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三氯生(Triclosan,TCS)和三氯卡班(Triclocarban,TCC)都是目前国际上流行的广谱高效抗菌剂,使用历史悠久,在环境的各种介质中,包括水体,沉积物,土壤以及生物体,均能检测到TCS和TCC的存在,且由于使用量逐年增大,这两种抗菌剂在各种环境介质中的含量也呈上升趋势。通过不同藻类、水蚤和鱼体等受试生物的毒性研究,表明了TCS和TCC对生态环境有一定的风险,且因两者的物化性质稳定,不易降解,具有很强的亲脂性,已经被检测出能在蜗牛、蚯蚓和藻类等生物体内大量富集。同时,鼠兔等动物和特定细胞的试验也表明了TCS和TCC具有内分泌干扰毒性和遗传毒性等。因此,TCS和TCC对环境和健康的风险不容忽视。
蚤和藻类都是国际上指定的毒性测试标准生物,属世界种,容易培养,操作方便,而且对毒物敏感,因此本文选用了大型蚤(Daphina Magna)、蛋白核小球藻(C.pyrenoidosa)和羊角月牙藻(S.capricornutum)来评估TCS和TCC的生态风险。另外,目前关于TCS和TCC的遗传毒性和氧化损伤的研究报道仍较少,故本文选择了正常人肝细胞(L02)和人体肝癌细胞(HepG2)来评估TCS和TCC的健康风险。
本文依据蚤类和藻类的OECD毒性测试标准,建立了实验室的操作方案。利用彗星实验和根据南京建成试剂盒的检测方法研究TCS和TCC对两种细胞(L02和HepG2)的DNA损伤和氧化损伤。主要结论如下:
(1)根据蚤类的毒性等级划分,TCS对大型蚤的24h-LC50和48h-LC50值分别为0.68和0.65 ppm,属于高毒物质。TCC对大型蚤的24h-LC50和48h-LC50值分别为0.103和0.025 ppm,属于极毒物质。
(2)根据藻类的毒性等级划分,TCS对蛋白核小球藻的96h-EC50值为15.52 ppm,对羊角月牙藻的96h-EC50值则高于91 ppm,属于中毒物质。TCC对蛋白核小球藻和羊角月牙藻的96h-EC50值分别为0.85和3.29 ppm,属于高毒物质。羊角月牙藻对TCS和TCC抗性更强,蛋白核小球藻对TCS和TCC则更加敏感。
(3)TCS和TCC都能显著引起L02细胞的DNA损伤,TCS最大剂量组的OTM中位值是对照组的11.6倍,且符合明显的剂量-效应关系(y=12.383 In(x)-13.22,r2=0.994,p<0.01)。TCC最大剂量组的OTM中位值是对照组的9.6倍,且符合明显的剂量-效应关系(y=16.523 In(x)-8.4344,r2=0.966,p<0.01),表明了随着TCS和TCC暴露剂量的不断增大,L02细胞的DNA损伤效应不断增强。
(4)选用的TCS和TCC的两个剂量对L02细胞的损伤也呈现出明显的时间-效应关系(TCS剂量为57.93μmol·L-1时,y=1.7139 x-6.6075,r2=0.925,p<0.01;TCS剂量为23.17μmol·L-1时,y=1.0718 x-3.1847,r2=0.797,p<0.01;TCC剂量为17.71μmol·L-1时,y=0.8269 x+1.3826,r2=0.954,p<0.01;TCC剂量为7.08μmol·L-1时,y=1.5105x+1.501,r2=0.896,p<0.01),表明了随着TCS和TCC暴露时间的不断加大,L02细胞的DNA损伤效应不断增强。
(5)TCS和TCC能显著诱导HepG2细胞的DNA损伤。TCS最大剂量组的OTM中位值是对照组2.80倍,且符合明显的剂量-效应关系(Y=8.466+6.27915 In(X),r2=0.884,p<0.05)。TCC最大剂量组的OTM中位值是对照组的3.80倍,且符合明显的剂量-效应关系(Y=12.42+10.78 In(X),r2=0.857,p<0.05),表明了随着TCS和TCC暴露剂量的不断增大,HepG2细胞的DNA损伤效应不断增强。
(6)TCS和TCC能改变HepG2细胞的膜通透性和抗氧化性质,使得LDH活性随着浓度增大而逐渐增强,SOD活性则逐步下降。实验中发现,肝癌细胞在TCS浓度为3.70μM时,SOD活性比对照组及其余染毒剂量组都要高,且具有统计学意义,可能由于SOD及时消除和修复了损伤。
(7)TCS和TCC诱导肝癌细胞HepG2的SOD酶活性与DNA损伤呈现较为明显的负相关,两者拟合的曲线方程为(TCS:Y=72.74-1.74X,r2=0.85,p<0.05;TCC:Y=29.38-0.48X,r2=0.98,p<0.01),推断DNA损伤可能是由于氧化损伤所引起的。