벤젠 노출과 사람 백혈구의 유전적 손상 = Effects of Benzene Exposure on Genetic Damage of Human White Blood Cells

국문 초록 (Abstract)

연구목적: 벤젠은 휘발성 유기 화합물의 일종으로, 벤젠과 그 대사산물은 산소 유리기를 생성함으로써 산화적 손상을 유발하거나 DNA/RNA/protein adduct를 형성함으로써, 백혈병 등의 암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 본 연구의 목적은, 일반 인구집단의 벤젠 노출 정도를 조사하고. 벤젠 노출 정도가 백혈구의 8-hydroxydeoxyguanosin(8-OH-dG) 농도나 유전적 손상 정도와 유의한 관련성이 있는지를 평가하며, 이러한 관련성에 CYP2E1과 UGT1A6 유전자 다형성이 미치는 영향을 파악하는 것이다.
대상 및 방법: 직업적으로 벤젠에 노출되지 않은 152명의 대학생 및 일반인으로부터 전혈과 소변을 수집하였으며, 구조화된 설문지를 이용하여 식이습관 및 흡연여부 등을 조사하였다. 고압액체크로마토그래피 방법으로 정맥혈 백혈구의 8-OH-dG 농도와 소변 중 벤젠 대사 산물인 뮤콘산(t,t-muconic acid) 농도를 측정하였다. 백혈구의 유전적 손상 정도는 comet assay를 이용하여 측정하였다. 한편, 혈액에서 DNA를 추출하여 PCR-RFLP 방법으로 CYP2El, UGT1A6 유전자 유형을 조사하였다. 직접 및 간접 흡연 여부와 백혈구 8-OH-dG 농도, 그리고 tail moment 등과 요중 뮤콘산 농도와의 상관성을 분석하였다. 아울러, CYP2El와 UGT1A6 유전자 다형성이 이러한 상관성에 미치는 영향을 통계적으로 평가 하였다
결과: 대상자의 요중 뮤콘산과 백혈구 8-OH-dG 농도, 그리고 tail moment의 산술평균은 각각 0.47±0.30 mmol/mol creatinine과 13.01±24.95 8-OH-dG/105dG, 그리고 2.91±1.03이었다. 요중 뮤콘산 농도는 흡연 여부와 유의한 차이가 확인되지 않았으나, 간접 흡연력과 전날 피운 담배 개비 수와는 유의한 양의 상관관계를 보였다. 요중 뮤콘산 농도는 여성이 남성에 비하여 유의하게 높았으며, 혈중 8-OH-dG 농도와 유의한 음의 상관관계를 나타냈다. 요중 뮤콘산 평균농도는 CYP2E1나 UGT1A6 유전자 유형이나 흡연여부에 따라 유의한 차이를 보이지 않았으나, 단지, 비흡연자 가운데, CYP2E1 C1/C1 유형인 경우가 C1/C2 또는 C2/C2 유형에 비하여 평균 요중 뮤콘산 농도가 유의하게 높았다. CYP2E1 C1/C1 유형인 대상자에서 요중 뮤콘산 농도가 백혈구 8-OH-dG 농도와 유의한 음의 상관관계를 나타냈다. Tail moment는 모든 UGT1A6 유전자형에서 요중 뮤콘산 농도와 음의 상관관계를 나타내는 경향을 보였으나, 통계적인 유의수준에는 이르지 못하였다.
결론: 이상의 결과는 흡연에 의하여 벤젠 노출이 증가되며, 벤젠이 뮤콘산으로 대사되면 조직의 유전적 손상이 줄어들게 됨을 나타내는 것이다. 또한, CYP2El과 같은 대사효소의 유전자 다형성이 벤젠의 대사에 관여함을 시사하는 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: Benzene, a volatile organic compound, is a carcinogen, but its carcinogenic mechanism is still unclear. It has been reported that benzene and its metabolites can produce reactive oxygen species, which induce oxidative damage such as 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OH-dC) and strand breakage. This study was performed to investigate the effects of benzene exposure on 8-OH-dG level and genetic damage in peripheral white blood cells and to confirm the extent of oxidative damages formed by the exposure to benzene, and finally to know the interactions of individual genetic susceptibilities via genetic polymorphism between benzene exposure, 8-OH-dG level and genetic damage such as a single strand breakage.
Materials and Methods: One hundred and fifty-two college students without occupational exposure to benzene were the subjects of this study. Informations on the smoking status and diet habits of the subjects were gathered using a questionnaire. Genetic damage of peripheral white blood cells was measured using the comet analysis, and the genotypes of CYP2E1 and UGT1A6 were identified using PCR-RFLP methods. Concentration of urinary t,t-muconic acid and 8-OH-dG in the DNA of white blood cells were also measured using high performance liquid chromatographic methods. Results : The mean±standard deviations of urinary t,t-muconic acid concentration and 8-OH-dG level were 0.47±0.30 mmol/mol creatinine, 13.01±24.95 /105dG, respectively. The averge concentration of urinary t,t-muconic acid was higher in women than in men. A significant positive correlation was found between concentration of urinary t,t-muconic acid and amount of passive smoking (p<0.05), and a negative correlation between the concentration of urinary t,t-muconic acid and the concentration of 8-OH-dG in white blood cells (p<0.01). The mean urinary t,t-muconic acid concentration was higher in non-smokers with the CYP2E1 C1/C1 genotype than in those with the CYP2E1 C1/C2 or C2/C2 genotype (p<0.05). In subjects with CYP2E1 C1/C1 genotype and those carrying UGT1A6 mutant alleles, urinary t,t-muconic acid level were negatively correlated with 8-OH-dG level of white blood cells. It was also appeared that urinary t,t-muconic acid level was negatively correlated with tail moment of white blood cells regardless of UGT1A6 genotypes.
Conclusion: These results suggest that smoking is an important source of exposure to benzene in general population, and degree of the genetic damage induced by benzene exposure varies according to the genotypes of CYP2E1 and UGT1A6 genes.

목차 (Table of Contents)

• 서론
• 대상 및 방법
• 1. 연구 대상
• 2. 연구 방법
• 1) 설문조사
• 2) 소변 및 혈액 채취
• 3) 백혈구의 유전적 손상정도 측정
• 4) 백혈구의 8-hydroxydeoxyguano-sine(이하 8-OH-dG) level 정량
• 5) 유전자 다형성 조사
• 6) 요중 뮤콘산 정량
• 7) 통계분석
• 결과
• 1. 유전자 다형성 분포
• 2. 요중 뮤콘산 농도와 백혈구의 8-OH-dG 농도, 그리고 tail moment
• 3. 통계 분석
• 1) 뮤콘산과 나머지 변수들과의 비모수적 상관분석
• 2) 흡연 여부와 성별에 따른 요중 뮤콘산 농도 평균치 분석
• 3) 흡연 여부와 유전자 유형에 따른 요중 뮤콘산 농도 평균치 분석
• 4) 유전자 유형에 따른 요중 뮤큰산 농도와, 백혈구의 8-OH-dG 농도와 tail moment 사이의 상관분석
• 고찰
• 결론