Применение хромато-масс-спектрометрических методов определения маркеров экспозиции в биомониторинговых исследованиях у работников производств поливинилхлорида и алюминия

Введение. Присутствие высокотоксичных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в условиях производства алюминия и хлорорганических соединений (ХОС) при получении поливинилхлорида (ПВХ) создаёт серьёзную угрозу для здоровья рабочих, обусловливает необходимость проведения биологического мониторинга токсикантов и их метаболитов в биосредах для оценки риска здоровью на основе современных методов химического анализа.

Материал и методы. Выполнены биомониторинговые исследования содержания маркерного метаболита ХОС - тиодиуксусной кислоты (TDUK) в моче у 65 работников производства ПВХ и метаболита ПАУ - 1-гидроксипирена (1-OHPyr) у 144 работников алюминиевого завода с использованием разработанных собственных методик хромато-масс-спектрометрического (ГХ-МС) анализа. Анализ проб осуществляли на газовом хроматографе Agilent 7890A с масс-селективным детектором Agilent 5979.

Результаты. Рассмотрены предложенные методические приёмы и параметры ГХ-МС измерения TDUK и 1-OHPyr в моче, обеспечившие высокую селективность и чувствительность анализа проб. Установлены достоверные различия уровней содержания маркерных метаболитов среди групп основных и вспомогательных профессий и лиц контрольных групп, их зависимость от степени воздействия ПАУ и ХОС. Наибольшие концентрации TDUK в моче отмечены у аппаратчиков цеха получения винилхлорида, 1-OHPyr - у анодчиков алюминиевого производства.

Заключение. Результаты апробации разработанных на базе метода ГХ-МС высокочувствительных и селективных методик определения TDUK и 1-OHPyr в пробах мочи демонстрируют возможность их применения в биомониторинговых исследованиях у работников производств и населения для адекватной оценки экспозиции высокотоксичных ПАУ и ХОС.

1. Фомин М.В., Аликбаева Л.А., Луковникова Л.В., Сидорин Г.И., Петрова Н.Н. Гигиеническое обоснование безопасности эксплуатации предприятия по производству поливинилхлорида. Гигиена и санитария. 2017; 96(4): 347-51. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-4-347-351

2. Шаяхметов С.Ф., Мещакова Н.М., Лисецкая Л.Г., Меринов А.В., Журба О.М., Алексеенко А.Н. и соавт. Гигиенические аспекты условий труда в современном производстве алюминия. Гигиена и санитария. 2018; 97(10): 899-904. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-10-899-904

3. Sim M.R., Del Monaco A., Hoving J.L., Macfarlane E., McKenzie D., Benke G., et al. Mortality and cancer incidence in works in two Australian prebake aluminium smelters. Occup. Environ. Med. 2009; 66(7): 464-70. https://doi.org/10.1136/oem.2008.040964

4. Jiy F., Wangy W., Xia Z.L., Zheng Y.J., Qiu Y.L., Wu F., et al. Prevalence and persistence of chromosomal damage and susceptible genotypes of metabolic and DNA repair genes in Chinese vinyl chloride-exposed workers. Carcinogenesis. 2010; 31(4): 648-53. https://doi.org/10.1093/carcin/bgq015

5. Brandt-Rauf P.W., Li Y., Long C., Monaco R., Kovvali G., Marion M.J. Plastics and carcinogenesis: the example of vinyl chloride. J. Carcinog. 2012; 11: 5. https://doi.org/10.4103/1477-3163.93700

6. Klöslová Z., Drímal M., Balog K., Koppová K., Dubajová J. The relations between polycyclic aromatic hydrocarbons exposure and 1-OHP levels as a biomarker of the exposure. Cent. Eur. J. Public Health. 2016; 24(4): 302-7. https://doi.org/10.21101/cejph.a4179

7. LARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Some Traditional Herbal Medicines, Some Mycotoxins, Naphthalene and Styrene. Lyon: LARS Press; 2002.

8. Зайцева Н.В., Землянова М.А., Чашин В.П., Гудков А.Б. Научные принципы применения биомаркеров в медико-экологических исследованиях (обзор литературы). Экология человека. 2019; (9): 4-14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-9-4-14

9. Шилов В.В., Маркова О.Л., Кузнецов А.В. Биомониторинг воздействия вредных химических веществ на основе современных биомаркеров. Обзор литературы. Гигиена и санитария. 2019; 98(6): 591-6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-6-591-596

10. Jacob J., Seidel A. Biomonitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons in human urine. J. Chromatogr. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2002; 778(1-2): 31-47. https://doi.org/10.1016/s0378-4347(01)00467-4

11. Boogaard P.J. Urinary biomarkers in the risk assessment of PAHs. Occup. Eniviron. Med. 2008; 65(4): 221-2. https://doi.org/10.1136/oem.2007.034157

12. Chen C.W., Hsieh D., Sung F.C., Tsai S.P. Feasibility ofusing urinary TDGA as a biomarker for VCM exposures. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2018; 97: 82-7. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2018.06.008

13. Carstensen U., Yang K., Levin J.O., Ostman C., Nilsson T., Hemminki K., et al. Genotoxic exposures of potroom workers. Scand. J. Work Environ. Health. 1999; 25(1): 24-32. https://doi.org/10.5271/sjweh.379

14. Barbeau D., Persoons R., Marques M., Hervé C., Laffitte-Rigaud G., Maitre A. Relevance of urinary 3-hydroxybenzo(a)pyrene and 1-hydroxypyrene to assess exposure to carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon mixtures in metallurgy workers. Ann. Occup. Hyg. 2014; 58(5): 579-90. https://doi.org/10.1093/annhyg/meu004

15. Cheng T.J., Huang Y.F., Ma Y.C. Urinary thiodiglycolic acid levels for vinyl chloride monomer exposed polyvinyl chloride workers. J. Occup. Environ. Med. 2001; 43(11): 934-8. https://doi.org/10.1097/00043764-200111000-00002

16. Lee C.C., Shen Y., Hsu C.W., Fong J.P., Uang S.N., Chang J.W. Reduced adiponectin:leptin ratio associated with inhalation exposure to vinyl chloride monomer. Sci. Total Environ. 2020; 703: 135488. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135488

17. Jongeneelen F.J. Benchmark guideline for urinary 1-hydroxypyrene as biomarker of occupational exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons. Ann. Occup. Hyg. 2001; 45(1): 3-13. https://doi.org/10.1093/annhyg/45.1.3

18. Журба О.М., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф. Хромато-масс-спектрометрическое определение тиодиуксусной кислоты в моче. Аналитика и контроль. 2013; 17(4): 445-51.

19. Алексеенко А.Н., Журба О.М., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф. Хромато-масс-спектрометрическое определение 1-гидроксипирена в моче как биомаркера воздействия полициклических ароматических углеводородов. Журнал аналитической химии. 2020; 75(1): 67-73. https://doi.org/10.31857/S0044450220010028

20. Мещакова Н.М., Лемешевская Е.П., Шаяхметов С.Ф., Журба О.М. Гигиенический мониторинг основных неблагоприятных факторов в производствах винилхлорида и поливинилхлорида в Восточной Сибири. Медицина труда и промышленная экология. 2017; (10): 42-7.

21. Рослый О.Ф., Лихачева Е.И., ред. Медицина труда при электролитическом получении алюминия. Екатеринбург; 2011.

22. Малышева А.Г., Рахманин Ю.А. Физико-химические исследования и методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. СПб.: Профессионал; 2014.

23. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Уланова Т.С. Контроль содержания химических соединений и элементов в биологических средах: Руководство. Пермь: Книжный формат; 2011.

24. Chen Z.Y., Gu X.R., Cui M.Z., Zhu X.X. Sensitive flame-photometric-detector analysis of thiodiglycolic acid in urine as a biological monitor of vinyl chloride. Int. Arch. Occup. Environ. Health. 1983; 52(3): 281-4. https://doi.org/10.1007/BF00526527

25. Campo L., Rossella F., Fustinoni S. Development of a gas chromatography/mass spectrometry method to a quantify several urinary monohydroxy metabolites of polycyclic aromatic hydrocarbons in occupationally exposed subjects. J. Chromatog. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2008; 875(2): 531-40. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2008.10.017

26. Shin H.S., Lim H.H. Simultaneous determination of 2-naphtol and 1-hydroxypyrene in urine by gas chromatography-mass spectrometry. J. Chromatog. B. Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 2011; 879(7-8): 489-94. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2011.01.009

27. Журба О.М. Оценка содержания метаболита хлорорганических поллютантов в моче работников производства поливинилхлорида. Гигиена и санитария. 2019; 98(1): 55-60. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-1-55-60

28. Макаров И.А., Федотова И.В. Механизмы канцерогенного воздействия винилхлорида (обзор литературы). Гигиена труда и профессиональные заболевания. 1983; (6): 42-5.