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文檔簡介
2種燃料燃燒顆粒物致突變性及其聯(lián)合作用
作者:閆洪濤,劉君卓,孔祥環(huán),劉紅,溫天佑,金曉濱,尹學鈞,潘小川
【關(guān)鍵詞】液化石油氣;煤;燃燒產(chǎn)物;Ames試驗;聯(lián)合作用
摘要:目的比較液化石油氣(LPG)燃燒顆粒物和蜂窩煤燃燒顆粒物的致突變性以及二者的聯(lián)合作用。方法采用Ames法,應用鼠傷寒沙門菌突變型菌株TA98及其衍生菌株YG1021和YG1024進行致突變試驗研究,并根據(jù)致突變試驗結(jié)果評價其聯(lián)合作用。結(jié)果2種顆粒物對YG菌株的致突變作用均高于對TA98的作用;LPG燃燒顆粒物比蜂窩煤燃燒顆粒物的致突變作用更強,前者約相當于后者的8倍;二者的聯(lián)合作用呈相加類型。結(jié)論煤和LPG燃燒顆粒物均具有很強的直接和間接致突變作用,主要致突變作用來源于硝基和胺基多環(huán)芳烴,2種顆粒物同時存在可加大致癌風險。
關(guān)鍵詞:液化石油氣;煤;燃燒產(chǎn)物;Ames試驗;聯(lián)合作用
MutagenicitybycombustionparticulatesfromLPGandcoalandtheirjointaction
Abstract:ObjectiveTocomparethemutagenicitiesbycombustionparticulatesfromliquefiedpetroleumgas(LPG)andcoal,andtoknowthemodeloftheirjointAmestestwasbacterialstrainsusedwereSalmonellatyphimuriumTA98anditstwoderivationstrainsYG1021andThemutagenicitybyLPGcombustionparticulateswasabouteighttimesashighasthatbyjointactionmodeloftwocombustionparticulateswasadditiveBothLPGandcoalcombustionparticulatescontainstrongdirectandindirect-actingmutagens,themutagenicityismainlyinducedbynitroarenesandaromaticofcombustionparticulateswillincreasetheriskofcarcinogenesis.
Keywords:liquefiedpetroleumgas(LPG);coal;combustionproduct;Amestest;jointaction
煤和液化石油氣(LPG)是我國的主要家用燃料,其燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物是室內(nèi)外空氣污染的重要成分。研究表明:燃煤顆粒物中含有大量硝基多環(huán)芳烴類物質(zhì),具有強致突變活性,并與中國宣威女性肺癌高發(fā)存在流行病學聯(lián)系〔1〕。由于LPG燃燒產(chǎn)生的顆粒物和SO2的數(shù)量明顯低于燃煤,被認為是清潔燃料。然而,早期的Ames試驗結(jié)果顯示,LPG燃燒顆粒物具有直接和間接的致突變活性,其中含有1-硝基芘(NP)和二硝基芘(DNPs)等致突變活性極強的硝基多環(huán)芳烴類化合物〔2,3〕,可見LPG清潔而非安全。本文采用Ames試驗方法,應用TA98及其2個對硝基和胺基、羥胺基多環(huán)芳烴敏感的衍生菌株YG1021(過表達硝基還原酶)和YG1024(過表達乙酰轉(zhuǎn)移酶)〔4,5〕進行試驗研究,旨在評價2種顆粒物致突變活性的差異以及二者致突變的聯(lián)合作用。
1材料與方法
11燃料來源蜂窩煤和LPG均取自北京市居民的家用燃料。
12樣品采集及提取樣品采集在燃燒實驗室內(nèi)進行(約為60m3),打掃清潔并封閉嚴密,將爐具置于室中央,點燃燃料一定時間后,用Anderson大流量分級采樣器(美國Anderson公司)采集PM10顆粒物。濾膜用49號玻璃纖維膜。將已采集的濾膜置于索氏提取器中,在56℃水浴中用丙酮提取24h,在蒸餾瓶中濃縮,氮氣吹干,所得殘渣稱重后用二甲基亞砜(DMSO)溶解,置-30℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>
13實驗方法
131受試菌株及活化系統(tǒng)鼠傷寒沙門菌突變型菌株TA98和代謝活化系統(tǒng)(S9)(衛(wèi)生部藥品生物制品檢定所毒理室)。YG1021和YG1024(日本國立衛(wèi)生研究所遺傳與誘變部DrNohmiT贈送)。實驗前對3菌株進行5項主要生物學性狀鑒定均合格。
132操作方法采用平板摻入法。實驗劑量組由250μg/皿起始,以半量遞減。同時設(shè)自發(fā)回變組(DMSO對照組)和陽性對照組,直接致突變試驗的陽性對照物為4-硝基喹啉(4-NQO),05μg/皿。間接致突變試驗的陽性對照物為二氨基蒽(2AA),1μg/皿,2種陽性對照物(美國Sigma公司)。每個實驗劑量組每次試驗均作3個平行樣,并重復試驗1次。2次獨立的實驗結(jié)果相近,每個劑量組的6個平行樣有較好的平行關(guān)系。當實驗組回變菌落數(shù)大于自發(fā)回變數(shù)的2倍時,判定為致突變作用陽性。即該劑量為受試物致突變作用的閾劑量。
133聯(lián)合作用的實驗設(shè)計和評價方法根據(jù)Ames試驗的特點,設(shè)計了這種聯(lián)合作用的實驗方案和評價方法,即在實驗采用半量遞減(或遞增)的劑量設(shè)計前提下,將2個閾下劑量受試物相加進行實驗,觀察實驗效應,如結(jié)果仍為陰性,則判為單獨作用類型;如結(jié)果為陽性,當結(jié)果與閾劑量的結(jié)果相近時,判為相加作用;當結(jié)果大于閾劑量的高一級劑量的結(jié)果時,判為相乘作用。將2個閾劑量的受試物相加進行實驗,如出現(xiàn)陰性結(jié)果時,則判為拮抗作用。
2結(jié)果
21蜂窩煤燃燒顆粒物致突變實驗(表1)由表1看出,蜂窩煤燃燒顆粒物的丙酮提取物對3個菌株都具有直接(-S9)和間接致突變作用(+S9),并且均呈明顯的劑量-反應關(guān)系。實驗的閾劑量YG1021最低,YG1024次之,TA98最高。表明顆粒物中硝基多環(huán)芳烴的致突變活性最強,胺基、羥胺基多環(huán)芳烴的致突變活性次之,其他種類的致變物只占致突變活性較小的比重。表1蜂窩煤燃燒顆粒物Ames試驗結(jié)果注:*致突變作用陽性;**陽性對照,-S時采用4-NQO,05μg/皿;+S時采用2AA,lμg/皿
22LPG燃燒顆粒物的致突變實驗(表2)由表2看出,LPG燃燒顆粒物的丙酮提取物對于這3個菌株都具有直接致突變作用(-S9)和間接致突變作用(+S9)。且呈劑量-反應關(guān)系。其中,對YG1021的直接致突變作用最強,其次是對YG1021的間接致突變作用以及YG1024的直接和間接致突變作用。而對TA98的直接和間接致突變作用相對較弱。表明LPG燃燒顆粒物中硝基多環(huán)芳烴是主要致突變物。表2LPG燃燒顆粒物Ames試驗結(jié)果注:*致變作用陽性;**陽性對照,-S時采用4-NQO,05μg/皿;+S時采用2AA,lμg/皿
232種顆粒物致突變活性比較(表3)比較致突變活性的強弱可以用閾劑量作為衡量指標,閾劑量越低,表明致突變活性越強。比較蜂窩煤和LPG燃燒顆粒物致突變活性的閾劑量,除YG1021在+S時,LPG的致突變活性的閾劑量是蜂窩煤的4倍以外,其他均為8倍。故可認為,LPG對3個菌株的直接和間接致突變活性的閾劑量都大致相當于蜂窩煤的8倍。表32種燃料燃燒顆粒物致突變閾劑量比較表42種燃料燃燒顆粒物致突變聯(lián)合作用注:*致突變作用陽性
242種燃料燃燒顆粒物致突變聯(lián)合作用(表4)
由表4看出,將蜂窩煤和LPG各自的閾下劑量分別單獨進行Ames試驗時,3個菌株的-S9和+S9的結(jié)果均為陰性。但是,將2種燃料燃燒顆粒物的閾下劑量合并進行Ames試驗時,對3個菌株的-S9和+S9均出現(xiàn)了陽性結(jié)果,其回變菌落數(shù)均接近二者的單獨試驗時閾劑量的結(jié)果。由于實驗劑量分組均是半量遞減,也即2個閾下劑量相當于1個閾劑量。因此,當2種顆粒物各自的閾下劑量合并所產(chǎn)生的結(jié)果相當于1個閾劑量的結(jié)果時,則該聯(lián)合作用應是相加作用。
3討論
本研究顯示,蜂窩煤和LPG燃燒顆粒物對YG菌株的致突變活性均高于TA98,表明2種燃料顆粒物中均含有致突變活性更強的硝基、胺基、羥胺基多環(huán)芳烴,且在致突變活性中起主要作用〔6,7〕。比較2種燃燒顆粒物的閾劑量,LPG燃燒顆粒物大約相當于煤的8倍。根據(jù)彭瑞玲等人〔8〕的報道,按照普通家庭的燃料使用量估計,蜂窩煤每天燃燒產(chǎn)生的PM10約為4476mg/d,LPG約為276mg/d,前者是后者的16倍。結(jié)合本實驗結(jié)果可以算出,LPG燃燒2d所產(chǎn)生的致突變物就
相當于蜂窩煤燃燒ld的量??梢?,LPG燃燒產(chǎn)物的致突變性是不可忽視的。聯(lián)合作用是復雜的生物學效應,關(guān)于Ames試驗的聯(lián)合作用,目前還沒有標準的評價方法。本研究根據(jù)Ames試驗的特點,設(shè)計了這種新的聯(lián)合作用的實驗方案和評價方法(見實驗方法部分)。經(jīng)本研究證實該方法適用于Ames試驗聯(lián)合作用的評價,其優(yōu)點是:無需另設(shè)判斷標準,沒有煩瑣的數(shù)學計算,應用十分方便。缺點是僅限于按半量遞減(或遞加)劑量設(shè)計的實驗。應用該設(shè)計方法,本研究得出2種燃料燃燒顆粒物的聯(lián)合作用呈相加作用類型的結(jié)論。一般認為,當化學物質(zhì)的結(jié)構(gòu)相近、性質(zhì)相似、靶器官相同或毒作用機制相同時,其生物學效應往往呈相加作用〔9〕。本研究單獨作用的實驗結(jié)果顯示,2種顆粒物中均含有硝基、胺基、羥胺基多環(huán)芳烴類致突變物,且在致突變作用中均占重要地位,這些化學物有相近的化學結(jié)構(gòu)和代謝方式及DNA損傷機制〔10〕。因此,應該支持相加作用的結(jié)論。
參考文獻
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〔8〕彭瑞玲,
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