-t检验,两变量间采用直线相关分析,P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 吸烟对血浆中汞、镉、铅及 8-OHd G含量的影响 E1、E2组血浆汞、镉、铅及 8-OHdG含量与 C组比较差异均有统计学意义 (P＜0.05)。E2组血浆镉、铅含量与 E1组比较差异均有统计学意义 (P＜0.05)。E1组血浆 8-OHdG含量与 E2组比较差异有统计学意义 (P＜0.01,见表 1)。

2.2 吸烟指数与血浆中汞、镉、铅及 8-OHd G含量的直线相关分析 吸烟指数与血浆中镉、铅及 8-OHdG的含量均呈正相关 (r值分别为 0.65、0.52及 0.74,P＜0.05)。血浆中汞含量与吸烟指数间无相关 (r=0.20,P＞0.05)。

3 讨论

本研究结果显示,与非吸烟者相比较,习惯性吸烟者血浆中部分重金属元素汞、镉、铅含量显著增高,表明习惯性吸烟是机体重金属持续性集聚的重要来源之一,或者说习惯性吸烟导致机体重金属蓄积性中毒,而且吸烟量越大,血浆中重金属汞、镉、铅含量越高。同样,吸烟者血浆内 8-OHdG含量显著高于非吸烟者,且随着吸烟量增加而升高。已有报道证实,香烟中含有数量不等的重金属,它们之中的 20%～45%将随香烟烟雾进入吸烟者体内,这些重金属并非正常人体代谢所需,其代谢缓慢,并且容易集聚于机体的组织器官内[6]。然而,也有报道认为,与非吸烟者比较,吸烟只是增高机体血浆中镉含量,其他重金属则无显著性差异[7]。另外,本研究也发现,血浆内汞含量与吸烟指数无关,可能与汞的易挥发性有关[8]。本研究亦证实了吸烟指数与血浆中镉、铅及 8-OHd G的含量呈正相关。血浆中镉、铅及 8-OHdG的含量随着吸烟指数的增加而升高。重金属可引发机体肿瘤、炎症以及细胞损伤等伤害性反应,它们的毒性在于自身就是促氧化剂,导致机体产生自由基,引发机体氧化应激反应[9]。在机体内,自由基攻击 DNA链上的碱基鸟嘌呤 C-8而使 DNA发生羟化,生成加合物 8-OHdG,并形成 GC→TA的突变[10]。再者,体内重金属本身就带电荷,具有亲和电子的特性,能够与蛋白酶的活性基团——巯基 (-SH)形成共价结合物,阻止氧化型谷胱甘肽(GSSG)还原成谷胱甘肽 (GSH),降低酶的活性,影响 DNA的修复[11]。重金属亦可刺激体内促炎症细胞因子的表达,引起体内免疫反应,改变 DNA修复机制,加速损害 DNA分子[12]。本研究结果表明,习惯性吸烟能够导致机体重金属的集聚性中毒,并且伴有机体 DNA的损伤。随着吸烟量与吸烟时间的累积,这种有害效应的危险性也将显著增大。这对于临床诊疗及预防具有现实指导意义。

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9 Bernhard D,Rossmann A,Henderson B,et al.Increased serum cadmium and strontium levels in young smokers:effects on arterial endothelial cell gene transcription[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2006,26:833-838.

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