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    8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)急性毒性和遺傳毒性的研究

    2012-12-31 00:00:00南平王君
    湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年7期

    摘要:以8-羥基喹啉為誘變劑,研究了其對(duì)草魚(yú)(Ctenopharyngodon idellus)的急性毒性和遺傳毒性效應(yīng)。急性毒性實(shí)驗(yàn)測(cè)得8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的24、48、96 h的LC50分別為32.30、26.93、20.95 mg/L,表現(xiàn)出較強(qiáng)的急性毒性,其安全濃度為11.62 mg/L。遺傳毒性結(jié)果表明,處理組與空白對(duì)照組相比,微核率均達(dá)到顯著或極顯著差異水平(P<0.05或P<0.01),并且表現(xiàn)出明顯的時(shí)間效應(yīng)和劑量效應(yīng)。因此,8-羥基喹啉在達(dá)到一定濃度和染毒時(shí)間以后對(duì)草魚(yú)具有一定的遺傳毒性,因而推測(cè)其大量使用可能對(duì)水生生物及生態(tài)環(huán)境具有一定的毒害作用。

    關(guān)鍵詞:8-羥基喹啉;草魚(yú)(Ctenopharyngodon idellus);急性毒性;遺傳毒性;微核

    中圖分類號(hào):Q355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2012)07-1430-03

    Study on the Acute Toxicity and Genetic Toxicity of 8-Hydroxyquinoline on Ctenopharyngodon idellus

    NAN Ping,WANG Jun,PAN Chun-mei,GUO Bian,DOU Xiao-fei,CHANG Zhong-Jie

    (College of Life Sciences, Henan Normal University,Xinxiang 453007,Henan,China)

    Abstract: The acute toxicity and genetic toxicity of 8-hydroxyquinoline on Ctenopharyngodon idellus red blood cells were studied. The LC50 in 24, 48 and 96 h were 32.30, 26.93 and 20.95 mg/L, respectively, showed relative high toxicity. The safety concentration of the 8-hydroxyquinoline for 96 h was 11.62 mg/L. Genetic toxicity assays showed that the micronucleus rates induced by 8-hydroxyquinoline in test groups were significantly different with the control group (P<0.05 or P<0.01), and it significantly correlated with the concentration and treatment time of 8-hydroxyquinoline. Therefore, a certain amount of 8-hydroxyquinoline or treatment time could lead to the genetic toxicity to Ctenopharyngodon idellu, suggested that the using of 8-hydroxyquinoline in industry may have the toxic effect to aquatic organisms and ecosystem.

    Key words: 8-hydroxyquinoline; Ctenopharyngodon idellus; acute toxicity; genetic toxicity; micronucleus

    工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品中殘留的農(nóng)藥成分因其難降解等特點(diǎn)最終會(huì)通過(guò)環(huán)境和食物鏈傳遞到人、畜,從而影響到人們的健康,其中以8-羥基喹啉(C9H7NO)較為普遍。8-羥基喹啉為白色或淡黃色晶體或結(jié)晶粉末,因其可與大多數(shù)金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),故被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、石油工業(yè)和藥物加工業(yè)等眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。但是,8-羥基喹啉及其衍生物具有潛在的致癌、致畸、致突變的作用,對(duì)環(huán)境和人體健康會(huì)產(chǎn)生潛在的危害。已有報(bào)道,8-羥基喹啉對(duì)水生生物(如小球藻、魚(yú)虱等)、植物(如蠶豆)、動(dòng)物(如小白鼠)等均具有一定的誘變作用[1],但有關(guān)8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的毒害作用尚未見(jiàn)報(bào)道。微核(Micronucleus)也叫衛(wèi)星核,是真核類生物細(xì)胞中染色體畸變?cè)陂g期細(xì)胞中的一種表現(xiàn)形式,其形成原因是細(xì)胞的染色體發(fā)生斷裂后進(jìn)入下一次分裂時(shí),喪失著絲粒的染色體片段(或行動(dòng)滯后的整條染色體)不能隨有絲分裂進(jìn)入子細(xì)胞,而在細(xì)胞漿中形成游離于主核之外的微核。微核的染色與主核相同,在細(xì)胞間期呈圓形或橢圓形,其直徑小于主核的1/3[2,3]。各種理化因子,如輻射、化學(xué)藥劑等作用分裂細(xì)胞往往可產(chǎn)生微核。微核試驗(yàn)是在20世紀(jì)70年代由Heddle和Schmid分別獨(dú)自創(chuàng)建,是檢測(cè)細(xì)胞遺傳損傷的一個(gè)非常有用的指標(biāo)和檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)毒性的一種常規(guī)方法,目前已廣泛地用于測(cè)定和評(píng)價(jià)水體污染物對(duì)水生生物的遺傳損傷和毒理效應(yīng)[4,5]。

    魚(yú)類作為監(jiān)測(cè)水體污染的一種合理的指示生物,近年來(lái)受到科學(xué)工作者的極大關(guān)注。已有研究發(fā)現(xiàn),在魚(yú)體內(nèi)存在著與高等動(dòng)物解毒系統(tǒng)類似的兩階段解毒系統(tǒng)。相比之下,魚(yú)類的第一階段解毒系統(tǒng)酶活力高,可以活化致癌原,但是第二階段解毒系統(tǒng)酶活力低,活化的致癌原不易從體內(nèi)排出。魚(yú)類對(duì)致癌物比哺乳動(dòng)物更為敏感,致癌物對(duì)魚(yú)類的作用模式與哺乳動(dòng)物具有可比性,研究結(jié)果可以外推到哺乳動(dòng)物,因此,魚(yú)類是理想的致畸變研究材料[6]。草魚(yú)(Ctenopharyngodon idellus)屬鯉形目鯉科雅羅魚(yú)亞科草魚(yú)屬,因其抗污染能力強(qiáng)、易飼養(yǎng)、體型適中、便于操作、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,是理想的水生生物實(shí)驗(yàn)材料[7]。本研究以草魚(yú)為實(shí)驗(yàn)材料,研究8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的急性毒性和遺傳毒性效應(yīng),旨在為指示和評(píng)價(jià)8-羥基喹啉對(duì)水生生物的毒害作用提供一定的理論參考,并為8-羥基喹啉安全指標(biāo)的制定及其合理使用提供依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 實(shí)驗(yàn)材料

    草魚(yú)150尾,購(gòu)自新鄉(xiāng)市花卉交易市場(chǎng),發(fā)育狀況相似,體長(zhǎng)5~7 cm,健康狀況良好。8-羥基喹啉(C9H7NO)購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,分析純。

    1.2 實(shí)驗(yàn)方法

    1.2.1 急性毒性實(shí)驗(yàn) 首先進(jìn)行草魚(yú)的急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)中各時(shí)間點(diǎn)的全致死濃度、全存活濃度的結(jié)果以及半數(shù)致死濃度(LC50)的實(shí)驗(yàn)要求,將實(shí)驗(yàn)分為4個(gè)處理組和1個(gè)空白對(duì)照組(CK),每組10尾草魚(yú),分別在室內(nèi)5個(gè)90 cm×60 cm×40 cm的玻璃缸中進(jìn)行。處理組8-羥基喹啉濃度依次為20、25、30、35 mg/L,空白對(duì)照組不加8-羥基喹啉,用曝氣自來(lái)水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。先用蒸餾水將8-羥基喹啉配制成母液,實(shí)驗(yàn)前用曝氣自來(lái)水稀釋成各個(gè)處理組的濃度,每個(gè)玻璃缸中加入相應(yīng)處理液4 L,每24 h更換1次等體積等濃度的8-羥基喹啉溶液,空白對(duì)照組每24 h更換1次等體積的曝氣自來(lái)水。實(shí)驗(yàn)期間不投餌,僅用簡(jiǎn)易增氧機(jī)進(jìn)行增氧,以草魚(yú)呼吸停止及對(duì)外界刺激無(wú)反應(yīng)作為死亡的判斷依據(jù),記錄實(shí)驗(yàn)第6、12、24、48、96 h內(nèi)各組實(shí)驗(yàn)魚(yú)的死亡情況,并及時(shí)剔除死亡個(gè)體。采用改進(jìn)寇氏法(Karber)計(jì)算8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的LC50和安全濃度[8]。

    1.2.2 遺傳毒性實(shí)驗(yàn) 在急性毒性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)置4個(gè)處理組和1個(gè)空白對(duì)照組,每組15尾草魚(yú)。處理組8-羥基喹啉濃度依次為1.162 2、2.324 4、3.486 6、4.648 8 mg/L,空白對(duì)照組(CK)不加8-羥基喹啉,用曝氣自來(lái)水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。遺傳毒性實(shí)驗(yàn)條件和處理過(guò)程同急性毒性實(shí)驗(yàn)。分別于實(shí)驗(yàn)的第2、4、6 天各取材1次,每次每個(gè)濃度組隨機(jī)取2尾草魚(yú),斷尾采血制作血涂片,熒光顯微鏡下觀察并計(jì)數(shù)、拍照。每張血涂片隨機(jī)觀察1 000個(gè)紅細(xì)胞,并統(tǒng)計(jì)帶有微核的細(xì)胞數(shù),計(jì)算微核率。微核細(xì)胞率=帶有微核的細(xì)胞數(shù)/觀察的細(xì)胞總數(shù)×1 000‰。

    1.3 數(shù)據(jù)處理

    實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用u檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的急性毒性

    剛?cè)径緯r(shí)草魚(yú)在水中急劇游動(dòng)、四處亂竄、迅速翻騰,數(shù)分鐘后逐漸緩慢趨于正常游動(dòng)。其中,高濃度組的草魚(yú)數(shù)小時(shí)后即表現(xiàn)出一定的中毒癥狀:即反應(yīng)遲鈍、身體逐漸失去平衡、翻肚,直至死亡,死亡個(gè)體身體呈彎弓形。以上現(xiàn)象說(shuō)明8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)具有較強(qiáng)的急性毒性,其24、48、96 h的LC50分別為32.30、26.93、20.95 mg/L,安全濃度為11.62 mg/L;并且同一濃度組當(dāng)處理時(shí)間延長(zhǎng)時(shí),其死亡率隨之升高,具有明顯的時(shí)間效應(yīng);在同一時(shí)間段內(nèi),當(dāng)處理濃度增加時(shí),其死亡率也隨之升高,具有明顯的劑量效應(yīng)(表1和圖1)。

    2.2 8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的遺傳毒性

    8-羥基喹啉誘導(dǎo)草魚(yú)紅細(xì)胞的微核如圖2所示,微核率的觀察結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)表2中的微核率數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的第2、4、6天各處理組與空白對(duì)照組相比,紅細(xì)胞微核率均達(dá)顯著或極顯著差異水平,最高濃度組(4.648 8 mg/L)的微核率均為最大,微核率分別為2.038‰、7.763‰、10.502‰,分別是空白對(duì)照組的6.16、24.03、27.42倍。可見(jiàn),隨處理濃度的增加以及處理時(shí)間的延長(zhǎng),8-羥基喹啉能誘發(fā)草魚(yú)的紅細(xì)胞微核率增加,微核率與處理濃度和處理時(shí)間均呈正相關(guān)。

    3 討論

    8-羥基喹啉具有兩性,可與大多數(shù)金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),故其廣泛地應(yīng)用于金屬的測(cè)定與分離、生產(chǎn)喹碘方和氯碘喹啉等醫(yī)藥中間體,也是染料和低毒高效農(nóng)藥的中間體,其硫酸鹽及銅鹽絡(luò)合物是優(yōu)良的防腐劑、消毒劑和防霉劑、化學(xué)分析的絡(luò)合滴定指示劑及某些醫(yī)藥原藥的主要原料[9]。但是研究表明,8-羥基喹啉及其衍生物都具有潛在的致癌、致畸、致突變作用。目前,有關(guān)8-羥基喹啉對(duì)水生生物的誘變作用已有報(bào)道[10],然而,對(duì)于8-羥基喹啉的安全指標(biāo)及其對(duì)水生生物的毒害作用還未得到進(jìn)一步的研究。

    本實(shí)驗(yàn)選用草魚(yú)為受試材料,8-羥基喹啉為受試物質(zhì),分析8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)的急性毒性和遺傳毒性的影響,探究了8-羥基喹啉對(duì)水生生物的毒性大小及其相關(guān)的一些安全指標(biāo)。其中,急性毒性實(shí)驗(yàn)中8-羥基喹啉溶液對(duì)草魚(yú)的24、48、96 h的LC50分別為32.30、26.93、20.95 mg/L,安全濃度為11.62 mg/L,表現(xiàn)出一定的急性毒性作用,并具有明顯的時(shí)間效應(yīng)和劑量效應(yīng);而遺傳毒性實(shí)驗(yàn)表明,8-羥基喹啉能誘發(fā)草魚(yú)紅細(xì)胞微核的發(fā)生,并表現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)。本研究再次證明,微核的發(fā)生需要一定的條件,有害物質(zhì)濃度在合理的范圍內(nèi)時(shí),對(duì)細(xì)胞的影響較小,不會(huì)干擾其分裂能力;當(dāng)有害物質(zhì)濃度過(guò)高時(shí),會(huì)影響細(xì)胞的正常分裂活動(dòng),從而導(dǎo)致紅細(xì)胞微核率的增加,故隨處理時(shí)間和處理濃度的增加,微核率增加,并有明顯的劑量效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)。

    本研究結(jié)果表明,8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)有較強(qiáng)的毒性作用,而日常生活中8-羥基喹啉的使用劑量一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)用劑量,因此,在日常生活中使用8-羥基喹啉時(shí)一定要注意安全,避免污染水源和破壞環(huán)境,從而對(duì)水生生物、家畜以及人類造成危害。

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