Biologische Signaturen, die sich aus der beruflichen Exposition gegenüber komplexen Mischungen von PAKs ergeben (PAH-ProMetGen)

PAKs sind allgegenwärtige Schadstoffe, die verschiedene Krankheiten auslösen, unter denen Krebs der bedeutendste Endpunkt ist, mit erhöhten Inzidenzen von Lungen-, Haut- und Blasenkrebs. PAKs induzieren genotoxische Wirkungen (Schwesterchromatidenaustausch, Mikrokerne, DNA-Schäden), erfordern aber als indirekt wirkende Karzinogene eine metabolische Aktivierung beim Menschen. Daher ist die Kenntnis der nach PAH-Exposition beteiligten Stoffwechselwege entscheidend für das Verständnis und die Prävention von Krebsrisiken. Außerdem wird angenommen, dass die Exposition gegenüber PAK andere schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit hat (Diabetes, Entzündungen, Unfruchtbarkeit, Herz-Kreislauf-Erkrankungen). Leider sind frühe krankheitsbezogene Biomarker noch weitgehend unbekannt und unser Verständnis der beteiligten Mechanismen ist noch begrenzt. Die selten existierenden biologischen Grenzwerte beziehen sich entweder auf nicht krebserzeugende PAK (Pyren) oder auf Entgiftungswege (3-OHBaP für BaP), obwohl jetzt neue Biomarker verfügbar sind, die den genotoxischen Weg von BaP (TetraolBaP) widerspiegeln. Es besteht daher Bedarf an der Identifizierung relevanterer Expositions-/Wirkungs-Biomarker und an einem besseren Verständnis der biologischen Folgen einer PAK-Exposition sowie der damit verbundenen beteiligten Stoffwechselwege.

Die Ziele des Projekts sind:

• Um die molekularen, metabolischen und genotoxischen Auswirkungen, die sich aus der Exposition gegenüber PAK ergeben, besser zu verstehen und zu charakterisieren und solche Auswirkungen mit den biologischen Konzentrationen verschiedener PAK-Metaboliten zu verknüpfen,
• Untersuchung des Einflusses des BaP-Stoffwechsels (genotoxischer versus Detoxikationsweg) auf die differentielle Expression von Metaboliten / Proteinen und auf genotoxische Endpunkte, um relevante Daten für die Ableitung neuer biologischer Grenzwerte zu erhalten,
• Aufklärung der Zusammenhänge zwischen Omics-Deregulierungen aufgrund von PAH-Expositionen und aktivierten Stoffwechselwegen, um mögliche Wirkungs-Biomarker für das Human-Biomonitoring zu definieren.

Die Originalitäten des Projekts sind die folgenden. Erstens handelt es sich um eine Humanstudie, die in realen beruflichen Umgebungen an Arbeitern durchgeführt wurde, die repräsentativen PAH-Mischungen ausgesetzt waren. Es handelt sich um einen multidisziplinären Ansatz, der gleichzeitig aktuelle Biomonitoring-, Omik- und Zytogenetikanalysen kombiniert, die einen umfassenden Überblick über Stoffwechselreaktionen und Proteinexpressionen nach beruflicher Exposition gegenüber PAH-Mischungen geben und die Identifizierung der beteiligten biologischen Prozesse ermöglichen werden. Karzinogene BaP-Metaboliten (Tetraol-BaP und 3-OHBaP) werden gleichzeitig analysiert, um die beiden Hauptstoffwechselwege von BaP zu vergleichen.

Die Hauptschritte der Projekte werden sein:

• Rekrutierung von 100 Arbeitern, die unterschiedlich PAK-Mischungen ausgesetzt waren, die über zwei Zeiträume (nach Wochen der Exposition und nach 3 Wochen ohne berufliche Exposition) beprobt wurden,
• Erfassung relevanter Daten (Arbeitsmerkmale, Tätigkeiten / Aufgaben, Berufserfahrung, Anzahl der Expositionsjahre, Rauchgewohnheiten, Nahrungsaufnahme, Komorbidität),
• Toxikologische Analysen (LC-Fluoreszenz und GC-MS-MS) von Harnmetaboliten verschiedener gasförmiger und partikulärer PAK (Naphtalin, Fluoren, Phenanthren, Pyren, BaP, BeP, Chrysen, Benzo(b)Fluoranthen, Benzo(k)Fluoranthen, Benzo (a)Anthracen),
• Proteomikanalysen an Blutproben durch einen Anreicherungsansatz für eine markierungsfreie quantitative Proteomikanalyse basierend auf LC-HR-MS von unten nach oben. Deregulierte Proteine ​​(DEP) werden identifiziert und die zugehörige Proteinsignatur. Eine Analyse der Genontologie (GO) wird die Gruppen der beteiligten biologischen Prozesse definieren,
• Untargeted Metabolomics-Analysen an Blutproben in UHPLC-HR-MS mit unüberwachten statistischen Analysen (Hauptkomponentenanalyse, logistische Regressionen), Identifizierung relevanter Metaboliten durch ihren Vergleich mit der Human Metabolome-Datenbank und erweiterte molekulare Vernetzung / Spektralbibliothekssuche von LC- MSMS-Daten,
• Mikronuklei (MN) in Bukkalzellen durch Entnahme von Bukkalzellen mit einer Zytobürste, Transfer ins Labor in einem Puffer, Fixierung und Färbung, automatische Zählung unter Fluoreszenzlicht.