石蜡切片实验中的毒物（苯和二甲苯）与白血病的关系——分子机制

发布于 2023-05-05 · 浏览 814 · IP 广东广东

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之前看到一篇报道，说最短5个月的苯暴露即可导致成人白血病的发生。然后笔者经常做石蜡切片相关的实验，常常暴露于能闻到二甲苯气味的环境中，所以笔者非常担心自己身体健康问题，于是查阅了许多相关资料，将（苯和二甲苯）与白血病的关系整理如下，欢迎感兴趣的你一起来探讨这个话题。

苯是世界卫生组织认定的导致白血病的污染物。作为笨的同系物，二甲苯是一种常见的有机溶剂，广泛用于印刷、染料、化妆品、涂料和塑料等工业中。然而，苯引起白血病的致病机制是怎样的？二甲苯是否也有类似的作用？如何预防苯和二甲苯的暴露？下面将对这三个重要的问题进行探讨。

白血病是一种由白血球异常增生导致的血液系统恶性疾病。白血病可分为急性和慢性两种类型，根据患者的病情和治疗反应而定。白血病可能由许多因素引起，包括遗传和环境因素。

苯中毒是接触苯蒸气或液体所罹致的急性或慢性疾病。急性中毒以中枢神经系统的抑制为主要表现，慢性中毒则以造血系统损害为主要表现。如果短时间内接触高浓度的甲苯或二甲苯，也可引起甲苯或二甲苯中毒，不过这两种苯化合物的中毒以中枢神经麻醉为主要表现。单纯的甲苯或二甲苯对造血器官影响较小，但是工业用甲苯中会含有一定量的苯（15%左右），所以混有苯的二甲苯溶液也可影响骨髓的造血功能。

职业性苯中毒主要是由呼吸道吸入苯蒸气引起，液态苯也可经皮肤吸收一部分，而从消化道侵入的可能性极小。苯经呼吸道吸入后能很快进入血液循环，但大部分（50%～70%）以原形再随呼气排出，0. 1%～0. 2%以原形由肾脏排出，其余大部分在体内被氧化成酚、邻苯二酚、对苯二酚、偏苯二酚、羟基醌醇、苯醌和尿酸，这些中间产物绝大部分在肝脏与葡萄糖醛酸及硫酸结合成低毒的苯基葡萄糖醛酸酯及苯基硫酸酯，再经肾脏排出。另有一小部分酚以游离状态直接经肾脏排出，一部分苯可以蓄积在骨髓、脑、肝脏及脂肪等多种组织中，其氧化排出体外极为缓慢。苯在体内分布情况：如血液中苯为1，则骨髓为18，腹腔脂肪为10，心脏为5，脑为2. 5，红细胞内苯比血浆内多2倍。

1982年苯被国际癌症研究署（IARC）确定为环境致癌物。长期接触苯可引起血液性和遗传性等损害，导致白细胞减少、骨髓抑制，甚至再生障碍性贫血以及白血病。大量的流行病学调查揭示，苯作业工人白血病、恶性淋巴瘤和血液系统非增生性疾病的死亡明显超量，苯可诱发多种肿瘤。Cronkite等应用C57B1/6小鼠（该品系小鼠经射线暴露易患白血病）和CBA/Ca雄性小鼠（自发性急性粒细胞白血病的发生率极罕见）探索苯致白血病作用。使小鼠暴露于960mg/m3苯浓度下，C57B1/6小鼠迅速得了造血系统肿瘤（淋巴瘤和白血病），CBA/Ca雄性小鼠在停止苯接触后2周出现急性粒细胞白血病，暴露组白血病发生率较对照组明显增高。有关苯致血液毒性和遗传毒性的机制迄今尚未完全阐明。多数学者认为是多因素、多水平综合作用的结果，涉及细胞色素P450酶系、某些细胞因子、癌基因、DNA损伤及细胞凋亡等。结合近代的细胞及分子水平的研究结果，有以下观点：

苯经肝脏细胞色素氧化酶CYP2E1代谢为苯环氧化物，进一步代谢为苯酚、邻苯二酚、氢醌及苯醌等。目前认为，引起苯毒性的主要是苯醌和苯的多羟基化合物，而不是苯酚。

①它们直接抑制造血细胞的核分裂，影响DNA合成，对骨髓中增生活跃的幼稚细胞特别是处于S及G2期细胞有明显的抑制作用。

②在肝脏，首先由细胞色素P450催化苯发生氧化反应，大多数产物重排为苯酚，其余会被水解为儿茶酚和1，2-苯醌，然后通过苯二氢二醇，或与谷胱甘肽反应生成S-苯巯基尿酸。苯酚可以直接排出，或者进一步代谢为氢醌和1,4-苯醌。氢醌能被酶转化为具有活性的1,2,4-苯三酚。苯的氧化物如苯醌，具有亲电子性，能与细胞中的多肽和蛋白质反应，干扰细胞功能。骨髓中氢醌被髓过氧化物酶催化生成1,4-苯醌可能是苯致癌过程的关键因素。有研究显示苯醌解毒酶NAD(P)H:醌氧化还原酶（quinone oxidoreductase，NQO1）对苯暴露的小鼠有骨髓保护作用。体内多种代谢酶如CYP2E1、环氧化水解酶、谷胱甘肽-S-转移酶、髓过氧化物酶和NQO1等都会影响笨的代谢过程。苯的许多代谢产物，如苯醌、醌醇、苯三酚等，具有影响细胞内大分子活性的作用，它们的主要靶分子是组织蛋白、微管蛋白、TopoⅡ和其他DNA连接蛋白质，它们可同RNA、DNA、蛋白质上的某些化学基团结合，进而造成酶失活，阻断DNA合成和蛋白质的装配，导致DNA链断裂、染色体易位和缺失、非整倍体形成。可形成融合基因，激活原癌基因（ras癌基因），或使抑癌基因失活（p53基因突变），促进细胞恶性转化启动致癌过程，形成白血病细胞克隆。有研究证实，苯中毒继发白血病可有5号和7号染色体部分缺失；体外实验苯代谢产物可以抑制TopoⅡ活性。苯暴露还可引起其他基因突变（AML相关基因包括NPM1、AML1、FLT3、RAS、和C/EBPα（130,131）等）、DNA易错修复（双链断裂修复可导致基因组不稳定性增加，苯暴露后DNA依赖的蛋白激酶催化亚基能催化DNA的双链断裂修复发生非同源重组）、表观遗传改变（P15高甲基化和MAGE-1低甲基化与低浓度苯暴露有关）、基因组不稳定性增加（氢醌与电离辐射一样能引起小鼠骨髓细胞基因组的不稳定）。

③苯代谢产物致使细胞因子IL- 1和IL- 2减少，TNFα增多，从而促进细胞凋亡。

④造血干细胞在骨髓有序排列，与干细胞巢内的支持性基质细胞、内皮细胞以及成熟的淋巴细胞互相作用。几种苯代谢物在体外实验中会干扰这种细胞间的缝隙连接而破坏这种有序的干细胞微环境。人骨髓内皮细胞株NQO1表达水平低于正常细胞，经苯暴露后CD34+造血细胞黏合过程明显下降，这一定程度上解释了为何血液系统容易受到苯的损伤，也提示NQO1缺陷个体对苯的敏感性增加。氢醌处理人骨髓内皮细胞会抑制微管的形成，其原因是增加了软骨调节素1的表达，而软骨调节素1的作用是对抗血管形成，所以抑制微管形成。微管形成障碍干扰了干细胞的分化和微环境。

⑤苯影响免疫系统，从分子免疫学角度，芳香族化合物与蛋白质结合后极易形成自身抗原，诱发机体产生变态反应，造成血液细胞的损害。此外，苯暴露还可引起白血病干细胞逃脱免疫监视、胸腺输出功能和T细胞免疫功能受损，说明苯能够减少免疫监视来诱导免疫抑制。

然而，二甲苯是否也会被氧化代谢为相应的有毒的醌或苯的多羟基化合物呢？事实上，由于苯环上氢被甲基取代了，变成了邻、间、对二甲苯，这就使得二甲苯与苯的化学性质发生了巨大变化，在生物体内，二甲苯并不能代谢为醌或苯的多羟基化合物，而是被氧化为相应的苯甲酸，然后这些苯甲酸与葡萄糖醛酸和甘氨酸反应，生成甲基马尿酸等物质排出体外。同时，仅有少量的苯的单羟基化合物生成（小于2%），但是苯的单羟基化合物毒性较小。所以，二甲苯的毒性远比苯的要小，并不是白血病的致病因素。值得注意的是，工业用二甲苯中会含有一定量的苯（15%左右），石蜡包埋实验室用的二甲苯中苯的含量到底有多少，取决于实验室采购的来源，建议大家去调查一下。

因此，减少苯的暴露是减少白血病发生风险的有效方法之一。人们可以通过以下几种途径减少苯的暴露：

1. 加强通风：在使用二甲苯的场所，应该保持良好的通风条件，可以通过开窗、使用空气净化器等方式实现。

2. 佩戴呼吸防护装备：当需要长时间接触二甲苯时，应该佩戴适当的呼吸防护装备，如防毒面具等。

3. 使用安全的工具和设备：在二甲苯相关工作场所，应该使用安全的工具和设备，避免暴露于苯中。

4. 定期体检：定期进行体检，及早发现和治疗可能存在的白血病等疾病。

需要提醒的是，我们在进行石蜡切片制备和石蜡切片染色的过程中难免暴露在苯的环境中，所以在进行相关实验时也应注意上述防护措施。

总的来说，苯是引起白血病的重要环境因素，二甲苯的血液系统毒性较小，不是白血病的致病因素，但是工业二甲苯含有一定量的苯，所以为了减少潜在的暴露风险，建议在接触二甲苯溶液时也要严格做好防护措施，才能更好地减少伤害。

参考文献：

1 钱林生;郝长来;段晓萍.血液病学（人民卫生出版社）,第1版,978-7-117-10906-2

2 沙焱;李智民.职业卫生与应急救援,2013年6月,第31卷第3期

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