北京石新水源景科技有限公司教育科技 的好前程是骗子吗

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北京石水源教育科技有限公司(简称“石水源”)成立于2013年12月,并于2014年初推出中国第一款翻转课堂专用终端,打通了翻转课堂最后一公里,助力中国教育、教学改革。石水源广泛参与微课和智能题库制作,总结了在线教育多年来的优缺点,逐步提出了适合新时代K12教育的教育模式,引领在线教育进入互联网络教学的新阶段。 石水源翻转课堂教育终端是服务于教育主题、以翻转课堂创新教育理念为灵魂、以安卓平板电脑为载体、集翻转课堂平台和海量精品内容为一体的封闭式辅助教学终端。终端有效整合了学生、家长、老师三个独立的群体,既能让学生共享国内一线名师的课程资源,又能满足师生间随时、随地交互式教学的需求,同时也能让您对孩子的学习情况了如指掌。 让教育回归本源,我们一直在努力。 愿景:全民共享优质教育资源 感慨于中国教育资源的不平衡分布,因此我们要做中国优质教育资源的“搬运工”;我们立足于教育资源的制高点,通过专业甄选与分类实现整合与分发,让全国的孩子们有机会共享最优质的教育资源;我们锐意开拓,打造能够为孩子们提供真正帮助的教育产品和平台。 使命:让孩子们爱上学习 我们的口号是“投石击水,回归教育本源”,希望通过创新教育产品让孩子们爱上学习,激发学生学习兴趣,培养孩子们的自主学习的习惯,提高学习效率和效果,最终拥有一个好的前程;我们也将和合作伙伴一起实现这一使命。 价值观:客户价值、团队协作、追求卓越、矢志创新 这是衡量我们企业内部一切行为的最高准则。 公司网址:.cn/
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饮用水源水中微囊藻毒素的遗传毒性与健康风险评价
浙江大学医学部公共卫生学院 硕士学位论文 饮用水源水中微囊藻毒素的遗传毒性与健康风险评价 姓名:王伟琴 申请学位级别:硕士 专业:劳动卫生与环境卫生 指导教师:金永堂
2010届浙江人学硕ij学位论文中文摘要饮用水源水中微囊藻毒素遗传毒性 与健康风险评价浙江大学医学院07级劳动卫生与环境卫生学王伟琴 金永堂教授硕士研究生导师中文摘要前言随着水环境富营养化状况的日益加重,蓝藻水华在我国许多大型湖泊、水库 中频频暴发,不仅造成水质恶化,水环境生态平衡失调,而且蓝藻所释放的毒素 严重威胁着人民群众饮用水安全。自1878年动物饮用被蓝藻污染的水而引起死亡 【11的事件首次报道以来,世界范围内已发生多起蓝藻毒素引起水生生物、鸟类及 牲畜中毒或死亡的事件【2。3】,其中最令人震惊的是1998年巴西Caruaru透析中心 因误将藻毒素污染的水作为透析用水,结果造成116人中毒、52人死亡【4l。 微囊藻毒(Microcystin,MC)是蓝藻水华中最常见、毒性最大的毒素之一。 研究发现其中的MCLR亚型是一种强烈的肝脏肿瘤促进剂,IARC将其列为对人 类可能致癌的化学物(Group 2B)。流行病学调查提示饮用水源中的MC与人群肝 癌、大肠癌发病率以及男性胃癌死亡率上升具有相关性【5-6],MC、黄曲霉毒素和 乙肝病毒已成为环境中致肝癌的三大危险因素【71。 MC促肿瘤发生的作用机制至今尚未完全阐明。大量研究表明遗传物质改变 可引发致畸、致癌、致突变等“三致效应”,“大多数致癌剂都是诱变剂”,发生在 体细胞遗传物质的损害可能诱发肿瘤发生,生殖细胞的基因突变或染色体畸变是 可遗传变异的来源,严重损害人类的基因库。近年来关于MC的遗传毒性和远期 健康效应逐渐成为研究的热点,通过煮沸或常规饮用水处理工艺均不能完全消除 水中MC,而饮用水安全与群众生活息息相关,研究饮用水源水中MC对人体健Tl 2010届浙江人学硕I:学位论文中文摘嘤康的远期效应更具有现实意义。 浙江省地处我国东南部沿海地区,水资源总量较为丰富,但由于人1:3密度高, 人均水资源占有量低于全国平均水平。浙江省环境监测中心2007年对省内县级以 上饮用水源地中176种有机污染物的调查结果显示,多处水源水受到不同程度的 MC污染,以MCLR和MCRR两种亚型为主。尤其在太湖水系饮用水源地,由 于太湖蓝藻频频爆发,水源水安全受到严重威胁。利用健康风险评价模型对水源 水中有机污染物经饮水途径造成的健康风险研究在我省尚属首次,系统研究饮用 水源水中微囊藻毒素可能具有的遗传毒性,探讨水源水中微囊藻毒素污染与人体 健康的关系,对于饮用水源地环境保护和水质改善,城乡居民饮用水安全保障, 具有十分重要的理论价值和现实意义。研究目的1.对浙江省县级以上饮用水源水检出有机污染物经饮水途径造成的健康风险度 大小进行评价。 2.针对水源水中的两种有机污染物MCLR和MCRR,运用短期遗传毒理学试验, 对其可能导致的基因突变、DNA断裂和染色体损伤效应进行检测,探讨水源水 中MCLR和MCRR对遗传物质的损伤作用。研究方法1.水源水中有机污染物的健康风险评价 根据浙江省环境监测中心对101个县级以上饮用水源水中176种有机污染监测数据,利用US EPA推荐的水环境健康风险评价模型对水源水中检出的有机污染物经饮水途径所造成的致癌、非致癌健康风险进行评价。 2.水源水中MC的遗传毒性研究 采集MC污染较为严重的水源水样,将一部分水源水以固相萃取法提取浓集 其中的MC,作为MC浓集物进行遗传毒性研究;另一部分水源水用作稀释MC 纯品(MCLR和MCRR)的溶剂,模拟水源水中MC的不同污染程度,作为MC稀 释水样进行遗传毒性研究;针对上述两部分样品,采用单细胞凝胶电泳试验检测III 2010届浙江人学硕l:学位论义中义摘要了MC浓集物和MC稀释水样对人外周血淋巴细胞DNA可能的损伤;采用Ames 试验检测了MC浓集物和MC稀释水样诱发基因突变的能力;采用鲤鱼外周血红 细胞微核试验初步观察了MC浓集物和MC稀释水样对染色体畸变效应的影响。研究结果1.本次研究中,饮用水源水检出的主要有机污染物为草甘膦、MCLR、MCRR、 DEHP、DBP和咔唑,MC(包括MCLR和MCRR)和草甘膦在水源水中分布较广, 检出率较高。饮用水源水中有机污染引起的总体健康风险较小,但饮用水源仍存在一定的安全隐患。2.水源水中MC浓集物可诱导人淋巴细胞DNA链断裂损伤,MC稀释水样对 DNA具有一定的损伤作用,水源水中除MC以外可能还存在其他的遗传毒物。 3.Ames试验中MC浓集物和MC稀释水样均未观察到明显基因突变作用,但回 变率随着剂量增加存在逐渐上升趋势。 4.微核试验中未观察到MC浓集物对染色体的明显损伤,MC稀释水样一定程 度上可诱发鲤鱼红细胞微核率上升,具有诱导染色体畸变的效应。结论1.水源水中检出的有机污染物浓度均较低,经饮水途径造成的健康风险度较小, 远低于ICRP推荐的最大可接受水平。 2.水源水中MC浓集物、水源水稀释MC在一定剂量下可诱导人淋巴细胞DNA 损伤,锦鲤红细胞微核率上升,存在诱发DNA断裂和染色体损伤的效应,Ames 试验中未见明显致突变性。关键词:微囊藻毒素、饮用水源水、DNA损伤、致突变性、染色体畸变、人淋巴细胞、Ames试验、微核试验IV 2010扁浙江人学硕’Ij学位论文英义摘要AssessmentonGenotoxicity and Health Risk of in DrinkingMicrocystinWater SourcesOccupational&Environmental HealthSchool ofMedicine.Zhej iangUniversityMaster Candidate:Wang WeiqinSupervisor:Jin YongtangAbstract PremiseEutrophocation has become the most Cyanobacterial blooms in lakesimportant problemareof wateroccurenvironment.andreservoirsknown tothroughout theworld.These blue green alge blooms not only result in water quality deterioration,but also releases some toxins which bringseverethreats to drinking water safety.Sincefirst reported that wild animals died of drinking cyanobacterial contaminated water in 1 878,lots of aquaticorganism,birdsand domesticanimalswereaffectedbymicrocystin.Thecenter inmost shocking human accident occurred at Caruaru hemodialysis1 996,when 52 renal dialyzed patientsBrazil indied fromliver failureresulting fromcyanobacterialonecontamination of the water usedof the most commonfor renal dialysis.Microcysin(MC)isandpotent cyanobacterial toxins. being Group 2B hasaResearch has indicated that microcystin which wasevaluated astumor-promoting activity.Epidemiological studies have suggested that microcystin isrisk factor for the high incidence of primary liverCanCer and hi【gh consumedmortality of malestomachcancerincertain area where people havewatercontaminatedblue-green algae.It is reported that microcystin,hepatitis B virus and aflatoxin havebecomethree main risk factors for livercancerin environment.not clear.It is known thatThetumor-promoting mechanism of microcystin is stillthe change of genetic materials in cells could induce carcinogenesis,teratogenesis andV 20lO届浙江人学顾f:学位论义英文摘要mutagenesis.Mostcancer occursbecause of genetic material change.It is well knownthat tumor development has close relationship with the damage of genaic materials.Zhejiangof theProvince is situatedonChina’S southeastern coast,on the southern partresources areYangziRiver Delta.In this province,the total amount of waterresourcerelatively rich,but the average waterper capita is below the mean level of theoncountry because of the high population density.Basedtheanalysisdata oforganicpollutant in drinking watersourcesprovided byZhejiangProvince EnvironmentMonitoring Center,microcystin has become the main typical pollutant indrinkingwater sources,especially in Taihu Lake.It is the first health risk assessment of organicpollutantsindrinkinginwatersourcesinZhejianghasprovince.The genotoxicity study of profound theoretical and practicalmicrocystins significance.drinkingwatersourcesObj ective1.To evaluate the health risk caused by organic pollutants insourcesdrinkingwatervia drinking water.2.To discuss the genotoxicity of MCLRand MCRRindrinkingwater source,measureDNAbreakagesby single cell gelelectrophoresis(SCGE),investigate thetest.mutagenicity by Ames test,and detect the chromosome damage by micronucleusMethods1.Health risk assessment of organicpollutantsindrinkingwater source watersourcesBasedbytoonthe analysis data of organicpollutant in drinkingprovidedZhejiangprovince,a professional assessment model of water pollution Was appliedevaluate the health risk caused by organicpollutantsdetected indrinkingwater2.Thegenotoxicity of MC extractsand MC-containing watersourcesamples sampled,whichSurface water of 2typicaldrinking waterA and B wereVI 2010届浙江人学硕。I:学位论文英义摘要were relatively seriously polluted by MC.The diluted microcystins of MCLR andMCRRwere added to the water samples respectively,while MC-containing purifiedtowater was prepared.The HLB resin was used microcystininsourceabsorbandconcentratethewatersamples.Thebacteria,humanperipheralbloodlymphocytes and watersourceornamentalcarp erythrocyte were treated by purified water,drinking purified water,A andB,concentrated water samples,and MC-containingrespectively.The mutation of bacterial DNA was assessed by Amestest.ThecometDNAdamageofhumanperipheralbloodlymphocytesWastestedbyassay.Micronucleusof omamental carp erythrocyte was measured by micronucleus test.Results1.Glyphosate,MCLR,MCRR,DEHP,DBP pollutants,and Glyphosate,MCLR,MCRR arewatersourceand carbazole are typicalthe main organic in drinkingorganic pollutants organicin thisstudy.Thehealth risks caused bypollutant is relativelyslight,thedrinkingsourcewater is relatively safe.purified water2.MC humanextractsand MC-containingcouldresult in DNA damage ofperipheral blood lymphocytes.Compared with pure MC,the level of DNAdamage caused by MC―containing purified water has significant differences. 3.Amestestshowed thatDNA mutationinducedby MC extracts,pure MCandMC-containing purified water were 4.MC-containingnot observed.water samples were able to inducehigher frequencybyof micronucleusin carp erythrocyte,while the chromosome observed.damage inducedMCextractswerenotC:onelusions1.The organicpollution degree in drinking water sources was relativelyslightly,thehealth risk caused byorganic pollutantsindrinkingwatersourceWas much lowerthan the2.MCmaximum allowance levels recommendedand MC―containing water samplesby ICRP.extractswere able to induce DNAdamageofVII 2010届浙江人学硕I:学位论文英文摘要human peripheral blood lymphocytes,increase frequency of micronucleus in carperythrocyte,but DNA mutation in Ames test were not observed.Keywords:microcystin,drinkingaberration,humantestwatersource,DNA blooddamage,mutation,test,chromosome micronucleusperipherallymphocytes,AmesVIII 2010届浙江人学硕fj学位论文缩略语缩略语2.AF CA CP DBP DEHP2.Aminofluorene Chromosomal AberrationCyclophosphamide Dibutyl Phthalate2.氨基芴染色体畸变环磷酰胺邻苯二甲酸二丁酯 邻苯二甲酸-(2.乙基己基)酯二甲基亚砜Di-(2-ethylhexyl)PhthalateDimethyl SulphoxideDMSOEB EDTA G-6-P IARC ICRP IRISEthidium BromideEthylene Diamine Tetraacetic Acid Glucose-6-Phosphate International溴化乙锭乙二胺四乙酸葡萄糖一6.磷酸for Researchon onAgencyCancer国际癌症研究机构 国际辐射防护委员会综合危险信息系统 低熔点琼脂糖International CommissionRadiological ProtectionIntegrated Risk Information System Low Melting Point AgaroseLMPA MC MCLRMicrocystinMicrocystin-LR Mierocystin―RR Micronucleus Micronuclei Fequency微囊藻毒素 微囊藻毒素.LR 微囊藻毒素一RR 微核微核率 正常熔点琼脂糖 尾矩MCRR MN MNF NPMA 0TMPBL PBS SCGENormal Melting Point AgaroseOlive Tail Moment Peripheral Blood Lymphocyles Phosphate Buffered Saline Single Cell Gel Electrophoresis人外周血淋巴细胞 磷酸盐缓冲液 单细胞凝胶电泳尾部DNA百分率 尾长 尾矩TDNA%Tail DNA%TL 1随ilLengthTMThs US EPATail MomentTris(hydroxymethyl)aminomethaneU.S.Environmental Protection Agency三羟甲基氨基甲烷 美国国家环境保护局IX 浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得逝婆盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谓}意。学位论文作者签名:坼玲签字同期:少∽年?月讲同学位论文版权使用授权书逝姿盘堂 有权保留并向国家有关部门或机构 送交本论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权逝’江盘堂可本学位论文作者完全了解 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名:矾彳序1月沙日导师签名:签字日期:钞2口年签字日期:加【Io年弓月y日 2010届浙江人学硕l?学位论文致谢致谢(Acknowledgments)时光匆匆,光阴似箭,两年半的研究生生活即将结束。回首这两年多以来的 求学生涯,衷心感谢那些曾经给予我无私指导、帮助和关心的人们。 首先感谢我的母校浙江大学的培养与教育,竺老的“二问”和“求是创新”的校 训自始至终引领着我不断成长和进步。 本研究课题是在导师金永堂教授的悉心指导和殷切关怀下顺利完成的,一直 以来导师在学习、工作、生活上给予我无微不至的关怀和帮助,并且教导我用心 做事,踏实做人。导师孜孜不倦、严谨治学的态度,让我终生受用。 衷心感谢何继亮教授、徐迎春老师对我学业发展的支持和帮助,感谢浙江省 环境监测中心庞晓露主任、王静博士,浙江省疾病预防控制中心鹿伟老师,浙江 省医学科学院楼建林老师对我课题设计和实验中提供的帮助。 感谢一直支持和帮助我的同学和朋友们!特别感谢师弟孙肖瑜对实验的帮助 和支持,感谢陈志健师兄,张晨烨师弟、陈春梅和谭聪师妹对我的关心和帮助。 感谢我的父母及亲人们,多年来你们一直是我最坚强的后盾,默默支持着我, 为我排忧解难,给我激励勇气,你们的支持是我不断前进的动力! 最后再次感谢所有关心爱护我的老师、同学和亲友们,祝您们幸福安康、工 作顺利、前程似锦!王伟琴2010年1月 2010届浙江人学硕一l:学位论文饮用水源水中微囊藻毒素遗传毒性 与健康风险评价浙江大学医学院07级 硕士研究生 导 师劳动卫生与环境卫生学王伟琴 金永堂教授引言近年来,随着经济社会的高速发展,大量含有氮、磷及其他植物性营养物的 工、农业废水和居民生活污水进入水环境,大大超过了水环境的承载能力,导致 水体富营养化现象日益严重。据报道,欧洲、非洲、北美洲和南美洲分别有53%、 28%、48%和41%的湖泊存在不同程度富营养化,而亚太地区54%的湖泊处于富 营养化状态【81。河流、湖泊及人工水库日趋严重的富营养化直接导致了水体中藻 类的迅速繁殖,蓝藻“水华”现象频频发生。微囊藻是蓝藻水华的优势藻种,其大 量繁殖不仅使得水体感官质量恶化,水中溶解氧下降,生物多样性锐减,造成水 环境生态系统失衡,还可向水体中释放出具有生物毒性的藻毒素,其中出现频率 最高、分布最广、毒性最大的是微囊藻毒素..(Mircocystin,MC)。经饮水途径接触 被MC污染的水是人群MC暴露的最主要途径,且常规饮用水处理工艺和煮沸均 不能完全去除MC,因此饮用水中MC的污染以及引起的健康风险越来越受到科 研机构、环保部门及社会公众的普遍重视。 人类接触MC主要有以下几种途径:通过从事游泳或者划船等水上活动直接 接触MC;通过饮水途径饮用被MC污染的水而摄入;通过食入途径摄入食物或 食品添加剂中的MC;以及通过食物链而引起的间接中毒。其中饮水途径被认为 是暴露的最主要途径【9’101,因此饮用水安全,特别是饮用水源的MC污染越来越 成为社会重视和关注。近来有研究发现市售螺旋藻等保健食品中存在不同程度的 MC污染【111,通过服用螺旋藻摄入MC对人体健康影响不可忽视。MC在淡水鱼 2010届浙江人学顾.I:学位论文,jI著肝脏、肾脏、肌肉组织【12-141,植物根、叶组织中均存在蓄积作用Bs],通过食物链 影响人类健康也越来越受到重视。 据报道,我国66%l;J,上的湖泊和水库存在不同程度的富营养化【161。上世纪90 年代至今,长江、黄河、松花江等主要河流,太湖[12,17-18】、巢湖[1 91、鄱阳湖【201、 云南滇池【211、上海淀山湖【20,221、武汉东湖【23】等淡水湖,三峡水库局部【241、北京官 厅水库【251、秦皇岛洋河水库【261、宁波梅湖水库【27】等多处都曾发现有藻类大量生长, 造成严重的水华现象。天然水体中MC浓度一般低于10Itg/L,而藻细胞中毒素的 含量可以高出100万倍左右,当大面积严重的藻类水华发生后,毒素被大量释放 入水中,水体中藻毒素浓度可高达54.8971.tg/Lt291,严重威胁人类和动物饮用水安 全【281。水体富营养化产生的蓝藻水华以及藻类毒素的生物毒性而引发的饮用水危 机已经极大影响着人类生活的各个方面。 现有的研究表明,MC主要具有以下几方面的毒性作用: 1.对肝、肾等器官的毒性 肝脏是MC毒作用的主要靶器官,张占英等【30】以同位素坦5I标记MCLR,以 静脉注射、腹腔注射和口服三种途径给药,同位素示踪显示进入小鼠体内的MCLR 70%以上分布于肝脏和肾脏,提示除肝脏以外,肾脏也是MC发挥生物毒性的靶 器官之一。CHEN等【3l】发现MC可在鱼类和一些无脊椎动物的性腺中蓄积,提出 性腺可能是除肝脏和肾脏以外的另一靶器官,研究发现MC可在卵中大量存在并 传递至后代,因此其对生物生殖毒性值得关注。MC对大鼠腹腔注射或口服给药, 可迅速引起急性中毒反应,解剖观察发现大鼠肝脏肿胀、淤血、肝体比重增加, 细胞组织学变化包括:线粒体肿胀、肝脏窦状隙结构消失,细胞联接疏松,胞核 固缩,微丝网重组,细胞骨架遭到破坏,肝细胞变形等[32-34]。Milutinovic等【351 对Wistar雄鼠连续8个月腹腔注射MCLR(101xg/kg),观察到MC导致的以肾小 管损伤为主的的肾皮髓质损伤。 2.促进肿瘤发生 多项研究证明MCLR是一种强烈的促癌剂,在二阶段短期促癌模型中,MCLR 在二甲基苯并蒽(DEN)和黄曲霉毒素Bl(AFBl)作为启动剂的条件下,均表现出促 2010届浙江人学硕l:学位论文癌作用,MCLR且与AFBl之间还存在协同作用【36-37]。目前研究认为MC的促癌 作用主要是诱导肝癌的发生,也有对皮肤肿瘤的报道。Falconer[3 8】等以DEN作为 肿瘤启动剂对小鼠背部皮肤染毒,发现MCLR对上皮细胞促癌作用比单纯DEN 诱导组明显,说明MCLR具有一定促癌作用。 流行病学调查发现,人体长期低剂量摄入MC可引起谷丙转氨酶(ALT)、Y. 谷氨酰胺转肽酶(GGT)和碱性磷酸酶(ALP)等指标上升【39】。饮水中MC污染-9原发 性肝癌的发病率存在很大的相关性,在我国江苏的海门、启东,广西的扶绥、绥 远等肝癌高发地区,水源水中MC的含量与原发性肝癌的发病率呈现明显正相关 【删,有学者提出MC、黄曲霉毒素和乙肝病毒已成为环境中致肝癌的三大危险因 素【71。此外,饮水中MC浓度-9大肠癌发病率和男性胃癌死亡率上升存在阳性相判5矧。3.生殖毒性、胚胎发育毒性 MCRR可导致小鼠输精管精子数量下降、睾丸萎缩【4¨,导致SD大鼠精子活 力下降,精子异常率上升,睾丸间质细胞SOD活性降低,引起氧化损伤,导致生 殖毒性【421。MCLR明显影响斑马鱼的胚后发育,延缓幼鱼生长并降低存活率,可 导致泥鳅、青锵的胚胎孵化率下降、畸形率升高,仔鱼存活率下降。MC对哺乳 动物胚胎发育的相关研究目前仍较少,张占英等【431、卫国荣等[删报道了MCLR 影响胚胎形成发育和对孕鼠胎盘的毒性,导致胎鼠发育畸形或脏器发育不良。 4.免疫毒性.MC对免疫系统具有一定的毒害作用,研究表明微囊藻细胞提取液可引起小 鼠血液白细胞降低,明显抑制小鼠免疫功能【451;抑制虹鳟鱼淋巴细胞的增殖,降 低淋巴细胞活性【删。Lankoff等【471通过体外试验证明,MCLR可通过诱导细胞凋 亡、坏死降低人和鸡外周血淋巴细胞的免疫功能,MC的免疫毒性涉及到免疫系 统的各个层次和方面的功能,可以对机体免疫功能产生明显抑制【481。 目前对于MC所导致的遗传毒性研究多集中于纯品MCLR亚型,如在Ames 试验中MCLR多显示阴性结果,而MC粗提物具有致突变性。在染色体水平上, MCLR.-j-弓I起大鼠骨髓多染红细胞微核率明显升高【491;MCLR可诱发DNA损伤 2010届浙江人学硕.Ij学位论义0I言[50-52],在大鼠淋巴细胞[53】、肝细胞【541、中国仓鼠V79细胞【55】等多种细胞内都观 察到MCLR所致的DNA损伤,造成小鼠肝、肾、睾丸细胞的DNA.蛋白质交联【561。 DNA损伤与肿瘤发生之间具有密切关联,因此有学者认为MCLR引起小肠细胞 DNA损伤可能与其诱发的消化道肿瘤有关【571。但目前对于水源水中的MCLR和 MCRR的毒性研究仍较少。 浙江省位于我国东南沿海,水资源总量较为丰富,但地区分布不均,人口密 度大,人均水资源总量低于全国水平。随着经济社会的快速发展和水环境污染的 加剧,水资源供需矛盾日益突出。2007年全省共有县级以上集中式供水饮用水源 地101个,由于工业特别是精细化工、医药等行业的废水排放以及地表径流、大 气沉降等,造成地面水有机污染呈上升趋势,有机污染已经成了地面水的主要污染物之一。浙江省饮用水源水中有机物污染的情况如何?有机污染物对人体具有怎样的 健康风险度?蓝藻爆发造成的MC污染是否已对饮用水水源造成严重影响?水源 水中的MC污染与人体健康具有怎样的联系,在何种污染水平上会对遗传物质产 生损伤,引起远期健康效应?这些问题的解决对于保护和改善水源地环境,保障 居民饮用水安全,具有十分重要的理论价值和实际意义。 本课题基于水环境健康风险评价模型将水环境质量与人体健康有机联系起 来,定量描述浙江省县级以上饮用水源地中有机毒物对人体健康的危害程度,为 环境风险管理提供了科学依据[58-591,结合健康风险评价模型结果,针对水源水中 的MC设计了不同水平的遗传毒理学试验,检测其对基因突变、DNA链断裂和染 色体损伤的影响,设计并拟进行以下研究: A、利用单细胞凝胶电泳试验(SingelCell GelElectrophoresis,SCGE),检测blood水源水MC浓集物和MC稀释水样能否引起人外周血淋巴细胞(peripherallymphocyles,PBL)I均DNA损伤。SCGE是在单细胞水平上检测DNA损伤的一种 快速灵敏的方法,已广泛应用于环境毒物检测。人外周血淋巴细胞对DNA损伤 反应较为灵敏,是SCGE最常用的生物材料之一唧1。 B、利用Ames试验(TA97、TA98、TAl00和TAl02菌株)检测水源水中MC4 2010届浙江人学硕I:学位论文引言浓集物和MC稀释水样能否引起基因突变。Ames试验建立在“大多数致癌剂都是 诱变剂”的理论基础上,通过观察受试物对基因的诱变作用推测对人类的致癌性, 方法成熟、结果可靠、操作简便,是目前检测致突变和评价水体有机物潜在致癌 性危害的首选试验。 c、利用锦鲤外周血红细胞微核试验对水源水中MC浓集物和MC稀释水样 能否诱导染色体畸变效应进行了初步探索。微核试验以诱发微核为指标来判断受 试物诱发染色体异常的一种简便的实验方法,鱼类可作为监测水污染的指示生物。 2010届浙江人学顾Ij学位论文第一部分基于风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价第一部分基于风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价环境是人类生存的最基本条件,人类的健康与周围环境密切相关。研究表明, 人类80.90%的癌症与环境因素有关。环境污染已成为影响人类健康的四大主要因 素之一,由于环境污染对健康造成的风险正制约着我国经济发展的步伐。健康风 险评价将环境污染和人体健康联系起来,以风险度这一指标来量化环境污染对人 体健康危害的影响,通过收集、整理、解释各种健康相关资料,包括毒理学研究 资料、人群流行病学资料、环境暴露因素资料等,用以估计特定剂量条件下化学 或物理因素对人体、动植物以及生态系统造成损害的可能性和程度【6¨。 风险评价兴起于上世纪七十年代的西方发达国家,其中美国国家科学院(NationalAcademyofSciences,NAS)的研究最为丰富,1983年NAS出版的《联邦政府的风险评价:管理程序》中将健康风险评价步骤概述为四个部分,包括危害 鉴别,剂量.效应评估,暴露评估和风险表征,称为健康风险评价“四步法”,并对 各步都做了明确的定义【621。美国环保局(US EPA)在此基础上制定了一系列健康风 险评价准则、指南和技术性文件,包括致癌风险评价指南、非致癌风险评价指南、 超级基金污染场地健康风险评价指南、男性发育风险建议导则、女性生殖发育风 险建议导则等。 我国自上世纪九十年代开始进行健康风险评价的相关研究,胡二邦【611系统介 绍了环境风险评价的基本内容和评价程序;曾光明等【59】引进并开展了水环境健康 风险评价模型及应用研究,自此该模型在国内风险评价研究中得到了较为广泛的应用,如:黄奕龙掣581对深圳市主要水源地中重金属引起的健康风险进行了初步评价,并提出风险管理对策;李如忠等t63】对淮河蚌埠段水环境的健康风险进行了 评价;许川等【删对三峡库区水环境中多环芳烃和邻苯二甲酸酯类有机污染物的健康风险进行了评价;孙树青掣651对湘江干流水环境的健康风险进行了评价。1水环境健康风险模型水环境健康风险评价主要针对水环境中存在的物理性、化学性和生物性有害 物质可能对人体产生的健康风险进行评价。健康风险评价过程中将有毒物质分为6 2010届浙江人学顾l:学位论文第一部分基十风险评价模型的水源水自|机污染物健康风险评价基因毒物质和躯体毒物质,其中基因毒物质包括放射性污染物和致癌性有毒化学 物,躯体毒物质为非致癌性有毒化学物质。根据有毒物质的类别,评价模型分为 化学致癌物风险度模型、非化学致癌物风险度模型和放射性物质风险度模型。一 般水体中,特别是作为饮用水源的水体中放射性物质几乎检不出,因此基因毒物 质中仅考虑化学性致癌物。根据国际癌症研究机构(IntemationalResearchonAgency forCancer,IARC)通过全面评价基因毒物质致癌性可靠程度编制的分类系统中,属于l组和2A组的归为化学致癌物,其余为非化学致癌物【661。本研究 针对浙江省县级以上的集中式饮用水源水,建立水环境中化学致癌物和非化学致 癌物的健康风险评价模型,探讨了有机污染物经饮水途径对人体产生健康危害的 风险度大小。 1.1化学致癌物致癌风险度模型: 化学致癌物经饮水途径导致的个人年均健康风险度计算模型如公式(1)、(2)、(3)所示: 《2[1-exp(一Go,A]/70(1)R‘=∑:《哝=2.2C/70(2) (3)式(1)中”髭tt为化学致癌物…经饮用水途径所致的个人年均健康风险度(共k 种化学致癌物),a-l;”吃”为化学致癌物一it经饮水途径的单位体重日均暴露剂量(mg.培7.矿飞”缘tt为化学致癌物一i?经饮水途径的致癌系数,mg.培7.矿7;t?70”为人均寿命,口;式(2)中’’RⅧ为综合危害风险度,a-I;式(3)中”2.2’’为成人平均每日饮 水量,£;”c,”为水中化学致癌物…iI的浓度,mg?L。7;式(3)中’’70”为成人平均体重, 堙。 1.2化学非致癌物健康风险度模型 化学非致癌物经饮水途径导致的个人年均健康风险度模型如公式(4)、(5)所示: 2010届浙江人学硕I:学位论文第一部分堆十风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价噬=(么x10‘6/RfD)/70(4) (5)R”=∑::。噬式(4)中?t彤”为化学非致癌物一i?经饮水途径的个人年均健康危害风险度,a-I;”RfD,s”为化学非致癌物一i-经饮水途径参考剂量,mg.俺.矽。7;”70’’为人均寿命,口;式(5)中”R¨叻综合危害风险度,a一。 1.3水环境健康风险度评价模型 水环境中污染物经饮水途径所致个人年均健康总风险度计算模型如下:R7=R‘+R”(6)式(6)中”Rn’为水环境中化学致癌物与非化学致癌物经饮水途径造成的个人 健康年风险度的总和,a~。 目前研究认为水中致癌物和非致癌物浓度总体处于较低的水平,模型中假设 各种有毒物质对人体健康危害的毒性为相加作用,而不考虑协同或拮抗关系。因 此本研究中对致癌和非致癌两部分风险度进行相加,从而得出水源水中有机污染 引起的总健康风险度。2饮用水源地水质监测与健康风险评价参数2.1研究区域概况和水质分析 浙江省位于我国东南沿海地区,以往监测资料显示饮用水源中有机毒物主要 包括以下几种类型:持久性有机污染物(如多环芳烃PAHs、多氯联苯PCBs)、挥 发性有机物(Voc)、半挥发性有机物(svoc)、农药类、内分泌干扰素、藻毒素等。 浙江省环境监测中心对省内101个县级以上集中式供水饮用水源水中可能含 有的176种有机污染物进行了监测,其中包括52种挥发性有机物、58种半挥发 性有机物、24种持久性有机污染物(PAHs 6种、PCBs 18种)、15种有机磷农药、 17种有机氯农药、8种内分泌干扰素(雌激素5种、烷基酚3种)、2种微囊藻毒素 (微囊藻毒素.LR和微囊藻毒素.RR)。 监测结果显示在101个县级以上饮用水源中,共有44个水源地检出上述176 2010届浙江人学硕l:学位论文第一部分皋f风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价种有机物中的6种,包括微囊藻毒素.LR(以下简称MCLR),微囊藻毒素.RR(简称 MCRR),草甘膦,邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP),邻苯二甲酸二(2.乙基己基)酯(简 称DEHP),咔唑。检出有机污染物的水源地按照地区编号排序,各水源水检出的 有机污染物名称及检出浓度如表1所示,其余水源地未检出176种有机物的任何一种。表1饮用水源水中有机污染物浓度(单位pg/L)水源地编号8 丽水地区1 5 6.b咔唑DEHPMCLR草甘磷DBPMCRRO.68..1.04 1.38..0.70 3.80一-?-.0.70-温州地区12 16 22 -0.61. 一 --0.63 .0.75- .-.-.1.98.-台州地区26 27 33..0.0138一..0.0155? -.0.80. .一O.0134..0.0227湖州地区34 35 36 37 40..0.0771 9.15 0.0435..0.0123 ?0.0269.?..0.0161 1.36 0.428―0.0124-.-0.389 -0.01251.17―0.0136一嘉兴地区41 42 43. .-0.19--?..5.93一-...0.47 -0.065 -0.29 -0.18-.-“45 46 47 48.1.36.-一.一-...一2.18一.-.?0.11??杭州地区52. .-0.42一.9 2010届浙江人学硕.1:学位论文第一部分綦十风险评价模型的水源水白.机污染物健康风险评价表1水源地编号a53 54 55 56 57 58 92 0.0699 0.0729续表草甘磷DBP 1.041.oo O.33 0.28 0.53 1.05 2.5 O.0354 0.0484咔唑DEHPMCLRMCRR宁波地区66 0.324 0.227舟山地区70 72 73 77 79 80 8l 82 0.0434 0.2480.04l0.095 0.043 O.107 O.108 O.16 0.828金华地区84 85 86 87 89 O.05l 0.56 0.073 3.8 0.052 O.22 O.012 O.Oll O.17注:a:水源地按地区分布编为1.10l号,表中所示为检出有机物的44个水源地,其余水源地在本次监测中 未检出上述176种有机物的任何一种;b:”.”代表低于检测限.根据GB3838.2002《中华人民共和国地表水环境质量标准》,GB5749―2006《生活饮用水卫生标准》对水中有机物的浓度规定限值(如表2所示),本研究中 涉及之饮用水源水中的检出的MCLR、草甘膦、DEHP和DBP的浓度均远低于GB3838.2002或GB 5749―2006中的标准限值。目前我国尚未对地表水和生活饮用水中的微囊藻毒素.RR、咔唑的标准限值进行制定。 2010届浙江人学顾Ij学位论文第一部分基于风险评价模型的水源水自.机污染物健康风险评价表2我国对地表水和生活饮用水中有机污染物限值的规定有机污染物MCLR限值(mg/k)0.ool(’)12)草甘膦DBP DEHP0.7(2l0.003(1)(21 0.008(‘)(2)注:限值标准来源于(1)GB 3838.2002《中华人民共和国地表水环境质量标准))和(2)GB 5749―2006《生活饮用水卫生标准》。根据饮用水源地水中有机污染物监测结果提示,101个县级以上集中供水饮 用水源水中共检出6种有机污染物,上述有机污染物在全省饮用水源地中的地区 分布和检出率(%)如表3所示。在101个饮用水源地中,共27处检出草甘膦,检 出率为26.73%,检出浓度为O.041―5.9399/L;13处检出MCLR,检出率为12.87%, 检出浓度为0.0134---0.42899/L;15处检出MCRR,检出率为14.85%,检出浓度为 0.011-0.38999/L;DEHP、DBP和咔唑的检出率相对较低。 表3有机污染物在水源水中的检出率及地区分布注:a:检出率(%)为有机污染物在101个水源地水样中的总检出率。2.2健康风险评价模型参数 根据世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)通过全面评价化学物 质致癌性可靠程度而编制的分类系统,本研究检出的有机物中MCLR为2B组(对 人类可能致癌),DEHP、DBP、咔唑均为3组(无法对人类致癌性进行分类),而 目前尚无对草甘膦和MCRR的致癌性分类数据。毒理学参数包括化学致癌物的致 癌强度系数(Qfg),非化学致癌物的参考剂量(RfD,g)均来源于US EPA和IRIS网站, DEHP和咔唑虽归为3组,但US EPA和IRIS仍对其致癌强度系数进行了制定, 2010届浙江人学硕Ij学位论文第一部分幕于风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价表4所示为各种有机物的致癌性分类和毒理学参数。表4有机污染物的毒理学参数注:a:表中有机物毒理学参数来源u.S.EPARisk.BasedConcertrationTable:b:”.”代表目前尚无致癌性分类或权威数据;c:以含义接近的每日耐受摄入量(Tolerabledailyintake,TDI旧)代替参考剂量冠『D.DBP经饮水途径的参考剂量为lxlO―mg?(kg?d)一,草甘膦的参考剂量为lxlO。1 mg?(kg?d)~,咔唑、DEHP在IARC致癌性分类中虽然为3组,即“现有证据不能 对人类致癌性进行分类”,但US EPA仍对其制定了相应的致癌强度系数和非致癌 参考剂量。因目前尚无MCLR参考剂量权威参考值,本研究采用含义接近的每日 耐受摄入量(TolerableDailyIntake,TDI)4x10一mg?(kg?d)。进行健康风险评价。目前对于MCRR的致癌性尚未阐明,尚无致癌性强度系数或参考剂量等相关的毒理 学参数,因此在本模型研究中未引入MCRR风险度的评价,因此计算的结果较实际风险值略低。3饮用水源水中有机污染物健康风险评价结果:应用上述模型及所选择的参数,计算饮用水源中化学致癌性污染物及非致癌 性污染物经饮水途径所引起的个人致癌、非致癌健康危害的风险度大小和个人年 均健康总风险,计算结果如表5所示。 2010届浙江人学顾I:学位论文第一部分基f风险评价模型的水源水自.机污染物健康风险评价 2010届浙江人学硕I:学位论文第一部分基十风险评价模型的水源水自.机污染物健康风险评价舟山地区70 72 73 77 79 80 8l 82 1.1lE.12 1.84E.13 4.27E.13 1.93E.13 4.80E.13 4.85E.13 7.18E.13 3.72E.12 4.87E.10 1.1lE.12 1.84E―13 4.27E.13 1.93E.13 4.80E.13 4.87E.10 7.18E.13 3.72E.12金华地区84 85 86 87 89. 一8.19E.10 l。7lE―ll 2.33E.13 5.83E.10 2.5lE.12.8.19E―lO 1.7lE一11 2.33E.13 5.83E.10 2.51 E.12注:1).‘.”代表该点有机物浓度低于检测限,经饮水途径对人体造成的健康风险的可能性非常小.表6水源水中各有机污染物健康风险水平范围表7健康风险的最大可接受水平和可忽略风险水平水源水中有机污染物经饮水途径对人体造成的个人年致癌风险、非致癌风险 和总风险的大小如表6所示。研究中101个水源地中共有44个存在1种或1种以 2010届浙江人学硕Ij学位论义第一部分基于风险评价模型的水源水自.机污染物健康风险评价上的有机污染物检出,检出浓度普遍处于较低水平,未超过相关的国家限值标准。 健康风险评价结果提示,DEHP和咔唑在小部分水源水中有所检出,对人体健康 具有致癌风险,DEHP所引起的致癌度风险范围为3.83x108-5.75x10一,咔唑所引 起的致癌风险度为1.47x10一。水源水中各有机污染物非致癌风险的大小依次为 MCLR>DEHP>草甘膦>DBP,MC(包括MCLR和MCRR)和草甘膦的检出率较高。 MCLR的非致癌风险度范围为1.50x10。10 ̄4.80x10一,DEHP除具有致癌风险以外, 还具有一定的非致癌风险,非致癌风险度为1.53x10-11~2.05×10。10,草甘膦引起的 非致癌风险度水平范围在2.33×10-13~2.66×10‘11,DBP非致癌风险度范围在 2.83x10"12~6.20x10J2。各水源中有机污染物对人体健康危害的总风险远低于国际 辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受水平(5.0×10。5 a-1,即每年每千万人口中 因饮水中各种污染物而受到健康危害或死亡的人数不超过500人)。 除ICRP以外,许多国际权威机构对健康风险度大小制定了评价标准,如US EPA、英国皇家学会、荷兰建设和环境部、瑞典环境保护局等(见表7)。水源水有 机物健康风险评价结果提示本研究检出的有机污染物引起的健康风险远低于可接 受的风险水平,但水源水仍存在一定的安全隐患。4讨论饮用水是人类生存的最基本需求,饮用水安全与保障直接关系到最广大人民 群众的身体健康和生命安全。研究发现水中有些污染物的浓度水平较低,尚不足 以引起急性中毒事件的发生,但是许多污染物存在致畸、致癌、致突变的“三致效 应”,人体长期低剂量摄入可能诱发免疫力降低,生殖能力下降,肿瘤发生等严重 后果。水环境健康风险评价模型的建立,将水环境污染与人群健康联系起来,以 风险度这一评价指标,定量地描述了环境毒物对健康的影响程度,较为直观地体 现了环境中毒物的浓度与人体健康的关系,为饮用水水源环境保护、风险管理和 决策制定提供了科学依据。 根据健康风险评价结果,本研究检出的有机污染物引起的致癌风险主要来源 于DEHP和咔唑,致癌风险在10罐数量级范围内,远低于ICRP推荐的最大可接 受风险值5x10一。非致癌风险主要来源于MC、草甘膦、DBP和DEHP,其中MC(包 2010届浙江人学硕,lj学位论文第一部分基十风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价括MCLR和MCRR)和草甘膦是检出率最高的两类污染物,分布的地区较广。 MCRR是水环境中MC的另一种常见亚型,急性毒性研究中MCRR腹腔染毒的 LD50比MCLR高约lo倍,急性毒性弱于MCLR,但目前对MCRR慢性或远期毒 性效应的研究尚不足,目前尚无国际权威的研究机构对MCRR的致癌性进行分 类,其参考剂量、致癌强度系数等毒理学参数也无明确制定。本研究的风险评价 模型中未引入MCRR的风险度,水源水的实际风险应高于模型计算出的风险度。 我国现行的水质标准中对有机毒物的检测指标还十分有限,针对水体中有机毒物 的相应检测方法和限值标准亟待制定。 水环境健康风险评价系统中包含了大量的不确定因素[68击9】,如污染物的浓度 分布、人均饮水量的多少,致癌强度系数、参考剂量的选取,个体健康可承受的 风险水平差异,有毒物质对人体健康损害的累积效应等。评价模型中人均每日摄 入量计算参考US EPA推荐公式,是直接饮用所评价的水源水造成的风险值,而 在我国人们习惯于饮用开水,在加热煮沸过程中许多易挥发有机物会大量损失。 天然水体中成分复杂,有机物在水中往往不是单独存在的,多种有机物在水体中 可能存在相互作用,而作用于机体也可能存在交互作用,使得最终效应增强或减 弱。各种污染物在体内的吸收、分布、代谢等过程特征各异,发挥生物毒性的靶 器官也有选择性。目前的毒性研究资料尚不能明确各种毒物之间的相互作用,因 此本研究模型现将各种毒物的风险效应进行相加,尚不能对毒物间相互作用产生 的健康风险度进行描述。本研究在评价过程中仅考虑了饮水这一最为主要的暴露 途径,对饮食接触、洗浴造成的皮肤接触和以蒸汽形式的吸入等暴露途径可能造 成的风险采取了忽略的方式,因而计算得到的风险值应比实际环境污染造成危害 的风险值小的多。鉴于评价过程中存在的不确定因素,本研究旨在引起人们对饮 用水源水中有机污染物引起的健康风险的重视,进一步更为深入的研究有待继续进行。5结论饮用水源水中检出的有机污染物主要为Mc(主要是MCLR和MCRR型),草16 2010届浙江人学硕lj学位论文第一部分皋于风险评价模型的水源水自‘机污染物健康风险评价甘膦,DEHP,DBP和咔唑,MC和草甘膦的在本研究中检出率较高。 检出的有机物中,非致癌化学物的个人年风险值大小顺序为MCLR>DEHP> 草甘膦>DBP,其值远低于ICRP的推荐的最大可接受风险水平;化学致癌物DEHP 和咔唑所致的个人年风险度较小,虽然风险度目前处于较低水平,但应引起管理部门的重视。健康风险评价本身具有较大不确定性,对于饮用水源水中有机污染物的健康 风险研究是初步的,尚有许多方面亟待进一步深入研究。17 2010届浙江人学硕i:学位论文第二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究第二部分水源水MC浓集物及MC稀释水样的遗传毒性研究水是生命之源,近年来我国水环境污染和水资源短缺问题严重困扰着国计民 生,成为制约社会经济可持续发展的主要因素之一。水体富营养化污染是水环境 面临的最主要的污染之一,由水体富营养化引起的蓝藻水华爆发已成为众多湖泊、 水库的主要污染形式。湖泊、水库中的蓝藻在温度、营养等条件适宜的情况大量 繁殖形成水华,不仅恶化水体感官形状,有毒蓝藻还可释放出具有生物毒性的藻 类毒素。藻类毒素从化学结构上可分为环肽类(包括微囊藻毒素、节球藻毒素、筒 胞藻毒素等)、生物碱类(包括鱼腥藻毒素、石房蛤毒素等)和脂多糖类三大类。其 中微囊藻毒(Microcystin,MC)是水华中出现频率最高、存在最普遍、毒性最为 严重的藻类毒素。湖泊、水库等往往作为重要的城乡居民集中式饮用水源,一旦 蓝藻爆发,势必对沿岸群众的饮水安全和身体健康造成严重威胁。 据报道我国66%以上的湖泊和水库存在不同程度的富营养化【16】。上世纪90 年代至今,长江、黄河、松花江等主要河流,太湖【17。18】、巢湖【1 91、鄱阳湖【201、云 南滇池【2¨、上海淀山湖【20,221、武汉东湖【23】等淡水湖,三峡水库局部【241、北京官厅 水库【251、秦皇岛洋河水库【261、宁波梅湖水库【271等多处都曾发现有藻类大量生长, 造成严重的水华现象。天然水体中MC浓度一般低于lOlag/L,而藻细胞中毒素含 量可以高出100万倍左右,当大面积严重的藻类水华发生后,毒素被大量释放入 水中,使水体中藻毒素浓度迅速升高,严重威胁人类和动物饮用水安全【281。据报 道太湖蓝藻爆发时水中MC的浓度曾高达54.897I.tg/Lt291,由于水体富营养化产生 的蓝藻水华以及藻类毒素的生物毒性而引发的饮用水危机已造成了严重的社会影响。人类接触MC的途径主要有以下几种:通过从事游泳或者划船等水上活动直 接接触MC;通过饮水途径饮用被MC污染的水源而摄入;通过食入途径摄入食 物或食品添加剂中的MC;以及通过食物链而引起的间接中毒。其中饮水途径被 认为是暴露的最主要途径【9。101,因此饮用水安全,特别是饮用水源的藻毒素污染 越来越受到重视。近来研究发现市售螺旋藻等保健食品中含有不同程度的MC污 2010屈浙江人学硕一I?学位论文第一二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究染【11】,通过服用螺旋藻等健康食品摄入MC对人体健康影响不可忽视。MC在淡 水鱼肝脏、肾脏、肌肉组织[12-14】,植物根、叶组织中存在不同程度蓄积【”】,由于 蓄积作用而通过食物链影响人类健康的途径也越来越受到重视。 浙江省饮用水源地中有机污染物污染调查和健康风险度评价结果显示,MC 在水源水中分布较广,检出率较高,具有最高的非致癌风险,是饮用水源中检出 的主要有机污染物。太湖是浙江省北部重要的饮用水源,2007年太湖蓝藻的集中 爆发曾导致江苏省无锡市近200万人口的公共饮用水危机,再次敲响了中国水危 机的警钟。研究显示MC是一种强烈的促癌剂,在二阶段促肝癌动物模型中具有 促肝癌作用,流行病学调查发现饮水中长期低剂量摄入MC与人群原发性肝癌、 大肠癌的发生有关。遗传物质改变与肿瘤发生存在密切的联系,“大多数致癌剂都 是诱变剂”,因此对于饮用水源水中MC的遗传毒性研究具有十分重要的理论价值和实际意义。染色体是遗传物质DNA的载体,基因是携带遗传信息的DNA序列。环境中 的遗传毒物,包括化学物或放射线等作用于细胞遗传物质,可发生基因突变和染 色体畸变,均为DNA损伤所致的突变,其中基因突变主要包括碱基对的置换、 插入或缺失,分别可导致基因碱基置换突变或移码突变,染色体畸变主要包括染 色体的缺失和易位等结构性畸变。通常一种遗传毒性检测方法只能反映一个或两 个遗传学终点,没有一种检测方法能涵盖所有的遗传学终点,在遗传毒性检测中往 往选用一组试验配套进行研究。单细胞凝胶电泳(SCGE)是在单细胞水平上检测 DNA链损伤和修复的方法,简便、快速、灵敏,具有较为成熟的操作技术;Amos 试验是环境诱变剂检测试验中的首选试验之一,能检出碱基置换、移码突变型诱 变剂和射线、紫外线及交联剂等在内的多种诱变剂,在致突变检测中得到了广泛 应用;微核试验是检测染色体损伤的重要方法。上述三种遗传毒性检测方法,分 别从基因突变、DNA断裂和染色体损伤三个不同的水平上反映受试物可能具有的 遗传毒性效应。 本研究根据健康风险评价的结果,选择了浙江省湖州市太湖流域MC污染程 度较为严重的两处水源地A和B,对水源水中MC遗传毒性进行了研究。拟将一19 2010届浙江人学硕I:学位论义第二部分水源水MC提取物发MC稀释水样的遗传毒性研究部分水源水以固相萃取法提取和浓集其中的MC,作为MC浓集物进行遗传毒性 研究;另一部分水源水用作稀释MC纯品的溶剂,模拟水源水中MC的不同污染 程度,作为MC稀释水样;针对以上两部分样品,采用单细胞凝胶电泳试验检测 了MC浓集物和MC稀释水样对人外周血淋巴细胞DNA的损伤情况;用Ames 试验检测了MC浓集物和MC稀释水样诱发基因突变的能力;用鲤鱼外周血红细 胞微核试验初步观察了MC浓集物和MC稀释水样可能引起的染色体畸变。1水样采集及样品前处理1.1主要试剂和耗材OasisHLB固相萃取小柱(6mL、500mg):美国waters公司生产,用前经甲醇和水活化。甲醇、丙醇、二氯甲烷:均为色谱纯,美国TEDIA公司生产。1.2主要仪器隔膜真空泵:天津津腾实验设备有限公司生产 Autotrace固相萃取仪:美国Zymark公司生产 旋转蒸发仪:瑞士Buchi公司生产 氮吹仪:美国Organomation公司生产 所有玻璃仪器均经清洗、洗液浸泡、ddH20清洗,高温(200℃)烘烤2小时 1.3水源水采集和处理 根据水源水中MC浓度的监测数据,我们于2008年5月分别采集了太湖流 域MC污染较为严重的饮用水源地A和B两地水源水表层水样,各点采集量为 200L。经超高效液相色谱.串联质谱法(UPLC.MS/MS)[删对其中的MC进行检测, 主要为MCLR和MCRR两种亚型,水源水中MC的浓度如表8所示。 表8:水源水中MC的浓度Otg/L) 2010届浙江人学硕I:学位论文第.二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究第一部分水源水用于MC的浓集提取,提取方法参考文献报道‘7卜721,萃取过 程的具体步骤如下:第二部分水源水样作为藻毒素纯品的溶剂,稀释MCLR、MCRR纯品,分别 形成浓度序列,模拟水源水中MC的不同浓度状况,具体步骤如下:圈上● ●-. .上 2010届浙江人学颀}:学位论文第一二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究2水源水MC浓集物及MC稀释水样对人外周血淋巴细胞DNA的损伤2.1材料和方法 2.1.1主要仪器设备 超净工作台:苏州净化设备工程有限公司超低温冰箱:日本SANYO公司C02恒温培养箱:美国Thermo Fisher Scientific公司 DYY-11B型水平电泳仪、电泳槽:北京市六一仪器厂 BX51型荧光显微镜及DP50数码摄像头:日本Olympus公司 电热鼓风干燥箱:上海森信实验仪器有限公司 高速台式离心机:上海安亭科学仪器厂 Eppendorf5417R冷冻型高速离心机:德国eppendorf公 定时恒温磁力搅拌器:上海雷磁仪器厂 托盘天平:上海医用激光仪器厂 精密电子天平:德国赛多利斯sartorius公司 立式压力蒸汽灭菌器:上海博迅实业有限公司 电热恒温水浴锅:嘉兴中新医疗器械有限公司 制冰机:意大利Scotsman公司 pH计:杭州东星仪器设备厂 2.1.2主要实验试剂 MCLR标准品(95%,500pg/mL):瑞士Alexis公司 MCRR标准品(95%,250pg/mL):瑞士Alexis公司 正常熔点琼脂糖CNPMA):美国Sigma公司低熔点琼脂糖(LPMA):美国Sigma公司 溴化乙锭(EB):美国Sigma公司三羟基甲基氨基甲烷(砸s):上海生工生物工程公司进口分装Triton22X.100:上海生工生物工程公司进口分装 2010届浙江人学硕I:学位论文第二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究RPMI1640培养基:美国Gibco公司淋巴细胞分离液:上海恒信化学试剂有限公司 台盼蓝染色液:碧云天生物科技有限公司 重铬酸钾(K2Cr207):江苏鸿声化工厂 其余试剂均为国产分析纯。 2.1.3主要实验试剂溶液配制 PBS磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)NaCl KCl Na2HP04 KH2P04 8.009 0.209 1.569 0.209加蒸馏水定容至1000mL; 高压灭菌后使用室温储存细胞消化液(使用前冷藏30~60分钟)2.5moUL NaCl1 00mmol/L Na2EDTA 146.109 37.209 1.20910mmol/L"Iris加去离子水890mL,加入NaOH调溶液pH值=10,定容至1000mL N.月桂酰肌氨酸钠 实验前取80mL细胞消化液加入O.9mLDMSO(1 O%)10.009 TritonX一100(1%)和9ml冷藏30,--60分钟用于实验 电泳液(单细胞凝胶电泳前新鲜配制,冷藏30~60分钟)NaOH 12.009200mmoUL Na2EDTA(1.861 Na2EDTA/25mL)5mL定容至1000mL 2010屈浙江人学顾lj学位论文第二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究中和缓冲液0.4moL/L Tris 48.59去离子水定容至1000mL,浓HCI(>10mol/L)调溶液pH=7.5,室温下储存 0.8%正常熔点琼脂糖(NPMA)NPMA 0.809溶于100mL PBS缓冲液0.65%低熔点琼脂糖(LPMA)LPMA 0.659溶于100mL PBS缓冲液溴化乙锭(EB)染色液(诱变剂,注意操作,避光)EB lmg去离子水50mL制得母液,室温储存 临用前以去离子水稀释lo倍2.1.4SCGE法检测水源水中MC浓集物、MC稀释水样对人外周血淋巴细胞DNA的损伤a人外周血淋巴细胞提取和单细胞悬液的制备 采集健康成人肘静脉血10mL,肝素抗凝,利用密度梯度离心原理,使用淋 巴细胞分离液分离淋巴细胞,具体步骤见文献【731,收集淋巴细胞层,经离心洗涤 后制成单细胞悬液,悬浮于PBS缓冲液中,细胞密度约为1x106,用台盼蓝染色 计算淋巴细胞存活率。 b实验分组和剂量设置 将A、B水源水MC浓集物(50L/mL)PJ(DMSO稀释,分别相当于原水1000mL、 100mL、10mL和lmL作为遗传毒性受试终浓度。 将A、B水源水和去离子水经0.22pm醋酸纤维滤膜过滤除菌,在无菌条件下 作为稀释溶剂,分别稀释MCLR和MCRR两种MC亚型,使得SCGE试验中MCLR 2010届浙江人学硕I:学位论文第-二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究的受试终浓度为100.00}tg/L、10.00Hg/L、1.OOp.g/L、o.10pg/L和0.01pg/L(不包括 水源水中Mc);MCRR的受试终浓度为100.00pg/L、10.OOpg/L、1.00“g/L、O.10肛g/L和O.Ol“g/L(不包括水源水中MC)。 c单细胞凝胶电泳试验(SCGE)在装有RPMI 1640培养基的离心管内分装细胞悬液100uL/管,分别加入lOgL 各浓度受试物(受试物剂量如2.1.4 b剂量分组),使染毒体系为500},tL。阳性对照组加入lOlaL 5mmol/L重铬酸钾溶液使最终浓度为o.1mmol/L,同时作A、B两水源水组和阴性对照组,37。C 5%C02染毒。根据文献资料和预实验结果,对MC 浓集物染毒1小时,MCLR稀释水样染毒6小时,MCRR稀释水样染毒8小时, 染毒期间不时混匀细胞悬液,使细胞与毒物充分接触。 SCGE的检测步骤主要参照sin曲等【硎和Albertini等【751的“三明治’’法略加改 进。取100“L 0.8%NPMA(60。C)铺于磨砂载玻片上,盖上24x24mm盖玻片,冰上 水平放置5分钟,使琼脂固化,作为第一层胶。将lOlaL染毒后的单细胞悬液与 75pLO.65%LPMA(37*C)i[毛合,用移液器打匀。轻轻去掉盖玻片,将细胞混悬液铺 于第一层胶上,盖上盖玻片,冰上水平放置10分钟,使琼脂糖固化,作为第二层 胶。去掉盖玻片,将759L 0.65%LPMA(37。C)铺于第二层胶上,盖上盖玻片,冰 上水平放置10分钟,使琼脂糖固化,作为第三层胶。去掉盖玻片,将铺好胶的载 玻片浸入新鲜配制的细胞消化液(4℃)中,低温消化1小时。取出载玻片,紧紧并 排列于水平电泳槽中,缓缓加入新鲜配制的电泳缓冲液(4℃),低温下解旋20分 钟,使DNA螺旋解开并表达碱性不稳定位点,解旋结束后在低温下300mA、25V 条件电泳20分钟。 电泳结束后,用Tris中和缓冲液(4℃)洗涤3次,用以中和玻片上的碱性溶液, 然后将载玻片浸入冰甲醇中固定3分钟,最后每张载玻片以50pL EB染色 (20rag/L),盖上盖玻片。以上步骤均在暗处或黄光下操作,避免光照引起额外的 DNA损伤。 Olympus荧光显微镜(激发波长为590nm)Y阅片,放大倍数为400倍,以数 码摄像头摄片,每张玻片拍摄100个细胞。用CASP彗星图像分析软件分析细胞 2010届浙江人学顾I:学位论文第-二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究DNA的尾长、尾矩、尾部DNA区域、头部DNA区域、尾部DNA百分比、头部 DNA百分比、Olive尾矩等指标,计算尾部DNA百分L匕(Tail DNA%.TDNA%)、尾长(Tail Length,TL)、尾矩(Tail Moment,TM)、Olive尾矩(OliveTailMoment,OTM)共四项指标。每个样品设两个平行样,实验在相同条件下重复三次以上。 2.1.5统计学处理利用SPSS 16.0统计软件进行数据处理和分析,主要统计分析方法:Levene检验、方差分析、LSD―t检验,若P<0.05,差别有统计学意义。 2010埔浙口^学硕十。学位论立2.2结果2.2.1水辣水中MC敢集橱对人外周血琳巴细胞DNA的损伤目l^DMSO.B:l儿mL。,C二工丁 二工工二工■D E第一部分水埠水MC提墩物&MC稀释女样的遗传毒性研究A女*MC《集袖对^补周血琳B自胞DNA损伤彗里目象(EB染色x4∞)10ⅡnmLl,D:[00ⅢLmL’,E:I(X)0mLmL『1■T■D E目2:B水茸MCm集*对^外周m琳B自胞DNA掼恃彗星目象(EB染色x400)^:DMSO,日’lfr“TT止1,C:10nmⅡ叮1,D1(30mLmL。,E1∞0mLmL‘壅!坐墨查丛竺壅叁塑型△盐塑生苎曼塑堕墅型皇塑堕堕墅堕!!!:2目别 m样量(mL) 尾部DNA% 尾长【_Im) 尾《 Olive尾炬#a:自胡{±对*《№教P(n甜:b与目性对孵蛆№鞋P<001 2010届浙江人学顾I:学位论文第二部分水源水MC提取物及MC稀释水样的遗传毒性研究A、B水源水MC浓集物对人外周血淋巴细胞DNA损伤的典型彗星图像如图 l、2所示。图1A、2A中阴性对照(DMsO)组DNA荧光信号呈圆形,未见明显拖尾现象,图1 B~E、图2 B~E各剂量组DNA均呈现不同程度断裂现象,且随着剂量增加,DNA损伤程度进一步加重。 表9显示,A、B水源水MC浓集物均能在一定浓度范围内引起人外周血淋巴细胞DNA损伤。A水源水尾长指标在lmL组与阴性对照相差显著(氏0.05),尾部DNA百分比、尾矩和Olive尾矩在10mL及以上与对照组具有显著差异(P<o.01)。B水源水尾部DNA百分比钻lmL组与对照具有显著差异衅o.01),其余指标在10mL及以上组-9阴性对照相差显著(尸<o.01)。 2.2.2水源水中MCLR对人外周血淋巴细胞DNA的损伤检测结果 A、B水源水中MCLR及纯毒素MCLR对人外周血淋巴细胞DNA损伤的典型 彗星图像分别如图3、4、5所示,可见阴性对照和水源水对照组细胞呈圆形,无明 显彗尾,表明DNA损伤情况不明显;图3B~图3F、图4B~图4F和图5B~图5F分 别为A、B水源中MCLR以及纯毒素导致淋巴细胞DNA损伤的情况,图中各染毒 组细胞DNA均出现不同程度的彗尾,细胞DNA链发生了断裂,且最高剂量组DNA 头部荧光信号最弱,拖尾面积最大,损伤最为严重。 表10显示,A、B两水源水稀释的MCLR以及MCLR纯毒素均能在一定的 浓度范围内引起人外周血淋巴细胞DNA损伤,水样A+MCLR在o.10pg/L剂量组 以上,DNA损伤-9水源水具有显著性差异(P<o.05),水样B+MCLR O.01p∥L组尾矩指标-9水源水间具有显著性差异(氏o.05),其余指标在O.10pg/L及以上差异具有统计学意义愀0.05)。MCLR纯毒素0.01肛g/L组除尾长外,尾部DNA百分比、尾矩和Olive尾矩三项损伤指标-9阴性对照相比均具有显著性差异(P<O.05), 且在此剂量以上损伤均显著高于阴性对照组。随着各组染毒剂量增加,DNA损伤 呈不断加重趋势,具有一定的剂量反应关系。 水源水稀释和去离子水稀释的MCLR在对人外周血淋巴细胞DNA损伤程度 也存在一定差异,将这三组序列进行横向比较后发现,A、B水源水-9去离子水(阴 性对照)相比,具有一定的遗传毒性,而在水源水中加入MCLR引起的DNA损伤 -9纯MCLR之间也存在显著差异,具体表现为A水源水0.01,g/L以上组各项尾 部DNA百分比、尾长、尾矩和Olive尾矩指标值高于纯毒素组(P<o.05),B水源 2010删淅扛^学颐J学位论文第一∞分水*水MC提戢物&MC##水样∞遗*毒*研究水0 iO¨#L以上组的多项损伤指标值低于纯毒素组(尸<005),考虑天然水成分复杂,除MC咀外,还存在多种未知组分,这些物质可能本身具有一定的遗传毒性, 也可能与MC相互作用,在一定程度上增强或削弱了DNA损伤效应。_。_瞳_。_泡_._ _。_蠹_。_斑_。_ _。_毫_。l毫_。_DEF圈5MCLR纯毒素对^外周血淋B自胞DNA损伤彗i目像IEB絷色x400)c’010¨g/L,D+IA。阴性对月,B:O.0IV£/LtOO.g/L,E。1000心L,R100 CO¨g/L A蕊RA+M乱R※ i=o蟹士塑’! 7.刺.磊 ,叠篓惫,譬.:式釜 2I嵩豢 ≥茹暑k -2∞士蛋!之 t5乏羞弼ob 0,册1nn.0nn01::y 8+№垛…15.0,5+12∞宝18.17+1z之竺…,“?1.07.b 23 88土14.k 533….77+一5.“35。bc32103.42±3.1I±2.39bc一81 4。坦 24bcB蕊R眦R水样T徽=1::yn nl^恐溅篓乏品兰荔裟善1¨.0然然6.51。94.0+…0 7 黑篇蛆24陆bef。…h7. 17+7 67bcms2垣67l2.61+3 .25bc 2.34士.28k 2 :鬟…。‘!Z 15?18士lo‘9譬 …7士l?k 82 01 87.2 ‘4=竺1一’,r 士092+3.48+4 24 .72k 4.77+3.76.k.1.99+9.…03bc。。=1i参 u1.5.50±3士21笨“嚣; 1∑然乙.}蕊熹蒸31漠9 14.43+9套56b。:水源水中MCLR与相同浓度纯毒素比较,P<0.05。o.oo 7.25士4.85c lo戮 UU.Ub。26.1+3…9.坨0 l{:蒜釜≥芸茅 篙.461。b .::.?裟一.66? 82+5 ?24 0.5脏0 76 167 0.71+0..。~……”””“。儿歌’1、u朋)’ 5:2.3―1+3512.01士. 214b2.2.3水源水中McRR对人外周血淋巴细胞DNA的损伤92娟R,■――■i=■i――――鼍≥≠兰I―:亲R样R+McA水样:m1 黑10。 上黑 .黑恐 1触oo :’0120.82--1:15.33bc 4.54士7.o俨 4.63士l .00 0k崔蔷:;i.v■:…. 5.77+2.47c9 8l士4nn。 9.41。^一。c 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