8-羥基喹啉對草魚急性毒性和遺傳毒性的研究

摘要：以８－羥基喹啉為誘變劑，研究了其對草魚（Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕｓ）的急性毒性和遺傳毒性效應。急性毒性實驗測得８－羥基喹啉對草魚的２４、４８、９６ ｈ的ＬＣ５０分別為３２．３０、２６．９３、２０．９５ ｍｇ／Ｌ，表現出較強的急性毒性，其安全濃度為１１．６２ ｍｇ／Ｌ。遺傳毒性結果表明，處理組與空白對照組相比，微核率均達到顯著或極顯著差異水平（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１），并且表現出明顯的時間效應和劑量效應。因此，８－羥基喹啉在達到一定濃度和染毒時間以后對草魚具有一定的遺傳毒性，因而推測其大量使用可能對水生生物及生態環境具有一定的毒害作用。

關鍵詞：８－羥基喹啉；草魚（Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕｓ）；急性毒性；遺傳毒性；微核

中圖分類號：Ｑ３５５ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）07－1430-03

Ｓｔｕｄy ｏｎ ｔｈｅ Ａｃｕｔｅ Ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｎｄ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｏｆ ８－Ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ on Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕｓ

ＮＡＮ Ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｊｕｎ，ＰＡＮ Ｃｈｕｎ－ｍｅｉ，ＧＵＯ Ｂｉａｎ，ＤＯＵ Ｘｉａｏ－ｆｅｉ，ＣＨＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ－Ｊｉｅ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｅｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００７，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｃｕｔｅ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｏｆ ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ ｏｎ Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕｓ ｒｅｄ ｂｌｏｏｄ ｃｅｌｌｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ＬＣ５０ ｉｎ ２４， ４８ ａｎｄ ９６ ｈ weｒｅ ３２．３０， ２６．９３ ａｎｄ ２０．９５ ｍｇ／Ｌ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｓｈｏｗｅｄ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｉｇｈ ｔｏｘｉｃｉｔｙ． Ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ ｆｏｒ ９６ ｈ waｓ １１．６２ ｍｇ／Ｌ． Ｇｅｎｅｔｉｃ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ａｓｓａｙｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｎｕｃｌｅｕｓ ｒａｔｅs ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ ｉｎ ｔｅｓｔ ｇｒｏｕｐs weｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ with ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ （Ｐ＜０．０５ ｏｒ Ｐ＜０．０１）， ａｎｄ ｉｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｉｍｅ ｏｆ ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ａ ｃｅｒｔａｉｎ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ ｏｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｉｍｅ ｃｏｕｌｄ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｔｏ Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕ， ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｓｉｎｇ ｏｆ ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｍａｙ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｔｏｘｉｃ ｅｆｆｅｃｔ ｔｏ ａｑｕａｔｉｃ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ８－ｈｙｄｒｏｘｙqｕｉｎｏｌｉｎｅ； Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕｓ； ａｃｕｔｅ ｔｏｘｉｃｉｔｙ； ｇｅｎｅｔｉｃ ｔｏｘｉｃｉｔｙ； ｍｉｃｒｏｎｕｃｌｅｕｓ

工農業產品中殘留的農藥成分因其難降解等特點最終會通過環境和食物鏈傳遞到人、畜，從而影響到人們的健康，其中以８－羥基喹啉（Ｃ９Ｈ７ＮＯ）較為普遍。８－羥基喹啉為白色或淡黃色晶體或結晶粉末，因其可與大多數金屬離子發生絡合反應，故被廣泛應用于食品工業、石油工業和藥物加工業等眾多工業生產領域。但是，８－羥基喹啉及其衍生物具有潛在的致癌、致畸、致突變的作用，對環境和人體健康會產生潛在的危害。已有報道，８－羥基喹啉對水生生物（如小球藻、魚虱等）、植物（如蠶豆）、動物（如小白鼠）等均具有一定的誘變作用［１］，但有關８－羥基喹啉對草魚的毒害作用尚未見報道。微核（Ｍｉｃｒｏｎｕｃｌｅｕｓ）也叫衛星核，是真核類生物細胞中染色體畸變在間期細胞中的一種表現形式，其形成原因是細胞的染色體發生斷裂后進入下一次分裂時，喪失著絲粒的染色體片段（或行動滯后的整條染色體）不能隨有絲分裂進入子細胞，而在細胞漿中形成游離于主核之外的微核。微核的染色與主核相同，在細胞間期呈圓形或橢圓形，其直徑小于主核的１／３［２，３］。各種理化因子，如輻射、化學藥劑等作用分裂細胞往往可產生微核。微核試驗是在２０世紀７０年代由Ｈｅｄｄｌｅ和Ｓｃｈｍｉｄ分別獨自創建，是檢測細胞遺傳損傷的一個非常有用的指標和檢測化學物質毒性的一種常規方法，目前已廣泛地用于測定和評價水體污染物對水生生物的遺傳損傷和毒理效應［４，５］。

魚類作為監測水體污染的一種合理的指示生物，近年來受到科學工作者的極大關注。已有研究發現，在魚體內存在著與高等動物解毒系統類似的兩階段解毒系統。相比之下，魚類的第一階段解毒系統酶活力高，可以活化致癌原，但是第二階段解毒系統酶活力低，活化的致癌原不易從體內排出。魚類對致癌物比哺乳動物更為敏感，致癌物對魚類的作用模式與哺乳動物具有可比性，研究結果可以外推到哺乳動物，因此，魚類是理想的致畸變研究材料［６］。草魚（Ｃｔｅｎｏｐｈａｒｙｎｇｏｄｏｎ ｉｄｅｌｌｕｓ）屬鯉形目鯉科雅羅魚亞科草魚屬，因其抗污染能力強、易飼養、體型適中、便于操作、經濟實用，是理想的水生生物實驗材料［７］。本研究以草魚為實驗材料，研究８－羥基喹啉對草魚的急性毒性和遺傳毒性效應，旨在為指示和評價８－羥基喹啉對水生生物的毒害作用提供一定的理論參考，并為８－羥基喹啉安全指標的制定及其合理使用提供依據。

１ 材料與方法

１．１ 實驗材料

草魚１５０尾，購自新鄉市花卉交易市場，發育狀況相似，體長５～７ ｃｍ，健康狀況良好。８－羥基喹啉（Ｃ９Ｈ７ＮＯ）購自國藥集團化學試劑有限公司，分析純。

１．２ 實驗方法

１．２．１ 急性毒性實驗 首先進行草魚的急性毒性預實驗，根據預實驗中各時間點的全致死濃度、全存活濃度的結果以及半數致死濃度（ＬＣ５０）的實驗要求，將實驗分為４個處理組和１個空白對照組（ＣＫ），每組１０尾草魚，分別在室內５個９０ ｃｍ×６０ ｃｍ×４０ ｃｍ的玻璃缸中進行。處理組８－羥基喹啉濃度依次為２０、２５、３０、３５ ｍｇ／Ｌ，空白對照組不加８－羥基喹啉，用曝氣自來水進行實驗。先用蒸餾水將８－羥基喹啉配制成母液，實驗前用曝氣自來水稀釋成各個處理組的濃度，每個玻璃缸中加入相應處理液４ Ｌ，每２４ ｈ更換１次等體積等濃度的８－羥基喹啉溶液，空白對照組每２４ ｈ更換１次等體積的曝氣自來水。實驗期間不投餌，僅用簡易增氧機進行增氧，以草魚呼吸停止及對外界刺激無反應作為死亡的判斷依據，記錄實驗第６、１２、２４、４８、９６ ｈ內各組實驗魚的死亡情況，并及時剔除死亡個體。采用改進寇氏法（Ｋａｒｂｅｒ）計算８－羥基喹啉對草魚的ＬＣ５０和安全濃度［８］。

１．２．２ 遺傳毒性實驗 在急性毒性實驗的基礎上，設置４個處理組和１個空白對照組，每組１５尾草魚。處理組８－羥基喹啉濃度依次為１．１６２ ２、２．３２４ ４、３．４８６ ６、４．６４８ ８ ｍｇ／Ｌ，空白對照組（ＣＫ）不加８－羥基喹啉，用曝氣自來水進行實驗。遺傳毒性實驗條件和處理過程同急性毒性實驗。分別于實驗的第２、４、６ 天各取材１次，每次每個濃度組隨機取２尾草魚，斷尾采血制作血涂片，熒光顯微鏡下觀察并計數、拍照。每張血涂片隨機觀察１ ０００個紅細胞，并統計帶有微核的細胞數，計算微核率。微核細胞率＝帶有微核的細胞數／觀察的細胞總數×１ ０００‰。

１．３ 數據處理

實驗數據用ｕ檢驗進行統計學分析，結果用平均數±標準差（x±ｓ）表示，Ｐ＜０．０５為差異顯著，Ｐ＜０．０１為差異極顯著。

２ 結果與分析

２．１ ８－羥基喹啉對草魚的急性毒性

剛染毒時草魚在水中急劇游動、四處亂竄、迅速翻騰，數分鐘后逐漸緩慢趨于正常游動。其中，高濃度組的草魚數小時后即表現出一定的中毒癥狀：即反應遲鈍、身體逐漸失去平衡、翻肚，直至死亡，死亡個體身體呈彎弓形。以上現象說明８－羥基喹啉對草魚具有較強的急性毒性，其２４、４８、９６ ｈ的ＬＣ５０分別為３２．３０、２６．９３、２０．９５ ｍｇ／Ｌ，安全濃度為１１．６２ ｍｇ／Ｌ；并且同一濃度組當處理時間延長時，其死亡率隨之升高，具有明顯的時間效應；在同一時間段內，當處理濃度增加時，其死亡率也隨之升高，具有明顯的劑量效應（表１和圖１）。

２．２ ８－羥基喹啉對草魚的遺傳毒性

８－羥基喹啉誘導草魚紅細胞的微核如圖２所示，微核率的觀察結果見表２。對表２中的微核率數據進行統計學分析，發現在實驗的第２、４、６天各處理組與空白對照組相比，紅細胞微核率均達顯著或極顯著差異水平，最高濃度組（４．６４８ ８ ｍｇ／Ｌ）的微核率均為最大，微核率分別為２．０３８‰、７．７６３‰、１０．５０２‰，分別是空白對照組的６．１６、２４．０３、２７．４２倍。可見，隨處理濃度的增加以及處理時間的延長，８－羥基喹啉能誘發草魚的紅細胞微核率增加，微核率與處理濃度和處理時間均呈正相關。

３ 討論

８－羥基喹啉具有兩性，可與大多數金屬離子發生絡合反應，故其廣泛地應用于金屬的測定與分離、生產喹碘方和氯碘喹啉等醫藥中間體，也是染料和低毒高效農藥的中間體，其硫酸鹽及銅鹽絡合物是優良的防腐劑、消毒劑和防霉劑、化學分析的絡合滴定指示劑及某些醫藥原藥的主要原料［９］。但是研究表明，８－羥基喹啉及其衍生物都具有潛在的致癌、致畸、致突變作用。目前，有關８－羥基喹啉對水生生物的誘變作用已有報道［１０］，然而，對于８－羥基喹啉的安全指標及其對水生生物的毒害作用還未得到進一步的研究。

本實驗選用草魚為受試材料，８－羥基喹啉為受試物質，分析８－羥基喹啉對草魚的急性毒性和遺傳毒性的影響，探究了８－羥基喹啉對水生生物的毒性大小及其相關的一些安全指標。其中，急性毒性實驗中８－羥基喹啉溶液對草魚的２４、４８、９６ ｈ的ＬＣ５０分別為３２．３０、２６．９３、２０．９５ ｍｇ／Ｌ，安全濃度為１１．６２ ｍｇ／Ｌ，表現出一定的急性毒性作用，并具有明顯的時間效應和劑量效應；而遺傳毒性實驗表明，８－羥基喹啉能誘發草魚紅細胞微核的發生，并表現出明顯的劑量效應和時間效應。本研究再次證明，微核的發生需要一定的條件，有害物質濃度在合理的范圍內時，對細胞的影響較小，不會干擾其分裂能力；當有害物質濃度過高時，會影響細胞的正常分裂活動，從而導致紅細胞微核率的增加，故隨處理時間和處理濃度的增加，微核率增加，并有明顯的劑量效應和時間效應。

本研究結果表明，８－羥基喹啉對草魚有較強的毒性作用，而日常生活中８－羥基喹啉的使用劑量一般遠遠大于實驗用劑量，因此，在日常生活中使用８－羥基喹啉時一定要注意安全，避免污染水源和破壞環境，從而對水生生物、家畜以及人類造成危害。

參考文獻：

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