A b
s
t
r a c
t
T
h
eN F
-k
B P
ath w
ay
I
nt
eg
r at
e sG
e n eB i
om
a rk
e r si
nM
et
al
-E
xp
o s ed C h i l dr e n
(
U
nd
e rth
eD
ir e c
t
io n
of D
rR
eb
e c c aC
.F
ry
)
T
h
ed
et
ri m
e nt
al h
e alt
h
ef fe c
t
s of
m
eta
l
e xp
o s u r ei
n ch
i
l d
r e n a r ew
el l
e st
ab
l i
sh
ed
,y
et
sp
e ci fi
cm
e ch
a ni
sm
s of m
et
al
-i
n
d
u c ed
t
o xic
i
t y
a r e n ot
cl
e a rl
y
u nd
e r st
o od
.T
oi
n c r e a s e o u r u nd
e r st
a nd i
ng
o
f
t
h
eb io
l
og
i
c al p
at
h w
ay
st
h
at
a r ep
e rt
u rb
ed b
y
m
e
t
al
e xp
o s u r e,w
e a s s e s s ed
g
e n om
e -w i d
e,
m
et
al
-a s s o c
i
at
ed
t
r a n s c ri
p t
io n a
l
alt
e r at
i
o ns
in
13 1
c
h i l d
r e nf
r om D
etr o
i
t
,M
i
ch i
g
a n .S
p
e ci f
i c al l
y
,t
h
e r el
at
i
o n sh i
p
b
etw
e e n e xp
o s u r eto
a r s e nic
, c ad m i
um
, ch
r om iu
m
, a nd m
e r c u ry
, a sm
e a s u r ed i
nf i
ng
e r n ai l
s am
p
l
e s, an
d g
en
e e xp
re
s sio n
le v
e
ls
w
a s a s s e s s ed
u si
ng
am
ul
t
i
p
l
el i
n e a r re
g
r e s si
o nm
od
el
.T
h
et
r a n s c ri p
t
i
o n al l
e v el
s of 12
,1 7 2
,1 5
, a nd
3 2 g
e n e s sh
ow
ed
si
g
ni f
i c a nt
a s s o ci
at
i
o nw i
t
h
a r s e ni
c, c ad
m
iu
m
, chr o
m i
um
, a nd m
e r c u ry
l
e v el
s, r e sp
e ct
i
v el y
.T
h
e s em
et
al
-a s s o c
i
ate
d
g
e n eb i
om
a rk
e r sw
e r e al m
o st
e nt
ir e
l
y
d i
st
i
n ct
.W
h i l
et
h
e r ew
a sl i
t t
l
e o v e rla
p
b
et
w
e e ng
e n e s ets
,n e
t w
o rk
a n al
y
si
s r e v e al
ed
t
h
at th
eN F
-kB
p
at
h w
ay
w
a s c om
m
o nl
y
e n ri
ch
ed
am
o ng
al l m
et
al
-a s s o c
i
at
ed
g
e n e e xp
r e s si
o n si
g
n at
u r e s.T
h
e s e r e s ult
sd
em
o n st
r ate
t
h
at
al l
of
t
h
ei
n v e sti
g
at
ed
m
et
al
e xp
o s u r e s a r e si g
ni f
i c a nt
l
y
a s s o ci
at
ed w it
h k
ey
si
g
n al i
n
g
p
at
h w
ay
si
n v ol
v ed i
ni
nf l
am
m
at
i
o n a nd
c el l
p
r ol i f
e r at
io n
.F
u rth
e r e x am in a
t
io n
of
t
h
eh
e al
t
h
ef f
e ct
s of
s e v e r al m
et
al
A
c
k
n o
w
l
e
d g
e
m
en
t
sI w
o ul d l i k
et
ot
h
a nk
m
y
ad
vi
s o r,D
r.R
eb
e c c aC
.F
ry
,
f
o rh
e rd i
r e ct
io n
a nd
s up
p
o rt t
hr o u
g h
o ut
t
h
ey
e a r .I
ap p
r e ci
at
eh
e rw i l l i
ng
n e s st
ot
ak
em
e o n a s a o n e-y
e a rM
a ste r
'
s s
t
ud
e nt
a nd f
o rw
el
c om
i
ng
m
ei
nt
oh
e rla
b
.H
e ri
n si
g
h
t
,d ir e c
t
i
o n , a nd
ab i l i
t
y t
ob
ot
h
ch
al l
e ng
e a nd m
ot
i
v atem
et
ot
h i
nk d
e ep
l
y
ab
o ut t
h
e s ub
j
e ct
m
at
t
e rh
a v eh
el
p
ed m
ed
e v el
op
ag
r e at
e r ap p
r e ci
at
i
o nf
o rs c
i
e n c e.I
am
g
r at
ef
ul
to
m
y
l
ab m
at
e s,J
ul
i
aE
.R
ag
e r a nd A l i
s o nP
.Sa n
d
e r s,f
o rt
h
ei
rm
e nto r s
h i
p
a nd
f
ri
e nd
sh i p
t
h
r o ug
h
o ut t
h i
sy
e a r.T h
ey
d
e v ot
ed m
a ny
h
o u r st
otr a
i
nm
e o n n ew
c om
p
ut
ati
o n al
m
et
h
od
s, a nd
th
ei
rg
u
i d
a n c ew
a s e xt
r em
el y
v alu a
b l
ein
c o nd
u
ct
in
g
t
h i
s r e s e a r ch
.I w
o ul d
al
s ol i k
et
ot
h
a nk
o u rl
ab
m
a n ag
e r a nd
R
e s e a r ch Sp
e cia
l i
st
,L
i
s aS m
e e st
e r,w h
oh
el
p
ed
p
la n
a nd
o v e r s e e
l
ab
o r at
o ry
e xp
e ri m
e nts
.I
w
o ul d l i k
et
ot
h
an
k D
r.J
a n eE
.G
al l
ag
h
e r a nd
e v e ry
o n e els e
in v o
l
v ed i
nt
h
eM
e ch
a nis
ti
cI
nd i
ca t
o r s of C h i l d h
o od A
sth
m
a(M
I
C A
)
st
ud
y
f
o r al l
ow i
ng
m
et
o ut
i l i
z et
h
ei
ri m m
e n s el
y
v a
l
u ab l
ed
at
ase
t
.T
h
a nk
y
o ut
om
y
c om m i
t t
e em
em b
e r s.D
r.Ja n e
E
.G
al l
ag
h
e r a nd
D
r.L
o ui
s eM
.B
al l
,f
o rt
h
eir
s u
g g
e st
i
o n s,w h i
ch w
e r e e s s e nti
al i
np
r od
u cin
g t
h
e c o nt
e nt
in
t
h is
t
h
e si
s.L
a stl
y
,I
am
g
r at
ef
ul
to
m y
p
a r e nt
s,Sm i
t
a an
d
D
eh
e sh
P
at
el
,m
y
si
st
e r,P
r e sh
aP
at
el
, a nd m
y
f
ri
e nd
sf
o rth
ei
r c o nt
in u e
d
e nt
h
u si
a sm
a nd
e n c o u r ag
em
e nt
.T
a
b l
e o
f
C
o n
t
e n
t
s
1
.I
nt
r od
u ct i
o n1
1 1
M
e ch
anis
t ic
I
nd
ic
at
o r s of
C h
i
l d h
o od
A
st
h
m
aS
t
ud y
1
1 2 E
n vir o n
m
e nta
l E
xp
o s u r et
oA
r s e ni
c,C
ad
m i
um
,C h
r om iu
m
, a nd
M
e r c u ry
1
2
.M
et h
od
s3
2 1 S
tu
d
y
P
op
ul
at io n
3
2 2 F
i
ng
e r n ai
l C
ol l
e ct
i
o n and
M
eta
l
M
e as ur em
ent
4
2 3
Wh
ol
eB
l
o od G
e n eE
xp
r e s sio n
A
n al
y
si
s5
2 4 S
ta
t i
st i
c al A
n al
y
s e s :A
s s e s si
ng
A
s socia
t i
onb
et w
eenN
ai
l
M
et
al
sL
e v el
s a nd G
e n eE
xp
r e ssi
o nL
ev el
s6
2 5
N
etw
o rk A
nal
y
sis
a nd E
n ri
ch
ed B i
ol
og i
c al F
u n ct
i
o n s7
2 6 T
ran s c rip t i
o nF
a ct
o rB
i
nd i
ng
S
i t
eA
n al
y
sis
8
3
.0
R
e s ul t
s9
3 1 D
em
og
r ap
h
i
cs of
t
h
eC h
i
ld C
oh
ort
9
3 2 A
sse s sin
g
M
eta
l E
xp
o s u r ei
nC h
i
l d
r e n1 0
3 3 I d
e nt i
f
ic at i
on of M
eta
l
-A
s s o ci
ate
d G
e n eS
ets
1 1
3 4 C
om p
a ri
s o n of
G
en eB
i
om
ark
ersA
cr o s sH
um
a nP
op
ul
at
i
on s1 3
3 5 C
om
p
a ri
son of
G
e n eB i
om
ark
e rsA
c r o s sO
t
h
e rH
um
an and A
ni
m
al S
t
ud
i
es1 6
3 6
M
et
al
-M
o
d
ul
ate
d
M
ol
ec ul
arN
et w
ork
sA
sso cia
te
d
w it
h I
nf
l
am m
at i
on-R
el
a
t
ed S
i
g
n al
i
ng P
at
h
w
ay
s1 7
3 7 T
rans crip t
i
o nF
act
orsA
sso ci
ate
d
w
i
t
h
t
h
eM
et
al
-M
od
ul
at
ed G
e n eB
i
om
ark
e r s1 8
3 8
NF
-k
B S
ig
n al
i
ng
P
at
h
w
ay
A l
t
e r ed b
y
M
ul
t ip
l
eM
et
al
s1 9
4
.0 D i
s c u s si
o n2
2
4 1
M
et
al
sI
nd
u c eL
a rg
ely D i
st i
nct
G
e n eB
i
om
a rk
er s2 3
4 2
M
etal
-A
s s o c
i
ated G
e n eB
i
om
a rk
e r sL
i
k
el
y
P
op
ul
at i
onS
p
eci
f
i c2 4
4 3 N F
-kB S i
g
n al i
ng
P
at
h
w
ay
I
nte
g
rat
esM
et
al
-A
s so ci
ate
d G
eneB i
om
ark
e rs2 7
5
.0
C
o n cl
u si
o n3
1
6
.0
F
u
nd
i
n
g
3 2
7
.0
R
ef
e r en
c e s3 3
8
.0 A p p
e nd i
x3 7
8 1 D i
ff
ere nt ia
l l
y
E
xp
r e ss ed
M
et
al
-M
od
ul
ate
d
an
d A
st
h
m
a -M
o
d
ul
at
ed G
e n es3 7
8 2 S ig
ni
f
ic ant
M
ol
ecul
arN
et w
ork
s4 5
8 3 E
n ri
ch
ed B
io
l
og i
c al F
u n ct i
on s a nd D
is e a
s e s4 9
8 4 T
ran s c ri
p
t i
o nF
act
o r s6 6
L i
s
t
o
f T
a
b l
es
T
ab
l
e1
:S
ub
j
e ct
C h
a r a ct
eri
st
i
c s9
T
ab l
e2
:D
e s cri
p
t
i
v eSt
at
i
st
i
c s of
M
et
al L
e v el
s10
T
ab l
e3
:G
e n e sM
od
ul
at
ed b
y
M
et
al
E
xp
o s u r e a nd A
st
h m
a1 1
L i
s
t
o
f F i g
u
r es
F i g
u r e1
:H
e at
m
ap
of
2
2 9
g
e n e sm
od
ul
at
ed b
y
m
et
al
e xp
o s u r e1 2
F i g
u r e2
:N
F
-kB p
at
h w
ay
c e nt
r al
t
om
et
al
-a s s o ci
at
ed
g
e n eb i
om
a rk
e r sf
o r a r s e ni
c, c ad m i
um
,c
h
r om i
um
, a nd m
e r c u ry
2
0
1
.I
n
t
r o
d
u c
t
i
o n
1
.1
M
e c
ha n
i
s
t
i
c
I
n
d
i
c a
t
o r s o
f
C h
i l
dh
o
od A
st
h m
aS
t
ud
y
T
h
eM
e ch
a ni
st
i
cI
nd i
c at
o r s of C h i l dh
o od A
st
h m
a(M
I
CA
)
i
s a c r o s s-s e ct
i
o n al
st
ud
y
st
r at
i f
i ed
b
et
w
e e n a sth
m
at
i
c a nd
n o n-a s
t
h
m
at
i
c ch il
d
r e ni
n a n ap p
r o xi m
at
e1
:1
r at
i
o[
1
]
.T
h
eM
I C
A
st
ud
y
w
a sd
e si
g
n ed
t
o e x am i
n et
h
ei
nt
ri
c at
e r el
at
i
o n sh i
p
sb
et
w
e e n e xp
o s u r e, e xp
o s u r eb i
om
a rk
e r s,c
U
ni
c al i
nd i
c at
o r s, a nd
a st
h m
a st
at
u si
n ch i l d
r e n ag
ed 9
-
14
f
r om
D
et
r oit
,
M
i
ch i
g
a n[
1
]
.T
oh
el
p
e
l
u cid
at
et
h
e ef f
e ct
s of
e n vi
r o nm
e nt
al p
ol l
ut
a nt
s o n ch i l d
r e n 's
h
e al
th
, aw i d
e v a ri
et y
of
e n v
i
r o nm
e nt
al m
e a s u r e s(
e.g
.fi
ng
e r n ai l m
et
al l
e v el
s)
,h
e alt
h
o ut
c om
e s(
e.g
. a st
h
m
a)
, a nd
w
h
ol
eb l
o od
g
e n e e xp
r e s si
o nl
e v el
sw
e r e c ol l
e ct
ed
o v e r a1
0
-w
e e
k
p
e ri
od f
r om
2
0 0 6
t
o2 0
0 7
.T
h
eM
I
C
A
st
ud
y p
r o vi d
ed
a u ni
q
u e op p
o rt
u nit
y
t
o e x am
i
n et
h
eg
e n om i
c ef f
e ct
s of
ch i l d
r e n 's
e x
p
o s u r et
om
et
al
sf
o rw h i
ch fi
ng
e r n ai l
sh
a v eb
e e nw
el l
e st
ab l i
sh
ed
a sb i
om
a rk
e r s of
e xp
o s u r e[
2
]
.S
t
ud i
e sh
a v e sh
ow
nt
h
e ut
i l i
t y
of
n ai l
s a si
nd i
c at
o r s of
e xp
os
u r et
om
et
al
s,p
a rt
i
c ul
a rl
y
a r s e n
i
c[
3
,4
,5
,6
,7
,8
,9
,10
,1 1
]
, c ad
m
i
um
[
8
,1 2
]
, ch
r om i
um
[
8
,12
]
, a nd m
e r c u ry
[
1
0
,13
,14
,15
]
, a nd
h
a v e e st
ab l i
sh
ed
t
h
e v al i d i
t
y
of
n ai l
s a sb i
om
a rk
e r s of
e xp
o s u r et
o a r s e ni
c[
1 1
]
, c ad m i
um
[
16
]
,c
h
r om
i
um
[
17
]
, a nd m
e rc
u ry
[
15
]
w h
e n c om
p
a r ed
t
o ot
h
e
rm
at
ri
c e s(
i
.e.h
ai
r, u ri
n e,b l
o od
, et
c.)
.1 2 E
n vi
r o nm
e nt
al E
xp
o s u r et
oA
rs
e ni
c,C
ad m i
um
,C h
r om i
um
, an
d
M
e rc
u ry
E
xp
o s u r et
o a r s e ni
c, c ad m i
um
, ch
r om i
um
, a nd m
e r c u ry
c an
r e s ul
t
i
n ad
v e r s eh
e al
t
h
ef f
e ct
si
nc
h i l d
r e n a nd
ad
ul
t
s[
1 8
,19
,2 0
,2 1
]
.T
h
e s em
et
al
s a r ep
e r si
st
e nt
i
nt
h
e e n vi
r o nm
e nt
, o c c u r ri
ng b
ot
h
n a
t
u r al l
y
a nd
a s a r e s ul
t
of i
nd
u st
ri
al
o rm
a n uf
a ct
u ri
ng
p
r o c e s s e s[
18
,1
9
,2
0
,2 1
]
a nd m
ob i le
s o u r c e e
m i
s si
o n s[
2 2
]
.Sp
e ci fi
c al l
y
, e xp
o s u r et
ot
h
e
s em
et
al
s c a n o c c u rt
h
r o ug
h i
nh
a
l
at
i
o n of
a
m
b i
e nt
ai
r a nd i
ng
e st
i
o n of
c o nt
am
i
n at
ed w
at
e r a nd f
o od
[
1 8
,1 9
,2 0
,2 1
]
.T
h
eI
nt
ern at
i
o n al
A
g
e n cy
f
o rR
e s e a r ch
o nC
a n c e r(
l
A R C
)
h
a s cl
a s si f
i ed
a r s e ni
c, c adm i
um
, a nd
ch
r om i
um
(
V
I
)
a sG
r o up
1 k
n
ow
nh
um
a n c a r ci
n og
e n s a nd m
et
h
y
l m
e r c u ry
a s aG
r o up
2
B p
o s si b l
eh
um
a nc a r c
i
n og
e n[
2
3
]
.C h
r o ni
c a r s e ni
c e xp
o s u r eh
a sb
e e n a s s o ci
at
ed w it
h
sk i
n,
l
u ng
,l i
v e r,k i d
n ey
, a nd
b l
ad d
e r c a n c e r s[
2 3
]
.B
ot
h
c adm i
um
a nd
ch
r om i
um
(
V
I
)
a c c um
ul
at
ei
nth
ek i d
n ey
s[
2
4
]
a nd
h
a v eb
e e nl i
nk
ed
t
ol
u ng
c a n c e r[
2 3
]
.T h
e n e u r ot
o xi
c a nd d
e v el
op m
e nt
al
ef f
e
ct
s of m
e rc u
ry h
a v eb
e e nw
el
l
d
o c um
e nt
ed
a nd
o c c u r a s a r e s ult
of
a c c um
ul
at
i
o ni
nb
r ai
nt
i
s s u e s[
2 1
]
.A
l t
h
o ug
h
th
e e x a ct
p
at
h
op h y
si
ol
og i
c al m
e ch
a ni
sm
sl
e ad i
ng
t
ot
h
e s e ad
v e r s e o ut
c om
e s a r el
a rg
el
y
u nk
n ow
n ,t
h
e r e a r e v a ri
o u sp
r op
o s ed m
od
e s of
a ct
i
o nf
o rt
h
et
o xi
ci
t
y
of
e a ch
of
t
h
e s em
et
al
st
h
at
i
n
cl
ud
ei
nh i b it
i
o n of
D
N A
r ep
ai
r, ep
i
g
e n et
i
c alt
e r at
i
o n s,m
od
ul
at
i
o n of
e n zy m
at
i
ca c
t
i
vi
t y
, a nd g
e n e r ati
o n of
o xi d
at
i
v e st
r e s s.E
v al
u ati
ng t
h
e ef f
e ct
s of m
et
al
s o ng
e n e e xp
r e s si
o ni
nb l
o od
c a nf
u rth
e r el
u ci d
at
eth
e v a ri
ed m
e ch
a ni
sm
sb
y
w h
i
ch
t
h
e s em
et
al
si
nd
u c eb i
ol
og i
c al
r e s
p
o n s e s.I
n ad d it
i
o n ,i
t
i
sp
o s si b l
et
h
at t
h
e e xp
r e s si
o nl
e v el
s of
sp
e ci f
i cg
e n e s c a n a ct
a sb i
om
a rk
e r s of m
et
al
e xp
o s u r e[
5
]
.P
r e vi
o u s st
udi
e sh
a v ei
n v e st
i g
at
ed
t
h
e ef f
e ct
of m
et
al
s o ng
e n ee x
p
r e s si
o n , a nd
s e v e r al
st
ud i
e sh
a v e u s ed g
e n om i
cp
r of
il i
ng i
np
e ri p h
e r al b l
o od
t
o e x am i
n eg
e n om
e-w i d
e,
m
et
al
-a s s o c
i
at
ed
t
r an
s c ri
p
t
i
o n al
r e sp
o n s e sin
h
um
a np
op
ul
at
i
o n s[
3
,5
,2 6
,2 7
]
.T
oo u r
kn
ow l
ed
g
e, n o st
ud i
e sh
a v ei
n v e st
i
g
at
ed
g
e n om
e -w i d
e
t
r a n s c ri
p t
i
o n al
al
t
e r at
i
o n si
nh
um
a n se x
p
o s ed
t
o c ad m i
um
o r ch
r om i
um
.H
e r e,w
e e x am
i
n eth
e r el
at
i
o n sh i
p
b
et
w
e e n e xp
o s u r et
oa r s e n
i
c, c ad m i
um
, ch
r om i
um
, a nd m
e r c u ry
a nd
g
e n e e xp
r e s si
o nl
e v el
si
n13 1
ch i l d
r e np
a rti
ci
p
at
i
ng
i
nM
I
C A
st
ud
y
[
1
]
.W
ei d
e nt
i
fy
g
e n eb i
om
a rk
e r s r el
at
ed
t
ot
h
ef
o u rm
et
al
e x
p
o s u re
s a nd
ch
a r a ct
e ri
z et
h
e si
g
n al i
ng p
at
h w
ay
s a s s o ci
at
ed w i
t
h
t
h
em
et
al
-i
nd
u c ed
2
.M
e
t h
o
d
s
2
./ S
t
u
d y P
op
ul
a
t
i
on
T
oi
n v e st
i
g
at
et
h
e r el
at
i
o n sh i
p
sb
et
w
e e n e n vi
r o nm
e nt
al
e xp
o s u r e s,g
e n et
i
c s u s c ep t
i b i l i
t
y
, a nd
h
e al
t
h
o ut
c om
e s,t
h
eM
I
C A
st
ud
y
r e c r ui
t
ed
2
0 5
a st
h
m
at
i
c a nd
n o n-a s
t
hm
at
i
c ch i l d
r e n ag
ed
9
-14
[
1
]
.S
t u
d
y
p
a rt
i
ci
p
a nt
sl i
v ed i
nD
et
r oi
t
,D
e a rb
o r n ,H
i gh l
a nd
P
a rk
, o rH
am
t
r am
ck
,M
I
a nd w
e r es e r v e
d b y
t
h
eH
e n ry
F
o rd H
ea
l
t
h S
y
st
em
(
H F
H
S
) [
1
]
.Si
t
es
el
e ct
i
o n of
t
h
eD
et
r oi
t
a r e aw
a sp
a rt
i
al l
y
d
u et
oW
ay
n eC
o u nt
y
,M
I
r a nk i
ng i
nt
h
et
op 1
0
%
of U
.S
. c o u nt
i
e sw i
t
h h i gh l
e v el
s of
c r
i
t
e ri
a ai
rp
ol l
ut
a nt
s a nd
ot
h
e r ai
rt
o xi
c sT h
e si
t
el
o c at
i
o nh
ad
t
h
e ad d i
t
i
o n al b
e n ef
it
of
c o
m p l
em
e nt
i
ng
ot
h
e rE
PA
st
ud i
e si
nt
h
eD
et
r oi
t
a r e a,i
n cl
ud i
ng
t
h
eD
e
t
ro
i
t
E
xp
o s u r e a nd
A
e r o s ol R
e s e a r ch S
t
ud
y
[
2 8
]
a nd
t
h
eD
et
r oi
t
C h i l d
r e n'
s
H
e al
t
h
S
t
ud
y
[
2 9
]
.D
et
ai l
ed d
e s c ri
p
t
i
o n so
f
s ub
j
e ct
e n r ol l m
e nt
a nd
s el
e ct
i
o n c ri
t
e ri
a a r e ad d
r e s s ed i
nG
al l
ag
h
e r et
al
[
1
]
.T h
e st
udy
s ub
j
e ct
r e c r ui
t
m
e nt
o c c u r r ed d
u ri
ng
at
e n -w
e ek p
e ri
od
(
O
ct
ob
e r2 5
,2 0 0 6
t
oJ
a n u a ry
6
,2 0
0
7
)
d
u ri
ng
w h i
ch
a v a ri
et
y
of
e n vi
r o nm
e nt
al m
e a s u r e s a nd
cl i
ni
c al h
e al
t
h
o ut
c om
ei
nd i
c at
o r sw
e r e e v al
u at
ed
at
H
F H S
.H F H
S
st
af f
ad m i
ni
st
e r ed
s u r v ey
st
og
at
h
e r ch i l d
r e n 's
d
em
og
r ap
h i
c a nd
h
e al
t
h i
nf
o
rm
at
i
o n ,i
n cl
ud i
ng
ag
e, et
h
ni
ci
t
y
, a nd
a st
h
m
a st
at
u s, a nd
c ol l
e ct
ed
cl i
ni
c al
m
e a s u r em
en
t
s, s u ch
a sh
ei g h
t
,w
ei
g
h
t
,b l
o od p
r e s s u re
, u ri
n e a nd b l
o od
sa
m p l
e s, n ai l
m
e a s u r em
e nt
s, et
c.A
st
hm
a st
at
u sw
a s cl
a s si f
i ed
a s ch i l d
r e nw i
t
h
p
r e vi
o u sh i
st
o ry
of
p
h
y
si
ci
a n-d i
ag
n o s ed
a st
hm
a.P
e ri
p
h
e r al b l
o od m
o n o n u cl
e a r c el l
(
P B
M
C
)
s am
p
l
e sw
e r e u s ed f
o rg
e n ee x
p
r e s si
o n a n al
y
si
s a nd
e xp
o s u r et
ot
w
el
v ed i f f
e r e nt
m
et
al
s(
a r s e ni
c,b
e ry
l l i
um
, c ad m i
um
,c
h
r om i
um
, c op p
e r,i
r o n,m
a ng
a n e s e,m
e r c u ry
,l
e ad
, s el
e ni
um
, v a n ad
i
um
, zi
n c)
f
o r e a ch
s ub
j
e ct
s
t
ud y
,f
i ng
e r n ai l m
et
al
s am
p
l
e sw
e r e c ol l
e cte
d fr o
m
1
3
2
ch
i
l d
r e n ,g
e n e e xp
r e s si
o np
r of
il i
ng w
a sp
e rf
o rm
ed f
o r1
9
5
ch i l d
r e n, a nd
a sth m
a st
at
u sw
a s a v ai la
b l
ef
o r1 2 4
of
t
h
e1 3 2
ch
i l
d
r e nw i
t
h
f
i ng
e r n ai l m
et
al m
ea
s u r em
e nt
s
T h
e
r ew
e
r e13 1
ch i l d
r e nw i
t
h b
ot
h fi n
g
e r n ai l m
et
al
a nd g
e n ee x
p
r e s sio n
d
at
a a nd
12
4
ch i l d
r en
w i
t
h b
ot
h
a sth m
a st
atu s a n
d
g
e n e e xp
r e s si
o nda
t
a.T h i
s st
ud
y
w
a s ap p
r o v ed b
y t
h
eI
n sti
t
uti
o n al R
e vie
w B
o a rd
at t
h
eH
e n ry
F
o rd H
e alt
h S
y
st
em
(
D
etr o
i
t
,M
I
)
,W
e sta
t I
n c(
R
o ck
vi l l
e,M
D
)
,t
h
eU
niv e r s
i
t
y
of N
o rt
h C
a r ol in a a
t
C h
ap
el
H
i l l
(
C h
ap
el H i l
l
,N
C
)
, a nd
t
h
eU
.S
.E
P
A
's
H
um
a nSu
b
j
e ct
s 'R
e s e a r ch
R
e vie
w O f f
i ci
al
(
I
R
B
N
o .0 5
-E P
A
-2
6 3 7
)
.
W
e ob
t
ain e
d i
nf
o rm
ed w
ri
t
te n
c o n s e nt
f
r om
t
h
e n e xt
of k i
n, c a r e
g
i
v e r s, o rg
u a rd i
an
s o nt
h
eb
eh
al f
of
m
in o r s
/
ch i l d
r e np
a rt
ic
ip
a nt
si
n v olv e
d i
n o u r st
ud y
.2
.2 F i
ng
e r n ai
l
C
ol
l
e ct
io n
a nd
M
et
al
M
e a s u r em
e nt
C h i l d
r e nw
e r e a sk
ed
t
op
r o vi d
ef i
ng
e r n ai l
s am
p
l
e sd
u ri
ng t
h
eir c
li
nic a
l
vi
si
ts
t
oH
F H
S,
a sd
e s c ri b
ed i
nG
al l
ag
h
e r et
al
.[
1
]
.P
ri
o rt
o ch
em ic a
l
a n al
y
si
s, e a ch f
i ng
e r n ai l
s am p l
ew
a s cl
e a n ed
t
o r em
o v e e xte
rn
al d
eb
ris a n
d
t
r a c em
et
al
s o nt
h
e n ai l
s u rf
a c e u sin
g
d
o ub l
e
d i
sti l l
ed w
at
e rs o n
ic
ati
o nf
ol l
o
w
ed by
a c et
on
et
r e atm
e nt
.T
h
ef
i ng
e r n ai ls
w
e r ep l
a c ed i
n a st
e ri l
eh
o od
t
odr
y
o v e r n
i
g
h
t
at
r o om
t
em
p
e r at
u r e.C le a n
f
i ng
e r n ai l
s am
p
le s
w
e r e st
o r ed
at
r o om
t
em p
e r at
u r ei
nE
p p
e nd
o rf
t
ub
e s(
E
p
p
e nd
o rf
,N
ew
Y
o rk
,N Y
)
a nd d
el iv e r e
d
t
oR
e s e a r ch T
ria n
g
le
In s
t
it
ut
e(
R
T I
,R
e s e a r ch T
ri
a ng
le
P
a rk
,N C
)
f
o r ch
em i
c al
a n al
y
sis
.f i
ng
e rn
ai l
s am
p l
ew
a s sp i k
ed w
i
th
1 0 |
jL
of
1 0 0 0 p p
m
g
ol d
st
o ck
s ol
ut
i
o nt
o ret
ai
nm
e r cu
ry
f
o rm
e a s u r em
e nt
.A
ft
e r ad d i
ng 0
.5 m L H N O
3,0
.1
m L
H
C l
, a nd 1 m
L
d
ei
o ni
z ed w
at
e r,th
e s am p l
e sw
e r eh
e ate
d
at
9 5
°C l
o o s el y
c ap p
ed
to
al l
ow f
o r r ef lu x
f
o r o n eh
o u r.Sa
m
p
le s
w
e r eth
e n c o ol
ed
,1
m
L
of
3
0
%
h
y
d
r og
e np
e r o xi d
ew
a s ad d
ed
, a nd
s am
p
l
e sw
e r e ag
ai
nh
e at
ed
at
9 5
°
C f
o r a na
d d it
i
o n al 15 m in u
t
e s.T
h
e s am
p
l
e sw
e r eb
r o ug h
t t
o afi
n al
v ol
um
e of l Om L
u si
ng
d
ei
o niz e
d
w
at
e r a nd w
e r em i
x ed b
y
v o rt
e xin
g
.Sa
m p l
e sw
e r e a n al
y
z ed f
o rt
ot
a
l m
et
al
c o n c e ntr a
t
io n s u s
in
g
a
T
h
e rm
oX
-S
e ri
e sI I I
nd
u cti
v
el y C
ou
p
le
d
P
l
a sm
a-M
a s sS
p
e ctr o
m
etr
y
w
i
t
h d
u
al
g
a s c ol l i
si
o nc e
l l
.T h
eL i m it
of
D
et
e ct
io n
(
L O D
)
v a ri
ed f
o r e a ch fi
ng
e r n ai l
s am p l
eb
a s ed
o nt
h
e a v ai l
ab l
es a
m
p
l
em
a s sf
r om
e a ch
s ub
j
e ct
.S
am p l
e sb
elo
w
t
h
eL O
D
w
e r e a s si g
n ed
a v alu e e
q
u al
t
ot
h
eL
O
D
d i
vi d
ed b
y
V
2
[
3
1
]
.2
.3
W
h
o
l
eB
l
o o
d
G
e n
eE
x
p
re
ss
i
on
A
na
l
y
s
i
s
A
5
m l
s am
p
l
e of
p
e ri
p
h
e r al b l
o od
c ol l
e cte
d
i
nPA X
g
e n eb lo o
d
R
N
A
tu
b
e sw
a s u s ed f
o rw h
ol
eb l
o od
g
e n e e xp
r e s si
o n a n al
y
sis
, a sd
e s c ri b
ed i
nG
al la
g
h
e r et
al
.[
1
]
R N A w
a sis o
la
t
ed f
r om
P
B
M
C
s am
p
l
e s a nd
e xt
r a ct
ed
u si
ng
t
h
eQ
i
ag
e nP A X g
e n eB lo o
d
R
N
A
K i
t
w i
t
h D N A
s etr e a
tm
e nt
.R
N
A q
u al i
t
y
w
a s e v al
u ated
u sin
g
th
eA g i l
e nt
B i
o a n al
y
z e r(
A
g
i l
e nt T
e chn
ol
og
i
e s,Sa n
ta
C la r a
,C
A
)
.T
ota
l
R
N A w
a sh
y
b
ri d i
z ed w i
t
h f
o u rp
ep
t
i d
e n u cl
ei
c a ci d
ol i g
o n om
e r st
of
o rm
s
t
ab le
d
up
le x
str u c
t
u r e sw i
t
h
t
h
eg
l
ob i
nm
R
N
A
.T
h i
sp
r o c e s si
nh i b i
t
ed
g
l
ob
al
cD
N
A
sy
nt
h
e sis
t
or e
d
u c et
h
e r el
at
i
v e am
o u nt
of
a nt
i
-s e n s e ,b io
t
i
n-
la
b
el
ed
cR N A
c o r r e sp
o nd i
ng
t
ot
h
eh
em
og
lo
b i
ntr a n s c r
i
p
t
s a nd
t
ob lo c
k
th
ep
r og
r e s sio n
of
r e v e r s et
r a n s c ri
p
t
a s e.T
a rg
et
cD N A w
a sg
e n e r ate
d
(
E
xp
r e s sio n
A
n al
y
si
s,D
u rh
am
,N C
)
a nd h
y
b
ri d i
z ed
to
t
h
eA
f
fy
m
et
ri
xG
e n eC h i
p H
um
a nU
1
3
3
w
a sp
r e-p
r o c e s s ed
u si
ng R
ob
u st
M
ul
t
i
-C h i p
A
v e r ag
e(
R
M
A
)
n o rm
al i
z at
i
o n[
3 2
]
a si
m
p l
em
e nt
ed
i
nR /
B
i
o c o nd
u ct
o r[
3
3
]
.A
l l d
at
aw
e r ed
ep
o si
t
ed i
nt
h
eN
at
i
o n al C
e nte r
f
o rB
i
ote c
h
n
ol
og y
I
nf
o rm
at
i
o n'sG
e n eE
xp
r e s si
o nO m
ni b
u s(
G E O
)
r ep
o si
t
o ry
a nd
a r e a v ai l
ab l
e u nd
e r a c c e s si
o n n o .G SE
3
5 5
7
1
.2 4 S
t
at
i
st
i
c al A
n al y
s e s :A
s s e s si
ng A
s s o ci
at i
o nb
et
w
e e nN
ai
l
M
et
al
sL
e v el
s a nd
G
e ne
E
xp
r e s si
o nL
e v el
sA
s e ri
e s of m
ul
t
i
p
l
el i
n e a r r eg
r e s si
o nm
od
el
sw
e r e u s ed
t
oi d
e nt
i
fy
g
e n e sw i
t
h
e xp
r e s si
o nl
e v el
st
h
at
w
e r e a s s o ci
at
ed w i
t
h l
e v el
s of
a r s e ni
c, c adm i
um
, ch
r om i
um
, a nd
m
e r c u ry
i
n ch i l d
r e n,c o r r e c
t
i
ng
f
o r ag
e a nd g
e nd
e r.C
om p l
et
em
et
al l
e v el
a nd g
e n e e xp
r e s si
o nd
at
a e xi
st
ed f
o r13 1
s u
b
j
e ct
s.E
a ch m i
c r o a r r ay p
r ob
e s et
w
a s r eg
r e s s ed
o n e a ch
r e sp
e ct
i
v e s et
of m
et
al l
e v el
s u si
ng
t
h
ef
ol l
ow i
ng
m
od
el
:w h
e r eY
r ep
r e s e nt
s
t
h
e n at
u r al l
og
-t
r a n sf
o rm
ed
e xp
r e s si
o n v al
u e sf
o rp
r ob
e s et
sj
=
1
, .. ,54 6 7 5
a
n
d X
r ep
r e s e nte
d
t
h
e s et
s of
n ai l m
et
al l
e ve
l
sA
:=
1
,.. .,
4 f
o r/
=
1,
. . .,
13 1
s ub
j
e ct
s.I
nt
h i
sm
od
el
,t
h
e n ul l h
y
p
ot
h
e si
s/
?
2=
0 w
a st
e st
ed
t
ol
o ok f
o r a n a s s o ci
at
i
o nb
et
w
e e nm
et
al l
e v el
s a nd g
e n ee x
p
r e s si
o n.I
f
st
r o ng
e vi d
e n c e e xi
st
ed
t
o r ej
e ct t
h i
s n ul l h
y p
ot
h
e si
s(
p
<
0
.0
5
)
,t
h
e nt
h
er e
l
at
i
o n sh i
p
b
et
w
e e nm
et
al l
e v el
s a nd
g
e n e e xp
r e s si
o nd
e s e r v ed f
u rt
h
e ri
n v e st
i
g
at
i
o nI
n ad d i
t
i
o nt
ot
h
e r eg
r e s si
o n st
at
i
st
i
c, af
ol d
ch
a
ng
e(
F C
)
w
a s c al
c ul
at
ed f
o r e a ch
p
r ob
e s et
by d i
vi d i
ng
t
h
ea v e r a
g
eg
e n e e xp
r e s si
o n v al
u e am
o ng
i
nd i
vi d
u al
sw i
t
h h i
g
h
e rm
et
al l
e v el
s(
>
7
5
'''p
e r c e nt
i l
e)
b
y
t
h
e a v e r ag
eg
e n e e xp
r e s si
o n v al
u e am
o ng
i
nd i
vi d
u al
sw i
t
h l
ow
e rm
et
al
l
e v el
s(
<2 5
''^p
e r c e nt
i l
e)
.A g
e n e-m
eta
l
r el
at
i
o n sh i
p
w
a sd
e em
ed
si g
ni f
i c a nt
\f
ap
O
.Q
5
a nd
aF C
of
±
1
.3 w
a s ob
s e r v ed
T
o a s s e s sw h
et
h
e r a st
h
m
a-m
od
ula
t
ed g
e n e s o v e rla
p p
ed w i
t
h m
et
al
-m
o
d
ul
at
ed
g
e n e s, am
ul
t
i p
l
el i
n e a r r eg
r e s si
o nm
od
el w
a s u s ed
:Y
j
^
=
P
i+
P
2(
d
i
s e a s e st
at u
s)
i+
P
^i
ag
e)
^+
^
^(
g
en
d
e r^
i+
£ ;,w h
e r eY
r ep
r e s e nt
st
h
e n at
u r al lo
g
-t
r a n sf
o rm
ed
e xp
r e s si
o n v alu e s
f
o rp
r ob
e s et
sy
=
1
,. . .,
5 4 6
7
5
f
o ri
=
1
,. . . ,1 2
4
s ub
j
e ct
sw i
t
h
a v ai l
ab l
e a st
h
m
a st
at
u s.I
nt
h i
sm
od
el
,t
h
e n ul l h
y
p
ot
h
e si
sP
z—
^
w
a st
e st
ed
t
ol
o ok f
o r an
a s s o ci
at
i
o nb
et
w
e e n a st
h m
a st
at
u s a nd
g
e n e e xp
r e s sio n
.I f
st
r o ng
e v
i d
e n c e e xi
st
ed
t
o r ej
e ct
t
h i
s n ul l h
y p
ot
h
e si
s(
p
<
0
.0 5
)
,t
h
e nt
h
e r ela
t
io n s
h i p b
et
w
e e n a st
h m
a a nd
g
e n e e xp
r e s sio n
d
e s e r v ed f
u rth
e rin v e s
t
i
g
at
io n
.A F C f
o r e a ch
p
r ob
e s et
w
a s c al
c ula
t
ed b
y
d iv
i d i
ng
t
h
e a v e r ag
eg
e n e e xp
r e s si
o n v al
u ef
o r a st
h
m
at
i
c s v s. n o n
-a s
t
h m
at
i
c s.A
g
e n e
-a s
t
h
m
ar e
l
ati
o n sh i
p
w
a sd
e em
ed
si g
ni f
i c a nt
i f
a/
?<0
.0 5
an
d
aF
C
of
±
1
.3 w
a s ob
s e r v ed
.A l l
st
at
i
st
i
c al
a
n
al
y
s e sw
e r ep
e rf
o rm
ed
u sin
g
R
V
e r sio n
2
.13
(
R F
o u nd
at
i
o nf
o rSt
at
i
st
ic a
l C
om
p
ut
i
ng
,V i
e n n a,A
u st
ri
a)
.2
.5
N
et w
o
rk
A
n
al
y
sis
a n
d
E
n
ri
ch
ed
B i
o
l
og i
ca
l
F
un c
t
io n s
N
et
w
o rk
a n al
y
si
sw
a sp
e rf
o rm
ed
u sin
g I
ng
e n ui
t y
P
at
h w
ay
sA
n al
y
si
s(
I
ng
e n ui
t
y
® S
y
st
em
s,R
ed w
o od C i
t y
,C A
)
,w h i
ch
c o nt
ai
n s akn
ow l
ed g
eb
a s eo
f p
r ot
ei
n-p
r ot
ein
in
t
e ra
ct
io n s a n
d
r e
g
ul
at
o ry
e v e nt
sf
r om
s ci
e nt
i f
i cl
i
t
e r at
u r e.U
sin
g t h
eI
ng
e n ui
t
y K
n ow l
ed
g
eB
a s e,p
r ot
ei
nm
ol
e c ul
e s e n c od
ed b
y
d i f f
e r e nt
i
al l
y
e xp
r e s s ed
g
e n e sw
e r em
ap p
ed
o nt
oi
nt
e r a cti
ng
m
ol
e c ul
a rn e
t
w
o rk
s.Si
g
ni f
i c a n c ef
o r e a ch
g
e n e r at
ed
n et
w
o rk w
a s e v al
u at
ed
u sin
g
aF
i
sh
e r'
s e x a c