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1.研究背景
三聚氰胺作为生产树脂、塑料等物质的原材料,一直以来被认为是无毒的。然而,由于三聚氰胺的高含氮量和现有检测方法的缺陷,被不法商贩添加进宠物饲料与牛奶中增加蛋白含量。2007年3月中旬以来,美国发生多起猫、狗等宠物中毒死亡事件,调查结果认为,掺杂了三聚氰胺的小麦蛋白粉是导致宠物食品中毒的祸端。2008年9月,中国各地肾结石患儿陆续增多,经调查发现为服用了添加三聚氰胺的“三鹿婴幼儿奶粉”所致,至此,三鹿“毒奶粉”事件引起社会各界广泛关注。
以前的毒理学研究认为,三聚氰胺对哺乳动物的毒性很低,仅存在由肾结石引起肾毒性以及继发于尿路结石的致癌性。雄性F344大鼠连续饲喂三聚氰胺40w以后,与对照相比,膀胱结石与膀胱癌的发生率显著增高。其致癌效应与膀胱结石有明显的相关性,目前还没有直接的证据表明与三聚氰胺相互作用的分子机制。也有研究认为,三聚氰胺与其它同系物,如三聚氰酸同时存在时更容易发生尿路结石。在宠物事件的调查中,宠物饲料中同样发现有三聚氰酸的存在。三聚氰酸可能是人为添加或是三聚氰胺代谢产生的,但它出现的原因是不清楚的。目前的资料仅限于三聚氰胺的动物毒性效应,但其细胞与遗传毒性效应机制依然是未知的。
本研究将系统研究三聚氰胺、三聚氰酸及其联合28d作用后对SD大鼠的影响,全面揭示其临床病理变化与可能的病理损伤;鉴定单次三聚氰胺作用后,三聚氰胺在心、肝、脾、肺、肾、膀胱、粪便、尿液和血浆中的分布与排泄;研究三聚氰胺对正常大鼠肾细胞诱导的细胞周期改变、凋亡、DNA损伤及基因表达的变化。为三聚氰胺的食物安全性评价提供科学依据。
2.村料与方法
2.1三聚氰胺与三聚氰酸毒性模型的建立与表征
240只SD大鼠随机分配至三聚氰胺、三聚氰酸以及二者联合染毒组,每组进一步分为高、中、低染毒剂量组与对照组,每组20只,雌雄各半。连续经口染毒28 d后,检测动物体重、脏器系数、血液学参数与血清生化指标的改变,用HE染色确证病理损伤。
2.2三聚氰胺在SO大鼠体内的分布
SD大鼠单次接触三聚氰胺后,于12,24,48,72,96,120,144和168h分别收集动物心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、膀胱、粪便、尿液与血浆。通过超高效液相色谱联合质谱检测三聚氰胺在这些组织样本中的分布。
2.3三聚氰胺对正常大鼠肾细胞的细胞毒性与遗传毒性的鉴定
三聚氰胺处理正常大鼠肾细胞后,通过流式细胞术检测细胞周期的变化,通过Hoechst33342和PI双染法检测细胞凋亡,使用单细胞凝胶电泳分析细胞DNA损伤情况,使用荧光定量PCR检测细胞基因表达水平的改变
3.结果
3.1三聚氰胺、三聚氰酸及二者联合对SD大鼠的毒性效应
三聚氰胺、三聚氰酸及二者联合染毒后,在联合染毒组各染毒剂量组,SD大鼠的体重、脏器系数、血液学参数和血清生化指标均发生了显著的变化,而三聚氰胺与三聚氰酸单染组则未观察到明显改变。三聚氰胺与三聚氰酸引起的病理损害局限于肾脏,在联合组的肾脏病理切片中发现了肾脏病理改变与结晶的形成。
3.2三聚氰胺在SD大鼠体内的分布
三聚氰胺单次经口染毒后,三聚氰胺首先进入血流量较大的心、肝、脾、肺、肾等脏器,随后分布至其它脏器。三聚氰胺以高浓度在肝脏和肾脏中持续较长时间。三聚氰胺在染毒后24,约90%通过粪便与尿液排出体外。在染毒后168h,在粪便、尿液和血浆中仍然可以检测到三聚氰胺存在。
3.3三聚氰胺对正常大鼠肾细胞的细胞毒性与遗传毒性
三聚氰胺处理细胞后,可导致正常大鼠肾细胞细胞周期G1/S期阻滞,使NRK细胞凋亡率增高。三聚氰胺还可引起NRK细胞DNA损伤和Gadd45家族基因表达变化。Gadd45a,Gadd45b,Gadd45g,edc2,p38,p21,p53,mdm-2,和MAPK12等基因的表达变化,在三聚氰胺引起的细胞毒性与遗传毒性的机制中发挥重要作用。
4.结论
1)三聚氰胺与三聚氰酸短期(28d)暴露后,只有二者联合作用才可导致尿路结石的发生。
2)单次三聚氰胺作用后,12h可在组织中检测到三聚氰胺,168h在粪便、尿液及血液中仍可检测到三聚氰胺的存在。有90%以上的三聚氰胺在24h内通过粪便与尿液排出体外。
3)三聚氰胺诱导的细胞毒性与遗传毒性的机制可能由Gadd45通路调节。