Genotoxic effects of occupational exposure to lead and influence of polymorphisms in genes involved in lead toxicokinetics and in DNA repair

Abstract

Lead is still widely used in many industrial processes and is very persistent in the environment. Although toxic effects caused by occupational exposure to lead have been extensively studied, there are still conflicting results regarding its genotoxicity. In a previous pilot study we observed some genotoxic effects in a population of lead exposed workers. Thus, we extended our study analysing a larger population, increasing the number of genotoxicity endpoints, and including a set of 20 genetic polymorphisms related to lead toxicokinetics and DNA repair as susceptibility biomarkers. Our population comprised 148 workers from two Portuguese factories and 107 controls. The parameters analysed were: blood lead levels (BLL) and δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) activity as exposure biomarkers, and T-cell receptor (TCR) mutation assay, micronucleus (MN) test, comet assay and OGG1-modified comet assay as genotoxicity biomarkers. Lead exposed workers showed markedly higher BLL and lower ALAD activity than the controls, and significant increases of TCR mutation frequency (TCR-Mf), MN rate and DNA damage. Oxidative damage did not experience any significant alteration in the exposed population. Besides, significant influence was observed for VDR rs1544410 polymorphism on BLL; APE1 rs1130409 and LIG4 rs1805388 polymorphisms on TCR-Mf; MUTYH rs3219489, XRCC4 rs28360135 and LIG4 rs1805388 polymorphisms on comet assay parameter; and OGG1 rs1052133 and XRCC4 rs28360135 polymorphisms on oxidative damage. Our results showed genotoxic effects related to occupational lead exposure to levels under the Portuguese regulation limit of 70 μg/dl. Moreover, a significant influence of polymorphisms in genes involved in DNA repair on genotoxicity biomarkers was observed.

Polymorphism of genes encoding proteins of DNA repair vs. occupational and environmental exposure to lead, arsenic and pesticides

“…[33] ocenili wpływ polimorfizmów w genach naprawy DNA na genotoksyczne skutki zawodowej ekspozycji na ołów. Autorzy zbadali próbki krwi obwodowej pochodzące od 148 mężczyzn pracujących w portugalskich fabrykach i mających kontakt z ołowiem w ochronie roślin lub w pracy z akumulatorami ołowiowymi oraz od 107 osób wykonujących prace administracyjne lub handlowe i nienarażonych na ołów.…”

“…Garcia-Lestón i wsp. [33] sugerują, że zamiana aminokwasu modyfikuje strukturę białka, co prowadzi do efektywniejszego wiązania ołowiu zamiast magnezu w centrum aktywnym enzymu. Homozygoty GG w przypadku ekspozycji na ołów są więc wrażliwsze na inhibicję APE1 i związane z tym uszkodzenia DNA.…”

“…Garcia-Lestón i wsp. [33] wykazali, że polimorfizm genu hOGG1 (rs1052133) wpływa na poziom zmian oksydacyjnych u osób narażonych na ołów. Osoby z allelem G charakteryzowały się wyższym poziomem uszkodzeń oksydacyjnych w DNA w porównaniu z homozygotami CC u osób narażonych [33].…”

“…[33] wykazali, że polimorfizm genu hOGG1 (rs1052133) wpływa na poziom zmian oksydacyjnych u osób narażonych na ołów. Osoby z allelem G charakteryzowały się wyższym poziomem uszkodzeń oksydacyjnych w DNA w porównaniu z homozygotami CC u osób narażonych [33]. Badania te są zgodne z badaniami Kershaw i Hodgesa [35], które wykazały mniejszą efektywność naprawy oksydacyjnych uszkodzeń DNA w przypadku wariantu Cys326-hOGG1.…”

“…Polimorfizm ten polega na zamianie adeniny (A) na guaninę (G), czego konsekwencją jest występowanie argininy (Arg) zamiast glutaminy (Gln) w pozycji 399 (tab. Table 1. wyższonym ryzykiem wystąpienia efektów poekspozycyjnych (OR = 2,46, 95% CI: 1,16-5,21) [33]. Dane literaturowe nie są jednak jednoznaczne, ponieważ Garcia-Lestón i wsp.…”