Luận án Nghiên cứu một số biến đổi nhiễm sắc thể, gen P53 ở nhân viên y tế có tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ VIỆN VỆ SINH DỊCH TẾ TRUNG ƯƠNG NGUYỄN ĐÌNH TRUNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIẾN ĐỔI NHIỄM SẮC THỂ, GEN P53 Ở NHÂN VIÊN Y TẾ CÓ TIẾP XÚC NGHỀ NGHIỆP VỚI PHÓNG XẠ LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC Chuyên ngành: Sức khoẻ nghề nghiệp Mã số: 62 72 01 59 Người hướng dẫn 1: PGS. TS. Nguyễn Khắc Hải Người hướng dẫn 2: PGS. TS. Nguyễn Duy Bảo HÀ NỘI, 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn và sự đồng ý, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Đình Trung iii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại cơ sở đào tạo Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương, tôi đã hoàn thành luận án này, đây là kết quả của quá trình cố gắng không ngừng của bản thân và được sự giúp đỡ, động viên khích lệ của các thầy, bạn bè đồng nghiệp và người thân. Qua trang viết này tác giả xin gửi lời cảm ơn tới những người đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương, Viện Sức khỏe nghề nghiệp và môi trường, Học Viện Quân Y và Viện Công nghệ sinh học cùng các đơn vị nghiên cứu đã tạo điều kiện tinh thần, thời gian và vật chất cho tôi hoàn thành luận án này. Đặc biệt tôi xin tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS Nguyễn Khắc Hải, PGS.TS Nguyễn Duy Bảo đã trực tiếp tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu thông tin khoa học cần thiết cho luận án này. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tới các bạn đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và thực hiện Luận án tiến sĩ. TÁC GIẢ Nguyễn Đình Trung iv MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục. iv Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .. vi Danh mục các bảng.. vii Danh mục các sơ đồ, biểu đồ viii Danh mục các hình... ix ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................ 1 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 3 1.1. Đại cương về phóng xạ ................................................................................. 3 1.1.1. Khái niệm bức xạ ion hóa: ......................................................................... 3 1.1.2. Sự phân rã phóng xạ: ................................................................................ 4 1.1.3. Đơn vị đo phóng xạ: .................................................................................. 4 1.2. Ảnh hưởng của phóng xạ tới cơ thể ............................................................. 17 1.2.1. Ảnh hưởng của phóng xạ tới tổ chức, cơ quan trong cơ thể ..................... 17 1.2.2. Sự tổn thương ADN ................................................................................. 19 1.2.3. Nhiễm sắc thể và sự tổn thương do phóng xạ ........................................... 21 1.2.4. Gen P53 (protein 53): .............................................................................. 28 1.3. Tiếp xúc với phóng xạ nghề nghiệp ............................................................ 33 1.4. Nghiên cứu tiếp xúc phóng xạ, biến đổi NST, gen do tiếp xúc phóng xạ: .... 36 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................. 36 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................ 38 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 44 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................... 44 2.2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 44 . Đối tượng nghiên cứu: .................................................................................... 44 . Cỡ mẫu............................................................................................................ 44 2.3. Phương pháp và nội dung nghiên cứu ......................................................... 46 2.3.1 Thiết kế nghiên cứu .................................................................................. 46 2.3.2. Phương pháp và các chỉ số nghiên cứu: .................................................. 46 2.3. 3. Kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu ......................................................... 47 2.4. Y đức trong nghiên cứu .............................................................................. 55 Sơ đồ nghiên cứu............................................................................................... 55 v Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................. 57 3.1.Kết quả về điều kiện lao động của nhân viên y tế tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ ............................................................................................................ 57 3.1.1. Điều kiện làm việc của nhân viên y tế tiếp xúc phóng xạ .......................... 57 3.1.2. Kết quả điều tra trang bị phòng hộ của các phòng X quang và xạ trị. ...... 60 3.1.3 Môi trường lao động của NVYT tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ: ........ 63 3.2. Mức độ phóng xạ tại các cơ sở nghiên cứu:................................................. 64 3.3.Đặc điểm đối tượng nghiên cứu. .................................................................. 67 3.4. Triệu chứng lâm sàng và huyết học ở NVYT có TX với phóng xạ NN ....... 71 3.5. Kết quả đo liều tiếp xúc cá nhân: ................................................................ 74 3.6. Kết quả khảo sát sự biến đổi NST. .............................................................. 74 3.6.1. Đánh giá kết quả tổn thương NST ở các đối tượng TX phóng xạ NN....... 74 3.7. Kết quả biến đổi Gen P53. .......................................................................... 83 3.7.1 Tách chiết và tinh sạch ADN tổng số ........................................................ 83 3.7.2 Phản ứng PCR nhân đoạn gen nằm ở exon 5, 6 và exon 7 đến 9 ............... 83 Chương 4: BÀN LUẬN ..................................................................................... 93 4.1. Điều kiện lao động và chiếu xạ môi trường lao động................................... 93 4.1.1. Vệ sinh phòng ốc và điều kiện làm việc. ................................................... 93 4.1.2. Kết quả đo kiểm tra môi trường ............................................................... 94 4.2. Tình hình sức khỏe bệnh tật ........................................................................ 97 4.2.1. Tình hình chung về NVYT tiếp xúc phóng xạ nghiên cứu: ........................ 97 4.2.2. Tình hình sức khỏe bệnh tật của nhân viên X quang: ............................... 98 4.2.3. Đo liều hấp thu cá nhân: ....................................................................... 100 4.3. Biến đổi nhiễm sắc thể .............................................................................. 102 4.3.1. Nuôi cấy tế bào và xử lý mẫu nuôi cấy ................................................... 102 4.3.2. Đánh giá kết quả tổn thương nhiễm sắc thể ở đối tượng tiếp xúc phóng xạ nghề nghiệp ..................................................................................................... 103 4.4. Biến đổi gen P53 ....................................................................................... 106 4.5. Dự báo nguy cơ ung thư nghề nghiệp do phóng xạ.................................... 112 4.6. Bàn luận về phương pháp nghiên cứu và điểm mới của đề tài ................... 118 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 120 1. Điều kiện an toàn của nhân viên y tế tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ ..... 120 2. Tình hình biến đổi NST và Gen P53. ........................................................... 120 KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 123 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết hoàn chỉnh ADN Acid Deoxyribo Nucleic af Acentric Fragment (Đoạn đứt không tâm động) ĐCĐƯL Đường cong đáp ứng liều Dic Dicentric (Nhiễm sắc thể kiểu hai tâm động) IAEA International Atomic Energy Agency (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế) EPA Environmental Protection Agency (Cục bảo vệ môi trường - Hoa Kỳ) ICRP International Commission on Radiological Protection (Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ bức xạ) LET Linear energy transfer (Truyền năng lượng tuyến tính) NIOSH National Institute for Occupational Safety and Health (Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp- Hoa Kỳ) NST Nhiễm sắc thể NSTử Nhiễm sắc tử NVYT Nhân viên y tế RBE Relative Biological Effectiveness (Đáp ứng sinh học tương đối) Ring Nhiễm sắc thể hình vòng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCVS Tiêu chuẩn vệ sinh UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (Ủy ban Khoa học của Liên Hợp Quốc về ảnh hưởng của bức xạ nguyên tử) YHLĐ & VSMT Y học lao động và Vệ sinh môi trường YHHN Y học hạt nhân vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Trọng số bức xạ 6 1.2 Các mô, cơ quan và trọng số mô WT 7 1.3 Vị trí các exon của gen P53 29 3.1 Kết quả điều tra về thiết kế vệ sinh phòng X quang 57 3.2 Kết quả điều tra về máy X quang 58-59 3.3 Kết quả đo các thông số kỹ thuật máy X quang 59 3.4 Kết quả điều tra về trang bị phòng hộ 60 3.5 Đặc điểm vi khí hậu tại các phòng có thiết bị phát xạ 63 3.6 Kết quả đo bức xạ môi trường khu vực phòng chup X quang (tiếp xúc tia X) 64 3.7 Kết quả đo bức xạ môi trường phía ngoài khu vực phòng X quang 65 3.8 Kết quả đo bức xạ môi trường phòng xạ trị, xạ hình 65-66 3.9 Phân bố đối tượng nghiên cứu theo tuổi đời 68 3.10 Phân bố tuổi nghề đối tượng nghiên cứu 68 3.11 Phân bố theo giới của đối tượng nghiên cứu 69 3.12 Các triệu chứng cơ năng ở nhóm nghiên cứu 71 3.13 Các bệnh ở nhóm nghiên cứu 71 3.14 Phân bố tỷ lệ số lượng tế bào hồng cầu trong máu ngoại vi của đối tượng nghiên cứu 72 3.15 Phân bố tỷ lệ số lượng tế bào bạch cầu trong máu ngoại vi của đối tượng nghiên cứu 72 3.16 Phân bố tỷ lệ số lượng tế bào tiểu trong cầu máu ngoại vi của đối tượng nghiên cứu 73 3.17 Kết quả đo liều hấp thu cá nhân 74 3.18 Tổn thương nhiễm sắc thể ở nhóm chứng và nhóm tiếp xúc phóng xạ 75-76 3.19 Kết quả đánh giá liều sinh học ở đối tượng tiếp xúc phóng xạ nghề nghiệp với tia X 78-79 3.20 Kết quả đánh giá liều sinh học ở đối tượng tiếp xúc phóng xạ nghề nghiệp với tia gamma 80 3.21 Liên quan giữa biến đổi NST và tiếp xúc phóng xạ 92 3.22 Liên quan giữa biến đổi gen P53 và tiếp xúc phóng xạ viii DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ Biểu đồ Tên biểu đồ Trang 1.1 Sơ đồ ảnh hưởng phóng xạ tới cơ thể 17 1.2 Liên quan liều tiếp xúc phóng xạ và ung thư 39 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 56 3.1 Phân bố tuổi nghề đối tượng nghiên cứu. 69 3.2 Yếu tố phóng xạ tiếp xúc của đối tượng nghiên cứu. 70 3.3 Nghề nghiệp NVYT tiếp xúc phóng xạ . 70 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1 Tác động phóng xạ tới ADN 20 3.1 Đo Phóng xạ và trang bị bảo hộ lao động tại Phòng tiêm đơn vị xạ hình 57 3.2 Đo Phóng xạ và trang bị bảo hộ lao động tại Phòng chụp mạch can thiệp 57 3.3 Trang bị bảo hộ lao động tại Phòng chụp mạch can thiệp 58 3.4 Bộ nhiễm sắc thể bình thường ở U 01 71 3.5 Một dic và 4 đoạn đứt không tâm , 1 trao đổi nhiễm sắc tử ở mẫu VX10 72 3.6 Nhiễm sắc thể hình nhẫn (ring) (phải) và đoạn đứt không tâm (trái) ở mẫu VX10 72 3.7 Đứt chromatid ở VX19 73 3.8 Bộ nhiễm sắc thể bình thường ở K 19 76 3.9 Đứt nhiễm sắc tử K 25 76 3.10 Đứt nhiễm sắc tử ở mẫu U02 77 3.11 Trao đổi nhiễm sắc tử ở mẫu K61 77 3.12 Ảnh kết quả điện di DNA tổng số từ các mẫu máu 78 3.13 Ảnh kết quả điện di sản phẩm PCR với mồi 5, 6; M: Marker 1kb, 1 - 9: sản phẩm PCR 79 3.14 Ảnh kết quả điện di sản phẩm PCR với mồi 7, 9; M: Marker 1kb, 1 - 16: sản phẩm PCR 79 3.15 Sản phẩm PCR sau khi tinh sạch 79 3.16 Một số điểm thay đổi trên trình tự đoạn 5, 6 của các mẫu nghiên cứu 81-82 3.17 Một số điểm thay đổi trên trình tự đoạn 5, 6 của các mẫu nghiên cứu 83-84 3.18 Vị trí thay đổi acid amin trên đoạn 5, 6 ở các mẫu 85 3.19 Sự thay đổi aminoacid trên đoạn 5, 6 ở một số mẫu 86 1 ĐẶT VẤN ĐỀ X-quang được RÖentgen phát hiện vào năm 1895 và phóng xạ được Becquerel phát hiện vào năm 1896. Kể từ đó phóng xạ đã được ứng dụng ở nhiều ngành nghề khác nhau: y tế, kỹ thuật, công nghiệp ... Bệnh do tiếp xúc phóng xạ ngày càng được chứng minh một cách rõ ràng và có mối liên quan của bệnh với yếu tố tiếp xúc nghề nghiệp[1], [7]: ung thư phổi - thợ mỏ uranium, ung thư xương - công nhân tiếp xúc radium [77], ung thư da - bác sĩ, nhân viên xạ trị, X quang, bệnh bạch cầu - những bác sĩ, nhân viên xạ trị, X- quang, bệnh nhân điều trị...[101] Trong các bệnh lý do phóng xạ gây ra như bệnh ung thư ở người tiếp xúc, người ta đã được chứng minh có những đứt gẫy nhiễm sắc thể, đột biến gen, đặc biệt là một số những đột biến của những gen ức chế phát triển khối u, gen kiểm soát sự nhân lên của tế bào, gen hỗ trợ nhân đoạn ADN...[53], [58] Theo kết quả tổng điều tra về y tế đến cuối năm 2012, cả nước có khoảng trên 35.000 cơ sở khám chữa bệnh trong đó có 112 bệnh viện tuyến trung ương và bộ/ngành, gồm 358 bệnh viện tuyến tỉnh và trên 20.000 phòng khám tư nhân. Tính đến năm 2013, trên cả nước có trên 3.000 cơ sở y tế có sử dụng thiết bị X-quang chẩn đoán, có 6.107 máy bao gồm cả máy X quang và máy chụp cắt lớp vi tính. Tính đến tháng 9 năm 2015, cả nước có 174 máy chụp cắt lớp vi tính, 51 máy cộng hưởng từ, 21 máy chụp mạch máu, 23 cơ sở xạ trị với 53 máy, trong đó 30 máy tập trung ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Toàn quốc có hàng trăm cơ sở điện quang và gần 30 cơ sở YHHN đang hoạt động [5]. Các kỹ thuật cao sử dụng trong YHHN cũng gia tăng đáng kể, có 31 máy SPECT, 4 máy SPECT/CT, 8 máy PET/CT với 5 cyclotron trong cả nước. Theo thông kê đến cuối năm 2015 có 24 cơ sở xạ trị (trong đó có 25 thiết bị xạ trị sử dụng nguồn phóng xạ và 38 máy gia tốc) và 32 cơ sở y học hạt nhân. Cơ sở xạ trị sử dụng nguồn phóng xạ: hiện có 18/24 cơ sở xạ trị sử dụng nguồn phóng xạ với tổng cộng 25 thiết bị xạ trị, bao gồm 17 thiết bị xạ 2 trị từ xa; 07 thiết bị xạ trị áp sát; 01 thiết bị chiếu xạ khử trùng máu, có 24/24 cơ sở xạ trị sử dụng máy gia tốc với tổng số 38 máy gia tốc[3],[4]. Cùng với sự gia tăng sử dụng bức xạ ion hóa là gia tăng người tiếp xúc với phóng xạ trong ngành y tế Việt Nam. Vấn đề an toàn phóng xạ đặc biệt quan trọng. Tuy nhiên, ở Việt Nam, vấn đề này chưa được quan tâm nhiều. Thực trạng an toàn phóng xạ tại các cơ sở y tế như thế nào cần được điều tra, nghiên cứu để đưa ra được những chứng cứ mang tính chủ quan và khách quan bằng nhiều hình thức khác nhau: điều thực địa, đo đạc vật lý, sinh học. Trong số các chỉ thị sinh học, tổn thương nhiễm sắc thể đã được chứng minh có mối liên quan mật thiết với mức độ nhiễm xạ và được coi là một trong những phương pháp đo liều sinh học có giá trị mà trong nhiều trường hợp là bằng chứng khách quan, duy nhất và đáng tin cậy. Ngoài ra, đột biến gen cũng được khẳng định là hậu quả tương tác phóng xạ với vật chất di truyền. Gen P53 là một trong số các gen thuộc nhóm gen ức chế khối u có tỷ lệ đột biến khá cao, trên 50% trong các trường hợp ung thư nói chung. Nghiên cứu thực trạng nguy cơ và tình trạng nhiễm xạ nghề nghiệp là hết sức cần thiết và có tính thời sự ở nước ta. Phát hiện, đánh giá và đo liều sinh học có giá trị theo dõi, cảnh báo, phòng tránh các tác hại do phóng xạ có thể gây ra. Tại Việt Nam, có rất ít các nghiên cứu về tổn thương nhiễm sắc thể và gen trong phóng xạ nói chung và phóng xạ nghề nghiệp nói riêng. Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu một số biến đổi nhiễm sắc thể, gen P53 ở nhân viên y tế có tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ” Với các mục tiêu sau: 1. Mô tả điều kiện an toàn bức xạ của nhân viên y tế tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ tại một số bệnh viện ở Hà Nội năm 2013. 2. Xác định biến đổi nhiễm sắc thể và trình tự gen P53 ở nhân viên y tế tiếp xúc nghề nghiệp với phóng xạ. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đại cương về phóng xạ 1.1.1. Khái niệm bức xạ ion hóa: Bức xạ ion hoá: hay còn gọi là phóng xạ là tất các các loại bức xạ (điện từ và hạt) khi tương tác với môi trường tạo nên các ion. Mọi người và mọi vật đều cấu tạo từ nguyên tử. Một người lớn trung bình là tập hợp của khoảng 4 x 1027 nguyên tử oxy, hydro, cacbon, nito, phốt pho và các nguyên tố khác. Khối lượng nguyên tử tập trung ở phần hạt nhân nguyên tử mà độ lớn của nó chỉ bằng một phần tỷ của nguyên tử. Xung quanh hạt nhân hầu như là khoảng trống, ngoại trừ những phần tử rất nhỏ mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân được gọi là electron. Các electron quyết định tính chất hoá học của một chất nhất định. Nó không liên quan gì với hoạt độ phóng xạ. Hoạt độ phóng xạ chỉ phụ thuộc vào cấu trúc hạt nhân. Một nguyên tố được xác định bởi số lượng proton trong hạt nhân. Hydro có 1 proton, Heli có 2, Liti có 3, Berili có 4, Bo có 5 và Cacbon có 6 proton. Số lượng proton nhiều hơn, thì hạt nhân nặng hơn. Thori có 90 proton, Protatini có 91 và Urani có 92 proton được xem là những nguyên tố siêu Urani. Số lượng các nơtron quyết định hạt nhân có mang tính phóng xạ hay không. Để các hạt nhân ổn định, số lượng nơtron trong hầu hết mọi trường hợp đều phải lớn hơn số lượng protron một ít. Ở các hạt nhân ổn định protron và nơtron liên kết với nhau bởi lực hút rất mạnh của hạt nhân mà không phần tử nào thoát ra ngoài. Trong trường hợp như vậy, hạt nhân sẽ tồn tại bền vững. Tuy nhiên mọi việc sẽ khác đi nếu số lượng nơtron vượt khỏi mức cân bằng. Trong trường hợp này, thì hạt nhân sẽ có năng lượng dư và đơn giản là 4 sẽ không liên kết được với nhau. Sớm hay muộn nó cũng phải xả phần năng lượng dư thừa đó. Hạt nhân khác nhau thì việc giải thoát năng lượng dư cũng khác nhau, dưới dạng các sóng điện từ và các dòng phân tử. Năng lượng đó được gọi là bức xạ. 1.1.2. Sự phân rã phóng xạ: Quá trình mà nguyên tử không bền giải thoát năng lượng dư của nó gọi là sự phân rã phóng xạ. Hạt nhân nhẹ, với ít proton và nơtron trở lên ổn định sau một lần phân rã. Khi một nhân nặng như Radi hay Urani phân rã, những hạt nhân mới được tạo ra có thể vẫn không ổn định, mà giai đoạn ổn định cuối cùng chỉ đạt được sau một số lần phân rã. Ví dụ: Urani 238 có 92 proton và 146 nơtron luôn mất đi 2 proton và 2 nơtron khi phân rã. Số lượng proton còn lại sau một lần Urani phân rã là 90, nhưng hạt nhân có số lượng proton 90 lại là Thori, vì vậy Urani 238 sau một lần phân rã sẽ làm sinh ra Thori 234 cũng không ổn định và sẽ trở thành Protatini sau một lần phân rã nữa. Hạt nhân ổn định cuối cùng là chì chỉ được sinh ra sau lần phân rã thứ 14. 1.1.3. Đơn vị đo phóng xạ: 1.1.3.1. Đơn vị hoạt độ phóng xạ (Becquerel): Hoạt độ phóng xạ chỉ khả năng phát ra bức xạ của một chất. Hoạt độ không có nghĩa là cường độ của bức xạ được phát ra hay những rủi ro có thể xảy ra đối với sức khoẻ con người. Nó được quy định bằng đơn vị hoạt độ Becquerel (Bq), phỏng theo tên một nhà vật lý người Pháp, Henri Becquerel. Hoạt độ phóng xạ của một tập hợp các hạt nhân phóng xạ được tính bởi số các phân rã trong n