Nghiên cứu kiểu gen CYP1A1 tại vị trí đa hình rs4646903 và mối liên quan với nồng độ dioxin máu ở người phơi nhiễm chất độc hóa học dioxin

Bài viết nghiên cứu phân bố kiểu gen CYP1A1 tại vị trí đa hình rs4646903 và đánh giá mối liên quan với nồng độ dioxin máu ở nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin.

Tạp chí y - dợc học quân số 1-2020 NGHIÊN CỨU KIỂU GEN CYP1A1 TẠI VỊ TRÍ ĐA HÌNH rs4646903 VÀ MỐI LIÊN QUAN VỚI NỒNG ĐỘ DIOXIN MÁU Ở NGƯỜI PHƠI NHIỄM CHẤT ĐỘC HÓA HỌC/DIOXIN Đào Hồng Dương1; Nguyễn Hồng Thanh2; Nguyễn Bá Vượng2 TĨM TẮT Mục tiêu: nghiên cứu phân bố kiểu gen CYP1A1 vị trí đa hình rs4646903 đánh giá mối liên quan với nồng độ dioxin máu nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin Đối tượng phương pháp: nghiên cứu mơ tả cắt ngang có phân tích 100 nạn nhân phơi nhiễm chất da cam/dioxin Bệnh viện Quân y 103 Bệnh viện Quân y 17 từ tháng 01 - 2014 đến 12 - 2016 Phân tích nồng độ dioxin 17 chất đồng loại máu theo phương pháp sắc ký khí khối phổ độ phân giải cao (GC/HR-MS), xác định đa hình gen CYP1A1 vị trí rs4646903 phương pháp giải trình tự Sanger Kết kết luận: tỷ lệ kiểu gen A/A, A/G, G/G, T/G 29%, 45%, 24%, 2%; tỷ lệ alen A 51,5%, alen G 47,5%, alen T 1% Có khác biệt nồng độ dioxin, tổng đương lượng độc polychlorinated dibenzo-p-dioxinsvà polychlorinated dibenzofurans kiểu gen CYP1A1 rs4646903, bệnh nhân có kiểu gen chứa alen A có nồng độ độ 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin đương lượng độc cao kiểu gen chứa alen G T Tổng đương lượng độc polychlorinated dibenzo-p-dioxins; 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin; 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-furanscó giá trị xác định alen A với diện tích đường cong > 0,6 Trong đó, 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-furanscó diện tích đường cong lớn = 0,833; điểm cắt vị trí 1,17ppt có số Youden J cao (độ nhạy 89,2%; độ đặc hiệu 76,9%) * Từ khóa: CYP1A1; Dioxin ĐẶT VẤN ĐỀ Dioxin nhóm hóa chất độc hại mà người biết đến Trong năm gần đây, với tiến vượt bậc sinh học phân tử, nhà khoa học làm sáng tỏ nhiều vấn đề chế tác động mức phân tử dioxin cấu trúc chức gen liên quan đến trình chuyển hóa dioxin gen CYP1A1 [5, 6, 7] CYP1A1 gen mã hóa cho CYP1A1, enzym đóng vai trị quan trọng q trình chuyển hóa hydrocarbon thơm dạng vịng, có dioxin Những biến đổi cấu trúc gen CYP1A1 gây ảnh hưởng đến cấu trúc chức enzym, từ gây rối loạn q trình chuyển hóa phối tử dioxin [9] Phân tích gen CYP1A1tại vị trí đa hình rs4646903 đối tượng phơi nhiễm dioxin cho thấy khác biệt rõ rệt nồng độ dioxin chất độc đồng loại tổng đương lượng độc kiểu gen CYP1A1 số vị trí đa hình [6, 10] Học viện Quân y Bệnh viện Quân y 103 Người phản hồi (Corressponding): Đào Hồng Dương Ngày nhận bài: 07/01/2020; Ngày phản biện đánh giá báo: 04/02/2020 Ngày báo đăng: 10/02/2020 102 T¹p chí y - dợc học quân số 1-2020 Việt Nam, lượng dioxin lớn giới tạp chất lẫn hóa chất diệt cỏ chủ yếu chất da cam không quân Hoa Kỳ rải xuống chiến trường miền Nam thời kỳ chiến tranh (1961 1972) Ảnh hưởng nghiêm trọng dioxin sức khỏe nạn nhân phơi nhiễm qua nhiều hệ nhiều tác giả nước nghiên cứu với mức độ khác [1] Hiện nay, chưa có nhiều nghiên cứu gen chuyển hóa dioxin CYP1A1 quần thể nạn nhân phơi nhiễm chất độc màu da cam/dioxin Việt Nam Vì vậy, chúng tơi tiến hành: Nghiên cứu kiểu gen CYP1A1 vị trí đa hình rs4646903 mối liên quan với nồng độ dioxin máu người phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu - 100 người phơi nhiễm với chất da cam/dioxin, sinh sống quanh sân bay Đà Nẵng Biên Hòa thu dung Bệnh viện Quân y 103 Bệnh viện Quân y 17 từ tháng 01 - 2014 đến 12 - 2016 * Tiêu chuẩn lựa chọn: - Phân tích dioxin máu: phân tích 17 đồng loại nhóm polychlorinated dibenzop-dioxins (PCDD) polychlorinated dibenzofurans (PCDF) hệ thống máy Sắc ký khí ghép nối khối phổ phân giải cao (High - Resolution Gas Chromatography/High Resolution Mass Spectrometry HRGC/HRMS) theo phương pháp 1613 Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) Trung tâm Eurofins (Đức) [4] Định lượng đồng loại 2,3,7,8-PCDD 10 đồng loại PCDF Tổng đương lượng độc đồng loại PCDD, 10 đồng loại PCDF tổng số 17 đồng loại tính cách cộng gộp nồng độ đồng loại nhân với hệ số đương lượng độc chất theo thống WHO (2005) Giá trị đồng loại thấp ngưỡng phát máy gán nửa giá trị ngưỡng phát tính tổng đương lượng độc [8] - Phân tích đa hình gen CYP1A1 vị trí rs4646903: tách chiết tinh ADN từ máu ngoại vi DNA blood mini kit Nhân gen PCR hệ thống Real-time PCR 7500 (Hãng Applied Biosystem, Mỹ) - Đang sinh sống địa bàn điểm nóng nhiễm dioxin quanh sân bay Đà Nẵng Biên Hòa với cặp mồi đặc hiệu thiết kế phần - Thời gian sống cư trú địa bàn ≥ năm hàng gen (Genebank) Giải trình tự gen - Xét nghiệm nồng độ 2,3,7,8tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) ≥ 2ppt Phương pháp nghiên cứu - Thiết kế nghiên cứu: mơ tả cắt ngang có phân tích mềm thiết kế primer-primer chuyên dụng (Vector NTI 11.5) kiểm tra ngân CYP1A1 vị trí rs4646903 theo nguyên lý Sanger hệ thống CEQ 8800 Sequencer (Hãng Beckman Coulter, Mỹ) để đối chiếu kết Real-time PCR Thực phân tích gen CYP1A1 Khoa Sinh học Phân tử, Bệnh viện TWQĐ 108 103 T¹p chÝ y - dợc học quân số 1-2020 KT QU V BN LUẬN Nồng độ dioxin máu nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin Bảng 1: Kết phân tích dioxin máu nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin Nồng độ (ppt) Min - max 2,3,7,8-TCDD 3,32 - 858,33 2,3,7,8-TCDF 0,12 - 177,35 Tổng đương lượng độc PCDD 6,94 - 981,3 Tổng đương lượng độc PCDF 3,2 - 229,29 Trung vị (25 - 75%) 38,56 (30,41 - 51,35) 2,38 (2,02 - 2,88) 55,44 (46,48 - 67,59) (WHO) dao động từ 13 - 39 ppt [2] Lính khơng qn Mỹ tham gia phun rải chất da cam chiến dịch Ranch Hand (1962 1971) có CDD huyết từ 10 521 ppt [3] Tổng đương lượng độc nghiên cứu 100 người Đà Nẵng Biên Hòa từ 3,9 - 722 ppt Phân bố kiểu gen CYP1A1 vị trí đa hình rs4646903 nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin (theo định luật cân Hardy - Weinberg) Bảng 2: Kết phân tích kiểu gen CYP1A1 rs4646903 nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin 11,15 (10,64 - 13,13) Kiểu gen Alen A/A 29% Alen A 51,5% A/G 45% Alen G 47,5% (TCDF: Tetrachlorodibenzofuran) G/G 24% Alen T 1% Kết phân tích cho thấy, tất đối T/G 2% Tổng đương lượng độc WHO-PCDD/F 11,4 - 1.080 62,70 (54,40 - 75,80) tượng nhóm nghiên cứu có nồng χ = 0,615; p = 0,893 độ 2,3,7,8-TCDD đồng loại Tỷ lệ người mang alen G nghiên máu cao Tổng đương lượng độc cứu cao nghiên cứu 1.000 đối tượng vượt cao mức tiêu Genomes Project Phase 99 người chuẩn cho phép giới Trong đó, Kinh khỏe mạnh sống TP Hồ Chí Minh người có hàm lượng dioxin máu cao (alen G 43,4% alen A 56,6%, với nồng độ 2,3,7,8-TCDD 853,33 người mang alen T) [11, 12] ppt tổng đương lượng độc PCDD/F Kobayashi S CS (2013) nghiên cứu 1.080 ppt Theo Nguyễn Hoàng Thanh 421 phụ nữ mang thai phơi nhiễm dioxin (2010), khảo sát người phơi nhiễm Sapporo, Hokkaido, Nhật Bản nhận vùng nóng Đà Nẵng Biên Hịa thấy tỷ lệ alen lặn đa hình CYP1A1 phát có 2,3,7,8-TCDD máu MspI rs4646903 34,4% phát tổng đương lượng độc PCDD/F loại alen vị trí đa hình [10] 104 Tạp chí y - dợc học quân số 1-2020 Mối liên quan kiểu gen CYP1A1 rs4646903 nồng độ dioxin máu nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin Bảng 3: Nồng độ 2,3,7,8-TCDD (ppt) Kiểu gen n Min - max Trung vị (25 - 75%) A/A 29 4,92 - 858,33 61,28 (36,21 - 213,92) A/G 45 3,69 - 203,51 44,4 (34,35 - 59,14) G/G 24 3,32 - 621,71 12,03 (5,99 - 24,02) T/G 34,09 - 34,3 34,2 (34,09 - 34,3) pmedian test < 0,05 Chứa alen A (1) 74 3,69 - 858,33 48,37 (37,08 - 60,23) Không chứa alen A (2) 26 3,32 - 621,71 14,7 (6,35 - 28,16) p(1-2) < 0,05 Chứa alen G (3) 71 3,32 - 621,71 34,3 (21,63 - 47) Không chứa alen G (4) 29 4,92 - 858,33 61,28 (36,21 - 213,92) p(3-4) < 0,001 Khơng có tương đồng nồng độ 2,3,7,8-TCDD kiểu gen CYP1A1 rs4646903 (p < 0,05), có khác biệt có ý nghĩa thống kê nồng độ 2,3,7,8-TCDD kiểu gen chứa alen A/không chứa alen A chứa alen G/không chứa alen G CYP1A1 rs4646903 (p < 0,05) Bảng 4: Tổng đương lượng độc PCDD (ppt) Kiểu gen n Min - max Trung vị (25 - 75%) A/A 29 10,05 - 981,3 86,9 (56,46 - 270,79) A/G 45 14,35 - 226,33 56,11 (48,09 - 80,66) G/G 24 6,94 - 731,62 22,08 (14,81 - 36,43) T/G 48,32 - 50,79 49,56 (48,32 - 50,79) pmedian test < 0,001 Chứa alen A (1) 74 10,05 - 981,3 62,59 (53,74 - 81,61) Không chứa alen A (2) 26 6,94 - 731,62 23,7 (17,22 - 42,38) p(1-2) < 0,05 Chứa alen G (3) 29 10,05 - 981,3 86,9 (56,46 - 270,79) Không chứa alen G (4) 71 6,94 - 731,62 48,32 (33,86 - 57,29) p(3-4) < 0,05 Khơng có tương đồng tổng đương lượng độc PCDD kiểu gen CYP1A1 rs4646903 (p < 0,05) Tổng đương lượng độc PCDD kiểu gen chứa 105 Tạp chí y - dợc học quân số 1-2020 alen A/không chứa alen A chứa alen G/không chứa alen G CYP1A1 rs4646903 khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) Bảng 5: Tổng đương lượng độc PCDF (ppt) Kiểu gen n Min - max Trung vị (25 - 75%) A/A 29 10,05 - 981,3 86,9 (56,46 - 270,79) A/G 45 14,35 - 226,33 56,11 (48,09 - 80,66) G/G 24 6,94 - 731,62 22,08 (14,81 - 36,43) T/G 48,32 - 50,79 49,56 (48,32 - 50,79) pmedian test < 0,001 Chứa alen A (1) 74 3,61 - 229,29 11,45 (10,68 - 13,25) Không chứa alen A (2) 26 3,2 - 76,6 10,74 (9,1 - 14,58) p(1-2) = 0,427 Chứa alen G (3) 71 3,2 - 76,6 10,73 (10,35 - 11,47) Không chứa alen G (4) 29 6,3 - 229,29 13,43 (11,62 - 18,31) p(3-4) < 0,05 Khơng có tương đồng tổng đương lượng độc PCDF kiểu gen CYP1A1 rs4646903 (p < 0,05) Có khác biệt có ý nghĩa thống kê tổng đương lượng độc PCDF kiểu gen chứa alen G/không chứa alen G CYP1A1 rs4646903 (p < 0,05) khơng có khác biệt kiểu gen chứa alen A/không chứa alen A (p > 0,05) Kết phân tích cho thấy, nồng độ dioxin đương lượng độc cao người có kiểu gen chứa alen A so với người chứa alen G, T Kết tương tự với nghiên cứu Tsuchida CS (2003) 28 đàn ông khỏe mạnh Nhật Bản tuổi từ 50 - 59 có dioxin máu Khi phân tích riêng biệt người có kiểu gen CYP1A1 MspI A (gen chứa alen chủng) có nồng độ PCDD, PCDF co - PCB máu tăng so với người có kiểu gen B (gen chứa alen lặn), tổng nồng độ non - ortho - PCB kiểu gen A cao có ý nghĩa thống kê so với kiểu gen B [6] Trong nghiên cứu Kobayashi S CS (2013) 421 phụ nữ Nhật Bản mang thai, tổng đương lượng độc PCDD PCDF kiểu gen chứa alen chủng (TT + TC) vị trí đa hình rs4646903 cao có ý nghĩa thống kê so với tổng đương lượng độc kiểu hình chứa alen lặn (CC) Đồng thời, nồng độ chất, có khác biệt nồng độ 2,3,4,7,8-pentachlorinated dibenzofuran (PeCDF) kiểu gen TT với CC, kiểu hình chứa gen trội TT + TC với kiểu hình chứa gen lặn CC (p 0,049 v 0,028) [10] 106 Tạp chí y - dợc học qu©n sù sè 1-2020 Bảng 6: Phân tích tương quan kiểu gen CYP1A1 rs4646903 nồng độ dioxin Biến số CYP1A1 rs4646903 (A/T/G) n r p Tổng đương lượng độc PCDD 100 -0,345 0,000 Tổng đương lượng độc PCDF 100 -0,199 0,048 2,3,7,8-TCDD 100 -0,332 0,001 2,3,7,8-TCDF 100 -0,241 0,016 Các biến số nghiên cứu tương quan có ý nghĩa với phân bố kiểu gen (p < 0,05) Biểu đồ 1: Đường cong ROC đánh giá độ nhạy, độ đặc hiệu với phân bố alen A Dựa vào đường cong ROC thấy tổng đương lượng độc PCDDs; 2,3,7,8TCDD; 2,3,7,8-TCDF có giá trị xác định alen A với diện tích đường cong > 0,6 Trong đó, 2,3,7,8-TCDF có diện tích đường cong lớn = 0,833; điểm cắt vị trí 1,17ppt có số Youden J cao (độ nhạy 89,2%; độ đặc hiệu 76,9%); 2,3,7,8TCDD có diện tích đường cong nhỏ = 0,743; điểm cắt vị trí 34,3 ppt có số Youden J cao (độ nhạy 67,6%; độ đặc hiệu 76,9%), tổng đương lượng độc PCDDs có diện tích đường cong = 0,756; điểm cắt vị trí 37,39 ppt có số Youden J cao (độ nhạy 73%; độ đặc hiệu 69,2%) 107 T¹p chí y - dợc học quân số 1-2020 KT LUẬN Nghiên cứu 100 nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học/dioxin sinh sống điểm nóng dioxin Đà Nẵng Biên Hịa, chúng tơi nhận thấy: - Tất nạn nhân có lượng dioxin đương lượng độc máucao, người có hàm lượng dioxin cao với nồng độ 2,3,7,8-TCDD 853,33ppt tổng đương lượng độc PCDD/F 1.080 ppt - Phân bố kiểu gen CYP1A1 rs4646903: tỷ lệ người mang alen A 51,5%, alen G 47,5% alen T 1% Kiểu gen A/G chiếm tỷ lệ cao (45%), kiểu gen T/G chiếm tỷ lệ thấp (2%), kiểu gen A/A 29% kiểu gen G/G 24% - Có khác biệt nồng độ dioxin, tổng đương lượng độc PCDD PCDF kiểu gen CYP1A1 rs4646903 Bệnh nhân có kiểu gen chứa alen A có nồng độ dioxin đương lượng độc cao kiểu gen chứa alen G, T - Có mối tương quan nồng độ dioxin với phân bố kiểu gen Tổng đương lượng độc PCDDs; 2,3,7,8-TCDD; 2,3,7,8-TCDF có giá trị xác định alen A với diện tích đường cong > 0,6 Trong 2,3,7,8-TCDF có diện tích đường cong lớn = 0,833; điểm cắt vị trí 1,17 ppt có số Youden J cao (độ nhạy 89,2%; độ đặc hiệu 76,9%) TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trường Tác hại dioxin người Việt Nam Nhà xuất Y học 2008 108 Nguyễn Hồng Thanh Thu dung, chẩn đốn điều trị nạn nhân chất độ hóa học/dioxin Dự án cấp Bộ Quốc phòng 2010 Institute of Medicine Committee to review the health effects in Vietnam veterans of exposure to herbicides Veterans and Agent Orange: Update 2012 National Academies Press (US) Washington, D.C 2012 The United States Environmental Protection Agency's Office of Science and Technology Method 1613: Tetra- through octa-chlorinated dioxins and furans by isotope dilution HRGC/HRMS Washington, D.C 1994 Kishi R, Kobayashi S, Ikeno T et al Ten years of progress in the Hokkaido birth cohort study on environment and children's health: Cohort profile Environ Health Prev Med 2013, 18 (6), pp.429-450 Tsuchiya Y, Nakai S, Nakamura K et al Effects of dietary habits and CYP1A1 polymorphisms on blood dioxin concentrations in Japanese men Chemosphere 2003, 52 (1), pp.213-219 Chen H.L, Su H.J, Wang Y.J et al Interactive effects between CYP1A1 genotypes and environmental polychlorinated dibenzo-pdioxins and dibenzofurans exposures on liver function profile J Toxicol Environ Health A 2006, 69 (3-4), pp.269-281 Van den Berg Martin, Birnbaum Linda S, Denison Michael et al The 2005 World Health Organization re-evaluation of human and mammalian toxic equivalency factors for dioxins and dioxin-like compounds Toxicological sciences: An Official Journal of the Society of Toxicology 2006, 93 (2), pp.223-241 Mescher M, Haarmann-Stemmann T Modulation of CYP1A1 metabolism: From adverse health effects to chemoprevention T¹p chÝ y - dợc học quân số 1-2020 and therapeutic options Pharmacol Ther 2018, 187, pp.71-87 10 Kobayashi S, Sata F, Sasaki S et al Genetic association of aromatic hydrocarbon receptor (AHR) and cytochrome P450, family 1, subfamily A, polypeptide (CYP1A1) polymorphisms with dioxin blood concentrations among pregnant Japanese women Toxicol Lett 2013, 219 (3), pp.269-278 11 Sudmant Peter H, Rausch Tobias, Gardner Eugene J et al An integrated map of structural variation in 2,504 human genomes Nature 2015, 526 (7571), pp.75-81 12 Auton Adam, Abecasis Gonỗalo R, Altshuler David M et al A global reference for human genetic variation Nature 2015, 526 (7571), pp.68-74 109 ... nhân phơi nhiễm chất độc màu da cam /dioxin Việt Nam Vì vậy, chúng tơi tiến hành: Nghiên cứu kiểu gen CYP1A1 vị trí đa hình rs4646903 mối liên quan với nồng độ dioxin máu người phơi nhiễm chất độc. .. đương lượng độc PCDD/F loại alen vị trí đa hình [10] 104 Tạp chí y - dợc học quân số 1-2020 Mối liên quan kiểu gen CYP1A1 rs4646903 nồng độ dioxin máu nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học /dioxin Bảng... ppt [3] Tổng đương lượng độc nghiên cứu 100 người Đà Nẵng Biên Hòa từ 3,9 - 722 ppt Phân bố kiểu gen CYP1A1 vị trí đa hình rs4646903 nạn nhân phơi nhiễm chất độc hóa học /dioxin (theo định luật