Verwendung von Fingernagelproben als Biomarker für die Arsenexposition des Menschen

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 4733 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Diese Studie untersuchte den Zusammenhang zwischen der Arsenaufnahme über die Aufnahme von Trinkwasser und der Arsenkonzentration in Fingernägeln als Biomarker für die Exposition des Menschen. Zu diesem Zweck haben wir Fingernagelproben von 40 gesunden Teilnehmern aus arsenbelasteten ländlichen Regionen des Kreises Kaboudrahang im Westen des Iran gesammelt. Insgesamt wurden außerdem 49 Fingernagelproben von Personen entnommen, die in Gebieten lebten, in denen keine Verunreinigung der Trinkwasserquellen mit Arsen gemeldet wurde. Es wurde festgestellt, dass der Arsengehalt der Fingernägel in 50 bzw. 4,08 % der Proben aus arsenverseuchten Dörfern und Referenzdörfern höher war als die normalen Arsenwerte der Nägel (0,43–1,08 µg/g). Basierend auf den Ergebnissen der angepassten multiplen linearen Regression wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Arsenkonzentration im Grundwasser und den Fingernägeln gefunden (p < 0,001). Darüber hinaus zeigte sich ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen Arsen in den Fingernagelproben und dem Geschlecht (p = 0,037). Der Arsengehalt der Fingernägel wurde durch andere Variablen wie Alter, Rauchgewohnheiten und BMI nicht signifikant beeinflusst (p > 0,05). Aufgrund der Ergebnisse dieser Studie ist die Verwendung biologischer Indikatoren wie Fingernagelgewebe aufgrund der einfacheren Probenahme und des geringeren Risikos einer externen Kontamination für die Beurteilung der Schwermetallbelastung in kontaminierten Gebieten geeignet.

Arsen gilt als eines der gefährlichen Metalloide, die durch natürliche und anthropogene Aktivitäten in Trinkwasserquellen vorkommen. Anthropogene Aktivitäten wie der Einsatz von Herbiziden, Pestiziden, Holzschutzmitteln und Metallverhüttungsindustrien sowie natürliche Quellen der Arsenbelastung, einschließlich geothermischer Prozesse, Vulkanausbrüche und Verwitterung von Mineralien, führen zu einer weit verbreiteten Arsenkontamination in unterirdischen Umgebungen wie Sedimenten, Böden, Oberflächengewässer und Grundwasserquellen1,2,3,4,5. Dieses Metalloid, das von der International Agency for Research on Cancer (IARC) und der United States Environmental Protection Agency (USEPA) als krebserregend für den Menschen anerkannt ist, kommt in organischen und anorganischen Formen und mit unterschiedlichen Oxidationsstufen (− 3, 0, + 3, +) vor 5) in der Umwelt6,7. Die außerberufliche Exposition gegenüber anorganischem Arsen (Arsenit und Arsenat) durch den Konsum von Trinkwasserquellen verursacht krebserregende und nicht krebserregende Auswirkungen auf die Gesundheit der exponierten menschlichen Bevölkerung3,8,9. Zu den akuten und chronischen Auswirkungen der Arsenexposition auf die menschliche Gesundheit zählen Hautläsionen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Anämie, Nierenfunktionsstörungen sowie Atemwegserkrankungen und verschiedene Arten von Krebs (Lunge, Haut, Leber, Niere und Blase)10,11,12. Um die Gesundheit von Wasser für Trinkwasserzwecke zu gewährleisten, beträgt der von der Weltgesundheitsorganisation empfohlene Höchstgehalt für Arsen daher 10 µg/L13,14. Aufgrund des weit verbreiteten Vorkommens von Arsen in der Umwelt und seiner potenziell schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit ist die biologische Überwachung von Schadstoffen in toxikologischen Studien von großer Bedeutung, um die Exposition des Menschen durch natürliche und anthropogene Quellen abzuschätzen. Bei der biologischen Überwachung werden in der Regel Flüssigkeiten und Gewebe aus dem menschlichen Körper gesammelt und analysiert, um die Chemikalien oder ihre Metaboliten zu identifizieren15,16. Es gibt mehrere Biomarker zur Identifizierung und Bewertung der Überwachung der Exposition des Menschen gegenüber Arsen und seinen Verbindungen. Blut, Urin, Haare und Nägel wurden in epidemiologischen Studien als leicht zugängliche Biomarker zur Beurteilung der Arsenbelastung identifiziert17. Unter diesen Bioindikatoren weist die in Blut- und Urinproben gemessene Arsenmenge auf eine kürzliche Einnahme von Arsen hin, und zwar in der Größenordnung von etwa vier Tagen in den Urinproben und 2–6 Stunden in den Blutproben18. Andererseits sind die Notwendigkeit, gesammelte Urinproben einzufrieren, der invasive Charakter der Blutprobenentnahmemethoden und die mit diesen Proben verbundenen Lagerungsprobleme erhebliche Nachteile im Zusammenhang mit der Verwendung dieser Biomarker19. Während die in Haar- und Nagelproben gemessene Menge an Arsen die Exposition über einen längeren Zeitraum (von 3 bis 6 Monaten zuvor) im Vergleich zu Körperflüssigkeiten widerspiegelt. Aus diesem Grund werden diese Biomarker (Haar- und Nagelproben) in Bevölkerungsgruppen, die über einen längeren Zeitraum hohen Arsenkonzentrationen ausgesetzt sind, insbesondere durch die Aufnahme von Trinkwasser, zur Quantifizierung der Expositionshöhe verwendet18,20. Es ist zu beachten, dass der Großteil des über das Trinkwasser aufgenommenen Arsens innerhalb von 1–3 Tagen nach der Exposition als methyliertes Arsen ausgeschieden wird. Allerdings hat ein Teil des im Körper absorbierten anorganischen Arsens eine hohe Affinität, sich an Sulfhydrylgruppen zu binden und sich in keratindichten Geweben wie Nägeln und Haaren anzureichern18,21. Die Verwendung von Haarproben als Biomarker wurde aufgrund der stark schwankenden Wachstumsrate, der Notwendigkeit, die Biologie der Haare zu kennen und der Möglichkeit einer externen Kontamination im Vergleich zu Nagelproben, diskutiert. Während die Verwendung von Nagelproben als Bioindikatoren aufgrund der geringeren Möglichkeit einer externen Kontamination und der viel langsameren Wachstumsrate (0,9–1,5 mm/Monat) im Vergleich zu Haarproben (6–36 mm/Monat) weitere Vorteile bietet17. Daher zielte diese Studie darauf ab, den Zusammenhang zwischen der Arsenbelastung durch die Aufnahme von Trinkwasser und dem Arsengehalt in den Fingernägeln bei Personen zu untersuchen, die in den kontaminierten ländlichen Gebieten des Landkreises Kaboudrahang im Westen Irans lebten, wo die Arsenkonzentrationen im Grundwasser die größte Belastung darstellten Trinkwasserquelle mit sehr niedrigem bis hohem Gehalt.

In dieser Querschnittsstudie wurden Fingernagelproben von 89 gesunden Teilnehmern entnommen, die in ländlichen Gebieten im Westen des Kreises Kaboudrahang, Provinz Hamadan, Iran, lebten. Die Lage der Dörfer, die für die Fingernagelprobenahme der Teilnehmer im untersuchten Gebiet ausgewählt wurden, ist in Abb. 1 dargestellt. Es ist zu beachten, dass die Lage des Untersuchungsgebiets und der ausgewählten Dörfer für die Fingernagelprobenahme mit ArcGIS Version 10.4.1 ermittelt wurden (Abb. 1). Der Arsengehalt in Grundwasserquellen wurde als Grundlage für die Auswahl der Dörfer für die Fingernagelprobenahme der Teilnehmer herangezogen. Daher wurden drei von Arsen betroffene Dörfer als exponierte Gruppe und drei Dörfer mit geringeren Arsenkonzentrationen als Referenzgruppe betrachtet. In diesen Regionen gelten Grundwasserquellen als Hauptwasserquelle für die Landwirtschaft und den Trinkwasserbedarf. Bemerkenswert ist, dass es sich bei allen Personen der aktuellen Untersuchung um Teilnehmer handelte, die in ländlichen Regionen lebten und beruflich keiner Arsenbelastung ausgesetzt waren. Außerdem basiert die lokale Wirtschaft der ausgewählten Gebiete hauptsächlich auf Landwirtschaft und Viehzucht. Anschließend wurden von allen Teilnehmern mithilfe eines Selbstauskunftsfragebogens Informationen wie Geschlecht, Größe, Gewicht, Alter und Rauchen eingeholt. Der Body-Mass-Index (BMI) wurde als Gewicht (Kilogramm) geteilt durch Körpergröße (Meter im Quadrat) berechnet. Das Studienprotokoll wurde von der Ethikkommission der Hamadan University of Medical Sciences (Genehmigungsnummer IR. UMSHA.REC.1397.916) überprüft und genehmigt und alle Experimente wurden gemäß relevanten Richtlinien und Vorschriften durchgeführt. Aus ethischen Gründen wurde vor dem Ausfüllen der Fragebögen eine Einverständniserklärung aller Teilnehmer und/oder ihrer Erziehungsberechtigten eingeholt. Abschließend wurde allen Teilnehmern versichert, dass ihre Informationen vertraulich bleiben.

Standort des Untersuchungsgebiets und ausgewähltes Dorf für die Probenahme von Fingernägeln (ArcGIS-Version 10.4.1).

Zur Arsenmessung wurden insgesamt sechs Grundwasserproben aus dem öffentlichen Wasserverteilungsnetz jedes Dorfes im untersuchten Gebiet in Polyethylenflaschen entnommen und anschließend ein Tropfen 65 % HNO3 zugegeben. Anschließend wurden die angesäuerten Grundwasserproben bis zur Arsenanalyse im Kühlschrank aufbewahrt. Wir haben außerdem 89 biologische Fingernagelproben von den Personen im untersuchten Gebiet gesammelt. Den Teilnehmern, die in den arsenverseuchten Dörfern lebten, wurden 40 Fingernagelproben entnommen, der Rest hatte keine Arsenexposition über das Trinkwasser. Anschließend wurden die Fingernagelproben mit einem Nagelknipser aus rostfreiem Stahl geschnitten und bis zur Messung in Plastiktüten aufbewahrt.

Zur Messung der Arsenkonzentration in den Fingernagelproben wurde eine einfache Aufschlussmethode mit HNO3 und H2O2 verwendet. Etwa 0,02–0,05 g der Fingernagelprobe wurden abgewogen und in ein 25-ml-Becherglas gegeben, das 4 ml HNO3 (65 %) und 2 ml H2O2 (30 %) enthielt. Die Becher mit den Proben werden bei 80–90 °C auf eine Heizplatte gestellt und das Erhitzen durch Zugabe einer bestimmten Menge HNO3 fortgesetzt, um die Farbe der Probe von dunkelbraun nach blassgelb zu ändern. Als das Endvolumen der Probe 1 ml erreichte, wurde der Heizvorgang gestoppt. Nach dem Abkühlen der Proben wurden jeder Probe 2–3 ml destilliertes Wasser zugesetzt und die vorbereitete Lösung durch einen Millipore-Filter geleitet und erreichte schließlich ein Volumen von 5 ml. Schließlich wurde die Arsenkonzentration im Trinkwasser und in den Fingernagelproben mit dem ICP-OES-Gerät22,23 bestimmt.

Der Arsengehalt in Trinkwasser und Fingernagelproben wurde mit einem ICP-OES-Gerät bestimmt. HNO3 (65 %) war von SuprapurR-Qualität und wurde von Merck Co. (Deutschland) bezogen. Alle anderen Reagenzien wurden von Fluka (Sigma-Aldrich, Schweiz) gekauft und waren von analytischer Qualität. Um die Präzision der Daten zu erreichen, wurden die Arsenwerte im Grundwasser, in Fingernägeln, in Standardlösungen (Standardlösung Fluka-51844, Sigma-Aldrich, Schweiz) und in Blindproben dreifach untersucht. Bei allen wiederholten Messungen wurde während der Experimente eine relative Standardabweichung von 5–10 % erreicht3,24. Darüber hinaus stand zur weiteren Verifizierung der Ergebnisse kein für menschliche Fingernägel zertifiziertes Referenzmaterial zum Vergleich zur Verfügung.

In der vorliegenden Studie wurde die Software SPSS V.16.0 verwendet, um statistische Berechnungen der Daten mit einem signifikanten Niveau bei p < 0,05 durchzuführen. Um die Normalität der Daten zu überprüfen, wurde der Kolmogorov-Smirnov-Test bei einer Stichprobe angewendet. Da die Arsenkonzentration in Fingernagelproben nicht normalverteilt war, wurden nichtparametrische statistische Tests wie der Mann-Whitney-U-Test verwendet, um signifikante Unterschiede zwischen den Teilnehmergruppen festzustellen. Der Chi-Quadrat-Test wurde angewendet, um die Verteilung der kategorialen Variablen wie BMI, Geschlecht und Rauchgewohnheiten in den beiden Referenz- und Expositionsgruppen zu vergleichen. Außerdem wurde ein unabhängiger T-Test verwendet, um die Altersvariable in den beiden Referenz- und Expositionsgruppen zu vergleichen. Der Zusammenhang zwischen der Arsenkonzentration im Grundwasser und in Fingernagelproben wurde mithilfe einfacher und mehrerer linearer Regressionsmodelle bewertet, angepasst an Alter, BMI, Geschlecht und Rauchgewohnheiten. Beschreibende Statistiken einschließlich Maximum, Minimum, Durchschnitt und Standardabweichung der Arsenkonzentration in Fingernagelproben wurden mit der Software Excel 2013 (Microsoft Office) berechnet.

Alle Autoren in diesem Artikel werden als Mitwirkende anerkannt und aufgeführt und bestätigen die endgültige Fassung des Manuskripts.

In der vorliegenden Studie wurden die Fingernagelproben als Biomarker verwendet, um die menschliche Exposition gegenüber Arsen über den Trinkwasserkonsum bei Personen zu bewerten, die in den arsenverseuchten Gebieten lebten. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Personen der Referenzgruppe (Bereiche D, E und F) mit Werten von 0,179 µg/L Arsen und der exponierten Gruppe mit unterschiedlichen Konzentrationen von Arsen in Grundwasserquellen (Bereich A = 200 µg/L) zugeordnet wurden , Region B = 76,6 µg/L und Region C = 74,5 µg/L). Für diese Forschung haben wir 89 Fingernagelproben gesammelt, von denen 40 Proben von Teilnehmern stammten, die in arsenverseuchten Dörfern lebten, und der Rest von Teilnehmern, die keinem Arsen ausgesetzt waren. Tabelle 1 stellt den Arsengehalt (μg/g) in den Fingernagelproben der Teilnehmer dar, die aus exponierten Dörfern und Referenzdörfern des Kreises Kaboudrahang entnommen wurden. Den Ergebnissen zufolge wurden in den exponierten Bereichen des untersuchten Gebiets mittlere Arsenwerte in Fingernagelproben von 1,78 μg/g mit einer Spanne von 0,13–10,33 μg/g im Vergleich zu denen aus den Referenzgebieten (0,43 μg/g) beobachtet , mit einem Bereich von 0,1–1,21 μg/g). Dies bedeutet, dass die durchschnittlichen, minimalen und maximalen Konzentrationen von Arsen in den Fingernagelproben bei den Teilnehmern, die in arsenbelasteten Gebieten lebten, höher waren als bei denjenigen, die in Gebieten ohne Arsenbelastung lebten. Nach den Ergebnissen der vorliegenden Studie enthielten in den Dörfern, die über das Trinkwasser Arsen ausgesetzt waren, 85 % der Fingernagelproben Arsen über dem Normalwert, während in den Dörfern ohne Arsenbelastung 28,57 % der Fingernagelproben eine höhere Arsenkonzentration aufwiesen als der Normalwert.

Die allgemeinen Eigenschaften der untersuchten Teilnehmer, einschließlich Alter, Geschlecht, BMI und Rauchgewohnheiten, sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Wie man sehen kann, war der Altersdurchschnitt in der Arsen-Expositionsgruppe (34,8 ± 10,39 Jahre) deutlich höher als der in der Referenzgruppe (29,51 ± 10,8 Jahre) (p = 0,022). Auch hinsichtlich Variablen wie Geschlecht, Rauchen und BMI gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen (p ˃ 0,05). Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen den Arsenwerten im Trinkwasser und den Fingernagelproben in zwei exponierten und Referenzgruppen des Gebiets (p < 0,001) (Tabelle 2).

Die Ergebnisse des Zusammenhangs zwischen Arsengehalten in Trinkwasserquellen und Fingernagelproben unter Verwendung grober linearer Regressionsmodelle sind in Tabelle 3 dargestellt. Im einfachen linearen Regressionsmodell wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Arsenkonzentration in Fingernagelproben mit Variablen gezeigt einschließlich Geschlecht (p = 0,019) und orale Aufnahme von Arsen über kontaminiertes Trinkwasser (p < 0,001). Die Ergebnisse zeigten, dass Frauen im Vergleich zu Männern signifikant niedrigere Arsenkonzentrationen in den Fingernagelproben aufwiesen (β = − 0,248, 95 %-KI − 0,843, − 0,078), was mit den Ergebnissen anderer Studien übereinstimmt25,26. Ebenso war ein Anstieg der Arsenkonzentration im Grundwasser um 1 % mit einem Anstieg des Arsens in den Fingernagelproben um 60 % (β = 0,595, 95 % KI 0,781, 1,413) verbunden. Obwohl kein signifikanter Zusammenhang zwischen Fingernagel-Arsen und Variablen wie Alter und Rauchgewohnheiten gefunden wurde, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Arsenkonzentration in Fingernagelproben mit dem Alter (β = 0,199, 95 %-KI 0,00, 0,035, p = 0,062) und dem Rauchen (β) zunahm = 0,192, 95 %-KI − 0,043, 1,011, p = 0,071). Die Ergebnisse zeigten auch, dass übergewichtige Teilnehmer im Vergleich zu normalgewichtigen Teilnehmern einen geringeren Arsengehalt in den Fingernägeln aufwiesen (β = − 0,125, 95 %-KI − 0,069, 0,018, p = 0,242).

Im multivariaten linearen Regressionsmodell, angepasst an Alter, Geschlecht, BMI, Rauchen und Arsen-Exposition, waren die Variablen einschließlich Geschlecht und Arsengehalt im Trinkwasser signifikant mit dem Arsen in Fingernagelproben assoziiert (p < 0,05). Darüber hinaus war in diesem Stadium ein Anstieg des Grundwasser-Arsens um 1 % mit einem Anstieg des Arsens in den Fingernagelproben um 56 % ((β = 0,558) verbunden. Die Arsenkonzentration in den Fingernagelproben der weiblichen Teilnehmer war niedriger als die der männlichen Teilnehmer (β = − 0,208). Außerdem wurde kein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der Arsenkonzentration in den Fingernagelproben und Variablen wie Alter, BMI und Rauchen gefunden. Ähnlich wie bei der einfachen linearen Regression wurde jedoch mit zunehmendem Alter (β = 0,152), Rauchen (β = 0,002) und abnehmendem BMI (β = − 0,152) stieg die Arsenkonzentration der Fingernagelproben an.

In den letzten Jahrzehnten kam der Untersuchung des biologischen Monitorings in der epidemiologischen und toxikologischen Forschung zur Bewertung des Risikos der Exposition des Menschen gegenüber Schadstoffen auf verschiedenen Wegen eine große Bedeutung zu. In diesem Zusammenhang wird die biologische Überwachung aufgrund des weitverbreiteten Vorkommens von Arsen in der Umwelt und in Trinkwasserquellen sowie der möglichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit als wertvolles Instrument zur Bewertung der Arsenexposition über natürliche und anthropogene Wege eingesetzt15. 16.

Die Hauptquelle der Grundwasserverunreinigung mit Arsen könnte auf die geologische Struktur des Untersuchungsgebiets zurückgeführt werden, die aus Kalkstein, Jurasandstein, Mergel, metamorphem Gestein und Schiefer bestand. Außerdem gehören die meisten Teile des Gebiets zum nordwestlichen Teil der Sanandaj-Sirjan-Zone und zum südwestlichen Teil des Zagros-Überschiebungsgürtels27,28. Ein weiterer Grund für die Arsenkontamination in Trinkwasserquellen ist die Nähe des Gebiets zur Provinz Kurdistan, wo in einigen Gebieten über das Vorkommen von Arsen in Trinkwasserquellen berichtet wurde29,30. Den Ergebnissen der vorliegenden Studie zufolge waren die durchschnittlichen, minimalen und maximalen Konzentrationen von Arsen in den Fingernagelproben bei den Teilnehmern, die in arsenbelasteten Gebieten lebten, höher als bei denjenigen, die in Gebieten ohne Arsenbelastung lebten.

Räumliche Variationen und regionale Verteilung des Arsengehalts in Zehennagelproben und Trinkwasservorräten von Nova Scotia in Kanada wurden von Dummer et al. untersucht. Sie bewerteten auch die geologischen und ökologischen Eigenschaften im Zusammenhang mit hohen Arsenkonzentrationen in Trinkwasserquellen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie lagen die Arsenwerte in Trinkwasserproben unter der Nachweisgrenze der Methode (478 µg/L). In ihrer Untersuchung stellten sie fest, dass die Verunreinigung von Trinkwasserquellen mit Arsen auf die geologische Struktur des Untersuchungsgebiets zurückzuführen sei. Außerdem wurden in dieser Untersuchung enge Zusammenhänge zwischen dem hohen Arsengehalt in Zehennagelproben und der Trinkwasserversorgung beobachtet, was mit den Ergebnissen unserer Studie übereinstimmt31.

Den Ergebnissen zufolge enthielten in den Dörfern, die Arsen ausgesetzt waren, 85 % der Fingernagelproben Arsen über dem Normalwert, während in den Dörfern ohne Arsenbelastung 28,57 % der Fingernagelproben eine Arsenkonzentration aufwiesen, die über dem Normalwert lag.

Die Beobachtungen einer Studie von Chakraborti et al., die die Arsenkonzentration in 176 biologischen Proben (Haare, Urin und Nägel) analysierten, zeigten, dass 69 Teilnehmer durch Arsenexposition verursachte Hautläsionen hatten und der Rest keine Arsenhaut aufwies Läsionen. In dieser Studie wurden normale Arsenwerte in Haar-, Nagel- und Urinproben mit 20–200 µg/kg, 20–500 µg/kg bzw. < 100 µg/L angegeben. Sie fanden heraus, dass 100 % der biologischen Proben eine Arsenkonzentration aufwiesen, die über den Normalwerten lag22.

In einer Studie von Schmitt et al. wurden menschliche Nagelproben als Biomarker für die Arsenbelastung in der Mongolei, China, verwendet. In dieser Studie wurden Nagelproben von 32 Teilnehmern gesammelt. Insgesamt 19 Personen waren über das Trinkwasser hohen Arsenkonzentrationen (264–648 µg/L) ausgesetzt, und 13 Personen waren der Kontrollgruppe niedrigen Arsenkonzentrationen (0,3–9,8 µg/L) ausgesetzt. In dieser Studie wurde ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Arsengehalt im Trinkwasser und den Nagelproben festgestellt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie war außerdem die Arsenkonzentration in den Nagelproben bei Männern aufgrund des höheren Wasserverbrauchs höher als bei den weiblichen Teilnehmern, was mit den Ergebnissen der vorliegenden Studie übereinstimmt32.

In einer anderen Studie untersuchten Yu et al. den Zusammenhang zwischen Arsenkonzentrationen in Trinkwasserquellen und Zehennagelproben bei Einwohnern Nova Scotias. Insgesamt wurden 960 „Proben von Männern und Frauen“ im Alter von 35 bis 69 Jahren für die Arsenanalyse in Zehennagelschnittproben ausgewählt. In dieser Studie wurden Informationen wie Alter, Geschlecht, Trinkwasserquelle, Behandlungsnutzung, ethnische Zugehörigkeit, Bildungsniveau, Beschäftigungsstatus, Haushaltseinkommen, Raucherstatus, körperliche Aktivität und BMI über einen Fragebogen von allen Teilnehmern abgefragt. Basierend auf den Ergebnissen ihrer Studie wurde ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der Arsenkonzentration von Trinkwasserquellen und Zehennagelproben beobachtet (r = 0,46, p < 0,0001), was mit den Ergebnissen unserer Studie übereinstimmt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten auch, dass der Arsengehalt in den Zehennagelproben bei weiblichen (β = –0,132, 95 %-KI – 0,238, – 0,026, p-Wert = 0,0268) und adipösen Personen (β = –0,263, 95 % KI − 0,386, − 0,141, p < 0,0001) und Teilnehmer mit höherem Familieneinkommen (β = − 0,152, 95 %-KI − 0,292, − 0,011, p = 0,0345) waren signifikant niedriger als andere33.

In einer von Liu et al. durchgeführten Studie wurde der Zusammenhang zwischen Arsenaufnahme und dem Risiko für die menschliche Gesundheit anhand von Biomarkern wie Haaren, Nägeln, Urin und Speichel bewertet. Die Ergebnisse ihrer Untersuchung zeigten, dass die Arsenkonzentration in biologischen Proben bei Männern, älteren Menschen und Teilnehmern mit Hautläsionen höher war als bei anderen. Sie berichteten außerdem, dass Frauen eine höhere Methylierungskapazität hatten als Männer, sodass die Arsenkonzentration in biologischen Proben bei Frauen niedriger war, was mit den Ergebnissen der vorliegenden Studie übereinstimmt26.

Die vorliegenden Studienergebnisse zeigten, dass die Verwendung der Fingernagelproben als Biomarker zur Bewertung der Arsenbelastung durch die Aufnahme von Trinkwasser sinnvoll ist. Nagelproben enthalten große Mengen an Skleroproteinen (wie Keratin) und Sulfhydrylgruppen; Es sollte darauf hingewiesen werden, dass Arsen eine starke Affinität zur Bindung an diese Sulfhydrylgruppen aufweist. Aufgrund der Ernährung der Keimnagelmatrix aus einer reichhaltigen Blutquelle kommt es außerdem kurz nach dem Verzehr zu Arsenablagerungen in Nagelproben. Daraus kann geschlossen werden, dass die Verwendung von Nagelproben (Fingernagel- und Zehennagelproben) aufgrund der langsamen Wachstumsrate, der geringeren Wahrscheinlichkeit einer externen Verschmutzung im Vergleich zu anderen Biomarkern (wie Haarproben), der einfacheren Entnahme und den nicht-invasiven Eigenschaften geeignet ist Biomarker zur Untersuchung der Exposition gegenüber Umweltschadstoffen nehmen zu18,32. Es ist zu beachten, dass die gemessenen Arsenwerte in Nagelproben in verschiedenen Studien in Tabelle 4 aufgeführt sind.

Ziel der aktuellen Studie war es, Fingernagelproben als menschlichen Biomarker für die Arsenbelastung durch den Verzehr von kontaminiertem Grundwasser zu nutzen. Unsere Ergebnisse zeigten, dass geologische Strukturen eine wichtige Rolle beim Vorkommen höherer Arsenwerte in Grundwasserquellen und Fingernägeln spielen. Diese Untersuchung zeigte außerdem, dass der Gehalt an Fingernagel-Arsen in 50 bzw. 4,08 % der Proben, die aus arsenkontaminierten Bereichen und Referenzbereichen entnommen wurden, höher war als die normalen Arsenwerte von Nägeln (0,43–1,08 µg/g). Basierend auf den Ergebnissen der angepassten multiplen linearen Regression war die Arsenkonzentration in den Fingernägeln der Teilnehmer, die in den arsenbelasteten Gebieten lebten, signifikant höher als die der Personen in den Referenzgebieten (p < 0,001). Darüber hinaus zeigte sich ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen Arsen in den Fingernagelproben und dem Geschlecht; Frauen hatten signifikant niedrigere Arsenwerte in den Fingernägeln als Männer (p = 0,037). Der Arsengehalt der Fingernägel wurde durch andere Variablen wie Alter, Rauchgewohnheiten und BMI nicht signifikant beeinflusst (p > 0,05). Es wurde festgestellt, dass basierend auf dem Überblick über die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse mehr Forschung mit einer höheren Teilnehmerzahl empfohlen wird, um den Nutzen solcher Studien und ihre Anwendung in den medizinischen Wissenschaften zu verbessern.

In der aktuellen Studie gibt es mehrere wesentliche Einschränkungen, die beachtet werden sollten. Erstens war die Anzahl der analysierten Fingernagelproben aus finanziellen Gründen gering, was die Genauigkeit unserer Analyse verringerte. Zweitens haben wir den Zusammenhang zwischen Arsenkonzentrationen in Trinkwasserquellen und anderen Biomarkern wie Haaren, Urin, Blut und landwirtschaftlichen Produkten nicht untersucht. Drittens haben wir nur die Gesamtarsenwerte in Fingernagelproben gemessen und die Werte für organisches und anorganisches Arsen nicht getrennt angegeben. In der vorliegenden Studie wurde versucht, den Zusammenhang zwischen Arsenkonzentrationen in Trinkwasserquellen und Fingernagelproben als Biomarker zu untersuchen. Zukünftige Studien mit einer größeren Probengröße sind jedoch erforderlich, um den Zusammenhang zwischen der Bioakkumulation von Arsen (Anreicherung in Haar-, Urin-, Speichel- und Blutproben) zu untersuchen. , Ernährung und Gesundheit.

Alle Daten wurden im Hauptteil des Manuskripts aufgeführt.

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