微囊藻毒素三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境污染狀況及毒性拮抗效應(yīng)研究.pdf

1、微囊藻毒素(Microcystin，MC)是一類(lèi)環(huán)狀七肽化合物，是在藍(lán)藻水華污染中出現(xiàn)頻率最高、產(chǎn)量最大和危害最嚴(yán)重的藻毒素，至今已發(fā)現(xiàn)MC的80余種亞型[1,2]，其中研究最為深入的是具強(qiáng)烈肝毒性的MC-LR。MC主要的靶器官是肝臟，它能抑制蛋白磷酸脂酶1(PP1)和2A(PP2A)的活性，是一種強(qiáng)烈的肝臟腫瘤促進(jìn)劑[3,4]。有學(xué)者通過(guò)危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)認(rèn)為微囊藻毒素、肝炎病毒、黃曲霉毒素是我國(guó)南方肝癌高發(fā)的三大環(huán)境危險(xiǎn)因素[5]。

2、 三峽成庫(kù)后，水位升高、水流減緩，水體自凈能力降低，水體富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生機(jī)率加大，因此對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境中MC進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯得尤為迫切；此外，尋找能夠有效預(yù)防、保護(hù)人群免受MC危害的方法和手段也是當(dāng)務(wù)之急。因此，本研究第一部分調(diào)查了重慶市供水系統(tǒng)及三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境中的MC污染狀況并對(duì)相關(guān)理化、生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。另外，鑒于綠茶(GT)、茶多酚(TP)具有抗氧化、抗突變、抗腫瘤等方面的功效，本研究第二部分通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察了TP、GT對(duì)MC-LR誘導(dǎo)

3、毒性損傷的拮抗效應(yīng)，以探討其保護(hù)作用。 研究?jī)?nèi)容： 一、水體MC污染狀況調(diào)查及相關(guān)理化、生物學(xué)指標(biāo)檢測(cè)：2004～2005年，采集重慶市主城區(qū)五個(gè)自來(lái)水廠源水和出廠水水樣以及庫(kù)區(qū)干流、支流共七個(gè)斷面的水樣。選取與水體富營(yíng)養(yǎng)化相關(guān)的水溫(T)、pH值、濁度(Turb)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素a(Chl-a)等8項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；同時(shí)采用固相萃取技術(shù)(Solidphaseext

4、raction，SPE)分別進(jìn)行水樣、膜樣中胞外和胞內(nèi)藻毒素的提取，運(yùn)用高效液相色譜儀(HPLC)結(jié)合二極管陣列式檢測(cè)器檢測(cè)MC-LR的濃度。 二、MC-LR毒性拮抗效應(yīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：健康昆明種雄性小鼠90只，隨機(jī)分為9個(gè)組，每組10只動(dòng)物。具體分組如下：空白對(duì)照組(Control)、溶劑對(duì)照組(DMSO)、MC-LR染毒組(MC-LR)、TP高劑量拮抗組(MC-LR+TP200mg/kg)、TP中劑量拮抗組(MC-LR+TP100

5、mg/kg)、TP低劑量拮抗組(MC-LR+TP50mg/kg)、GT高劑量拮抗組(MC-LR+GT12g/L)、GT低劑量拮抗組(MC-LR+GT2g/L)、環(huán)磷酰胺對(duì)照組(CPcontrol，50mg/kgbw)。實(shí)驗(yàn)第1d起即按分組情況每日給予不同濃度的TP灌胃，GT自由飲用，連續(xù)18d?？瞻讓?duì)照、溶劑對(duì)照、MC-LR染毒組分別給予等體積生理鹽水灌胃。自第6d開(kāi)始，染毒小鼠每天給予MC-LR10μg/kgbw腹腔注射1次，空白、溶

6、劑對(duì)照組分別給予等量的生理鹽水和DMSO腹腔注射，連續(xù)13d。CP對(duì)照組于第17d、18d分別以50mg/kgbw劑量間隔24h兩次給藥。全部受試動(dòng)物于實(shí)驗(yàn)總第19d(末次灌胃、染毒24h后)清晨1％戊巴比妥鈉麻醉后眶靜脈取血，頸椎脫臼處死。分別對(duì)受試動(dòng)物的一般狀況、臟器系數(shù)、血清生化指標(biāo)、抗氧化酶活性及丙二醛含量、肝細(xì)胞凋亡和Bcl-2蛋白表達(dá)、肝腎臟組織病理改變、小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核率(PCE-MNF)等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行觀察和檢測(cè)。

7、 研究結(jié)果： 一、重慶市供水系統(tǒng)及三峽庫(kù)區(qū)水體中MC污染狀況及相關(guān)理化、生物學(xué)指標(biāo)檢測(cè) 1.理化、生物學(xué)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果：重慶市主城區(qū)供水系統(tǒng)及三峽庫(kù)區(qū)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度普遍較高，五個(gè)自來(lái)水廠源水TN、TP濃度范圍分別在0.7～1.8和0.04～0.09之間；庫(kù)區(qū)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)TN、TP濃度范圍分別為1.05～2.19mg/L和0.03～0.14mg/L，N、P水平已達(dá)到或超過(guò)水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的警戒值。 2.HPLC

8、工作曲線：本次實(shí)驗(yàn)HPLC分析條件下，當(dāng)MC-LR濃度范圍為0.05～10μg/ml時(shí)回歸方程為Y=-3.485+14.002X，相關(guān)系數(shù)0.995(P＜0.001)，檢測(cè)限為0.03μg/L。 3.重慶市供水系統(tǒng)MC檢測(cè)結(jié)果：主城區(qū)五個(gè)自來(lái)水廠所有出廠水未檢出MC-LR，但化機(jī)水廠源水檢出胞內(nèi)MC-LR0.11μg/L；提示飲用水基本沒(méi)有受到MC-LR污染。 4.三峽庫(kù)區(qū)MC檢測(cè)結(jié)果：2004～2005年豐、枯水期分別

9、有6個(gè)和4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的樣本中檢出了MC-LR，其濃度值范圍分別在0.07～0.57μg/L和0.10～0.22μg/L。三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)境中已能夠檢測(cè)出MC且濃度變化與Chl-a含量成正相關(guān)，但其污染程度較低，尚未超出WHO推薦的飲用水MC-LR安全限值(1μg/L)。 二、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果 1.動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育：與空白對(duì)照相比，MC-LR染毒后小鼠生長(zhǎng)、發(fā)育顯著受到抑制，體重下降明顯(P＜0.05)；在染毒初期，MC-LR染毒組

10、及各TP、GT拮抗組小鼠24h飲食、飲水量下降。預(yù)先給予TP、GT可拮抗MC-LR對(duì)生長(zhǎng)、發(fā)育的抑制。 2.臟器系數(shù)：與空白對(duì)照相比，MC-LR染毒組小鼠肝體比重系數(shù)顯著增加(P＜0.05)；TP高劑量拮抗組肝體比重系數(shù)與MC-LR染毒組相比下降非常顯著(P＜0.01)。結(jié)果提示TP可以抑制MC-LR中毒造成的肝體比重增加。MC-LR染毒對(duì)各組小鼠腎體比重系數(shù)的影響不明顯。 3.肝、腎代謝功能酶學(xué)指標(biāo)：與空白對(duì)照相比，M

11、C-LR染毒組小鼠血清ALT、AST、ALP、Cr和BUN顯著升高(P＜0.05)。TP和GT可明顯拮抗MC-LR造成的血清ALT、AST、ALP和Cr的升高且有明顯劑量-反應(yīng)關(guān)系。 4.血清Tch與TG：僅GT高劑量拮抗組血清Tch與空白對(duì)照相比下降顯著(P＜0.05)；各TP、GT拮抗組血清TG與空白、MC-LR染毒對(duì)照相比均無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。提示MC-LR不能對(duì)血清Tch與TG水平產(chǎn)生直接影響。 5.脂

12、質(zhì)過(guò)氧化物水平及抗氧化酶活性：MC-LR染毒組血清MDA與空白對(duì)照相比升高非常顯著(P＜0.01)；高劑量TP與GT拮抗組MDA較MC-LR染毒組顯著降低(P＜0.05)。TP高、中劑量拮抗組及GT高劑量拮抗組血清GSH、SOD活性明顯高于空白及MC-LR染毒對(duì)照(P＜0.05)，顯現(xiàn)出良好的劑量-反應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明MC-LR染毒造成了小鼠明顯的氧化性損傷，提示TP、GT可通過(guò)提高動(dòng)物抗氧化酶活性，清除體內(nèi)自由基，減少脂質(zhì)過(guò)氧化物的產(chǎn)生

13、，從而減輕氧化損傷。 6.肝細(xì)胞凋亡及Bcl-2蛋白表達(dá)：MC-LR染毒明顯誘導(dǎo)小鼠肝細(xì)胞凋亡。與MC-LR染毒組相比，預(yù)先給予TP和GT使小鼠肝臟Bcl-2蛋白表達(dá)明顯增加(P＜0.01)，肝細(xì)胞凋亡的發(fā)生率明顯降低(P＜0.05)。 7.肝、腎臟病理改變：光、電鏡觀察發(fā)現(xiàn)MC-LR染毒小鼠肝、腎臟器的病理?yè)p傷，肝臟損傷程度較重。MC-LR染毒組小鼠肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)、輪廓不清，細(xì)胞腫脹、胞漿溶解、局灶性壞死明顯；腎小球、小管

14、輪廓仍在，腎小球有腫脹、充血、固縮、塌陷。電鏡下肝細(xì)胞線粒體明顯腫脹，嵴數(shù)量減少；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈脫顆?，F(xiàn)象；胞漿髓鞘樣結(jié)構(gòu)形成。TP、GT拮抗組小鼠病理?yè)p傷相對(duì)較輕，表明TP、GT可以拮抗MC-LR中毒造成的病理?yè)p傷。 8.微核試驗(yàn)：除CP陽(yáng)性對(duì)照組外，其余各組小鼠PCE-MNF組間無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。表明在本次試驗(yàn)條件下，MC-LR未能對(duì)動(dòng)物染色體造成損傷。 結(jié)論 1.重慶市主城區(qū)供水系統(tǒng)及三峽庫(kù)區(qū)水環(huán)

15、境已存在MC的污染，其污染程度較低，尚未超出WHO和我國(guó)推薦的飲用水安全限值，但有必要對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水體中的MC污染及其對(duì)人群健康的危害予以高度關(guān)注。 2.MC-LR可導(dǎo)致小鼠明顯的氧化性損傷；TP、GT通過(guò)提高小鼠抗氧化酶活性，清除體內(nèi)自由基，增加肝臟Bcl-2蛋白的表達(dá)，抑制肝細(xì)胞凋亡發(fā)生，減輕肝、腎等重要臟器的病理?yè)p傷，研究表明TP、GT對(duì)MC-LR的毒性損傷具有拮抗效應(yīng)。 我們的研究提示應(yīng)重視三峽庫(kù)區(qū)及重慶市水環(huán)境中