zurniimtpeМедицина труда и промышленная экологияRussian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology1026-94282618-8945FSBSI “Izmerov Research Institute of Occupational Health”10.31089/1026-9428-2022-62-8-501-506zurniimtpe-3014Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESГенетические факторы развития токсических эффектов у ликвидаторов загрязнения территории бывшего цеха ртутного электролизаGenetic factors of toxic effects development in pollution liquidators of the former factory with mercury electrolysis technologyhttps://orcid.org/0000-0001-9641-0327ЧернякЮрий ИльичChernyakYury I.

Ведущий научный сотрудник, д-р биол. наук.

e-mail: yuri_chernyak@hotmail.com

The leading researcher of East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Dr. of Sci. (Biol.).

e-mail: yuri_chernyak@hotmail.com

yuri_chernyak@hotmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2522-0467МериноваА. П.MerinovaAlla P.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»РоссияEast-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation202211102022628501506Copyright © Черняк Ю.И., Меринова А.П., 20222022Черняк Ю.И., Меринова А.П.Chernyak Y.I., Merinova A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-irioh.ru/jour/article/view/3014Введение

Введение. Выраженность токсических эффектов ртути в известной степени детерминируется генетическими факторами. Последнее обосновывает проведение оценки генетического статуса экспонируемого контингента с целью выявления гиперчувствительных индивидов, у которых неблагоприятные эффекты на здоровье могут реализовываться при воздействии относительно невысоких уровней токсиканта.

Цель исследования — изучить распределение генотипов некоторых полиморфных вариантов генов системы биотрансформации ксенобиотиков, белков теплового шока и фактора некроза опухолей у контингента, привлечённого к ликвидационным мероприятиям, а также выявить индивидов с высоким прогностическим риском развития токсических эффектов, обусловленных воздействием ртути.

Материалы и методы

Материалы и методы. С использованием методов ПЦР в режиме реального времени и ПЦР-ПДРФ изучены полиморфные варианты генов CYP1A1 (rs1048943), GSTP1 (rs1695 и rs1138272), TNF-α (rs1800629) и HSPA1B (rs1061581) у 231 мужчин: 193 сотрудников МЧС России по Иркутской области и 38 сотрудников Федерального экологического оператора (ФЭО), привлеченных к ликвидации загрязнения ртутью окружающей среды на промплощадке цеха ртутного электролиза и прилегающих объектов на территории бывшего химического комбината в Восточной Сибири.

Результаты

Результаты. Для полиморфизма гена GSTP1 (rs1695) выявлено повышение AG (p=0,043) и понижение GG (p=0,048) частот генотипов у сотрудников МЧС, по сравнению с таковыми из группы ФЭО. В обеих группах не обнаружено носителей TT генотипа для полиморфного локуса rs1138272 гена GSTP1, а носительство редкой GG-CYP1A1 гомозиготы идентифицировано только у одного сотрудника МЧС. Установлено, что 33 сотрудника МЧС и 3 обследованных из группы ФЭО, являющихся носителями GG-HSPA1B (+1267A/G) генотипа, имеют высокий прогностический риск развития токсических эффектов, обусловленных воздействием ртути. Полученные данные обсуждены с результатами генотипирования бывших рабочих цеха ртутного электролиза, подвергшихся хроническому воздействию паров металлической ртути.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. К ограничениям, прежде всего, следует отнести количество обследованных индивидов в группе ФЭО, как и отсутствие данных о делеционных полиморфизмах генов GSTT1 и GSTM1, потенциально имеющих значимую роль в токсикокинетике ртути.

Заключение

Заключение. Проведённое исследование выявило среди привлечённых к ликвидационным работам сотрудников МЧС и ФЭО 36 носителей GG генотипа полиморфного локуса +1267A/G гена HSPA1B, ассоциированного с высоким прогностическим риском развития токсических эффектов, связанных с воздействием ртути. Принимая во внимание предстоящий масштаб и продолжительность работ, связанных с демеркуризацией территории бывшего цеха ртутного электролиза и прилегающей местности, целесообразно учитывать полученные результаты при мониторинге состояния здоровья ликвидаторов.

Этика

Этика. От каждого обследуемого было получено добровольное информированное согласие, одобренное локальным комитетом по биомедицинской этике (протокол № 6 от 10.03.2020 г.).

Участие авторов

Участие авторов:Черняк Ю.И. — концепция, дизайн исследования, окончательная обработка данных, написание текста и редактирование;Меринова А.П. — сбор образцов, выполнение методик и обработка данных.

Благодарности

Благодарности. Авторы выражают благодарность сотрудникам клиники института за организацию обследования и формирование групп, а также проф. РАН, д-р мед. наук, проф. О.Л. Лахману за полезные комментарии при обсуждении рукописи.

Финансирование

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания по поисковым научным исследованиям ФГБНУ ВСИМЭИ (Рег. № АААА-А20-120100190008-8).

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления

Дата поступления: 26.07.2022 / Дата принятия к печати: 15.09.2022 / Дата публикации: 28.09.2022

Introduction

Introduction. According to genetic factors, it is possible to determine the degree of manifestation of the toxic effects of mercury. The latter justifies the assessment of the genetic status of the exposed contingent in order to identify hypersensitive individuals in whom adverse health effects can be realized when exposed to relatively low levels of the toxicant.

The study aims to research the distribution of genotypes of some polymorphic variants of genes of the xenobiotic biotransformation system, heat shock proteins and tumor necrosis factor in the contingent involved in liquidation measures, as well as to identify individuals with a high prognostic risk of toxic effects due to exposure to mercury.

Materials and methods

Materials and methods. We conducted genotyping of 231 people (men only): 193 employees of the Ministry of Emergency Situations (MES) of Russia in the Irkutsk Region and 38 employees of the Federal Environmental Operator (FEO) involved in the elimination of mercury pollution at the industrial site of the mercury electrolysis plant and adjacent facilities on the territory of a former chemical plant in Eastern Siberia. The researchers used real-time PCR and PCR-RFLP methods to study polymorphic variants of the genes CYP1A1 (rs1048943), GSTP1 (rs1695 and rs1138272), TNF-α (rs1800629) and HSPA1B (rs1061581).

Results

Results. For the polymorphism of the GSTP1 gene (rs1695), we have identified an increase in the frequency of AG genotypes (p=0.043) and a decrease in the frequency of GG genotypes (p=0.048) in employees of the MES compared to those from the FEO group. The researchers didn’t detect carriers of the TT genotype for the polymorphic locus GSTP1 (rs1138272) in both examined groups. There was the carriage of the rare GG-CYP1A1 homozygote only in one MES employee. We found that 33 MES employees and 3 examined from the FEO group who are carriers of the GG-HSPA1B (+1267A/G) genotype have a high predictive risk of developing toxic effects due to mercury exposure. The experts discussed the data obtained with the results of genotyping of former mercury electrolysis shop workers who were chronically exposed to metallic mercury vapor. The experts have reviewed the data obtained from the results of genotyping of former employees of the mercury electrolysis shop who were chronically exposed to metallic mercury vapor

Limitations

Limitations. The limitations, first of all, should include the number of examined individuals in the FEO group, as well as the lack of data on deletion polymorphisms of the GSTT1 and GSTM1 genes, potentially having a significant role in the toxicokinetics of mercury.

Conclusion

Conclusion. The study has revealed 36 carriers of the GG genotype of the polymorphic locus +1267A/G of the HSPA1B gene associated with a high prognostic risk of toxic effects associated with exposure to mercury among the employees of the Ministry of Emergency Situations (MES) and the FEO involved in liquidation work. Taking into account the forthcoming volume and duration of work related to the demercurization of the territory of the former factory with mercury electrolysis technology and the surrounding area it is advisable to take into account the results obtained when monitoring the health status of the liquidators.

Ethics

Ethics. We have received voluntary informed consent, approved by the Committee on Biomedical Ethics (Protocol No. 6 of 10.03.2020), from each employee being examined.

Contribution

Contribution:Chernyak Yu.I. — concept, research design, final data processing, text writing and editing;Merinova A.P. — collection of samples, implementation of techniques and data processing.

Acknowledgment

Acknowledgment. The authors express their gratitude to the staff of the Institute's clinic for organizing the examination and forming groups, as well as to Professor RAS, Dr. of Sci. (Med.), Prof. O.L. Lakhman for useful comments when discussing the manuscript.

Funding

Funding. The study was supported within a framework of State Assignment for exploratory scientific studies for East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research (No. АААА-А20-120100190008-8).

Conflict of interests

Conflict of interests. The authors declare no conflicts of interests.

Received

Received: 26.07.2022 / Accepted: 15.09.2022 / Published: 28.09.2022

ликвидаторыртутьполиморфизм геновртутная интоксикациярискliquidatorsmercurygene polymorphismmercury intoxicationriskReferencesChirico F., Scoditti E., Viora C., Magnavita N. How occupational mercury neurotoxicity is affected by genetic factors. A systematic review. Applied Sciences. 2020; 10(21): e7706. https://doi.org/10.3390/app10217706Chirico F., Scoditti E., Viora C., Magnavita N. How occupational mercury neurotoxicity is affected by genetic factors. A systematic review. Applied Sciences. 2020; 10(21): e7706. https://doi.org/10.3390/app10217706O’Donoghuea J.L., Watsona G.E., Brewere R., Zarebaa G., Etof K., Takahashig H. et al. Neuropathology associated with exposure to different concentrations and species of mercury: A review of autopsy cases and the literature. Neuro Toxicology. 2020; 78: 88-98. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2020.02.011O’Donoghuea J.L., Watsona G.E., Brewere R., Zarebaa G., Etof K., Takahashig H. et al. Neuropathology associated with exposure to different concentrations and species of mercury: A review of autopsy cases and the literature. Neuro Toxicology. 2020; 78: 88–98. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2020.02.011Лахман О.Л., Салагай О.О., Катаманова Е.В., Кудаева И.В., Журба О.М., Кодинец И.Н., Бухтияров И.В. Опыт изучения состояния здоровья ликвидаторов по устранению загрязнения окружающей среды, связанного с производством химической продукции. Мед. труда и пром. экол. 2021; 61(12): 781-6. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-12-781-786Lakhman O.L., Salagai O.O., Katamanova E.V., Kudaeva I.V., Zhurba O.M., Kodinets I.N., Bukhtiyarov I.V. The experience in studying the health status of liquidators to eliminate environmental pollution associated with the production of chemical products. Med. truda i prom. ekol. 2021; 61(12): 781–6. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-12-781-786 (in Russian)Li J.X., Tang B.P., Sun H.P., Feng M., Cheng Z.H., Niu W.Q.Interacting contribution of the five polymorphisms in three genes of Hsp70 family to essential hypertension in Uygur ethnicity. Cell Stress Chaperones. 2009; 14(4): 355-62. https://doi.org/10.1007/s12192-008-0089-2Li J.X., Tang B.P., Sun H.P., Feng M., Cheng Z.H., Niu W.Q. Interacting contribution of the five polymorphisms in three genes of Hsp70 family to essential hypertension in Uygur ethnicity. Cell Stress Chaperones. 2009; 14(4): 355–62. https://doi.org/10.1007/s12192-008-0089-2Bińkowski J., Miks S. Gene-Calc [Computer software], 2018. https://gene-calc.pl/hardy-weinberg-pageBińkowski J., Miks S. Gene-Calc [Computer software], 2018. https://gene-calc.pl/hardy-weinberg-pageChernyak Yu.I. Association between HSPA1B, S100B, and TNF-α gene polymorphisms and risks of chronic mercury poisoning. Health Risk Analysis. 2021; 1: 126-32. https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.1.13.engChernyak Yu.I. Association between HSPA1B, S100B, and TNF-α gene polymorphisms and risks of chronic mercury poisoning. Health Risk Analysis. 2021; 1: 126–32. https://doi.org/10.21668/health.risk/2021.1.13.engЧерняк Ю.И. Полиморфные локусы CYPs и GSTs генов у лиц, подвергшихся хроническому воздействию паров металлической ртути. Гигиена и санитария. 2018; 97(10): 921-4. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-10-921-924Chernyak Y.I. Polymorphic CYPs and GSTs genes’ loci in workers exposed to chronic mercury vapor exposure. Gigiena i sanitariya. 2018; 97(10): 921–4. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-10-921-924 (in Russian)Gundacker C., Gencik M., Hengstschläger M. The relevance of the individual genetic background for the toxicokinetics of two significant neurodevelopmental toxicants: mercury and lead. Mutat. Res. 2010; 705(2): 130-40. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2010.06.003Gundacker C., Gencik M., Hengstschläger M. The relevance of the individual genetic background for the toxicokinetics of two significant neurodevelopmental toxicants: mercury and lead. Mutat. Res. 2010; 705(2): 130–40. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2010.06.003Andreoli V., Sprovieri F. Genetic aspects of susceptibility to mercury toxicity: An overview.Int. J. Environ. Res. Public Health. 2017; 14(1): e93. https://doi.org/10.3390/ijerph14010093Andreoli V., Sprovieri F. Genetic aspects of susceptibility to mercury toxicity: An overview. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2017; 14(1): e93. https://doi.org/10.3390/ijerph14010093Табиханова Л.Э., Осипова Л.П., Воронина Е.Н., Филипенко М.Л. Распределение полиморфных вариантов генов биотрансформации ксенобиотиков GSTM1, GSTТ1 и GSTP1, в популяциях коренных жителей и русских Восточной Сибири. Мед. генетика. 2019; 18(2): 24-34. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019.02.24-34Tabikhanova L.E., Osipova L.P., Voronina E.N., Filipenko M.L. Distribution of polymorphic variants of genes for xenobiotic biotransformation GSTM1, GSTT1 and GSTP1 in populations of native inhabitants and Russians of Eastern Siberia. Medical genetics. 2019; 18(2): 24–34 https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019.02.24-34 (in Russian)Laitinen J., Mäkelä M., Mikkola J., Huttu I. Firefighters' multiple exposure assessments in practice. Toxicol. Lett. 2012; 213(1): 129-33. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2012.06.005Laitinen J., Mäkelä M., Mikkola J., Huttu I. Firefighters' multiple exposure assessments in practice. Toxicol. Lett. 2012; 213(1): 129–33. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2012.06.005Baxter C.S., Hoffman J.D., Knipp M.J., Reponen T., Haynes E.N. Exposure of firefighters to particulates and polycyclic aromatic hydrocarbons. J. Occup. Environ. Hyg. 2014; 11(7): 85-91. https://doi.org/10.1080/15459624.2014.890286Baxter C.S., Hoffman J.D., Knipp M.J., Reponen T., Haynes E.N. Exposure of firefighters to particulates and polycyclic aromatic hydrocarbons. J. Occup. Environ. Hyg. 2014; 11(7): 85–91. https://doi.org/10.1080/15459624.2014.890286Engelsman M., Toms L.L., Banks A.P.W., Wang X., Mueller J.F. Biomonitoring in firefighters for volatile organic compounds, semivolatile organic compounds, persistent organic pollutants, and metals: A systematic review. Environ. Res. 2020; 188: e109562. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109562Engelsman M., Toms L.L., Banks A.P.W., Wang X., Mueller J.F. Biomonitoring in firefighters for volatile organic compounds, semivolatile organic compounds, persistent organic pollutants, and metals: A systematic review. Environ. Res. 2020; 188: e109562. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109562Brinchmann B.C., Bugge M.D., Nordby K-C., Alfonso J.H. Firefighting and melanoma, epidemiological and toxicological associations: a case report. Occup. Med. 2022; 72(2): 142-4. https://doi.org/10.1093/occmed/kqab183Brinchmann B.C., Bugge M.D., Nordby K.-C., Alfonso J.H. Firefighting and melanoma, epidemiological and toxicological associations: a case report. Occup. Med. 2022; 72(2): 142–4. https://doi.org/10.1093/occmed/kqab183Denison M.S., Soshilov A.A., He G., DeGroot D.E., Zhao B. Exactly the same but different: promiscuity and diversity in the molecular mechanisms of action of the aryl hydrocarbon (dioxin) receptor. Toxicol. Sci. 2011; 124: 1-22. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfr218Denison M.S., Soshilov A.A., He G., DeGroot D.E., Zhao B. Exactly the same but different: promiscuity and diversity in the molecular mechanisms of action of the aryl hydrocarbon (dioxin) receptor. Toxicol. Sci. 2011; 124: 1–22. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfr218Табиханова Л.Э., Осипова Л.П., Чуркина Т.В., Воронина Е.Н., Филипенко М.Л. Полиморфизм генов CYP1A1 и CYP2D6 в популяциях бурят, телеутов и у русских Восточной Сибири. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018; 22(2): 205-11. https://doi.org/10.18699/VJ18.348Tabikhanova L.E., Osipova L.P., Churkina T.V., Voronina E.N., Filipenko M.L. Genetic polymorphism of CYP1A1 and CYP2D6 in populations of Buryats, Teleuts and Russians of Eastern Siberia. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018; 22(2): 205–211. https://doi.org/10.18699/VJ18.348 (in Russian)Chernyak Y.I., Merinova A.P. CYP3A Polymorphism and Chronic Mercury Intoxication. Bull. Exp. Biol. Med. 2020; 168(4): 492-5. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04738-4Chernyak Y.I., Merinova A.P. CYP3A Polymorphism and Chronic Mercury Intoxication. Bull. Exp. Biol. Med. 2020; 168(4): 492–5. https://doi.org/10.1007/s10517-020-04738-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.