Evaluation of the Relationship between Exposure to 1-Nitropyrene and Oxidative Stress and Genetic Damage Marker in Humans

Abstract

1-Nitropyrene (1-NP), a specific nitro-polycyclic aromatic hydrocarbons (nitro-PAHs), is a significant marker for diesel exhaust exposure, which is associated with increased risks of cardiovascular diseases, respiratory diseases, even lung cancer. The study's goal is to find out how much 1-NP is in the air in different places and times of the year and to see if there is a link between these levels and metabolites, signs of oxidative stress, and genetic damage in people. The research involved 43 adults from Cheongju, South Korea, who were exposed to diesel exhaust particles (DEPs) near industrial complexes, incinerators, and clean rural areas. Air and biological samples were collected to once in winter and once in summer, respectively. measure 1-NP atmospheric concentration and its metabolites in urine. And oxidative stress markers in urine and genetic damage marker in sputum. Results showed significant seasonal and regional variations in 1-NP concentrations. Winter had higher concentrations of 1-NP than summer, and regional variations were observed during the winter season. The oxidative stress marker, malondialdehyde (MDA), was also higher in summer than winter. A positive correlation was found between air 1-NP concentrations and the metabolite 6-hydroxy-1-nitropyrene (6-OHNP), while a weak negative correlation was observed between 1-NP and MDA. Additionally, 1-N-acetylamino-pyrene (1-NAAP) showed a weak positive correlation with both MDA and 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) oxidative stress indicators. This study identified significant seasonal variations in air 1-NP concentrations. A correlation was established between 1-NP and its main metabolite, 6-OHNP. However, no clear relationship was found between atmospheric 1-NP levels and markers of oxidative stress or genetic damage. Conversely, a relationship was observed between 1-NAAP concentrations and the oxidative stress markers MDA and 8-OHdG. These results underscore the necessity for further research into the human metabolism of 1-NP to elucidate its pathways of toxicity in humans. 1-나이트로피렌(1-NP)은 니트로-다환 방향족 탄화수소(nitro-PAHs)로, 디젤 배기 가스 노출의 중요한 지표이며, 이는 심혈관 질환, 호흡기 질환, 심지어 폐암의 증가된 위험과 관련이 있다. 이 연구의 목적은 계절별 지역별 공기 중 1-NP의 노출정도를 확인하고, 1-NP 대사산물, 산화 스트레스 표지자, 유전적 손상 간의 연관성을 알아보고자 한다. 대한민국 청주시 인근에 거주하는 43명의 성인을 대상으로 연구를 실시하였다, 이들은 산업단지, 소각장, 그리고 청정한 농촌 지역 근처에서 디젤 배기 입자(DEPs)에 노출되었다. 겨울과 여름 각각 한 번씩 대기 중 1-NP 농도와 소변 내 대사산물, 소변 내 산화스트레스 표지자, 객담의 미토콘드리아 DNA 복제 수를 확인하여 유전 손상 정도를 확인하였다. 결과는 1-NP 농도의 계절적 및 지역적 변동이 유의하게 나타났다. 겨울에는 여름보다 1-NP 농도가 높았으며, 계절적 변화는 겨울철에 관찰되었다. 산화 스트레스 표지자인 마론디알데하이드 (MDA)은 여름보다 겨울에 더 높았다. 공기 중 1-NP 농도와 대사산물인 6-하이드록시-1-나이트로피렌(6-OHNP) 사이에는 양의 상관관계가 발견되었으며, 1-NP와 MDA 사이에는 약한 음의 상관관계가 관찰되었다. 또한, 1-N-아세틸아미노-피렌(1-NAAP)은 MDA와 8-하이드록시디옥시구아노신(8-OHdG) 산화 스트레스 지표와 약한 양의 상관관계를 보였다. 이 연구는 공기 중 1-NP 농도의 계절적 변동이 유의하다는 것을 확인하였다. 1-NP와 주요 대사산물인 6-OHNP 간의 상관관계가 겨울철에 확인되었다. 그러나, 대기 중 1-NP 수준과 산화 스트레스 표지자, 유전적 손상 표지자 간의 명확한 관계는 발견되지 않았다. 그러나 1-NAAP 농도와 산화 스트레스 마커인 MDA 및 8-OHdG 사이의 관계가 관찰되었다. 이는 1-NP 노출에 의한 인체 독성이 1-NP 대사 경로의 단일염기다형성이 관여하는지에 대한 후속연구의 필요성을 보여주는 결과이다.