Bài báo đề cập tới các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về mối quan hệ giữa phơi nhiễm kết hợp với bitum và ánh sáng mặt trời với nguy cơ mắc bệnh ung thư da. Sự phơi nhiễm kết hợp có thể dẫn đến gia tăng độc tính và tỷ lệ thẩm thấu (Js) của PAHs qua da người. PAHs được chọn nghiên cứu là hỗn hợp PAHs (PAH-mix) hoặc PAHs trong chất ngưng tụ của khói bitum (BFC). Js được đo bằng kỹ thuật tế bào Franz, tế bào khuếch tán dòng chảy trong ống nghiệm gắn với da người (Hopf 2018). Khi có mặt của UV-S,Js cao hơn đối với naphthalene, anthracene và pyrene trong BFC (0,08-0,1ng/cm2/h) so với không có UV-S (0,02-0,26ng/cm2/h). Ngược lại, đối với naphthalene và benzo (a) pyrene (BaP) trong PAH-mix thì Js lớn hơn (0,97-13,01ng/cm2/h) so với không có UV-S (0,40-6,35ng/cm2/h). Thời gian trễ (Tlags) trong hỗn hợp PAH-mix thường ngắn hơn so với BFC, từ 1 đến 13 giờ. UV-S và PAHs kết hợp làm tăng đáng kể độc tính trên da. Sự tác động tổng hợp của UV-S và PAHs trong bitum dẫn đến sự gia tăng đáng kể độc tính trên da so với phơi nhiễm riêng biệt với UV-S hoặc PAHs, được xác định bằng kỹ thuật điện di gel tế bào đơn (SCRE) trên mẫu máu ngoại vi. Kỹ thuật thử nghiệm này là một phương pháp xác định tổn thương DNA đơn giản, nhanh và nhạy.
1. GIỚI THIỆU
Ước tính có khoảng hơn mười triệu trường hợp ung thư biểu mô tế bào đáy (carcinomas basal cells, basalioma) và gần 2,9 triệu ung thư biểu mô tế bào vảy (squamous cells) được chẩn đoán mỗi năm trên thế giới [2]. Ở Thụy Sĩ cũng như ở Hoa Kỳ, ung thư da chiếm hơn một phần ba các loại ung thư. Khoảng 17.000 ca tử vong hàng năm được cho là do ung thư da trên toàn thế giới [3]. Tia cực tím (solar ultraviolet radiation UV-S) do mặt trời phát ra được biết là tác nhân gây ra hầu hết các loại ung thư biểu mô tế bào vảy (50 đến 70%) và ung thư biểu mô tế bào đáy (50 đến 90%) [2]. Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) năm 2012 đã kết luận rằng bức xạ mặt trời gây ung thư cho con người (Nhóm 1) [4]. Ngoài bức xạ tia cực tím, thì căn nguyên của ung thư da còn do nhiều yếu tố khác nữa... Những yếu tố khác bao gồm: bức xạ ion hóa (Ionizing radiation), hydrocacbon thơm đa vòng - PAHs (hắc ín, than củi, parafin), asen, thuốc trừ sâu, dung môi công nghiệp nhất định, thuốc nhuộm, dầu, các ức chế miễn dịch mãn tính (đặc biệt ở những người ghép tạng)… [5]. Bảng 1 cho thấy các tác động sinh học của các bức xạ không ion hóa khác nhau, tùy thuộc vào bước sóng.
Bảng 1. Ảnh hưởng sinh học của các bức xạ không ion hóa khác nhau
|
Bước sóng |
Nguồn ví dụ |
Hiệu ứng sinh học |
UV-C |
100–280nm |
Chiếu xạ thực phẩm |
Da: Ban đỏ, có sắc tố Mắt: Viêm giác mạc |
UV-B |
280-315nm |
Phòng tắm nắng |
Da: Ung thư da, phản ứng da nhạy cảm, sản xuất vitamin D Mắt: Đục thủy tinh thể quang hóa |
UV-A |
315-400nm |
Ánh sáng đen, ánh sáng mặt trời |
Da: Ung thư da, Erythema, tăng sắc tố Mắt: Đục thủy tinh thể quang hóa |
Ánh sáng nhìn thấy được |
400-780nm |
Tia laser, ánh sáng mặt trời |
Da: Ung thư da, da lão hóa Mắt: Tổn thương võng mạc quang hóa và nhiệt. |
Hồng ngoại (IR) |
780nm-1mm |
Tia laser, ánh sáng mặt trời, điều khiển từ xa |
Da: Bỏng da, cháy nắng Mắt : Bỏng giác mạc, đục thủy tinh thể |
Theo Burstin (2001) [1], có khoảng 100.000 người công nhân làm đường ở Âu Châu. Trong các hoạt động này, người lao động phơi nhiễm với bitum chứa các chất gây ung thư, như kim loại nặng và hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs). Công nhân làm đường không chỉ phơi nhiễm với nhựa đường, khói bitum mà còn phơi nhiễm với tia cực tím (UV-S) - một tác nhân gây ung thư khác.
Ở Thụy Sĩ, mỗi năm có 25.000 người bị ung thư da nặng (theo thống kê của Liên đoàn Ung thư Thụy Sĩ) và gần 1.000 người bị ung thư da nghề nghiệp (theo thống kê của Tổ chức Bảo hiểm Tai nạn Quốc gia Thụy Sĩ -SUVA). Vào tháng 5 năm 2010, Tòa án An sinh Xã hội Bourg-en-Bresse ở Pháp lần đầu tiên đã thừa nhận mối quan hệ nhân quả giữa bệnh ung thư da gây tử vong của một công nhân làm đường với việc anh ta phơi nhiễm với khói bitum. Năm 2013, IARC đã kết luận rằng: nhựa đường (CAS số 8052-42-4) và khí thải của nhựa đường thuộc Nhóm 2B và bitum bị oxy hóa (CAS số 64742-93-4) thuộc Nhóm 2A là những chất có khả năng gây ung thư [6].
Vấn đề nghiên cứu đặt ra là: Liệu việc phơi nhiễm nghề nghiệp với bitum kết hợp với UV-S có làm tăng nguy cơ ung thư da không?
Mục đích của nghiên cứu này là: (i) Xác định xem có đúng là PAHs trong bitum đi qua da người khi công nhân phơi nhiễm với nhựa đường và hoặc khói bitum. Sự phơi nhiễm kết hợp có thể làm gia tăng độc tính và tỷ lệ thẩm thấu (Js) của PAHs qua da người hay không?; (ii) Đánh giá ảnh hưởng kết hợp của UV-S và PAHs đến độc tính của chúng trên da..
2. PHƯƠNG PHÁP VÀ TƯ LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1. Tạo khói bitum (BFC)
Khói từ nhựa đường được (CAS 8052-42-4; CTW-Strassenbaustoffe AG, Thụy Sĩ) tạo ra trong thời gian một tuần. Máy tạo khói bitum đã được mô tả trong nghiên cứu trước đây [7]. Bitum được làm nóng trong bình đến 170ºC. Khói được thu thập bằng hệ thống ngưng tụ, sau đó chiết bằng dichloromethane. Dichloromethane được làm bay hơi nhẹ nhàng cho đến khi độ giảm khối lượng BFC ổn định. 2-4ml chất ngưng tụ thu được trong 7 ngày được pha loãng trong toluen và chuyển đến phòng thí nghiệm da liễu.
2.2. Đèn năng lượng mặt trời
Đèn xenon 1000W (Solar LIGHT® Model LS-1000-4S-009 Solar Simulator, Glenside, Pennsylvania, USA) được sử dụng cho các thí nghiệm. Phổ UV-S bao gồm 9,5% UVB và 90,5% UVA, phù hợp chặt chẽ với quang phổ của ánh sáng mặt trời [8]. Liều ban đỏ chuẩn (SED), tương đương 100J/m2, được đo bằng máy chuyên dụng (Máy đo bức xạ ánh sáng mặt trời PMA2100 được trang bị PMA2101S S/N:17789). Thời gian phơi nhiễm được chọn cho các thí nghiệm là: 10-15 phút tương đương 22,5-30mJ/cm2 (2-3 SED) và 40 phút tương đương 60mJ/cm2 (6 SED). Nói cách khác, 10 phút phơi nhiễm có thể gây cháy nắng đối với những người có làn da rất nhạy cảm. Để so sánh với các phép đo ngoài trời, do nó không tuyến tính trong ngày và phụ thuộc vào thời tiết, có thể tương đương phơi nắng (nằm ngang với mặt đất) vào buổi trưa mùa hè trong 1 giờ [9].
2.3. Da người
Da của bệnh nhân hiến tặng được phẫu thuật loại bỏ tại bệnh viện đại học Lausanne (CHUV). Da được lấy từ ngân hàng sinh học của Khoa Y học Cơ xương khớp (DAL), do người ẩn danh quyên góp, phù hợp với quy định và được chấp nhận bởi Ủy ban đạo đức của Bang theo giao thức 264/12. Sau phẫu thuật không quá 2 giờ, da được gắn vào các tế bào khuếch tán dòng chảy. Số lượng daN = 10, trong đó, 5da được sử dụng để nghiên cứu độ thẩm thấu và 5da để kiểm tra mô học.
2.4. Thí nghiệm tế bào khuếch tán dòng chảy qua (kỹ thuật tế bào Franz)
Da bị bệnh da liễu (Acculan®II, B. Braun / Aesculap, Sempach, Thụy Sĩ) với độ dày 800μm, và các đĩa da được gắn vào các tế bào khuếch tán dòng chảy. Một giá đỡ gồm sáu tế bào khuếch tán dòng chảy có áo khoác (thể tích bộ tiếp nhận 12ml; PermaGear mua từ Hệ thống phân tích SES, Bechenheim, Đức) được vận hành ở 32°C. Đối với các nghiên cứu về độ thẩm thấu, máy bơm nhu động (Ismatec IPC-N, IDEX Health & Science GmbH, Wertheim-Mondfeld, Đức) chạy ở lưu lượng 40μl/phút và bộ thu phân đoạn (FC204, Gilson Inc., Middleton, WI, USA) tự động lấy mẫu chất lỏng trong bể chứa dung dịch muối với 6% Brij®. Đối với các nghiên cứu về dấu ấn sinh học trên da, hệ thống được vận hành ở chế độ tĩnh. Để giữ cho làn da được nuôi dưỡng trong suốt thí nghiệm 24h, chất lỏng chứa là Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM D6429 từ Aldrich-Sigma, Thụy Sĩ). Diện tích da tiếp xúc là 1,77cm2. Mẫu hỗn hợp PAH (60μl) hoặc BFC (60μl) được thêm vào vùng da gắn kết và áp dụng tiếp xúc UV-S với liều lượng tương đương với 6SED (60mJ/cm2),tương ứng với liều lượng vô hạn. Các tế bào được chạy nhân đôi hoặc ba lần tùy thuộc vào lượng da của người hiến tặng cho mỗi lần phơi nhiễm (PAH có hoặc không có UV-S) và các đối chứng. Lấy mẫu tự động được thiết lập cho các khoảng thời gian kéo dài 24 giờ. Các mẫu được thu thập trong lọ thủy tinh màu nâu để tránh tác động của ánh sáng.
2.5. Phân tích hóa học
Nồng độ PAH được xác định đối với chất ngưng tụ bitum (Bảng 2A, 2B) được sử dụng trong các thí nghiệm. Các lọ thu thập màu nâu từ các thí nghiệm tế bào khuếch tán dòng chảy đã được chiết xuất trước đó phân tích. Phương pháp chiết xuất đã được công bố [10], với cột chiết pha rắn (SPE; HyperSep C18, 500mg, 6ml) đã được điều hòa (metanol (5ml) và rửa bằng nước (5 ml)). Tổng thể tích lấy mẫu được thêm vào và rửa hai lần bằng nước (5ml). Các PAHs được loại bỏ bằng etyl axetat (5ml), làm khô, và hoàn nguyên trong axetonitril (500μl). Các mẫu được tiêm vào máy sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và được phân tích trên cột (Pinnacle II, PAH, 4μm 150 x 3,2mm) ở 30°C, tốc độ pha động 1,3ml/phút và với pha động A (nước: acetonitril 50:50) và B (100% acetonitril) và chương trình pha động như sau: Gradient % A:% B: 0 phút 80:20, 3 phút 80:20, 10 phút 0:100 và 15 phút 0:100. Các chất phân tích được phát hiện và định lượng bằng Detector huỳnh quang (Fluorescent ProStar 363) với các bước sóng (nm) kích thích (λex) và phát xạ (λem) như sau; naphthalene λex 280 λem 340, anthracene λex 250 λem 376, pyrene λex 333 λem 382, chrysene λex 280 λem 378, và benzo (a) pyrene λex 296 λem 405. Các giới hạn định lượng là từ 10-20ng/mL cho năm PAH.
Bảng 2A. Nồng độ của các PAH riêng lẻ bôi lên da (60µl với nồng độ 5000ng/µl) và tốc độ thẩm thấu thu được (J), độ trễ thời gian (Tlag) và hệ số (Kp) [7]
PAH |
|
PAH-mix |
|||
Nồng độ bắt đầu |
Tốc độ thẩm thấu (J) |
Tlag |
Kp |
||
n |
(ng/µl) |
(ng/cm2/h) |
(h) |
(cm/h) |
|
Naphthalene |
6 |
5000 |
13,01±15,25 |
5 |
2,60E-03 |
Naphthalene+UV-S |
12 |
5000 |
6,35 ± 5,43 |
6 |
1,27E-03 |
Anthracene |
6 |
5000 |
1,73 ± 0,92 |
5 |
3,46E-04 |
Anthracene + UV-S |
12 |
5000 |
2,20 ± 1,44 |
5 |
4,40E-04 |
Pyrene |
6 |
5000 |
2,77 ± 2,40 |
10 |
5,54E-04 |
Pyrene + UV-S |
12 |
5000 |
3,98 ± 3,37 |
11 |
7,96E-04 |
Chrysene |
2 |
5000 |
1,46 ± 1,44 |
1 |
2,92E-04 |
Chrysene + UV-S |
4 |
5000 |
2,11 ± 1,44 |
1 |
4,22E-04 |
BaP |
6 |
5000 |
0,97 ± 2,09 |
1 |
1,94E-04 |
BaP + UV-S |
12 |
5000 |
0,40 ± 0,66 |
1,5 |
8,00E-05 |
Bảng 2B. Nồng độ của các PAH trong chất ngưng tụ bitum BFC bôi lên da (60µl) và tốc độ thẩm thấu thu được (J), độ trễ thời gian (Tlag) và hệ số (Kp) [7]
PAH |
|
bitumen fume condensate BFC |
|||
Nồng độ bắt đầu |
Tốc độ thẩm thấu (J) |
Tlag |
Kp |
||
n |
(ng/µl) |
(ng/cm2/h) |
(h) |
(cm/h) |
|
Naphthalene |
4 |
260 |
0,26 ± 0,29 |
13,5 |
1,00E-03 |
Naphthalene + UV-S |
8 |
260 |
1,08 ± 2,23 |
8,5 |
4,15E-03 |
Anthracene |
4 |
50 |
0,02 ± 0,02 |
5 |
4,00E-04 |
Anthracene + UV-S |
8 |
50 |
0,12 ± 0,18 |
2 |
2,40E-03 |
Pyrene |
4 |
50 |
0,04 ± 0,08 |
1 |
8,00E-04 |
Pyrene + UV-S |
8 |
50 |
0,08 ± 0,09 |
1 |
1,60E-03 |
Chrysene |
2 |
90 |
NA |
NA |
NA |
Chrysene + UV-S |
4 |
90 |
NA |
NA |
NA |
BaP |
4 |
60 |
0,01 ± 0,01 |
7 |
1,67E-04 |
BaP + UV-S |
8 |
60 |
0,01 ± 0,02 |
1,5 |
1,67E-04 |
NA Không có - không phát hiện thấy chrysene trong chất lỏng hồ chứa |
2.6. Phân tích dữ liệu
Hệ số thấm (Kp) được ước tính từ độ dốc của các ô hấp thụ tích lũy theo thời gian. Thời gian trễ (τ) được ước tính là điểm chặn của phần trạng thái ổn định của đường cong tốc độ thấm (J) với trục thời gian. Tốc độ thẩm thấu riêng lẻ được tính toán từ mỗi ô khuếch tán, độ lệch chuẩn và trung bình được tính toán cho nhóm. Kp được ước tính bằng cách chia J cho nồng độ được áp dụng.
2.7. Điện di gel tế bào đơn (SCRE) hay Khảo nghiệm sao chổi (Comet Assay)
Đây là phương pháp đơn giản, nhanh và nhạy để xác định tổn thương DNA. Thử nghiệm sao chổi được thực hiện theo mô tả của Danisman Bruschweiler và cộng sự [11]. Bao gồm, ba lớp agarose trên mỗi liên kết gel đã được sử dụng. Lớp dưới cùng được chuẩn bị với 0,5% agarose thông thường, được chuyển thành màng liên kết gel (Gel Bond® Film; Lonza) (100mm×150mm). Lớp agarose thông thường này được bao phủ bởi lớp vỏ siêu nhỏ (20mmx20mm) và để trong 10 phút ở 4°C. Vỏ hiển vi được loại bỏ sau khi trùng hợp agarose. Đối với lớp chứa tế bào, chúng tôi trộn hỗn dịch tế bào (50μl) với 0,7% agarose tan chảy thấp (325μl). Một phần nhỏ (70μl) hỗn hợp này (huyền phù tế bào và agarose tan chảy thấp) được chuyển lên agarose thông thường làm lớp thứ hai và sau đó được phủ bằng lớp phủ siêu nhỏ. Lớp này đông đặc ở 4°C sau 20 phút, và nắp hiển vi được gỡ bỏ. Sau đó, lớp chứa tế bào được bao phủ bằng 0,7% agarose nóng chảy thấp (70μl) (lớp thứ ba) và ngay lập tức được phủ bằng một lớp phủ siêu nhỏ. Lớp thứ ba này được để trong 15 phút ở 4°C. Nắp kính hiển vi đã được gỡ bỏ. Màng GelBond chứa các mẫu được đặt trong dung dịch ly giải (2M NaCl, 0,15M NaOH, 100mM Na2EDTA, 10mM Tris, 10% dimetyl silfoxit và 1% triton X-100) trong một giờ ở 4°C. Sau đó, phim được ngâm trong dung dịch đệm điện di lạnh (NaOH 0,3M, EDTA 0,9mM, pH 13) trong 20 phút để cho phép DNA tháo xoắn. Điện di được tiến hành trong 24 phút ở 23V, 270mA với đệm điện di mới. Phim được rửa bằng dung dịch đệm trung hòa (dung dịch Tris 400mM, pH 7,5) trong 15 phút và để khô ở nhiệt độ phòng qua đêm. Các mẫu được nhuộm vết bạc theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Một cách ngắn gọn, các mẫu được cố định (10% axit axetic, 10% cô đặc cố định entrancer, 50% metanol, và 30% H2O) trong 20 phút trên máy lắc ngang và sau đó rửa hai lần bằng nước cất trong 10 phút. GelBond được đặt trong dung dịch tạo màu và phát triển trong 15 phút. GelBond được rửa bằng axit axetic 5% trong 15 phút, tiếp theo là nước cất trong 5 phút, và để khô ở nhiệt độ phòng. Phim GelBond cho mỗi mẫu được đặt trên một phiến kính và sao chổi được ghi dưới kính hiển vi. Thiệt hại DNA được định lượng theo cách thủ công bằng cách chấm điểm trực quan các tế bào thành bốn loại (0–3) (Hình 1) tương ứng với kích thước đuôi với 0 đại diện cho không có thiệt hại, 1 đại diện cho mức thiệt hại thấp (đầu đuôi), 2 đại diện cho mức độ trung bình mức độ thiệt hại (một cái đuôi rõ ràng có thể nhìn thấy), 3 đại diện cho mức độ thiệt hại cao (đuôi sao chổi bắt đầu sờn; mật độ thấp).
Để thử nghiệm, nhóm nghiên cứu cho máu mao mạch dưới da người vào đĩa Petri. Tiếp xúc với PAHs, với tia cực tím hoặc cả hai trong một giờ được thực hiện bằng đèn UV phòng thí nghiệm Hg (Camag UV,hai ống UV để chiếu sáng 1×UV 254nm & 1×UV 366nm, mỗi ống 8W, Mutens, Thụy Sĩ) ở bước sóng 366nm ở cách da 10cm.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Sự thẩm thấu qua da của con người
Các đường cong về độ thẩm thấu qua da của 5PAHs sau khi sử dụng hỗn hợp PAHs và chất ngưng tụ bitum có và không có đồng thời tiếp xúc với UV-S được thể hiện trong Bảng 2A và 2B [7].Js cao hơn khi có mặt UV-S đối với naphthalene, anthracene và pyrene trong BFC (0,08-0,1ng/cm2/h) so với không có (0,02-0,26ng/cm2/h). Naphthalene và benzo (a) pyrene (BaP) trong hỗn hợp PAH-mix có Js lớn hơn khi không có mặt UV-S (0,97-13,01ng/cm2/h) so với có UV-S (0,40-6,35ng/cm2/h). Thời gian trễ (Tlags) trong hỗn hợp PAH là thường ngắn hơn so với BFC, từ 1 đến 13 giờ.
Mặc dù sự khác biệt giữa phơi nhiễm PAHs và đồng thời tiếp xúc với UV-S hoặc không, không có ý nghĩa thống kê, 5PAHs trong hỗn hợp được chứng minh là có tốc độ thẩm thấu thấp (0,97-13,01ng/cm2/h) và thời gian trễ khác nhau (1 -10 giờ). Với việc đồng thời tiếp xúc với UV-S, tỷ lệ thẩm thấu của PAHs vẫn thấp, nhưng tốc độ thấm tăng đối với anthracene, pyrene và chrysene. Đối với PAHs trong khí ngưng tụ bitum, tỷ lệ thấm naphthalene, anthracene và pyrene tăng lên khi đồng tiếp xúc với UV-S. Các tác giả [7] tìm cách chứng minh rằng sự khuếch tán của PAHs qua da sẽ tăng lên khi chiếu tia UV, điều này không đúng trong trường hợp này.
Có thể giải thích hợp lý như sau: PAHs phân hủy tự nhiên dưới ánh sáng UV [12], trên các phương tiện khác nhau và với tốc độ khác nhau, như được trình bày trong Bảng 3A, 3B và Bảng 4. Thang đo hoạt độ quang cho các PAH được chọn là: Anthracene >> BaP> phenanthrene> benz[a] anthracene >> benzo[k]fluoranthene. Tỷ lệ khuếch tán thấp của một số PAH qua da dưới chiếu xạ UV có thể được giải thích đơn giản là do phân hủy. Sự phân hủy PAHs bởi ánh sáng mặt trời trong khí quyển trong một năm đã được nghiên cứu kỹ lưỡng [13] và các sản phẩm phân hủy được xác định trên bụi đô thị là PAHs bị oxy hóa (OXPAH) ở dạng PAH-dione hoặc là quinon. Ví dụ :naphthalen-> naphthalen 1,2-dione et naphthalen 1,4-dione ; fluorene -> fluorene 9-one ; anthracen -> anthracen 5,10-dione ; phenanthrene -> phenanthrene 9,10-dione ; benz [a] anthracene -> benz [a] anthracene 7,12-dione ; BaP -> BaP 6,12-dione, BaP 1,6-dione et BaP 3,6-dione ; benzo [k] fluoranthene -> benzo [k] fluoranthene 7,12-dione.
Bảng 3A. Tốc độ phân hủy của BaP trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau
Phương tiện truyền thông |
Điều kiện chiếu xạ |
Chu kỳ bán rã T1/2 |
Lắng đọng trên giấy lọc |
Toàn bộ bóng tối, 25°C |
44 ngày [14] |
Dung dịch benzen |
Đèn Xe 400W ở 40cm |
17 ngày [15] |
Dung dịch Cyclohexane |
Ánh sáng mặt trời trong 45,5 giờ |
12% lỗ |
Trên các hạt bụi |
Ánh sáng mặt trời trong 6 giờ |
15-50% lỗ [16] |
BaP trên silica gel |
Ánh sáng mặt trời (270mW/cm2) |
1 giờ [12] |
BaP trên silica gel |
Đèn Hg 500W ở 50cm (270mW/cm2) |
20 phút [12] |
Hỗn hợp 6 PAHs/SiO2 |
Đèn Hg 500W ở 50cm (270mW/cm2) |
40 phút [12] |
Hỗn hợp 13 PAHs/SiO2 |
Đèn Hg 500W ở 50cm (270mW/cm2) |
2 giờ 40 phút [12] |
Hỗn hợp 20 PAHs/SiO2 |
Đèn Hg 500W ở 50cm (270mW/cm2) |
4 giờ [12] |
Bảng 3B. Thời gian bán hủy T1/2 (giờ) của PAH được hấp phụ trên môi trường silica gel dưới bức xạ ánh sáng mặt trời mô phỏng (đèn Hg 500W ở 50cm, 270 mW/cm2) [12]
PAHs |
Thời gian bán hủy, T1/2 (giờ) |
9,10-Dimethylphenanthrene |
0,3 |
Anthracene |
0,7 |
9-Methylanthracene |
1,0 |
Fluorene |
1,7 |
Benzo[a]pyrene |
4,0 |
Pyrene |
5,3 |
Phenanthrene |
5,4 |
Perylene |
5,4 |
1-Methylpyrene |
5,4 |
1-Methylphenanthrene |
5,4 |
3,6-Dimethylphenanthrene |
5,7 |
Benz[a]anthracene |
6,7 |
1,3-Dimethylpyrene |
7,3 |
Fluoranthene |
10,7 |
Benzo[e]pyrene |
15,6 |
Benzo[k]fluoranthene |
15,9 |
Chrysene |
16,9 |
Bảng 4. Nồng độ PAHs (ppm hoặc µg/g) trong bitum, nhựa than đá và trong khói (theo ppm BSM) từ bitum và hắc ín [17]
PAHs [ppm] |
Bitum (min-max) |
Nhựa than |
Khói bitum 160-250°C |
Khói hắc ín than 160-250°C |
Phenanthrene |
0,32-7,3 |
19’850-25’700 |
107-842 |
2,0-2,5 x105 |
Anthracene |
0,01-0,32 |
4’600-7’310 |
3,6-22 |
0,56-0,76 x105 |
Fluoranthene |
0,1-0,72 |
29’000-36’000 |
13-32 |
0,76-0,92 x105 |
Pyrene |
0,17-1,5 |
21’300-27’200 |
15-134 |
0,44-0,55 x105 |
Chrysene |
0,8-3,9 |
11’200-24’510 |
12-40 |
0,12-0,059 x105 |
Perylene |
0,04-3,9 |
2’770-3’500 |
1,7-15 |
119-456 |
Benzo(k)fluoranthene |
nd-2,2 |
5’250-6’010 |
nd-2,6 |
377-1’216 |
Benzo(a)pyrene |
0,22-1,8 |
11’360-15’170 |
2,9-8,5 |
553-2’022 |
Benzo(g,h,i)perylene |
1,2-5,7 |
3’430-3’530 |
6,0-15 |
34-200 |
Anthanthrene |
nd-0,11 |
1’231-1’728 |
nd |
9-69 |
Dibenzo(a,i)pyrene |
nd-0,6 |
127-164 |
nd-0,5 |
nd-0,6 |
Coronene |
nd-0,4 |
nd-120 |
nd-11 |
nd |
nd: không được phát hiện, dưới giới hạn phát hiện (LOD) |
Sự khác biệt nhỏ về lượng PAH khuếch tán qua da không giải thích được nguy cơ ung thư da gia tăng. Điều này khiến các tác giả phải tiếp tục thự hiện các nghiên cứu khác để giải thích tác động đồng thời của PAHs dưới da và tia UV từ mặt trời.
3.2. Khảo nghiệm sao chổi (Comet Assay)
Hình 2A: sau 1 giờ phơi nhiễm với 100 ng hỗn hợp 16 PAHs EPA trong bóng tối, sao chổi loại 1, thiệt hại DNA mức thấp. Hình 2B: sau 1 giờ phơi nhiễm với một mình tia UV 366nm xuyên qua da, sao chổi loại 2, thiệt hại DNA mức trung bình; và cuối cùng là Hình 2C : sao chổi loại 3, thiệt hại DNA mức cao khi phơi nhiễm với cả 2 cùng một lúc, tức là với tia UV và 100ng hỗn hợp 16 PAHs EPA (naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benz[a]anthracene, chrysene, benzo[b]fluoranthene, benzo[a]pyrene, benzo[k]fluoranthene, benzo[g,h,i]perylene, indeno[1,2,3-cd]pyrene, dibenz[a,h]anthracene).
Các hiện tượng sau đây được quan sát bằng kỹ thuật xét nghiệm Sao chổi:
· Phơi nhiễm với hỗn hợp PAH trong bóng tối sẽ gây tổn thương DNA yếu dưới da khi hấp thụ qua da, sao chổi loại 1, thiệt hại DNA mức thấp.
· Tia UV đi qua da tốt và gây tổn thương DNA vừa phải cho các tế bào máu, sao chổi loại 2, thiệt hại DNA mức trung bình.
· Hỗn hợp PAH một khi xâm nhập vào da, kết hợp với tia UV xuyên qua da sẽ gây tổn hại rất đáng kể cho DNA, sao chổi loại 3, thiệt hại DNA mức cao.
Tóm lại, mức tổn thương DNA qua da xếp theo thứ tự : PAHs <<tia UV <<PAHs + tia UV.
Thí nghiệm này chứng minh rõ ràng rằng, sự hiện diện của PAHs dưới da do khuếch tán kết hợp với chiếu xạ tia cực tím UV làm gia tăng mức tổn thương DNA. Thử nghiệm sao chổi là một phương pháp xác định tổn thương DNA đơn giản, nhanh và nhạy.
4. KẾT LUẬN
Kết quả của nghiên cứu cho thấy: 1) PAHs – các tác nhân gây ung thư có trong bitum hoặc trong khói bitum có thể xâm nhập vào da của công nhân làm đường khi phơi nhiễm kéo dài vài giờ và gây tổn thương DNA; 2) Tia UV của mặt trời cũng có thể xuyên qua da và gây tổn thương DNA lớn hơn; và 3) Sự kết hợp của PAHs dưới da và tia UV mặt trời gây tổn thương DNA lớn nhất. Nghiên cứu này đã cho thấy thử nghiệm sao chổi là công cụ theo dõi thành công tác động gây độc gen của PAHs và tia UV trong nghiên cứu bệnh ung thư da. Các sản phẩm PAH bị oxy hóa bởi sự phân hủy quang học (OXPAH) cũng có thể tạo ra ứng suất oxy hóa và góp phần phá vỡ sợi DNA đứt gãy như cho thấy nguy cơ căng thẳng oxy hóa tăng lên và các tác động gây độc gen liên quan đến việc điều trị bệnh vảy nến thể mảng (plaque psoriasis) bằng liệu pháp Goeckerman (phơi nhiễm kết hợp với thuốc mỡ nhựa than thô 3% và bức xạ UV) [18]. Điều này cho phép khẳng định rằng việc công nhân làm đường phơi nhiễm lâu dài với nhựa đường, khói nhựa đường và ánh nắng mặt trời sẽ làm gia tăng đáng kể nguy cơ phát triển ung thư da. Điều quan trọng là phải làm cho người lao động nhận thức được các nguy cơ ung thư da khi phơi nhiễm với bitum và ánh sáng mặt trời. Cần tránh phơi nhiễm với nhựa đường hoặc khói bitum. Mang trang bị bảo hộ cá nhân: găng tay, giày và quần áo bảo hộ để bảo vệ da khỏi bitum và các dẫn xuất của nó. Ngoài ra, chúng còn bảo vệ công nhân khỏi tia cực tím UV mặt trời và tránh bị bỏng. Với những lo ngại về việc sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo và kỹ thuật sạch ("CleanTec"), trong những năm gần đây đang thịnh hành xu hướng tái chế chất thải mặt đường để làm hỗn hợp bitum mới. Thực tế phổ biến là khôi phục các lớp mặt đường cũ và trộn chúng để tạo ra lớp mới. Các lớp cũ thường là nhựa than đá, nên hàm lượng PAHs cao hơn từ 100 đến hơn 10.000 lần so với bitum (Bảng 4). Cần phải kiểm tra hàm lượng PAHs của các lớp cũ trước khi đưa ra quyết định xử lý lại. Cần phát triển ngay các kỹ thuật phân biệt nhựa than đá nhanh và đơn giản, để tránh phơi nhiễm cho công nhân và ô nhiễm môi trường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Burstyn I (2001) "Exposure assessment for a multicentric cohort study of cancer risk among European asphalt workers [PhD thesis]" . Utrecht, Utrecht University (ISBN 90-393-2700-9).
[2]. Lucas R, McMichael T, Smith W, et al. "Solar ultraviolet radiation : Global burden of disease from solar ultraviolet radiation". In : Environmental Burden of Disease Series, Prüss-Üstün A, Zeeb H, Mathers C, et al., Eds. Geneva :World Health Organization, 2006;206 p.
[3]. Bulliard JL, Levi F, Panizzon RG (2009). "Epidémiologie des cancersépithéliaux de la peau". Rev Med Suisse 5 : 882-8
[4]. IARC (2012) Radiation. Lyon, "France:International Agency for Research on Cancer".
[5]. Karagas MR,Weinstock M, Nelson HH (2006). "Keratinocyte carcinomas (basal and squamous cell carcinomas of the skin)". In : Cancer Epidemiology and Prevention, Schottenfield D, Fraumeni Jr JF, Eds.New York : Oxford University Press, 2006;1230-50.
[6]. IARC (2013) "Bitumen and bitumen emissions, and some N- and S-hetrocyclic aromatic hydrocarbons". Lyon, France:International Agency for Research on Cancer.
[7]. Hopf NB, Spring P, Hirt-Burri N, Jimenez S, Sutter B, Vernez D, Berthet A (2018). "Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) skin permeation rates change with simultaneous exposures to solar ultraviolet radiation (UV-S)". Toxicology Letters, 287 pp. 122-130 doi : 10.1016/j.toxlet.2018.01.024
[8]. Diffey BL (2002) "Sources and measurement of ultraviolet radiation". Methods; 28 4-13.
[9]. Milon A, Sottas P-E, Bulliard J-L, Vernez D. (2007) "Effective exposure to solar UV in building workers: influence of local and individual factors". J Expo Sci Environ Epidemiol; 17 58-68.
[10]. Huynh CK, Vu Duc T, Deygout F, Le Coutaller P, Surmont F. (2007) "Identification and quantification of PAH in bitumen by GC-ion-MS and HPLC-fluorescent detectors". Polycyclic Aromatic Compounds; 27 107-21.
[11]. Danisman Bruschweiler E, Wild P, Huynh CK, Savova-Bianchi D, Danuser D, Hopf NB (2016) "DNA Damage among Wood Workers Assessed with the Comet Assay", Environmental Health Insights (2016):10,105-112
[12]. Vu-Duc T, Huynh CK (1991) "Photodecomposition rates of adsorbed PAH and mutagenic activity of irradiated sythetic mixtures". PAH XI: Measurement, means and metabolism, Batelle Press, Columbus, Richland, 1220 pg, ISBN 0-935470-58-1 Battelle Press, Eleventh International Symposium on Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, 979-994
[13]. Vu Duc T, Huynh CK (1993) "Year round measurement of PAH and oxidized-PAH in urban air in relation with temperature and solar energy". PAH XIII: Synthesis, properties, analytical, measurements, occurrence and biological effects, Batelle Press, Gordon and Breach Science Publishers, 1272 pg, ISBN 2-88124-545-5, 527-534
[14]. Rondia D (1965) "Sur la volatilité des hydrocarbures polycycliques". Int J Air Water Pollut 9 :113-121
[15]. Masuda Y, Karatsune M (1966) "Photochemical oxydation of benzo[a]pyrene". Int J Air Water Pollut 10 :805-811
[16]. Karatsune M, Hirohata T (1962) "Decomposition of polycyclic aromatic hydrocarbons under laboratory illuminations". Natl Cancer Inst Monogr 9 :117-125
[17]. Brandt H, De Groot P, Molyneux M and Tindle P (1985). "Sampling and analysis of bitumen fumes", Ann Occup Hyg 29(1): 27-80.
[18]. Borska L, Andrys C, Krejsek J, Palicka V, Chmelarova M, Hamakova K, Kremlacek J, Fiala Z (2014) "Oxidative Damage to Nucleic Acids and Benzo(a)pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide-DNA Adducts and Chromosomal Aberration in Children with Psoriasis Repeatedly Exposed to Crude Coal Tar Ointment and UV Radiation". Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2014 Article ID 302528, 10 pge https://doi.org/10.1155/2014/302528.
Huỳnh Công Khanh
Viện Lao động và Sức khỏe Thụy Sĩ (IST)