8-羥基喹啉對(duì)草魚(yú)急性毒性和遺傳毒性的研究

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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