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文檔簡介
1、DDT是最早人工合成的有機氯殺蟲劑,早先用于滅蚊防瘧疾,戰(zhàn)后開始廣泛用于農業(yè)生產。由于DDT化學性質穩(wěn)定,殘留期長,到目前為止,土壤、水及動物脂肪組織中仍能檢測到較高濃度的DDT及其代謝產物。大量研究表明DDT能夠引起人類染色體斷裂、白血病、肺癌等危害,國際癌癥研究署(IARC)已將其列為人類可能致癌物。常規(guī)的物理、化學、生物方法難以滿足凈化處理在技術和經濟上的要求,有機氯污染物的處理技術成為研究的熱點。近些年發(fā)展了多項技術用于處理DD
2、T污染的土壤和地表水,隨著研究的深入,TiO2輔助的光催化技術應運而生并有了快速的發(fā)展。然而,關于光降解過程中的中間產物的毒性變化仍不清楚。本研究顯示了在模擬太陽光光照12 h的過程中,中間產物對細胞的存活率和DNA損傷的影響逐漸降低。但是在光照條件不能滿足時,DDT與nano-TiO2共存的情況并未考慮。當機體暴露在混合毒物時,共存的已知毒性的化合物在體內的相互作用,常常是通過改變機體的功能狀態(tài)或代謝能力而實現(xiàn)的。它可發(fā)生在毒物攝入、
3、吸收、分布、代謝轉化、排泄等過程中,或是作用于同一靶器官而產生的相關作用效應。因此,研究納米顆粒物與其它毒物之間的相互作用對評估人體健康效應具有非常重要的實用價值。 通常情況下TiO2被認為是相對低毒的化合物。但是近來大量研究顯示了TiO2對人體健康的不利影響。研究發(fā)現(xiàn)nano-TiO2較相同化學成分的大顆粒TiO2的毒作用更明顯。納米顆粒在理化性質發(fā)生巨變的同時,其生物學效應的性質和強度也可能發(fā)生質的變化。Nano-TiO2
4、刺激機體的免疫反應,引起炎癥反應、DNA損傷、脂質過氧化。納米顆粒誘導損傷的機制尚不明確,但是跟炎癥反應和氧化應激有關。納米材料具有大量的界面,具有很強的吸附能力,從而能對金屬離子或有機物產生吸附作用。當納米材料大量進入環(huán)境后,特殊的表面效應使得其極易與環(huán)境中的多種污染物結合。DDT廣泛存在于環(huán)境當中,可吸附到nano-TiO2的表面,與nano-TiO2相互作用,納米顆粒的理化性質利于污染物的吸收,促使其穿越各種生物屏障。二者對機體可
5、能導致的各種健康效應有何變化,至今尚無研究。 環(huán)境污染物一般都是痕量存在,因此本試驗系統(tǒng)了解痕量nano-TiO2與環(huán)境常見污染物DDT的聯(lián)合作用所致健康效應。本研究以體外培養(yǎng)的正常人類來源胚胎肝細胞(L-02細胞)為靶細胞,探究nano-TiO2與DDT聯(lián)合作用對細胞ROS生成、DNA斷裂損傷、染色體損傷及脂質過氧化等情況的影響,系統(tǒng)研究nano-TiO2與DDT聯(lián)合作用所致氧化應激效應。本文在以往DDT與nano-TiO2
6、的毒作用機理研究的基礎上,用體外試驗探討了二者之間的相互作用及可能的毒作用機制,進一步完善光催化反應的毒理學評價,為nano-TiO2介導的光降解反應的可行性提供理論基礎,為進一步深入了解環(huán)境中納米金屬氧化物的健康效應提供實驗依據(jù)。 本研究分為三個部分: 第一部分、納米二氧化鈦光催化降解DDT及中間產物的DNA損傷效應研究 目的:觀察納米二氧化鈦(nano-TiO2)光催化降解DDT不同時段的中間產物對人胚
7、肝細胞株(L-02)毒性作用的變化。 方法:采用nano-TiO2光催化降解法處理DDT的水溶液12 h,初始濃度為50 μg/mL,取不同時段的中間產物染毒L-02細胞,染毒時間為24 h,檢測其對L-02細胞的存活率、DNA損傷效應的影響。 結果:50 μg/mL的DDT能顯著降低細胞的存活率(P<0.05),并引起明顯的DNA損傷效應(P<0.05)。不同時段的DDT中間產物處理后,在0 min、2 min、5
8、 min、10 min、30 min、40 min、50 min、1 h、1.5 h、2 h時間點L-02細胞的存活率與溶劑對照組比有顯著性差異(P<0.05),且隨著時間的增加存活率逐漸升高,在3 h以后的中間產物對細胞的存活率與溶劑對照組相比無顯著性差異(P>0.05)。彗星試驗顯示40 min之前的DDT降解產物具有顯著的DNA損傷作用(P<0.05),隨著時間的增加DNA損傷效應逐漸減小,50min以后的中間產物對細胞的DNA損
9、傷效應與溶劑對照組相比無顯著性差異(P>0.05)。 結論:DDT對L-02細胞具有細胞毒性和DNA損傷作用,但是隨著光降解反應的進行,DDT光催化降解產物的毒性逐漸降低。 第二部分、DDT聯(lián)合納米二氧化鈦協(xié)同誘導人胚肝細胞氧化應激作用 目的:觀察DDT、納米二氧化鈦(nano-TiO2)單獨及聯(lián)合作用對人胚肝細胞(L-02)內活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量及氧化應激能
10、力的影響。 方法:生長良好的人胚肝細胞,分別加入0.001、0.01、0.1 μmol/L的DDT,0.01、0.1、1 μg/mL的nano-TiO2,以及上述各濃度的DDT和nano-TiO2聯(lián)合作用,二甲基亞砜(DMSO,1mL/L)為溶劑對照,將L-02細胞染毒24小時后,運用DCFH-DA作為熒光探針,采用流式細胞檢測技術檢測DDT與nano-TiO2聯(lián)合作用下L-02細胞內ROS含量,同時檢測L-02細胞內抗氧化酶
11、超氧化物歧化酶(SOD)、脂質過氧化產物丙二醛(MDA)。 結果:1 μg/mL的nano-TiO2單獨作用可引起ROS增加(P<0.05);0.01 μmol/L以上的DDT作用24h引起ROS增加(P<0.05);nano-TiO2與DDT聯(lián)合作用細胞內ROS水平較溶劑對照組有顯著升高(P<0.05)。與溶劑對照相比,0.1、1 μg/mL的nano-TiO2單獨作用使L-02細胞中抗氧化酶SOD活力顯著性降低(P<0.0
12、01,P<0.001);0.1 μmol/L的DDT作用24h顯著降低SOD水平(P<0.001);nano-TiO2與DDT聯(lián)合作用細胞內SOD水平較溶劑對照組有顯著降低(P<0.05)。0.01、0.1、1 μg/mL的nano-TiO2單獨作用能明顯增加L-02細胞中脂質過氧化產物MDA的含量(P<0.05,P<0.001,P<0.001);0.01、0.1 μmol/L的DDT可誘導MDA含量顯著增加(P<0.001,P<0.0
13、01);二者聯(lián)合作用可促進MDA的生成(P<0.05)。析因分析結果顯示兩種受試物混和染毒存在交互作用,反應曲面模型提示二者之間的相互作用為協(xié)同作用(P<0.05)。在本試驗濃度范圍內,L-02細胞的SOD活力水平與ROS生成量呈負相關(r=-0.86901,P<0.01),MDA含量與ROS生成量呈正相關(r=0.91175,P<0.01)。 結論:痕量DDT和nano-TiO2聯(lián)合作用可誘導L-02細胞氧化應激,使其脂質過氧化
14、反應增強、抗氧化作用降低;二者引發(fā)的脂質過氧化反應和抗氧化力下降有可能是導致機體氧化損傷的影響因素。 第三部分、DDT與納米二氧化鈦對人胚肝細胞遺傳毒性的協(xié)同效應研究 目的:觀察DDT、納米二氧化鈦(nano-TiO2)單獨及聯(lián)合作用對人胚肝細胞株(L-02)DNA、染色體損傷的影響。 方法:生長良好的人胚肝細胞,分別加入0.001、0.01、0.1 μmol/L的DDT,0.01、0.1、1μg/mL的n
15、ano-TiO2,以及上述各濃度的DDT和nano-TiO2聯(lián)合作用,二甲基亞砜(DMSO,1 mL/L)為溶劑對照,L-02細胞處理時間為24h;運用堿性和中性兩種彗星試驗和DNA氧化損傷標志物8-OHdG的含量檢測各組DNA斷裂損傷程度,對各染毒組進行體外微核試驗計算其微核率的改變。 結果:各濃度的nano-TiO2均不能引起DNA單鏈斷裂增加(P>0.05);0.01μmol/L以上的DDT作用24h后DNA單鏈斷裂增加
16、(P<0.05);二者聯(lián)合作用可促進DNA單鏈斷裂損傷作用。而在中性彗星試驗中,各實驗組均無明顯的DNA損傷(P>0.05)。1 μg/mL的nano-TiO2使L-02細胞中DNA氧化損傷標志物8-OHdG生成量顯著性增加(P<0.05);0.001 μmol/L以上的DDT作用L-02細胞8-OHdG生成量顯著增加(P<0.05,P<0.001,P<0.001);二者聯(lián)合作用可促進8-OHdG的生成。各濃度的nano-TiO2均不能
17、引起微核率增加(P>0.05);0.01μmol/L以上的DDT作用L-02細胞微核率明顯增加(P<0.001);二者聯(lián)合作用可促進微核率的增加。析因分析結果顯示兩種受試物混和染毒存在交互作用(P<0.05),反應曲面模型提示二者的相互作用為協(xié)同作用(P<0.05)。在本試驗濃度范圍內,L-02細胞的DNA單鏈斷裂損傷程度與ROS生成量呈正相關(r=0.85838,P<0.01);8-OHdG水平與ROS生成量呈正相關(r=0.8669
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