《Toxicology Letters》：Identification of predisposing factors for hematotoxicity in occupational benzene-exposed workers using machine learning and SHAP interpretation
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摘要苯是一种重要的工业材料和环境污染物，即使低水平的暴露也与血液毒性有关。因此，识别职业苯暴露诱导血液毒性的易感因素对于管理职业苯中毒至关重要。在此，我们招募了1513名中国南方石化工人，其中包括847名对照工人和666名患有血液毒性的工人。在将数据集随机划分为训练集（75%
摘要
苯是一种重要的工业材料和环境污染物，即使低水平的暴露也与血液毒性有关。因此，识别职业苯暴露诱导血液毒性的易感因素对于管理职业苯中毒至关重要。在此，我们招募了1513名中国南方石化工人，其中包括847名对照工人和666名患有血液毒性的工人。在将数据集随机划分为训练集（75%）和测试集（25%）后，我们采用了六种机器学习算法构建预测模型。通过递归特征消除，初步确定了22个特征变量，包括年龄、工龄、部门、苯、甲苯、二甲苯、噪声、AST/ALT、ALP、GGT、TBIL、DBIL、TC、TG、LDL-C、HDL-C、GLU、SCr、尿素、UA、FEV1/FVC%和DBP。由于苯乙烯的职业相关性，将其纳入，最终得到23个输入变量用于模型开发。我们发现XGBoost算法是识别影响血液毒性因素的最优模型。基于XGBoost模型的SHAP分析进一步表征了变量在整体和个体层面的贡献，识别出苯、噪声、工龄、年龄、部门及肝功能指标为重要因素，同时展示了它们与血液毒性预测风险关联的方向和幅度。体外实验也显示，肝功能受损会加剧4-苯醌（1,4-BQ）诱导的骨髓细胞毒性并调节其潜在分子通路。总之，肝功能相关指标在苯暴露工人中成为血液毒性风险的重要预测因子。这些发现可能有助于为这一人群的职业健康监测和风险分层提供信息。
章节摘要
引言
苯是一种普遍存在的环境污染物，来源于香烟烟雾、工业废物、原油、建筑装饰和汽车排放（Wallace, 1989）。它通过吸入环境蒸气以及摄入受污染的食物或水进入人体（Medeiros Vinci等, 2012），主要在肝脏中代谢（Kalf, 1987）。苯的代谢物与血液疾病的发生有关，包括贫血、特异性细胞减少症，
研究对象和问卷调查收集
在本研究中，我们招募了来自中国广东省茂名市一家石化厂的1513名工人。受试者根据以下标准招募：(1)在该工厂工作年限≥1年；(2)签署知情同意书。排除标准为：参与者被排除如果(1)已诊断为慢性疾病、血液疾病或免疫疾病；(2)患有传染性疾病；或(3)任何外周血细胞计数超过上限的
研究对象的一般特征
在本研究中，共招募了1513名参与者。研究人群的特征如附表S4所示。工人平均年龄为44.25±9.48岁。在参与者中，1262名为男性（83.4%），251名为女性（16.6%）。队列包括来自炼油部门的615人（40.6%），来自化工部门的756人（50.0%），来自其他部门的142人（9.4%）。关于吸烟状态，1034名参与者为非吸烟者（68.3%），而479名
讨论
职业和环境暴露于苯所带来的不良健康效应已引起广泛关注。为减轻这些风险，一些国家已设定了工作场所苯的职业接触限值。然而，新兴研究指出，长期低水平暴露于苯会影响外周血细胞计数（Schnatter等, 2012, Koh等, 2015）。除了血液毒性外，苯暴露还会损害其他器官或
结论
总之，我们揭示了职业工人血液毒性的关键决定因素，包括苯暴露水平、工龄、年龄、噪声暴露和肝功能异常。因此，应更加关注苯暴露工人的噪声暴露和肝功能。然而，这些因素与血液毒性之间的因果关系仍需进一步研究。尽管如此，我们的发现为易感因素提供了有价值的见解
伦理批准和参与同意
本研究方案（编号：2020118）已获得中山大学公共卫生学院医学研究伦理委员会批准。所有涉及人类参与者的程序均按照《赫尔辛基宣言》进行，并在调查前获得知情同意。动物实验已获得中山大学模式动物研究中心机构动物护理和使用委员会批准，并符合ARRIVE
资助
本工作由中国国家自然科学基金（NSFC）（31401213, 82473670）和广州市科技计划（202201011821）资助。
CRediT作者贡献声明
陈文：监督、资源。邢秀梅：调查。肖永梅：监督。廖启龙：调查。蔡玉露：调查。李文雪：调查。金媛：监督。涂南南：初稿撰写、可视化、验证。陈丽萍：审阅与编辑、资助获取、概念构思。张宇威：初稿撰写、可视化、验证。温立先：调查。杨荣芳：初稿撰写、方法学、调查，
竞争利益声明
作者声明不存在可能影响本论文报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
廖婉真|张宇威|涂南南|杨荣芳|温立先|蔡玉露|廖启龙|金媛|李文雪|邢秀梅|陈文|肖永梅|陈丽萍
广东省食品营养与健康重点实验室，中山大学公共卫生学院毒理学系，广州 510080，中国
