Применение образцов ногтей в качестве биомаркера воздействия мышьяка на человека

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 4733 (2022) Цитировать эту статью

1705 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании оценивалась связь между попаданием мышьяка через питьевую воду и концентрацией мышьяка в ногтях как биомаркером воздействия на человека. С этой целью мы собрали образцы ногтей у 40 здоровых участников из сельских районов округа Кабудраханг, пострадавших от мышьяка, на западе Ирана. В общей сложности было взято 49 проб с ногтей у людей, проживавших в районах, где не было зарегистрировано загрязнение источников питьевой воды мышьяком. Установлено, что содержание мышьяка в ногтях в 50 и 4,08% проб, собранных в загрязненных мышьяком и контрольных деревнях, превышало норму мышьяка в ногтях (0,43–1,08 мкг/г) соответственно. По результатам скорректированной множественной линейной регрессии была обнаружена значительная связь между концентрацией мышьяка в грунтовых водах и ногтях (p <0,001). Более того, была показана статистически значимая связь между содержанием мышьяка в образцах ногтей и полом (p = 0,037). На содержание мышьяка в ногтях существенно не влияли другие переменные, включая возраст, курение и ИМТ (p > 0,05). В свете результатов этого исследования использование биологических индикаторов, таких как ткани ногтей, из-за более простого отбора проб и меньшего риска внешнего загрязнения, подходит для оценки воздействия тяжелых металлов на загрязненных территориях.

Мышьяк считается одним из опасных металлоидов, попадающих в источники питьевой воды в результате естественной и антропогенной деятельности. Антропогенная деятельность, такая как применение гербицидов, пестицидов, консервантов древесины и металлургической промышленности, а также естественные источники воздействия мышьяка, включая геотермальные процессы, извержения вулканов и выветривание минералов, приводят к широко распространенному загрязнению мышьяком в подземных средах, таких как отложения, почва, поверхностные воды и источники подземных вод1,2,3,4,5. Этот металлоид, признанный Международным агентством по исследованию рака (IARC) и Агентством по охране окружающей среды США (USEPA) канцерогеном для человека, встречается в органических и неорганических формах и с различными степенями окисления (− 3, 0, + 3, + 5) в окружающей среде6,7. Непрофессиональное воздействие неорганического мышьяка (арсенита и арсената) при потреблении источников питьевой воды вызывает канцерогенные и неканцерогенные последствия для здоровья подвергающегося воздействию человека3,8,9. Острые и хронические последствия воздействия мышьяка на здоровье человека включают поражения кожи, сердечно-сосудистые заболевания, анемию, почечную недостаточность, а также нарушения дыхания и различные виды рака (легких, кожи, печени, почек и мочевого пузыря)10,11,12. Поэтому для обеспечения здоровья воды, пригодной для питья, максимально допустимый уровень мышьяка, рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения, составляет 10 мкг/л13,14. Кроме того, из-за широкого распространения мышьяка в окружающей среде и его потенциального вредного воздействия на здоровье человека, биологический мониторинг загрязняющих веществ имеет большое значение в токсикологических исследованиях для оценки воздействия на человека через природные и антропогенные источники. Биологический мониторинг обычно включает сбор жидкостей и тканей человеческого тела и их анализ для идентификации химических веществ или их метаболитов15,16. Существует несколько биомаркеров для выявления и оценки мониторинга воздействия мышьяка и его соединений на человека. Кровь, моча, волосы и ногти были идентифицированы как легкодоступные биомаркеры для оценки воздействия мышьяка в эпидемиологических исследованиях17. Среди этих биоиндикаторов количество мышьяка, измеренное в образцах крови и мочи, указывает на недавнее потребление мышьяка, примерно в течение четырех дней в образцах мочи и 2–6 часов в образцах крови18. С другой стороны, необходимость замораживания собранных образцов мочи, инвазивный характер методов сбора образцов крови и проблемы хранения, связанные с этими образцами, являются существенными недостатками, связанными с использованием этих биомаркеров19. В то время как количество мышьяка, измеренное в образцах волос и ногтей, отражает воздействие в течение более длительного периода (от 3 до 6 месяцев) по сравнению с жидкостями организма. По этой причине в группах населения, которые подвергаются воздействию высоких уровней мышьяка в течение длительного времени, особенно при употреблении питьевой воды, эти биомаркеры (образцы волос и ногтей) используются для количественной оценки уровней воздействия18,20. Следует отметить, что большая часть потребляемого мышьяка с питьевой водой выводится в виде метилированного мышьяка в течение 1–3 дней после воздействия. Однако некоторая часть неорганического мышьяка, впитавшегося в организм, имеет высокое сродство к связыванию сульфгидрильных групп и накоплению в плотных кератином тканях, таких как ногти и волосы18,21. Использование образцов волос в качестве биомаркера обсуждается из-за сильно варьирующейся скорости роста, необходимости знать биологию волос и возможности внешнего загрязнения по сравнению с образцами ногтей. В то время как использование образцов ногтей в качестве биоиндикаторов имеет больше преимуществ из-за меньшей вероятности внешнего загрязнения и гораздо более медленной скорости роста (0,9–1,5 мм/мес) по сравнению с образцами волос (6–36 мм/мес)17. Таким образом, данное исследование было направлено на оценку связи между воздействием мышьяка при употреблении питьевой воды и уровнями мышьяка в ногтях среди людей, которые жили в загрязненных сельских районах округа Кабудраханг на западе Ирана, где подвергались воздействию концентраций мышьяка в грунтовых водах в качестве основного источника загрязнения. источник питьевой воды с содержанием от очень низкого до высокого.