不同染發(fā)膏對蠶豆根尖細胞的遺傳毒性效應

許媛媛　彭曉婭　宋文貞　唐紅楓　彭炎橋　袁茜　李敏

摘要：為了考察染發(fā)膏對蠶豆（Vicia faba L.）根尖細胞的遺傳毒性效應，用不同濃度的3種不同品牌染發(fā)膏（T、S、H）毒染蠶豆根尖細胞，測定其微核率和染色體畸變率，并計算微核指數(shù)。結果表明，在一定濃度范圍內，3種染發(fā)膏濃度與微核率都具有明顯的劑量-效應關系，在高于一定濃度后微核率均呈下降趨勢，其最大微核率對應的濃度依次為0.10 g/L（T染發(fā)膏）、1.00 g/L（S染發(fā)膏）、4.00 g/L（H染發(fā)膏）。說明3種染發(fā)膏均有一定誘變作用和遺傳毒性，且3種染發(fā)膏染色體畸變率與微核率均呈正相關。

關鍵詞：染發(fā)膏;蠶豆（Vicia faba L.）;根尖細胞;微核;染色體畸變;遺傳毒性

中圖分類號：TQ658.3+4;Q355? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）11-0067-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.015? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Genetic toxicity of hair coloring creams to root tip cells of Vicia faba L.

XU Yuan-yuan1，PENG Xiao-ya1，SONG Wen-zhen1，TANG Hong-feng1，2，PENG Yan-qiao1，YUAN Xi1，LI Min1

（1.College of Life Science and Chemistry，Wuhan Donghu University，Wuhan 430212，China;

2.Key Laboratory of Applied Biotechnology，Wuhan 430212，China）

Abstract： In order to study the genotoxicity of different kinds of hair coloring creams on root tip cells， the micronucleus test technique on the root tip cells of Vicia faba L. was used to investigate the genotoxicity of 3 different kinds of hair coloring creams（T， S and H） of varied concentrations. Micronucleus rate， chromosome aberration rate and pollution indexes were calculated. The results showed that the micronucleus rate of 3 kinds of hair coloring creams were both first increased and then decreased along with the increasing of the treated concentration. The dye concentrations of the peak number of micronuclei of 3 kinds of coloring creams was 0.10 g/L （T）， 1.00 g/L （S） and 4.00 g/L （H）. The 3 kinds of coloring creams had a certain genotoxicity under certain concentration ranges. And the chromosome aberration rate was generally positively correlated with micronucleus rate.

Key words： hair coloring creams; Vicia faba L.; root tip cells; micronucleus; chromosome aberration; genotoxicity

隨著染發(fā)美妝行業(yè)的快速發(fā)展以及人們對美的不斷追求，染發(fā)被越來越多的人所接受[1]。染發(fā)劑有多種分類方式，據(jù)其染色原理和牢度可分為暫時性染發(fā)劑、永久性染發(fā)劑和半永久性染發(fā)劑。根據(jù)使用染料的不同可分為植物性染料、金屬鹽染料和合成有機染料[2]。目前市面上使用最廣泛的是氧化型的永久染發(fā)劑，其中含有的一些主要有效化學成分（如芳香胺類化合物等）具有致敏性、致突變性和潛在的毒性作用[3，4]，且有報道表明染發(fā)劑具有致癌作用[5-8]。歐盟化妝品和非食品科學委員會認為有必要重視染發(fā)劑的潛在威脅，并建議對染發(fā)劑采取徹底的安全性評估[9]。

目前國內外已有許多關于染發(fā)劑遺傳毒性的研究，研究方法也多種多樣，常見的生物檢測方法有Ames試驗、CHL試驗、TK試驗等[10]，但鮮有以植物為材料檢測染發(fā)劑的誘變效果[11]。蠶豆根尖微核檢測技術具有準確、快速、操作更簡便等特點，是全球公認的環(huán)境致突變性檢測技術[12]，也是中國環(huán)境生物測試的規(guī)范方法[13]。本試驗考察了不同染發(fā)膏對蠶豆（Vicia faba L.）根尖細胞的遺傳毒性效應，以期為染發(fā)劑使用的安全性鑒定提供新的方法。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

供試材料為蠶豆種子與染發(fā)膏。染發(fā)膏有3種，分別為T染發(fā)膏（天山雪蓮，于武漢市某移動攤販購買，暫時性染發(fā)劑，顏色黑色）、S染發(fā)膏（施華蔻，購于淘寶，深棕色，普通氧化永久型染發(fā)膏）和H染發(fā)膏（Hair，德國公司TONI&GNY旗下產(chǎn)品，購于武漢市某洗發(fā)店，深棕色，氧化永久型染發(fā)膏）。其中價位從高到低依次為H染發(fā)膏、S染發(fā)膏、T染發(fā)膏。

固定液，70%乙醇，6 mol/L HCl，堿性品紅染液。

1.2? 試驗方法

取蠶豆種子，經(jīng)萌發(fā)、根尖處理、恢復培養(yǎng)、染色制片及鏡檢等步驟后對微核及染色體畸變細胞進行計數(shù)[14]。每個濃度梯度處理6個根尖。每個根尖數(shù)? ?1 000個分生區(qū)細胞，只取恢復培養(yǎng)成功的根尖微核數(shù)作為有效數(shù)據(jù)。分別計算出微核率、染色體畸變率、污染指數(shù)。采用Excel計算平均值、標準差，采用SPSS軟件對微核率進行單因素方差分析，采用LSD法進行差異性檢驗，采用Duncan法進行多重比較。

2? 結果與分析

2.1? 3種染發(fā)膏對蠶豆根尖細胞的遺傳毒性效應

不同濃度的T、S、H染發(fā)膏對蠶豆根尖細胞產(chǎn)生微核和染色體畸變的影響如表1所示。從表1可以看出，T、S、H染發(fā)膏在前期隨著濃度的升高微核率呈上升趨勢，其具有明顯的劑量-效應關系，說明隨著處理液濃度的升高，染發(fā)膏對細胞的毒害作用增強，染色體畸變率升高，微核也隨之增加;而后隨著濃度的升高微核率反而下降。分析其原因可能為，一是高濃度染發(fā)劑能有效阻止細胞內紡錘絲微管蛋白的聚合作用而使細胞停留在分裂期[15]，使細胞的有絲分裂和生長速度減慢或無法進行有絲分裂[16-18];二是高濃度染發(fā)劑的長時間作用對細胞損傷加劇，造成核裂解或核異常等現(xiàn)象出現(xiàn)，導致細胞無法繼續(xù)分裂[19]。從每種染發(fā)膏不同濃度處理間的多重比較結果來看，在與微核率分別呈正相關和負相關的濃度范圍內，隨著濃度的變化，不同濃度之間的微核率會發(fā)生顯著差異，從而進一步證明上述觀點。

從表1還可以看出，染色體畸變率與微核率呈正相關。因為微核形成途徑有兩條，一是分裂期形成的染色體斷片在細胞進入間期前被排斥于核外形成的;二是由于各種形式的落后染色體、未及中板集合染色體及染色體分組造成的[20]。所以理論上染色體畸變率與微核率呈正相關。程文英等[21]、沈光平等[22]分別用快中子照射及平陽霉素A處理人淋巴細胞及蠶豆，均證明了微核率與染色體畸變率呈正相關關系，與本試驗結果相符。

2.2? 3種染發(fā)膏對蠶豆根尖分生區(qū)細胞有絲分裂的影響

鏡檢過程中，發(fā)現(xiàn)細胞分裂的間期、前期、中期、后期、末期均有染色體畸變或微核的產(chǎn)生（圖1），其中包括單微核（圖1a）、多微核（圖1b），染色體畸變又包括落后染色體（圖1c）、染色體橋（圖1d）、染色體斷片（圖1e）、核裂解（圖1f）等。另外，鏡檢過程中還觀察到一種沒有明顯主核、只有大小不等的多個小核在一個細胞內的稱為核碎裂的現(xiàn)象（圖1g）以及核異常的現(xiàn)象（圖1h）出現(xiàn)，分析可能是由于核膜受損，核質重排[23]或流出導致。

2.3? 3種染發(fā)膏對蠶豆根尖細胞遺傳損傷作用的比較

綜合前文的分析，本試驗提出一個微核率大小影響因素的假設模型，即將影響微核率大小的因素概括為兩個，一是誘導劑誘導細胞產(chǎn)生染色體畸變能力的大小，是使微核率變大的因素（簡稱畸變誘導作用）;二是高濃度誘導劑抑制細胞分裂的能力，是使微核率減小的因素（簡稱分裂抑制作用）。

具體解釋為一是畸變誘導作用，隨著濃度增大，染發(fā)膏對細胞染色體毒性作用變大，發(fā)生分裂的細胞中染色體畸變增多，從而導致恢復培養(yǎng)后微核增多; 二是分裂抑制作用，隨著濃度的增大，染發(fā)膏對紡錘絲微管蛋白作用增強[15]，細胞滯留在分裂期時間變長，分裂期變長，單位時間內處于分裂期的細胞變少，細胞不處于分裂期，毒性物質無法作用于細胞產(chǎn)生微核[24]，因此微核減少。

隨著染發(fā)膏濃度的增加兩個作用均是增加的，但臨界濃度以前，低濃度下畸變誘導作用的影響占主導地位，所以微核率呈上升趨勢;臨界濃度以后，高濃度下分裂抑制作用的影響占主導地位，所以微核率呈下降趨勢。但單因素作用與微核率大小的具體函數(shù)關系有待進一步研究。

以染發(fā)膏濃度為橫坐標、蠶豆微核指數(shù)為縱坐標繪制微核指數(shù)濃度變化的折線圖，如圖2所示。從圖2可以看出，T、S和H染發(fā)膏處理的蠶豆最高微核指數(shù)分別為139.39、95.32、63.63，對應的染發(fā)膏處理濃度分別為0.10、1.00、4.00 g/L。

綜上所述，3種染發(fā)膏對蠶豆根尖細胞的遺傳損傷作用從大到小依次為T染發(fā)膏、S染發(fā)膏、H染發(fā)膏。且綜合分析染發(fā)膏相關性可得，染發(fā)膏毒性與購買源、氣味等無關，與著色劑、氧化劑的有效成分及其濃度有關。

3? 結論

1）在一定的低濃度范圍內，染發(fā)膏對細胞分裂率的影響較小，隨著濃度的升高染發(fā)膏遺傳毒性增大。當達到零界濃度時，細胞分裂受抑制程度隨著染發(fā)膏濃度增加而增大，且在一定濃度范圍內為微核率升高的主要影響因素。3種染發(fā)膏在較低濃度下已為重度污染，說明其均具有一定的遺傳毒性。

2）3種染發(fā)膏染色體畸變率與微核率均呈正相關。

3）一定濃度的染發(fā)膏能使蠶豆根尖分生區(qū)細胞產(chǎn)生落后染色體、染色體橋、染色體斷片、核裂解、 核碎裂、核異常等多種不同類型的染色體畸變現(xiàn)象，說明染發(fā)膏對蠶豆根尖有一定遺傳毒性。

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