亞氯酸鹽對大鼠仔鼠的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)毒理學(xué)影響

吳明松，張玉玲，李紹峰，冉治霖，李百祥，黃君禮

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，150090哈爾濱;2.東北大學(xué)秦皇島分校，066004河北秦皇島;3.華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，071003河北保定;4.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與環(huán)境工程學(xué)院，518055廣東深圳;5.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，150006哈爾濱)

二氧化氯(ClO2)因其廣譜消毒且不生成三鹵甲烷的優(yōu)良特性，作為液氯的替代消毒劑在飲用水消毒中廣泛使用［1－2］.ClO2在飲用水消毒中的主要副產(chǎn)物為亞氯酸鹽(ClO2－)，其毒理學(xué)特性一直備受關(guān)注.已有報(bào)道表明:200mg/L的亞氯酸鈉(NaClO2)溶液實(shí)際無毒，也無明顯蓄積毒性［3－4］;800mg/L的NaClO2水溶液也無致癌作用［5］.但ClO2－會降低新生大鼠的探索能力，使大腦皮層樹突脊計(jì)數(shù)和突觸形成發(fā)生改變［6］，對神經(jīng)發(fā)育行為有潛在影響［7］.美國化學(xué)品制造協(xié)會進(jìn)行的一項(xiàng)兩代大鼠繁殖發(fā)育實(shí)驗(yàn)表明:接觸300mg/L劑量的大鼠出生時(shí)至哺乳期體重較輕，絕對腦重略低，且對于聽覺驚嚇刺激反應(yīng)明顯下降［8－9］.基于此，美國環(huán)保署規(guī)定飲用水中ClO2－的最大污染水平LMC(maximun contaminant level)為1.0mg/L，最大污染水平目標(biāo)值GMCL(maximun contaminant level goal)為0.8mg/L［10］，為 ClO2在飲用水中的應(yīng)用提供了理論依據(jù).現(xiàn)有報(bào)道主要集中在ClO2－的生殖發(fā)育、血液學(xué)等毒理效應(yīng)，關(guān)于神經(jīng)發(fā)育毒性的研究尚不充分.本文首次揭示ClO－2對運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)育的影響，對于擴(kuò)大ClO2的應(yīng)用具有理論意義.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

亞氯酸鈉購于天津津亞化工有限公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.7%，主要雜質(zhì)為氯酸鈉、氫氧化鈉和氯化鈉.用蒸餾水配制成質(zhì)量濃度30、120和360 mg/L的ClO2－溶液作為受試物.每周配制1次并標(biāo)定，以確保其質(zhì)量濃度的均一、穩(wěn)定.

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)條件

選用出生5周齡的SPF級wistar大鼠雌120只、雄60只作為F0代(購于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司).動(dòng)物置于不銹鋼籠具，飼養(yǎng)于SPF級屏障系統(tǒng)中［11-12］，溫度為20～23℃，濕度為50%～70%，明暗控制為12h明/12h暗，換氣次數(shù)為12次/h.所有動(dòng)物喂飼常規(guī)基礎(chǔ)飼料(購于哈藥集團(tuán)制藥總廠，各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為玉米73.5%，麥麩20%，魚粉5%，骨粉1%，食鹽0.5%)，通過帶吸管的聚丙烯瓶隨意飲用純水或受試物.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 分組及繁殖

動(dòng)物購入后于實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)性飼養(yǎng)1周，確認(rèn)正常后開始試驗(yàn).大鼠按體重隨機(jī)分為4組，每組均有雌鼠30只、雄鼠15只.4組動(dòng)物分別設(shè)為對照組、低、中、高劑量組.攝入劑量依次為30、120和360mg/L，哺乳期劑量減半.

試驗(yàn)組大鼠出生第6周后通過自由攝水方式連續(xù)染毒，6周后雌雄合籠交配，得a窩.在a窩斷乳10d后進(jìn)行第2次交配，得b窩，共繁殖3代.F1a、F2a和F3a用于各項(xiàng)毒理學(xué)指標(biāo)的測試，F(xiàn)1b和F2b作為下一代的親代.雌雄親代大鼠染毒期分別持續(xù)至泌乳期結(jié)束和交配結(jié)束.

1.3.2 前后肢肌力測定

前肢握力:將仔鼠平放在一50cm×40cm、網(wǎng)孔為1cm2的金屬網(wǎng)格上，然后翻轉(zhuǎn)180°使其倒掛在網(wǎng)格上，同時(shí)秒表計(jì)時(shí)，如超過2min，則記為2min.每只測3次，每次間隔5min，取均值.后肢撐力指數(shù):后肢用墨水標(biāo)記，手抓背部，使其水平方向位于光滑平臺上方32cm，松手后，準(zhǔn)確記錄雙側(cè)后肢爪尖滑開的最遠(yuǎn)距離，每只測4次，每次間隔5min，取均值.

1.3.3 臟器系數(shù)及病理組織學(xué)檢查

取雌雄仔鼠各10只于PND11和PND64檢查.先用體積分?jǐn)?shù)10%的水合氯醛溶液麻醉斷頭處死，對PND11仔鼠總腦稱重;對PND64仔鼠總腦、海馬和小腦稱重，并計(jì)算臟器系數(shù).另取部分PND11和PND64仔鼠處死后，于3min內(nèi)取出整腦于體積分?jǐn)?shù)10%甲醛中固定.包埋、切片、H＆E染色后鏡下觀察大腦、海馬和小腦的病理組織學(xué)變化.

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，多組樣本均數(shù)的比較采用單因素方差分析［13］.若資料符合正態(tài)分布，且各組方差齊性，選用LSD檢驗(yàn)，若方差不齊選用Tamhane＇sT2檢驗(yàn).

2 結(jié)果與討論

2.1 亞氯酸鹽對運(yùn)動(dòng)能力的影響

F1a仔鼠無異?，F(xiàn)象.F2a仔鼠在PND21時(shí)，高劑量組2只雄鼠、7只雌鼠和中劑量的1只雌鼠、1只雄鼠行走異常，表現(xiàn)為后肢不能完全站立，嚴(yán)重者雙后肢拖拉無法正常行走.F3a仔鼠在PND13時(shí)，高劑量組有1只雌鼠、2只雄鼠眼瞼半睜并有分泌物，4、5 d 后恢復(fù)正常.其余未見異常.F2a及F3a的行走異?，F(xiàn)象說明通過乳汁攝入ClO2－可引起后肢肌力減弱，甚至導(dǎo)致自行覓食困難而死亡，部分未死仔鼠恢復(fù)正常又表明此現(xiàn)象可逆.

各代仔鼠PND21和PND63時(shí)前后肢肌力結(jié)果見表1.可以看出，F(xiàn)2a、F3a雌鼠高劑量組握力時(shí)間遠(yuǎn)小于對照組，F(xiàn)1a和F2a代仔鼠在PND21和PND63時(shí)，對照組后肢撐力結(jié)果與3個(gè)劑量組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.F3a仔鼠雄性PND21時(shí)，中劑量組后肢撐力距離比對照組稍有增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但高劑量組與對照組之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.上述結(jié)果說明ClO2－對仔鼠(特別是雌鼠)的四肢肌力有影響.但并沒有確定的劑量效應(yīng)關(guān)系.

2.2 亞氯酸鹽對運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)影響

各代仔鼠臟體比見表2.可以看出，各劑量組與對照組在PND11時(shí)總腦質(zhì)量和PND64時(shí)仔鼠總腦、海馬和小腦的臟體比之間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明亞氯酸鹽對腦部的總體發(fā)育沒有明顯影響.

表1 各試驗(yàn)組仔鼠前肢握力時(shí)間和后肢撐力距離

表2 腦臟體比(×100)

2.3 腦病理組織學(xué)檢查

仔鼠在PND11時(shí)，高、中、低劑量組與對照組相似，無病理變化.但F2a及 F3a高劑量組 PND63的多張腦組織病理圖可見小腦局灶性白質(zhì)脫髓(圖1(a))、小腦白質(zhì)血管周脫髓(圖1(b))、小腦白質(zhì)疏松出血(圖 1(c))、浦氏細(xì)胞固縮(圖1(d)).中劑量、低劑量和對照組未發(fā)現(xiàn)改變.

2.4 亞氯酸鹽對人運(yùn)動(dòng)神經(jīng)影響評價(jià)

綜上并結(jié)合其他ClO2－對3代大鼠繁殖發(fā)育的影響研究(數(shù)據(jù)略)，ClO2－對仔鼠神經(jīng)發(fā)育的無明顯副作用劑量為30 mg/L，約為4 mg/(kg·d);最低可觀察副作用水平為 120 mg/L，約為15 mg/(kg·d).根據(jù)美國環(huán)保署的推導(dǎo)方法，取種內(nèi)及種間差異系數(shù)為100，典型成人體重取70 kg，每日飲水量為2 L，設(shè)從飲水中攝取的

ClO2－占總量的80%，則可得

圖1 部分患病仔鼠腦組織H＆E染色照片

3 結(jié)論

1)長期接觸360 mg/L的亞氯酸鹽可引起個(gè)別第2代、第3代仔鼠小腦產(chǎn)生病變，造成運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傷，從而影響后肢肌力.

2)長期接觸120和30 mg/L劑量的ClO－2并未對各代仔鼠表現(xiàn)出明顯的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)毒性和明確的劑量效應(yīng)關(guān)系.對于Wistar大鼠仔鼠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)育的無明顯副作用劑量為30 mg/L，經(jīng)此推算而得的GMCL為1.1 mg/L.

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