Biologische kenmerken als gevolg van beroepsmatige blootstelling aan complexe mengsels van PAK's (PAH-ProMetGen)

PAK's zijn alomtegenwoordige verontreinigende stoffen die verschillende ziekten veroorzaken, waarvan kanker het belangrijkste eindpunt is, met een verhoogde incidentie van long-, huid- en blaaskanker. PAK's induceren genotoxische effecten (zusterchromatidenuitwisseling, micronuclei, DNA-schade) maar vereisen metabole activering bij mensen als indirect werkende kankerverwekkende stoffen. De kennis van metabole routes die betrokken zijn na blootstelling aan PAK is dus van cruciaal belang voor het begrijpen en voorkomen van kankerrisico's. Daarnaast wordt aangenomen dat blootstelling aan PAK's andere nadelige gezondheidseffecten veroorzaakt (diabetes, ontstekingen, onvruchtbaarheid, hart- en vaatziekten). Helaas zijn vroege ziektegerelateerde biomarkers nog grotendeels onbekend en is ons begrip van de betrokken mechanismen nog steeds beperkt. De zeldzame bestaande biologische grenswaarden verwijzen ofwel naar niet-carcinogene PAK (pyreen) ofwel naar ontgiftingsroutes (3-OHBaP voor BaP), hoewel er nu nieuwe biomarkers beschikbaar zijn die de genotoxische route van BaP (TetraolBaP) weerspiegelen. Er is dus behoefte aan het identificeren van meer relevante biomarkers van blootstelling/effect, en aan een beter begrip van de biologische gevolgen die het gevolg zijn van blootstelling aan PAK en de bijbehorende metabolische routes.

De doelstellingen van het project zijn:

• Om de moleculaire, metabole en genotoxische effecten als gevolg van blootstelling aan PAK's beter te begrijpen en te karakteriseren en om dergelijke effecten te koppelen aan biologische niveaus van verschillende PAK-metabolieten,
• Het bestuderen van de invloed van het BaP-metabolisme (genotoxische versus ontgiftende route) op de differentiële expressie van metabolieten / eiwitten en op genotoxiciteitseindpunten om relevante gegevens te verkrijgen voor het afleiden van nieuwe biologische grenswaarden,
• Om de associaties tussen omics-dereguleringen als gevolg van PAK-blootstellingen en geactiveerde metabole routes op te helderen, om kandidaat-effectbiomarkers voor menselijke biomonitoring te definiëren.

De originaliteiten van het project zijn de volgende. Ten eerste is dit een humane studie die is uitgevoerd in reële beroepssituaties bij werknemers die zijn blootgesteld aan representatieve PAK-mengsels. Het is een multidisciplinaire aanpak die gelijktijdig up-to-date biomonitoring, omics en cytogenetische analyses combineert, die inzicht zal geven in een alomvattend beeld van metabolische reacties en eiwitexpressies na beroepsmatige blootstelling aan PAK-mengsels, en de identificatie van de betrokken biologische processen mogelijk zal maken. Carcinogene BaP-metabolieten (Tetraol-BaP en 3-OHBaP) zullen gelijktijdig worden geanalyseerd om de twee belangrijkste metabole routes van BaP te vergelijken.

De belangrijkste stappen van de projecten zijn:

• Rekrutering van 100 werknemers die verschillend werden blootgesteld aan PAK-mengsels, bemonsterd over twee tijdsperioden (na weken van blootstelling en na 3 weken zonder beroepsmatige blootstelling),
• Vastleggen van relevante gegevens (werkkenmerken, banen/taken, werkervaring, aantal jaren blootstelling, rookgewoonten, voedingsinname, comorbiditeit),
• Toxicologische analyses (LC-fluorescentie en GC-MS-MS) van urinaire metabolieten van verschillende gasvormige en deeltjesvormige PAK's (naftaleen, fluoreen, fenantreen, pyreen, BaP, BeP, chryseen, benzo(b)fluorantheen, benzo(k)fluorantheen, benzo (a) antraceen),
• Proteomics-analyses op bloedmonsters via een verrijkingsbenadering voor een bottom-up labelvrije kwantitatieve proteomics-analyse op basis van LC-HR-MS. Gedereguleerde eiwitten (DEP) zullen worden geïdentificeerd en de bijbehorende eiwithandtekening. Een genontologie (GO) analyse zal de betrokken groepen biologische processen definiëren,
• Niet-gerichte metabolomische analyses op bloedmonsters in UHPLC-HR-MS, met niet-gesuperviseerde statistische analyses (Principal Component Analysis, Logistic Regressions), identificatie van relevante metabolieten door hun vergelijking met de Human Metabolome-database, en geavanceerd moleculair netwerken / spectrale bibliotheekonderzoek van LC- MSMS-gegevens,
• Micronuclei (MN) in buccale cellen door het oogsten van buccale cellen met behulp van een cytobrush, overbrengen naar het laboratorium in een buffer, fixeren en kleuren, automatisch tellen onder fluorescerend licht.