职业接触有机磷农药生物标志物的研究进展.doc

。职业接触有机磷农药生物标志物的研究进展摘要：有机磷农药(OP)由于具有杀虫力强、适用范围广等特点，成为目前农业生产中使用最为广泛的一类杀虫剂。探讨接触OP 的效应标志物，对于及时发现职业接触人群早期健康损害，预防和控制慢性农药中毒具有十分重要的意义。本文复习近年来的文献，对于有机磷农药(OP)生物标志物的研究综述如下。关键词：有机磷农药；生物标志物； 生物标志物是机体与环境因子(物理、化学或生物学)相互作用所引起的任何可测定的改变，包括环境因子在体内的变化，以及机体在整体、器官、细胞、亚细胞和分子水平上具有明确的生物学意义的各种生理、生化改变1。OP 中毒的机制主要是OP 抑制了胆碱酯酶活性，使其失去分解乙酰胆碱的能力，从而使乙酰胆碱积聚而产生相应的生理功能紊乱。探讨接触OP生物标志物，对于及时发现职业人群早期健康损害效应，预防和控制慢性有机磷农药中毒具有十分重要的意义。1 ChE ChE 是传统的OP 暴露的生物标志物。一类为乙酰胆碱酯酶（AChE），另一类为丁酰胆碱酯酶（BuChE）。OP 中毒时，上述两类ChE 均可被抑制，然后逐渐恢复。AChE大约每天恢复1%， BuChE 恢复得比较快，约需时一个月左右。AChE 作为OP 暴露指标有一定局限性。匡兴亚等2选择241 名直接接触OP 工人为直接接触组，151 名间接接触OP 工人为间接接触组，160 名未接触OP 工人为对照组。发现直接接触组的AChE 活性显著低于间接接触组（P 0.01），BuChE 活性低于间接接触组，但差异无统计学意义。MASON 等3的研究表明，AChE 老化率明显低于BuChE，被抑制的BuChE 自发重活化率也显著低于AChE，急性OP 暴露后3040 h AChE 和BuChE 仍被抑制，但BuChE 更可能是处于老化形式，而AChE 更易被肟类复能剂重活化，因此BuChE 作为OP 暴露的指标比AChE 更敏感。研究显示，接触对硫磷工人血清BuChE 活力明显低于对照组（P 0.001）。接触组血清BuChE 活力低于正常参考下限值的占48.2%，是红细胞AChE 活力低于下限值例数的9 倍（P 0.001）。其中红细胞AChE 活力正常而血清BuChE 活力低于下限值的例数比AChE 的多，表明血清BuChE 活力比红细胞AChE 敏感。上海市某农药厂对75名混合接触乐果和甲胺磷的包装车间工人测定BuChE基因型、BuChE和AChE活力，并进行症状评分。BuChE 3种基因型UU、UK和KK的工人BuChE活性平均值分别为381、214和47，各组之间差异具有统计学意义(P1 年、无急慢性肝病及慢性消耗性疾病史的包装工75 名为OP 接触组（包括乐果、甲胺磷），浦东某厂无任何OP 接触史、无急慢性肝病史和慢性消耗性疾病史的100 名工人为正常对照组。分别测定两组的CarbE 活性，接触组的CarbE 活性均值为（235.6104.0）nmol/（mLmin），对照组为（362.7195.0）nmol/（mLmin），差异有统计学意义（t 检验，P 0.01），提示CarbE 活性的抑制可作为长期低剂量接触OP 的一个生物指标。对硫磷接触工人的研究也发现，接触组的CarbE 活性显著低于对照组（P 0.001），接触组血清CarbE 活力异常率（37.5%）远高于红细胞AChE 活力异常率（5.4%）。其中红细胞AChE 活力正常而血清CarbE 活力低于下限值的例数比对照组多，两者的差异有统计学意义（P 0.001），提示接触组工人血清CarbE 活力抑制要比红细胞AChE 更为敏感。3 豪- 乔小体（howell-jolly body）豪- 乔小体也叫染色质小体，是位于成熟或幼稚红细胞内的紫红色小体，为核的残余物，常见于巨幼细胞性贫血、溶血性贫血及脾切除术后。WEBSTER 等5选择10 名施用OP 的农民作为接触组，5 名不接触OP 的人为对照组，发现两组ChE 并无差异（P = 0.815），而接触组的红细胞豪- 乔小体数量显著高于对照组（P 0.001），据此认为红细胞豪- 乔小体也可作为低水平接触OP 的生物标志物。4 免疫效应标志物国内外都有研究表明OP 对人或动物具有免疫毒性作用。王刚垛等6分别检测了甲基对硫磷作业工人和对照组末梢血T 淋巴细胞亚群，接触组CD4 和CD4/CD8 与对照组相比明显下降（P 0.05，P 0.01），提示T 淋巴细胞亚群的变化可考虑作为长期低剂量接触甲基对硫磷的效应标志物，尤其是CD4/CD8指标可作为其早期免疫毒性效应生物标志物。研究了5种有机磷农药后发现能降低人自然杀伤细胞（NK）活性。敌敌畏能降低鼠NK、细胞毒性T 淋巴细胞（CTL）、淋巴因子激活杀伤细胞（LAK）和人体外LAK 的活性，且都呈现出剂量依赖关系，这种作用在体外是通过粒酶的抑制实现的。研究中发现，OP 抑制NK 活性至少有一部分是通过诱导NK 的凋亡实现的。5 对氧磷酶（paraoxonase，PON）PON属于A酯酶，能直接水解对氧磷为代表的OP。目前，关于PON 基因多态性与机体对OP 易感性之间关系的研究比较多，长期低剂量接触OP 对机体PON 活性影响的研究相对较少，且研究结果并不一致。王海华等7选择某农药厂敌敌畏包装车间工人32 名和对硫磷包装车间工人39 名作为接触组，对照组为能源和电化车间无敌敌畏和对硫磷接触史的工人81 名。分别测定血清PON 活性，发现敌敌畏接触组和对硫磷接触组血清PON 活性均低于对照组，且与接触工龄呈负相关。HERNANDEZ 等8对塑料温室工人的研究中发现，OP 和氨基甲酸酯类农药喷洒工人的PON 活性低于非农药喷洒工人，差异有统计学意义。匡兴亚等9的研究也发现直接接触组PON活性显著低于间接接触组。但也有研究表明长期接触OP 对PON 的活性没有影响，这可能与研究样本大小和接触的OP 品种不同及PON 基因多态性有关。Padungtod等选择了60名农药厂男性工人作为接触组89名纺织厂男性工人为对照组。对两组的PON基因型、精子数量、促黄体生成素水平进行了分析。单独分析PON的3个基因型，未发现基因型与浓度效应的关系。如果以对照组的Ar9192纯合子或杂合子为参照人群分析接触组Ar9192纯合子或杂合子人群的精子数量和正常形态精子百分率显著低于参照人群(P001，P005)，而且接触组Ar9192纯合子或杂合子人群的促黄体生成素水平显著高于参照人群(PO01)。Zhou等对75名OP作业工人进行研究，发现其PON一192基因型BB、AB、AA的AChE活性分别为1 168mmolhml、912mmolhml、723mmolhml，症状积分相应为200、674、973。王刚垛10等的研究显示，71位甲基对硫磷(M1605)接触者中PON一192位点为GinGin基因型者。其T淋巴细胞亚群CD4、CD4CD8分别为41353、156015，比对照组(49081、18301 01和M1605接触组ArgArg基因型者(44948、176,-014)明显降低，差异有统计学意义(P005、P001)。匡兴亚等郑捷等嗍、等职业流行病学研究也表明PON的基因型与OP的易感性有关，PON调控区第192位点Arg纯合子型活性高，对OP易感性低，Gin纯合子型活性低对OP易感性高。对大棚花卉种植者的研究发现，农药高暴露组PON调控区第107位点TC基因型人群的血清球蛋白量低于rr基因型人群(PO05)；TC基因型高暴露组、低暴露组人群的IgG低于对照组(P001，P005)。PON调控区第107位点不同基因型对农药接触的反应不同，可能是农药免疫毒性的易感生物标志物之一。王刚垛等研究认为，PON调控区第55位点不同基因型对农药的易感性无明显影响。6 - 葡萄糖醛酸酶（beta-glucuronidase，-G）-G 是细胞内溶酶体中的一种水解酶，广泛存在于人体各种组织及体液之中，参与细胞增殖。INAYAT-HUSSAIN 等11选择5 名抗胆碱酯酶杀虫剂急性中毒患者，230 名长期使用抗胆碱酯酶杀虫剂的农民进行研究，同时以49 名渔民为对照，分别测定血浆ChE 和-G 活性，发现长期使用抗胆碱酯酶杀虫剂农民的血浆-G 活性显著升高（P 0.05），农民血浆ChE 活性与-G 活性呈正相关（r = 0.205，P 0.05）。HERNANDEZ 等也发现-G活性与长期接触OP 和氨基甲酸酯类农药有关。但也有研究发现对硫磷包装工人-G 活性虽然比对照组低，但没有统计学意义。7 谷胱甘肽S 转移酶（glutathione s-transferase，GST）人类GST 是一类重要的外源性化学物代谢酶，主要催化外源代谢物的亲电子中心与还原型谷胱甘肽的结合反应，从而降低外源化学物和（或）致癌物的毒性及致癌性。有研究表明GST基因多态性与农药易感性有一定的关系。MAHBOOB等12经口给予雄性大鼠两种新的有机磷农药RPR-、RPR-，剂量分别为14、28、42 g/（kgd）和33、66、99 g/（kgd），持续90天。结果发现RPR-II 的中、高剂量组在第45、90 天抑制了肝脏GST 活性，RPR-V 的高剂量组在第45、90 天抑制了肝脏GST 活性。HAZARIKA 等的研究也发现新型有机磷农药anilofos 能抑制雄性大鼠红细胞和血浆中GST 活性。已有研究发现。农药高暴露组GST TI+人群总蛋白、球蛋白低于GST T1一(P001)、GST TI+白球比高于GST T1一(尸之005)，GST TI+IgG低于GST TI一(PO05)、GST T1+IgA高于GST Tl一(PO05)，GST T1+谷草转氨酶低于GST T1一(P005)，提示GST T1不同基因型对农药接触的反应不同，GST T1可能是农药免疫、内分泌毒性的易感生物标志物之一。GST MI+基因型的个体的症状报告多于GST M1一基因型。其它指标未见差异。Hemdndez等的研究指出，长期从事农药喷洒的GST M1一基因型个体，AChE和8氨基一1一酮戊酸脱水酶(ALAD)活性较高，表明在GST M1一基因型个体中这两种酶过度表达，而GST M1能否作为生物标志物需要将来进一步的研究证实。8 热应激蛋白（heat shock proteins，HSP）SACHANA 等进行的小鼠体外实验研究发现，对溴磷能引起细胞与HSP70 单克隆抗体的交叉反应性上升。谢芳等13选择了35 名乐果生产工人和11 名对照分别测定外周血淋巴细胞HSP70 表达水平和AChE 活性，发现接触组和对照组HSP70 表达水平分别为（41.2410.45）% 和（23.974.29）%（P 0.01），AChE 活性分别是（125.237.97）U/mL 和（145.368.78）U/mL（P0.01），接触组操作工和包装工的HSP70 表达水平分别为（47.3411.87）% 和（38.058.20）%（P 0.05）。陈国元等探讨了农药2,4-D异辛酯亚慢性染毒对大鼠附睾尾精子的影响及与睾丸组织HSP70 表达之间的关系，发现各剂量组HSP70 表达水平均明显高于对照组，HSP70 在抵抗2，4-D 异辛酯毒性和维护精子的正常形成中可能起到一定作用。但各组HSP70 的表达强度并不一致，出现低剂量组最高、中剂量组略低、高剂量组又升高的反常现象，推测其原因可能与此研究是一个亚慢性染毒试验，而HSP70 的诱导合成则是一个相对短暂的、通过基因调节的过程有关。WILCZEK、WERNER、NADEAU 等的研究也表明某些农药能诱导蜘蛛、鳉鱼、蚯蚓体内HSP70 表达增加。9 神经行为功能王刚垛等在研究中发现，甲基对硫磷接触组神经行为指标与对照组相比，接触组选择反应的平均反应时显著延长，数字译码速度明显减慢，短时记忆能力显著降低，且女工快速反应时显著减慢，提示神经行为功能变化可考虑作为长期低剂量接触甲基对硫磷的效应标志物。有研究用1 mg/（kgd）的甲基对硫磷对成年大鼠经皮染毒28 d，观察到大鼠血液ChE 活力降低，运动功能和记忆能力下降。尽管很多学者将神经行为功能测试作为慢性中毒的早期检测指标之一，但目前尚未形成统一的测试标准。而且神经行为功能变化易受多种混杂因素（如文化程度、社会环境）的影响，现在仅局限于群体水平研究，如何更有效地控制混杂因素，使之能在个体水平上筛检出OP慢性中毒的早期患者，应是今后的研究重点。10 心电图李颖等14分析了上海某农药厂87 名OP 接触工人的健康档案，发现接触甲胺磷、乐果、异稻瘟净工人的心电图异常发生率显著高于对照组（P 0.01），乐果和异稻瘟净接触组心电图异常的检出率均显著高于接触前（P 0.05）。动物实验表明，染毒的大鼠可出现/ 波升高，0/ 间期显著延长，1 波升高，21 间期延长，证实有机磷农药对心脏有直接毒害作用。在本次调查中也发现类似结果，接触组4/ 间期明显比对照组延长，15 显著增高，提示长期接触低浓度有机磷对心脏有直接损伤效应。心电图改变类型多样，以窦性心律失常为主，且多呈可逆转、一过性表现。有研究选择102 名OP 生产工人为接触组，90 名机关职员为对照组，分别进行心电图检查，结果接触组检出心电图异常44例，异常率43%，对照组检出心电图异常15 例，异常率16.6%，两组差异有统计学意义（2 = 16.10，P 0.05）。由于心电图改变不具有特异性，且容易受到多种因素的影响，使其独立作为OP 接触的生物标志物受到一定程度的限制。综上所述，目前国内外对有机磷农药接触的标志物的研究较多。ChE 活性、神经行为功能、心电图改变等由于操作方法简便，目前运用广泛。如何运用BuChE 和AChE这两个指标进行综合评价是今后的研究方向。GST 活性和HSP70 表达与接触OP 的关系多为实验室研究，人群流行病学研究较少，这些指标作为长期低剂量接触OP 效应标志物的意义有待于进一步的论证。PON 和-G 活性与接触OP 的关系，学者们的研究结果并不一致；1金泰虞职业卫生与职业医学(第6版)【M北京：人民卫生出版社20072,9匡兴亚，周志俊，马欣欣，等. 有机磷农药接触工人酯酶活力特征及基因多态对酶活力的影响J. 中华劳动卫生职业病杂志，2006，24（6）：333-336.3 MASON H J，WAINE E，STEVENSON A，et al.Aging andspontaneous reactivation of human plasma cholinesterase activity afterinhibition by organophosphorus pesticidesJ. Hum Exp Toxicol，1993，12（6）：497-503.4 郑捷，周志俊，张雪梅，等. 慢性有机磷农药接触对羧基酯酶活力的影响J. 工业卫生与职业病，2005，31（2）：68-71.5 WEBSTER L R，MCKENZIE G H，MORIARTY H T. Organophosphatebased pesticides and genetic damage implicated in bladder cancerJCancer Genet Cytogenet，2002，133（2）：112-117.6,10 王刚垛，肖诚，鱼涛，等. 长期低剂量接触甲基对硫磷的效应生物标志物研究J. 中国工业医学杂志，2002，15（1）：3-7.7 王海华，肖经纬，程娟，等. 有机磷对作业工人红细胞乙酰胆碱酯酶和血清对氧磷酶活力的影响J. 毒理学杂志，2007，21（3）：198-200.8 HERNANDEZ A，GOMEZ M A，PENA G，et al. Effect of long-t