細(xì)胞色素P4502E1、MnSOD基因多態(tài)性與慢性錳中毒遺傳易感性病例對照研究.pdf

1、背景錳(manganese,Mn)是人體必須的微量元素之一,是體內(nèi)某些酶的活性基因、輔助因子或激活劑,參與體內(nèi)很多重要的代謝過程[1]。錳又是常見的生產(chǎn)性毒物和環(huán)境污染物,機(jī)體短時間接觸大量的錳,可以引起急性錳中毒,典型表現(xiàn)為中樞神經(jīng)異?！板i瘋”[2],錳暴露職業(yè)人群因長期接觸錳可引起慢性錳中毒,其臨床表現(xiàn)與病理及神經(jīng)生化都酷似神經(jīng)退行性疾病帕金森病(Parkinson’s disease,PD),早期主要以神經(jīng)衰弱綜合征為主,晚期則以

2、錐體外系神經(jīng)障礙為主,目前有關(guān)錳等環(huán)境神經(jīng)毒物毒作用機(jī)制研究主要來自動物實驗和體外細(xì)胞培養(yǎng)資料。錳主要干擾中樞神經(jīng)細(xì)胞的能量代謝及改變神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)遞質(zhì)引起細(xì)胞凋亡。大量的動物實驗和體外細(xì)胞培養(yǎng)研究表明毒其作用機(jī)制主要是損害大腦等中樞神經(jīng)細(xì)胞的氧化磷酸化過程,通過活性氧(ROS),產(chǎn)生過量的H2O2,造成能量細(xì)胞代謝障礙而使神經(jīng)細(xì)胞退行性變性。錳中毒引起神經(jīng)毒性的另一可能機(jī)制是通過改變大腦神經(jīng)細(xì)胞中的神經(jīng)遞質(zhì)。
　　 慢性錳中毒

3、是我國常見的職業(yè)病之一,臨床上無特效控制措施,病程遷延,終生不愈。給患者、企業(yè)和社會造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),因此慢性錳中毒的防治問題是我國職業(yè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域迫切需要解決的重要問題。錳職業(yè)接觸人群在相同劑量和時間的作業(yè)環(huán)境暴露下,錳中毒者只占很少比例(小于5％)[3],錳中毒發(fā)生的這種個體差異及敏感人群的存在,表明慢性錳中毒患者可能存在著某些敏感基因,其發(fā)病機(jī)理尚不清楚,遺傳因素可能對錳中毒的發(fā)生起重要作用。有研究表明人體細(xì)胞色素P450異構(gòu)酶的遺

4、傳多態(tài)性影響其對外來環(huán)境毒物的敏感性,不同的P450異構(gòu)酶在大腦中有不同的分布,而且在不同的神經(jīng)細(xì)胞有不同的定位,某些細(xì)胞色素P450代謝酶的遺傳多態(tài)性可能影響錳中毒的敏感性。細(xì)胞色素P450(CYP)主要有CYP2E1、1A2和3A,其中CYP2E1不僅參與了藥物的代謝,而且還能催化許多化學(xué)性毒物和前致癌物的活化過程。既往研究表明CYP2E1在體內(nèi)表達(dá)增強(qiáng)與脂質(zhì)過氧化及自由基生成增多有關(guān),通過CYP450酶系表達(dá)及調(diào)控使活性氧(ROS

5、)增多,后者與多價不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),生成過氧化脂質(zhì)(LPO),LPO不僅使內(nèi)源性ROS增加、毒性增強(qiáng),而且可抑制抗氧化系的保護(hù)作用。不同種族CYP2E1基因多態(tài)性與疾病相關(guān)性研究已有不少報道,但結(jié)果不一致。目前關(guān)于P4502E1基因多態(tài)性與錳中毒的關(guān)系研究國外報道較少,而且在不同的國家、地區(qū)和種族間結(jié)果不一,有待明確。確定該基因是否為慢性錳中毒的敏感基因,將為有針對性的進(jìn)行職業(yè)性慢性錳中毒的防治以及進(jìn)一步開展慢性錳中毒基因

6、治療提供理論依據(jù)。
　　 錳超氧化物歧化酶(MnSOD)是線粒體內(nèi)最主要的抗氧化酶,它定位于6號染色體(6q25),目前共發(fā)現(xiàn)4個功能多態(tài)性位點,研究最多的是位于第二外顯子的GCT/GTT點突變,現(xiàn)已證實,MnSOD基因第二外顯子GCT/GTT點突變引起MnSOD線粒體靶序列(MTS)第九位氨基酸替換,即丙氨酸(Ala)替換絲氨酸(Val)。它在胞漿內(nèi)合成,移至線粒體內(nèi)發(fā)揮作用,MnSOD的作用具有雙向性,一方面,它催化兩種超氧

7、基團(tuán)的歧化反應(yīng),產(chǎn)生過氧化氫和氧,另一方面,過氧化氫又可以與亞鐵產(chǎn)生更具細(xì)胞毒的羥自由基。有報告表明編碼人類MnSOD信號肽的基因序列存在遺傳多態(tài)性,這種遺傳多態(tài)性能使蛋白的二級結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)β折疊或α螺旋,而α螺旋的親水結(jié)構(gòu)有利于MnSOD向線粒體的轉(zhuǎn)運及酶的細(xì)胞內(nèi)定位。-9V結(jié)構(gòu)使該信號肽的一段成β折疊,此構(gòu)象破壞信號肽的親水結(jié)構(gòu)從而不利于MnSOD向線粒體轉(zhuǎn)運,因此這種突變可能最終影響MnSOD的蛋白表達(dá)和酶活性。對于該基因的多態(tài)性與錳

8、中毒的關(guān)系之前未見報道,確定該基因是否為錳中毒的易感基因,對于我們有針對性的防治錳中毒,意義深遠(yuǎn)。
　　 目的：本課題以錳中毒病例一對照研究,探討CYP2E1、MnSOD基因多態(tài)性與職業(yè)性慢性錳中毒遺傳易感性的關(guān)系。
　　 方法：篩選職業(yè)性慢性錳中毒患者200例,病例來源于山東濟(jì)南、泰安、淄博、青島、煙臺、江西、黑龍江等地,按1:2配對選取對照組400例,對照匹配條件:與病例組錳暴露水平一致,最好選取同一單位、同工種、同

9、工齡(錳作業(yè)工齡相差不超過3年)、而未發(fā)生錳中毒的工人,年齡相差不超過5歲,民族、性別、出生地相同。兩組患者均無神經(jīng)系統(tǒng)病史、遺傳病史。每位研究對象均告知同意,填寫知情同意書,由專門培訓(xùn)的調(diào)查員面對面調(diào)查并填寫《職業(yè)性慢性錳中毒患者調(diào)查表》；對每位研究對象采集全血5ml(5％EDTA抗凝)；冷藏；24小時內(nèi)提取DNA；應(yīng)用PCR結(jié)合限制性內(nèi)切酶片斷長度多態(tài)性(RFLP)分析CYP2E1基因DraⅠ位點和MnSOD Bsaw1位點多態(tài)性。

10、
　　 結(jié)果：研究對象的基本情況及暴露水平:研究對象工作現(xiàn)場采樣測定空氣錳濃度0.01～11.3mg/m3；病例組與對照組的錳接觸水平一致、錳作業(yè)工齡均衡；兩組的年齡、性別、煙酒嗜好情況類似。通過統(tǒng)計學(xué)分析五種影響因素(年齡、性別、吸煙、飲酒、錳作業(yè)工齡)病例組與對照組無明顯差異,統(tǒng)計學(xué)無意義。CYP2E1基因DraⅠ位點野生型純合子在病例組的分布明顯高于對照組,CYP2E1基因DraⅠ位點突變型純合子在病例組的分布明顯低于對照

11、組。MnSOD Bsaw1位點VV基因型在病例組的分布明顯高于對照組,V等位基因在病例組明顯高于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　 結(jié)論：錳中毒患者攜帶野生型CYP2E1基因,其DraⅠ位點更易突變,對錳的神經(jīng)毒性有易感性,所以CYP2E1基因的多態(tài)性可能與錳中毒的易感性有關(guān)。攜帶VV基因型的患者,其Bsaw1位點更易突變,MnSOD基因的多態(tài)性與錳中毒的易感性有關(guān),本研究顯示CYP2E1基因和MnSOD基因可能是錳致神經(jīng)系統(tǒng)損害