摘要作者综合描述了分子流行病学基本概念的主要内容与传统流行病学的差异。阐明：1.分子流行病学是分子生物学与流行病学相结合的边缘科学；2.化学致癌物在体内的生成量及其与生物大分子结合的生物有效量与癌症发生有关；3.染色体异常综合症是癌症早期的生物效应；癌基因激活，抗癌基因失活是被启动了的细胞恶性转化所必须的；4.先天和后天获得的宿主因素可影响人体对致癌剂的易感性；5.建立生物样品库，进行前瞻队列研究可提供连续性观察结果及癌前癌后比较，为因果关系的时间顺序提供有效的依据。

中图分类号R730.231R181.33

Application of molecular epidemiology in occupational studies

Li Guilan, Yin Songnian，Dai Yufei

Institute of Occupational Medicine, Chinese Academy of Preventive Medicine, Beijing 100050， China

This paper described the concept of molcualr epidemiology, it's differences from traditional epidemiology and what the author learned from conducting molecular epidemiology recently.1.Molecular epidemiology is the bordline subject in combination of molecular biology with epidemiology. 2.The level of chemical carcinogen formed in vivo and the amount of combination of chemical carcinogen either in the level from vivo or in biologic effective dose of combination of chemical carcinogen with macromolecular are all related to cancer development. 3.The syndrome of chromosome aberration is an early biologic effect in cancer process and oncogen activation or suppressing gene inactivation might be necessary for malignant transformation from initiated cell. 4. Individaul susceptibility could be affected by host and aqured factors. 5. Biologic bank could provide continuous observation and comparasion between before and after cancer formation.

Key words:molecular epidemiology, chemical carcinogenesis

越来越多的证据表明癌症是一个多阶段、多因素的致癌过程(启动，促进，转化，及进展-转移)，其病因果关系相当复杂，是外源性因素与内源性因素相互作用的结果^［1，2］。鉴定、探讨外源性因素与内源性因素之间的相互反应和相互作用，评价其在癌症发生发展上的作用是分子流行病学的主要任务和内容。

1分子流行病学概念及与传统流行病学差异

分子流行病学是以流行病学为基础，将分子生物学的理论、技术与流行病学的理论及研究方法结合为一体的边缘学科。化学致癌的分子流行病学是用分子生物学、分子遗传学、生物化学、免疫学等手段研究、评价不同人群及／或个体致癌危险度及其机理，是实验动物研究发展到人群／个体易感性研究的新阶段。分子流行病学可回答并解释从接触到疾病过程中所发生的一系列连续性变化，从而提供了丰富的癌前病变信息，也为癌症预防提供更多的手段和方法。诸如防止体内致癌物形成，阻断致癌物与遗传物质的反应，控制受损伤细胞增殖、分化及早期诊断。相比之下流行病学则只能评价接触与疾病的关系并有相当的主观因素，不能提供从接触到疾病过程中的信息，只能提供初级预防手段^［1，2］。

2主要内容

2.1组织、体液及排泄物化学致癌物的鉴定和定量

致癌物鉴定、定量包括原形致癌物、活化代谢产物及其与内源性化学物反应生成新的有致癌活性的化学物。体内这些产物的测定不仅能客观测定外源性化学物接触量，而且可能与致癌过程有关。Lu等测定了食道癌高发、低发区人群尿样致癌物与蛋白质作用产物-亚硝基氨酸的排泄，发现食道癌高发区人群尿液排出量高于低发区^［3］。宣威县接触煤 烟尘并吸烟者尿液致突变阳性率高于只接触木烟尘或接触煤烟尘而不吸烟者，鉴定出尿中有致突变物，进一步分析煤烟尘颗粒蒸馏溶剂萃取物的成分，发现最有突变活性部分是多环芳烃(PAHs)和烷化的PAHs，证明其11个亚组分只有3～4个环烷化的PAHs是最有意义的因素，可能与肺癌高发有关^［4～6］。研究等证实环氧乙烷，2—乙酰基芴在靶组织中的量与其形成DNA加合物量相关^［7］。

2.2致癌物生物有效量

体液致癌物的量不能准确表示致癌物生物有效量，致癌物生物有效量系致癌物及／或代谢产物与体内大分子(DNA，RNA，蛋白质)结合量^［6～8］。多种化学物在诱发癌变中首先与DNA形成加合物，若在细胞分裂前DNA没进行有效修复或被错误修复，则可成为突变、恶性转化的基础，有可能启动致癌作用。蛋白质加合物(血红蛋白，血清白蛋白)尚无公认的致癌作用，可代表体内致癌物特异性接触量的内剂量及被活化的能力。蛋白质寿命较长有反映多种接触的优点，若能证明靶组织中蛋白质加合物与DNA加合物有相关性，则间接反映致癌物启动量^［9］。人体DNA加合物测定比较复杂，至今人体鉴定出的DNA加合物大约十几种。IARC列出人类已知致癌物中有18种有机化学物单体，其中12种在体外细胞培养可测DNA加合物和在动物可测的8种中人类只能测出2种^［10］。Mumford等分别测定了宣威妇女胎盘和外周血中PAH－DNA加合物，以北京妇女为对照，发现其加合物均较对照高^［5］。Perera等依据接触苯并吡浓度，将工人分为3组(50，50～200，200 mg/m³)发现随接触剂量增加尿中PAH－DNA加合物也增加^［11］。铸铁工人外周血白细胞芳香化学物－DNA加合物与接触剂量有线性关系。Herbert等证实屋顶作业工人外周血白细胞芳香族化学物－DNA加合物量与以往不定期个体采样及皮肤污染物测定的多环芳烃量相关^［11］。Manchester等分析已知接触苯并吡－二环氧化物工人胎盘血显示有多种多环芳烃(PAHs)－DNA加合物^［12］。Groopman等在中国广西摄入黄曲霉毒素高的地区，测定了黄曲霉毒素与鸟嘌呤加合物的排出率每天0.1～10μg。Qian等与Groopman合作在1986年搜集18 244例健康成年男性队列生物样品库做病例－对照(50 267)配对研究，证明有AFP－DNA加合物者肝癌危险性(RR=10.5)较无加合物者(RR=3.1)阳性率高约3倍，这也是DNA加合物与癌症直接有关的第一个实例^［13］。Bryant等分析4－氨基二酚与血红蛋白93－BETA胱氨酸结合产物，证明吸烟组较非吸烟组差别非常显著^［14］。

2.3人体对致癌剂产生的生物效应

据人体对致癌剂产生的生物学、生物化学反应称为生物效应，包括染色体异常、癌基因激活、抗癌基因失活及表达蛋白产物量构成的变化。

2.3.1染色体异常染色体不稳定性综合症可能是肿瘤发生的早期证据，由于所有基因包括癌基因，抗癌基因均定位于染色体上，而染色体损伤本质是DNA链断裂，故染色体的变化必然引起基因相应变化，例如人伯基特淋巴瘤，急性骨髓细胞性白血病c－myc基因从染色体8号末端移到14号末端(一个转录水平很高，负责球蛋白合成的位点)会导致此基因过度表达而引起恶性转化。特异性染色体异常可能是肿瘤早期表达的一种形式，如慢性骨髓细胞性白血病的Ph小体，t(9q∶22q)，成视网膜细胞瘤del(8q∶14q)，急性淋巴细胞性白血病t(4∶11)，t(11∶19)，t(8q∶14q)。人类化学致癌物的细胞遗传学研究大部分显示在染色体畸变、姐妹染色单体交换、微核三个指标中一个或二个阳性，如苯、砷、环磷酰胺等。

2.3.2癌基因激活、抗癌基因失活及其蛋白产物表达癌基因、抗癌基因都是行使正常细胞功能的DNA基因组序列，癌基因激活包括基因突变、扩增及重组；抗癌基因失活包括突变、丢失及重组。绝大多数癌症始于遗传损伤，因此，DNA遗传物质的损伤及其突变是肿瘤启动及恶性转化所必须的，特定的基因突变谱将预示特异性癌症。有人建议基因变化应列入血常规检查^{［14，15］}。至今人类癌基因和抗癌基因在染色体上位置及功能已搞清的不下几十种^［16］，例如erb-B(EGF),sis(PDGF),HER-2 Neu等均为蛋白激酶编码，分别定位于7、2 2、17染色体上，有控制生长因子及生长因子受体的作用。工作环境存在的化学致癌剂可使癌基因激活，BaP、二甲基苯并蒽及N-亚硝基化学物等均能激活ras基因。而所有肿瘤及肿瘤前的结肠息肉均发现激活的ras基因。c-k-ras基因第十二位密码子点突变与胰癌发病有关^［17］；一急性粒细胞性白血病患者分离细胞中发现了c-myc或c-myc相关基因扩增^［18］。几乎一半已知人类癌症都是P₅₃抗癌基因(监视着基因组和细胞复制)，突变及其蛋白表达、肺癌，肝癌及皮肤癌已发现有特定P₅₃突变图谱，膀胱癌患者P21-H-ras表达蛋白增高^{［19，20］}。

2.4先天及后天获得宿主因素对致癌易感性的影响

宿主因素致癌易感性即个体本身固有的遗传因素所决定的对癌症的易感程度，包括遗传型、代谢表型及DNA修复能力、营养及免疫状况。目前对后二种因素的作用几乎不清楚，DNA修复能力了解也不多。易感性指标反映个体对环境致癌物的遗传敏感性，可能是遗传型及／或代谢表型指标，即遗传型和代谢能力。肿瘤生成遗传因素可能与调节细胞生长、分化的抗癌基因