Objectives : Malondialdehyde (MDA), a lipid peroxidation by-product, has been widely used as an indicator of oxidative stress. Urinary 2-naphthol, a urinary PAH metabolite, is used as a marker of ambient particulate exposure and is associated with lung cancer and chronic obstructive pulmonary disease. However, the stability and intra-individual variation associated with urinary MDA and 2-naphthol have not been thoroughly addressed. The objective of this study was to assess the stability and intra-individual variation associated with urinary MDA and 2-naphthol. Methods : Urine samples were collected from 10 healthy volunteers (mean age 34, range $27{\sim}42$ years old). Each sample was divided into three aliquots and stored under three different conditions. The levels of urinary MDA and 2-naphthol were analyzed 1) just after sampling, 2) after storage at room temperature ($21^{\circ}C$) for 16 hours, and 3) after storage in a $-20^{\circ}C$ freezer for 16 hours. In addition, an epidemiological study was conducted in 44 Chinese subjects over a period of 3 weeks. The urinary MDA and 2-naphthol were measured by HPLC three times. Results : There was no difference in the levels of urinary MDA and 2-naphthol between the triplicate measurements (n=10, p=0.84 and p=0.83, respectively). The intra-class correlation coefficients (ICC) for urinary MDA and 2-naphthol were 0.74 and 0.42, respectively. However, the levels of PM2.5 in the air were well correlated with the levels of both MDA and 2-naphthol in the epidemiological study. Conclusions : These results suggest that urinary MDA and 2-naphthol remain stable under variable storage conditions, even at room temperature for 16 hours, and indicate that these markers can be used in epidemiological studies involving various sample storage conditions. The intra-CC of urinary 2-naphthol and MDA were acceptable for application to epidemiological studies.
This study was performed to determine the effects of genetic polymorphisms, such as glutathione S-transferase ${\mu}1(GSTM1)$, glutathione S-transferase ${\Theta}1\;(GSTM1)$, glutathione S-transferase ${\pi}l (GSTP1)$, aryl hydrocarbon N-acetyltransferase 2 (NAT2), cytochrome P450 2E1 (CYP2E1), cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) on the concentrations of urinary 1-hydroxypyrene (1-OHP) and 2-naphthol in general population with no occupational exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Study subjects were 257 men who visited a health promotion center in Susan. A questionnaire was used to obtain detailed data about age, smoking, drinking, body fat mass, intake of fat etc. Urinary l-OHP and 2-naphthol concentration were analyzed by HPLC system with a fluorescence detector. A multiplex PCR method was used to identify the genotypes for GSTM1 and GSTT1. The polymorphisms of GSTP1, NAT2, CYP1A1 and CYP2E1 were determined by the polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) method. Urinary 1-OHP concentration was higher in deleted genotype of GSTM1, increased as smoking and alcohol drinking increased. Urinary 2-naphthol concentration was also rely on the age and smoking. Neither genetic polymorphism nor drinking-related factors were significantly related to urinary 2-naphthol concentration. No significant relation was found between physical characteristics and concentrations of urinary PAHs metabolites in the subjects, but the geometric mean of urinary 1-OHP and 2-naphthol was higher in the group with higher value compared to median value. These data suggest that in general population occupationally not exposed to PAHs, urinary concentration of PAHs metabolites is influenced by smoking, alcohol drinking and deleted genotype of GSTM1 in 1-OHP and smoking in 2-naphthol.
The aim of the study was to see if there is any differences in urinary 1-hydroxypyrene glucuronide (1-OHPG) and 2-naphthol levels in children ($8{\sim}14$ years old) and their mothers ($30{\sim}46$ years old) living three cities in South Korea (Seoul, Incheon and Pohang) and three in China (Changchun, Datong and Kunming), where the levels of air pollution varies. The factors related with urinary biomarkers levels were also evaluated. The study subjects consisted of 118 Korean (60 children and 58 their mothers) and 120 Chinese (60 children and 60 their mothers). Urinary 1-OHPG was measured by synchronous fluorescence spectroscopy after immuno-affinity purification using monoclonal antibody 8E11 and urinary 2-naphthol concentrations were determined by HPLC with fluorescence detector. Information on recent consumption of diet containing high PAHs, environmental tobacco smoke (ETS), type of cooking and heating fuels, and other life-style characteristics were collected by self-administered questionnaire. The arithmetic mean of urinary 1-OHPG levels (n = 120, $mean{\pm}SD$, $6.77{\pm}7.96{\mu}mol/mol$ creatinine) in Chinese were 10 fold higher than those in Korean (n = 118, $0.62{\pm}0.61{\mu}mol/mol$ creatinine) (P < 0.01). Urinary 2-naphthol levels in Chinese (n = 119, $59.50{\pm}82.29{\mu}g/g$ creatinine) were significantly higher than those in Korean (n = 117, $25.09{\pm}46.56{\mu}g/g$ creatinine) (P < 0.01). Urinary 1-OHPG and 2-naphthol levels were significantly higher in children living the polluted cities in China (Datong and Chanchun, respectively). Multiple linear regression analysis indicated that living in factory area (vs. residential area) and use of coal stove as heating fuel were significant predictors for urinary 1-OHPG (overall model $R^2$= 0.46, n = 204). And ETS was predictor for urinary 2-naphthol levels in Korean ($R^2$ = 0.36, n = 46). These results indicated that urinary 1-OHPG and 2-naphthol levels were related with different ambient particulate air pollution, type of heating fuels and ETS.
Background : Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are well known environmental pollutants. The measurement of PAH in ambient air is not commonly used, because it is quite difficult to perform and is unreliable. Using biomarkers of PAH can be an alternative approach to this problem. The PAH in ambient air is absorbed in particulate matter. Total suspended particulate(TSP) or particulate matter of less than $10{\mu}m$ in diameter (PM10) can be easily measured. Therefore, TSP or PM10 can be used as a surrogate measurements of ambient air PAH. Objectives : We investigated whether the urinary concentration of two biomarkers of PAH, 1-hydroxypyrene (1-OHP) and 2-naphthol, could reflect the total suspended particulate in the general population. Methods : In order to exclude the effects of occupational exposure and smoking, first grade middle school students were included in this study. Four middle schools within a one kilometer boundary of ambient air monitoring stations were selected. Total suspended particulate was regarded as the marker of airborne PAH. Diet and smoking data were collected by self administered questionnaires, and spot urine samples were collected. Urinary 1-OHP and 2-naphthol were analyzed by high performance liquid chromatography. Results : The correlation between urinary 1-OHP, 2-naphthol and passive smoking was not statistically significant. The correlation between urinary 1-OHP and TSP indices was not statistically significant. The correlations between urinary 2-naphthol and TSP of two lag days, one lag day, and zero lag days were statistically significant. The statistical significance of two lag days was the strongest (p=0.001), one lag day was the next (p=0.0275), and zero lag days was the weakest (p=0.0349). Conclusion : Our results imply that the urinary concentration of 2-naphthol can be applied as a PAH exposure marker for the general population with low PAH exposure.
This study investigated urinary metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the urine of smokers and non-smokers by liquid chromatography triple quordrupole tandem mass spectroscopy (LC/MS/MS). Compounds analyzed for urinary biomarkers of PAHs were five mono-hydroxylated PAHs metabolites; 1-naphthol, 2-naphthol, 1-hydroxypyrene(1-OHP), 3-phenanthrol, 2-fluorenol. Urine samples were pretreated by enzymatic hydrolysis and solid phase extraction method. Smokers were composed of 17 men and five women; non-smokers 17 men and 16 women. Smoking increased urinary concentrations of five PAHs metabolites significantly higher than those of nonsmokers. Statistically significant correlations among the five PAHs metabolites were shown. The results suggest that LC/MS/MS technology should be useful in the environmental health discipline.
Objectives : Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and toluene have been reported to induce reactive oxygen species and oxidative stress. This study was performed to investigate the effects of low level exposure to PAHs or toluene on the lipid peroxidation level in elementary school children and the elderly in a rural area. Methods : Forty seven elementary school children and 40 elderly people who were living in a rural area and not occupationally exposed to PAH or toluene were the subjects of this study. Information about active or passive smoking and diet was obtained using a self-administered questionnaire. The urinary 1-hydroxypyrene (1-OHP), 2-naphthol, hippuric acid and thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) concentrations were measured, and these values were corrected with the urinary creatinine concentration. Results : In school children, the geometric means of the urinary 1-OHP, 2-naphthol, hippuric acid and TBARS levels were $0.02\;{\mu}mol/mol$ creatinine, $0.47\;{\mu}mol/mol$ creatinine, 0.14 g/g creatinine and $0.95\;{\mu}mol/g$ creatinine, respectively. Those values for the elderly were $0.07{\mu}mol/mol$ creatinine, $1.87{\mu}mol/mol$ creatinine, 0.11 g/g creatinine and $1.18\;{\mu}mol/g$ creatinine, respectively. The mean levels of urinary 1-OHP, 2-naphthol and TBARS were significantly higher in the elderly subjects than in the children. The urinary TBARS level was not correlated with the urinary 1-OHP, 2-naphthol and hippuric acid, but they were correlated with the age of the subjects. Conclusions : These results suggest that low level inhalation exposure to PAH or toluene does not markedly increase lipid peroxidation, and age is a significant determinant of lipid peroxidation.
Objectives : Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which are risk factors for lung cancer, have been reported to induce oxidative DNA damage. The paraoxonase (PON) plays a significant role in the detoxification of a variety of organophosphorous compounds, with paraoxonase-1 (PON1) being one of the endogenous free-radical scavenging systems in the human body. The aim of this case-control study was to investigate the effects of PAH exposure, oxidative stress and the Q192R polymorphism of PON1 genes, and their interactions in the carcinogenesis of lung cancer. Methods : One hundred and seventy seven lung cancer patients and 177 age- and sex-matched controls were enrolled in this study. Each subject was asked to complete a questionnaire concerning their smoking habits and environmental exposure to PAHs. The Q192R genotypes of the PON1 gene was examined, and the concentrations of urinary 1-hydroxypyrene (1-OHP), 2-naphthol and 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OH-dG) measured. Results : Cigarette smoking was found to be a significant risk factor for lung cancer. The urinary 8-OH-dG level was higher in the patients, whereas the urinary 1-OHP and 2-naphthol levels were higher in the controls. There was a significant correlation between the urinary levels of 8-OHdG and 1-OHP in both the cases and controls. The PON1 polymorphism was associated with an increased risk of lung cancer. Individuals carrying the Q/Q genotype of the PON1 gene were found to be at higher risk of developing lung cancer. There was a significant correlation between the urinary levels of 8-OH-dG and 1-OHP in those with the PON1 Q/Q genotype. Conclusions : These results lead to the conclusion that PAHs would induce oxidative DNA damage, especially in individuals with the PON1 Q/Q genotype. Therefore, people with the PON1 Q/Q genotype would be more susceptible to lung cancer than those with the R/R or Q/R genotypes of the PON1 gene.
Dong Hyun Hong;Jongwon Jung;Jeong Hun Jo;Dae Hwan Kim;Ji Young Ryu
Annals of Occupational and Environmental Medicine
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제35권
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pp.6.1-6.15
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2023
Background: Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are occupational and environmental pollutants generated by the incomplete combustion of organic matter. Exposure to PAHs can occur in various occupations. In this study, we compared PAH exposure levels among occupations based on 4 urinary PAH metabolites in a Korean adult population. Methods: The evaluation of occupational exposure to PAHs was conducted using Second Korean National Environmental Health Survey data. The occupational groups were classified based on skill types. Four urinary PAH metabolites were used to evaluate PAH exposure: 1-hydroxypyrene (1-OHP), 2-naphthol (2-NAP), 1-hydroxyphenanthrene (1-OHPHE), and 2-hydroxyfluorene (2-OHFLU). The fraction exceeding the third quartile of urinary concentration for each PAH metabolite was assessed for each occupational group. Adjusted odds ratios (ORs) for exceeding the third quartile of urinary PAH metabolite concentration were calculated for each occupational group compared to the "business, administrative, clerical, financial, and insurance" group using multiple logistic regression analyses. Results: The "guard and security" (OR: 2.949; 95% confidence interval [CI]: 1.300-6.691), "driving and transportation" (OR: 2.487; 95% CI: 1.418-4.364), "construction and mining" (OR: 2.683; 95% CI: 1.547-4.655), and "agriculture, forestry, and fisheries" (OR: 1.973; 95% CI: 1.220-3.191) groups had significantly higher ORs for 1-OHP compared to the reference group. No group showed significantly higher ORs than the reference group for 2-NAP. The groups with significantly higher ORs for 1-OHPHE than the reference group were "cooking and food service" (OR: 2.073; 95% CI: 1.208-3.556), "driving and transportation" (OR: 1.724; 95% CI: 1.059-2.808), and "printing, wood, and craft manufacturing" (OR: 2.255; 95% CI: 1.022-4.974). The OR for 2-OHFLU was significantly higher in the "printing, wood, and craft manufacturing" group (OR: 3.109; 95% CI: 1.335-7.241) than in the reference group. Conclusions: The types and levels of PAH exposure differed among occupational groups in a Korean adult population.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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