Association between environmental exposure to benzene and oxidative damage to nucleic acids in children / Associazione tra esposizione ambientale a benzene e danno ossidativo al DNA nei bambini

Abstract

Summary
Objectives: To evaluate the association between environmental exposure to benzene and oxidative damage to nucleic acids in children, also considering the role of Environmental Tobacco Smoke (ETS). Methods: 396 children living in central Italy were recruited in districts with different urbanization and air pollution. All biomarkers were determined in spot urine samples by mass spectrometric techniques to assess exposure [benzene (U-Benz), and its metabolites (t,t-muconic and S-phenylmercapturic acids, t,t-MA and S-PMA, respectively), cotinine] and nucleic acid oxidation [8-oxo-7,8-dihydro-2’-deoxyguanosine (8-oxodGuo), 8-oxo-7,8-dihydroguanosine (8-oxoGuo), and 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoGua)]. Results: Biomarkers of exposure and nucleic acid oxidation increased with urbanization and were correlated with each other (r>0.18, p<0.005). In a multiple linear regression model, benzene exposure, assessed by S-PMA and t,t-MA, was associated (p<0.0001) with both 8-oxodGuo (R2=0.392) and 8-oxoGuo (R2=0.193) in all areas of residence, with similar slopes. Conclusions: (i) Biomarkers of exposure to benzene increased as a function of environmental air pollution and urbanization level; (ii) U-Benz clearly distinguished both exposure to ETS and areas of residence, whereas benzene metabolites were associated only with the latter; (iii) the variance of 8-oxodGuo and 8-oxoGuo was accounted for by environmental benzene exposure, thus suggesting that benzene is a good tracer of other components of complex mixtures of pollutants causing oxidative damage to nucleic acids.

Riassunto
«Associazione tra esposizione ambientale a benzene e danno ossidativo al DNA nei bambini». Obiettivi: Valutare l’associazione tra esposizione a benzene ambientale e danno ossidativo agli acidi nucleici in un gruppo di bambini, considerando anche il ruolo dell’esposizione passiva a fumo di tabacco (ETS). Metodi: Sono stati reclutati 396 bambini, residenti in tre diverse zone dell’Italia centrale, distinte per grado di urbanizzazione ed inquinamento ambientale. Tutti gli indicatori di esposizione [Benzene urinario (U-Benz), acido t,t-muconico (t,t-MA), acido S-fenilmercapturico (S-PMA) e cotinina] e di danno ossidativo [8-idrossi-2’-deossiguanosina (8-oxodGuo), 8-idrossiguanosina (8-oxoGuo) e 8-idrossiguanina (8-oxoGua)] sono stati determinati mediante l’utilizzo di tecniche cromatografiche accoppiate alla spettrometria di massa, in campioni estemporanei di urina. Risultati: Gli indicatori di esposizione a benzene e di danno agli acidi nucleici sono fra loro correlati (r>0,18, p<0,005) e le loro concentrazioni aumentano in funzione del livello di urbanizzazione. In un modello di regressione lineare multipla, l’esposizione a benzene, valutata attraverso i metaboliti t,t-MA e S-PMA, è associata al danno ossidativo (p<0,0001), in particolare con 8-oxodGuo (R2=0,392) e con 8-oxoGuo (R2=0,193). Conclusioni: (i) Le concentrazioni degli indicatori di esposizione sono positivamente correlate con i livelli di inquinamento e di urbanizzazione; (ii) le concentrazioni di U-Benz sono significativamente influenzate sia da ETS che dal livello di urbanizzazione, mentre i metaboliti del benzene sono correlati solo a quest’ultimo; (iii) il danno ossidativo, in particolare 8-oxodGuo e 8-oxoGuo, è associato all’esposizione a benzene ambientale, suggerendo che quest’ultimo è un buon tracciante dell’inquinamento ambientale.