苯并芘的毒性作用及作用機(jī)理的研究

1、苯并花的毒性作用及作用機(jī)理的研究摘要：綜述了國內(nèi)外苯并花的研究進(jìn)展,介紹了苯并花的來源、性質(zhì),闡述了苯并花的檢測(cè)方法及毒害作用,還有苯并花毒性作用機(jī)理.從苯并花對(duì)人類的健康,尤其是在人們接觸最多的食物方面,提出了預(yù)防苯并花的污染的舉措.關(guān)鍵詞：苯并花,致癌,多環(huán)芳燒,檢測(cè)方法,作用機(jī)理癌癥是當(dāng)前最引人關(guān)注的疾病之一.其誘因可分為內(nèi)因與外因,而外因(即環(huán)境因子)所占比例尤為重大,有人估計(jì)所有癌癥中有75%90%系環(huán)境因子所致.而在各種環(huán)境因子中化學(xué)致癌物又占了大多數(shù),其中常見的有多環(huán)芳姓：(PAHs)、亞硝胺、霉菌素等.在總數(shù)達(dá)1000多種的致癌物中,PAHs占了1/3以上,其中致癌性最強(qiáng),分布

2、最廣,為人們研究最多的1種多環(huán)芳燒當(dāng)屬苯并a昆(BaP)1,2.1苯并昆的主要來源1.1 食物中的來源苯并在離人類生活并不遙遠(yuǎn),常在高溫、長時(shí)間烹調(diào)的食物中產(chǎn)生.新鮮油脂不含多環(huán)芳姓:,但長時(shí)間油炸后含量會(huì)迅猛上升.碳火烤肉、熏制魚肉中苯并在含量非常高,炒菜鍋過火的高溫也會(huì)促進(jìn)其產(chǎn)生3.目前,我國對(duì)常見食物中苯并在的限量標(biāo)準(zhǔn)為：肉制品、糧食的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為5微克/千克以下,植物油為10微克/千克以下,熏烤動(dòng)物性食品為5微克/千克以下.但在實(shí)際生活中,烹烤肉制品時(shí)苯并在的含量卻經(jīng)常超過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn).早在1964年,?科學(xué)?雜志上就報(bào)道了炭火烤牛排中的多環(huán)芳燒,其中苯并在的含量為8微克/千克.不光是牛

3、排,北京烤鴨也難以和苯并在撇開關(guān)系402021年4月,?食品化學(xué)?雜志刊登了一篇關(guān)于北京烤鴨的論文,論文測(cè)定了掛爐烤鴨、電熱制作的烤鴨以及悶爐烤鴨三種方法制作的烤鴨中苯并在的含量.結(jié)果發(fā)現(xiàn),用掛爐方式烤出的烤鴨,其表皮中苯并昆的含量達(dá)8.7微克/千克,瘦肉中苯并昆的含量低于1微克/千克,而用其他兩種方式制作的烤鴨表皮和瘦肉中苯并在含量均低于1微克/千克.1.2 空氣中的來源苯并昆也是一種空氣污染物,它就存在于我們呼吸的空氣中.工業(yè)活動(dòng)中煤炭、石油等的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳爛苯并昆,并排入大氣,進(jìn)而沉積在植物的葉片外表或者沉積在土壤中被植物根系吸收代謝,最后聚積在植物內(nèi),包括我們吃的蔬菜和糧食5

4、.2021年東莞市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站等單位對(duì)從本市選取的蔬菜樣品中的16種多環(huán)芳爛進(jìn)行了分析,結(jié)果說明東莞市蔬菜中16種多環(huán)芳爛的平均含量達(dá)656.3微克/千克(植物體內(nèi)多環(huán)芳姓:背景值一般為1020微克/千克),其中苯并在的平均含量高達(dá)7.20微克/千克.目前,我國對(duì)苯并在的限量標(biāo)準(zhǔn)為：空氣質(zhì)量室內(nèi)外日平均濃度0.01微克/立方米以下.2002年,對(duì)北京市不同地區(qū)在不同季節(jié)大氣中16種多環(huán)芳姓:進(jìn)行了探討,選取的地點(diǎn)包括石景山、前門、農(nóng)展館、十三陵等地區(qū).結(jié)果發(fā)現(xiàn)在一年中,冬季有機(jī)污染物濃度大約為春季或夏季的10倍左右,夏季有機(jī)污染程度最低；冬季大氣中多環(huán)芳爛苯并昆均超過國家標(biāo)準(zhǔn),其中,農(nóng)展館地

5、區(qū)超標(biāo)2.5倍,前門地區(qū)超標(biāo)5倍,石景山地區(qū)超標(biāo)7.5倍.這些有機(jī)污染物主要來源于煤的不完全燃燒,也有相當(dāng)局部來源于汽車尾氣排放.除了空氣,一些有機(jī)物,如石墨、瀝青、石蠟油等也可能含有苯并注,這也會(huì)使我們的食物受到污染6.比方,一些食品包裝中可能會(huì)含有石墨、石蠟油,這些物質(zhì)會(huì)污染食品；我國一些地方的農(nóng)民將糧食、油料作物曬在用煤焦瀝青鋪的馬路上,瀝青中的苯并在物質(zhì)就可能附著在糧食上.2苯并在的性質(zhì)及種類2.1 理化性質(zhì)苯并在benzopyrene簡(jiǎn)稱BaP,是一種由5個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的多環(huán)芳爛,其分子式為C20H12,分子量為252130,常溫下為無色至淡黃色針狀晶體純品,性質(zhì)穩(wěn)定,沸點(diǎn)310312C

6、,熔點(diǎn)178C,不溶于水,微溶于乙醇、甲醇,溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醴、丙酮等有機(jī)溶劑中.日光和熒光都使其發(fā)生光氧化作用,臭氧也可使其氧化.2.2 生化性質(zhì)BaP進(jìn)入機(jī)體后,除少局部以原形隨糞便排出體外,其余大局部經(jīng)肝、肺細(xì)胞微粒體中的混合功能氧化酶激活而轉(zhuǎn)化為數(shù)十種代謝產(chǎn)物,其中轉(zhuǎn)化為羥基化合物或酶類化合物是解毒反響；而轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物者,特別是轉(zhuǎn)化成7,8-環(huán)氧化物,再代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)生7,8-二氫二羥基-9,10-環(huán)氧化苯并a在benzoapyrene-trans-78-diol-9,10-epo-xide,BPDE.在BaP代謝轉(zhuǎn)化過程中及其產(chǎn)生的最終產(chǎn)物通過不同作用方式與途徑對(duì)人體健康

7、產(chǎn)生不利影響.2.3 常見種類主要有1,2-苯并在、3,4-苯并在、4,5-苯并昆等十多種多環(huán)芳香燒.其中1,2-苯并在最初由煤焦油中別離出來,為深黃色晶體,熔點(diǎn)179179.13C.煤、石油、褐煤、頁巖等燃燒或蒸儲(chǔ)時(shí),都能產(chǎn)生1,2-苯并昆,被煤煙污染的空氣和吸煙產(chǎn)生的煙霧中也可以檢查出1,2-苯并在1,2-苯并也有強(qiáng)烈的致癌作用.3,4-苯并也是由5個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的多環(huán)芳姓:,是1993年第一次由瀝青中別離出來的一種致癌燒.環(huán)境中3,4-苯并在主要來源于工業(yè)生產(chǎn)和生活中煤炭、石油和天然氣燃燒產(chǎn)生的廢氣,機(jī)動(dòng)車輛排出的廢氣,加工橡膠、熏制食品以及紙煙與煙草的煙氣等.大氣中致癌物質(zhì)有3,4-苯并在

8、、二苯并在等十多種多環(huán)芳香燒.由于3,4-苯并也較為穩(wěn)定,在環(huán)境中廣泛存在,并與其他多環(huán)芳爛化合物的含量有一定相關(guān)性,而且它對(duì)多種動(dòng)物器官都有致癌作用.所以,都把3,4-苯并在作為大氣致癌物質(zhì)的代表.隨著城市大氣污染的增加,呼吸道癌癥發(fā)病率、肺癌死亡率顯著增加.3,4-苯并也是一種很強(qiáng)的環(huán)境致癌物,可誘發(fā)皮膚、肺和消化道癌癥,是環(huán)境污染主要監(jiān)測(cè)工程之一.4,5-苯并也是1,2-苯并昆的同分異構(gòu)體,沒有致癌作用.3苯并昆的檢測(cè)方法由于苯并在來源廣泛,其危害性又比擬大,目前,國內(nèi)外關(guān)于苯并昆的檢測(cè)方法多種多樣,但其主要采用熒光分析法、高效液相色譜法、聯(lián)用技術(shù)及免疫學(xué)檢測(cè)法等,以下是對(duì)常用檢測(cè)方法的

9、分析介紹.3.1 熒光分析法該方法具有檢測(cè)限低、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn),常用于痕量分析,是目前國際上公認(rèn)的比擬準(zhǔn)確的方法.GB/T5750.820067規(guī)定用紙層析熒光分光光度法測(cè)定生活飲用水及其水源水中苯并昆,先將樣品用有機(jī)溶液或皂化提取,冉液-液分配或色譜凈化,然后在乙?；癁V紙上別離苯并在,由于其在紫外燈照射下呈現(xiàn)紫色熒光,將別離后有苯并昆的濾紙剪下,使用溶劑浸泡,最后用熒光分光光度計(jì)測(cè)熒光強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)比擬定量.該法的最低檢測(cè)質(zhì)量為0.07ng,假設(shè)取500mL水樣測(cè)定,該法最低檢測(cè)質(zhì)量濃度為1.4ng/LoGarciaFalcon等網(wǎng)利用二階導(dǎo)數(shù)一同步熒光法檢測(cè)高脂肪食品中的苯并昆,當(dāng)回

10、收率為85%95%時(shí),該方法的檢出限為0.05仙g/kg.相比國標(biāo)規(guī)定的方法,同步熒光技術(shù)能克服散射光干擾、改善光譜重疊,對(duì)圖譜進(jìn)行導(dǎo)數(shù)處理也能很好地消除背景干擾和組分間峰的重疊,這些技術(shù)使熒光分析法得到了更好的應(yīng)用.3.2 高效液相色譜法高效液相色譜法是目前應(yīng)用范圍最廣的色譜分析法,首先選取適宜的液體作為流動(dòng)相,采用高壓輸液系統(tǒng),將流動(dòng)相泵入裝有固定相的色譜柱,在柱內(nèi)各成分被別離,再進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的分析9.楊琳等10采用高效液相色譜法測(cè)定植物油中的苯并昆,用乙月青飽和正己烷除去植物油中大局部油脂,再用正己烷飽和乙月青數(shù)次提取苯并昆,采用AgilentC18色譜柱,流動(dòng)相為

11、乙月青：水(90：10),流速為1.0mL/min,柱溫為35C,進(jìn)樣量為10仙L,激發(fā)波長為384nm,發(fā)射波長為406nm,用外標(biāo)法峰面積定量,在4.080.0ng/mL濃度范圍內(nèi)峰面積與濃度線性關(guān)系良好,當(dāng)回收率為92.7%98.2%時(shí),最低檢測(cè)限為2ig/kg.目前,我國檢測(cè)動(dòng)植物油中苯并在主要采用GB/T22509-2021(3)11中規(guī)定的反相高效液相色譜法,但該法存在操作繁瑣、回收率不穩(wěn)定、對(duì)試劑和人員要求較高等問題,而本法主要通過對(duì)樣品前處理進(jìn)行研究和比擬,確立前處理?xiàng)l件,運(yùn)用高效液相色譜別離,利用熒光檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè),建立一種便捷、準(zhǔn)確的檢測(cè)植物油中苯并在含量的方法.3.3 氣

12、質(zhì)聯(lián)用氣相色譜(Gaschromatography,GC)具有極強(qiáng)的別離水平,而質(zhì)譜(MassSpectrometry,MS)具有極高的靈敏性,對(duì)未知物有獨(dú)特的定性水平,將GC和MS通過接口連接起來,彼此揚(yáng)長避短,GC將混合物別離成單組分后再進(jìn)入MS進(jìn)行分析檢測(cè),從而能夠快速簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜化合物的別離和檢測(cè)12o趙樂等13用氣質(zhì)聯(lián)用法測(cè)定卷煙側(cè)流煙氣中苯并在,該法使用配有魚尾罩的側(cè)流吸煙機(jī)抽吸卷煙,以甲醇洗脫附著的苯并昆,再在N2保護(hù)下加熱洗脫液至80c揮發(fā)凈其中的甲醇,然后參加捕集了側(cè)流煙氣總粒相物的玻璃纖維濾片,采用環(huán)己烷超聲萃取苯并在,萃取液苯并在濃度采用氣質(zhì)聯(lián)用儀測(cè)定,當(dāng)回收率為96

13、.58%103.32%時(shí),檢測(cè)限為1.64ng/cig,精確度為2.97%,相比GB/T21130-200/14規(guī)定采用氣質(zhì)聯(lián)用儀定量測(cè)定卷煙煙氣總粒相物中苯并昆的含量,該法簡(jiǎn)化了樣品的前處理,省略了凈化、濃縮等步驟,同時(shí)保證了較高的精確度和靈敏度,縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間.3.4 酶聯(lián)免疫吸附法ELISA檢測(cè)法是免疫學(xué)檢測(cè)的重要方法,其原理是將抗原或抗體吸附在固相載體的外表,再將其與酶標(biāo)記的二抗結(jié)合,根據(jù)參加底物的顏色反響來判定實(shí)驗(yàn)結(jié)果15.鄧安平網(wǎng)通過對(duì)苯并在的6、7和10位進(jìn)行五種不同的化學(xué)修飾,使其末端帶有活性基團(tuán)竣基,再分別與牛血清白蛋白偶聯(lián),偶合物作為免疫原對(duì)BALB/c小鼠進(jìn)行免疫,將接受

14、免疫的小鼠的脾細(xì)胞與月中瘤細(xì)胞融合,融合細(xì)胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng),用間接ELISA對(duì)培養(yǎng)液中的抗體進(jìn)行篩選和質(zhì)量鑒定,共篩選出14種與苯并也有特異性反響的單克隆抗體,再經(jīng)單克隆抗體的篩選和實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化,建立了靈敏度高和選擇性好的測(cè)定苯并在的ELISA分析法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)苯并昆的快速檢測(cè).3.5 其它方法除上述方法外,還有一些檢測(cè)苯并在的其他方法,如肖海波17研究利用新型核殼納米粒子作為外表增強(qiáng)拉曼光譜(SERS用底檢測(cè)苯并昆,是一種適用于現(xiàn)場(chǎng)的快速檢測(cè)技術(shù),通過制備簡(jiǎn)便、高靈敏度的新型SERS基底,實(shí)現(xiàn)了苯并在等有毒有害物質(zhì)在低濃度時(shí)的不定性以及半定量檢測(cè),此方法可以檢測(cè)出的最低濃度到達(dá)10-8mol

15、/L0還有報(bào)道稱研發(fā)出了國內(nèi)首臺(tái)苯并在在線檢測(cè)儀,填補(bǔ)了國內(nèi)外技術(shù)空白,到達(dá)了苯并在檢測(cè)技術(shù)的新頂峰180不同的檢測(cè)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn),以上的方法都具備較高的靈敏度,但熒光法分析復(fù)雜混合物時(shí)易出現(xiàn)光譜重疊、難以分辨的問題,同步熒光、倒數(shù)熒光雖然可提升分辨率,但能分辨的個(gè)數(shù)也很有限；氣質(zhì)聯(lián)用法能夠準(zhǔn)確的鑒別復(fù)雜未知物,但其對(duì)所分析物質(zhì)的操作溫度有較高的要求；高效液相色譜法對(duì)高沸點(diǎn)、大分子、強(qiáng)極性、熱穩(wěn)定性化合物的別離分析效果尤為顯著,但其分析時(shí)間長且浪費(fèi)試劑；ELISA檢測(cè)法和SERS基底檢測(cè)均屬于快速檢測(cè),且用樣少,但SERS基底檢測(cè)時(shí)易受光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)等因素的影響,產(chǎn)生誤差,而ELISA檢測(cè)特異

16、性很高,且易于自動(dòng)化操作,非常適合推廣應(yīng)用.4苯并在的危害B(a)P對(duì)人的健康有巨大危害,它主要是通過食物或飲水進(jìn)入機(jī)體,在腸道被吸收,進(jìn)入血后很快分布于全身.乳腺和脂肪組織可蓄積B(a)P.B(a)P對(duì)眼睛、皮膚有刺激作用,是致癌物和誘變劑,有胚胎毒性.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)口攝入B(a)P可通過胎盤進(jìn)入胎仔體內(nèi),引起毒性及致癌作用.B(a)P主要經(jīng)過肝臟、膽道從糞便排出體外19o4.1 致癌性目前已經(jīng)檢查出的400多種主要致癌物中,一半以上是屬于多環(huán)芳爛類化合物.其中,苯并也是一種強(qiáng)致癌物,它不僅是多環(huán)芳爛類中毒性最大的一種(其毒性超過黃曲霉毒素),而且也是所占比例較大的一種,約占全部環(huán)境中致癌

17、多環(huán)芳姓:類化合物的20%.研究證實(shí),B(a)P在整個(gè)代謝過程中產(chǎn)生的多數(shù)中間產(chǎn)物無致癌性,僅有少數(shù)能轉(zhuǎn)化成終致癌物.B(a)P為前致癌物,在體內(nèi)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化后可轉(zhuǎn)化為終致癌物.根據(jù)哺乳動(dòng)物的誘癌實(shí)驗(yàn),對(duì)小鼠皮膚涂抹或皮下注射多環(huán)芳香爛,通常只是在給藥部位局部引起月中瘤.1933年,英國學(xué)者從煤焦油中別離出苯并在,并誘發(fā)出小鼠皮膚癌,使B(a)P成為第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的環(huán)境化學(xué)致癌物.日本人曾將其在兔子身上做過實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)說明,將苯并在涂在兔子的耳朵上,涂到第40d,兔子耳朵上便長出了月中瘤.利用口服、靜脈注射、吸入、氣管滴注等方式給藥,可引起動(dòng)物的肺、胃、膀胱、氣管等器官月中瘤.Cottini等193

18、9年報(bào)道,以1%3,4-苯并昆的苯溶液涂抹26人皮膚每天一次,涂抹部位依次出現(xiàn)紅班、色素沉著、脫毛及疣贅等改變,經(jīng)過120次涂抹后,局部便出現(xiàn)浸潤性改變,停止實(shí)驗(yàn),所有變化在三個(gè)月內(nèi)自動(dòng)消失.有人證實(shí),人的皮膚涂抹3,4-苯并在后出現(xiàn)的組織學(xué)的變化與小鼠皮膚的改變是非常類似的,因而認(rèn)為如果將上面實(shí)驗(yàn)長期堅(jiān)持下去,很可能會(huì)使受試者的皮膚發(fā)生癌變.流行病學(xué)調(diào)查和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí),多環(huán)芳香爛,特別是3,4-苯并在與動(dòng)物和人類的肺癌有一定關(guān)系200接觸煤煙多的工人,接觸多環(huán)芳香爛也多,肺癌發(fā)病率顯著高于正常人群210日本、英國、加拿大等國通過對(duì)煤氣爐工人的肺癌發(fā)病率調(diào)查,認(rèn)為比一般居民高510倍.北京市調(diào)

19、查說明,19691975年焦?fàn)t工肺癌發(fā)病率較北京非工業(yè)區(qū)居民高8倍.德國有關(guān)資料指出,大氣中3,4-苯并昆的濃度為101215g/100m3時(shí),居民肺癌標(biāo)化死亡率為25人/10萬人,而當(dāng)大氣中3,4-苯并在濃度到達(dá)1719Ng/100m3時(shí),那么肺癌發(fā)病率提升到3538人/10萬人.另外,大量研究工作證實(shí),吸煙與肺癌有重要關(guān)系,特別是年輕時(shí)開始吸煙者更為突出,近年瑞典斯德哥爾摩對(duì)有抽煙習(xí)慣的1122歲青少年185名進(jìn)行了調(diào)查,其結(jié)果有48名(25%)診斷出肺癌22.4.2 致畸性和致突變性B(a)P對(duì)兔、豚鼠、大鼠、鴨、猴等多種動(dòng)物均能引起胃癌,并可經(jīng)胎盤使子代發(fā)生月中瘤,造成胚胎死亡或畸形及

20、仔鼠免疫功能下降.B(a)P是許多短期致突變實(shí)驗(yàn)的陽性物,但它是間接致突變物,在Ames實(shí)驗(yàn)及其他細(xì)菌突變、細(xì)菌DNA修復(fù)、姐妹染色單體交換、染色體畸變、哺乳類細(xì)胞培養(yǎng)及哺乳類動(dòng)物精子畸變等實(shí)驗(yàn)中均呈陽性反響.4.3 長期性和隱匿性B(a)P如果在食品中有殘留,即使人當(dāng)時(shí)食用后無任何反響,也會(huì)在人體內(nèi)形成長期性和隱匿性的潛伏,在表現(xiàn)出明顯的病癥之前有一個(gè)漫長的潛伏過程,它影響的可能是人類的子孫后代.因此,有科學(xué)家甚至擔(dān)憂,人類的進(jìn)化是否將會(huì)被這類物質(zhì)終止2305苯并在的致毒機(jī)理5.1 單獨(dú)作用的致毒機(jī)理24,25,265.1.1 K區(qū)理論1955年,Pullman等人提出PAH致癌活性中存在K

21、區(qū)和L區(qū)兩個(gè)活性區(qū)域.K區(qū)相當(dāng)于菲的9、10碳碳鍵,即中菲鍵；另一個(gè)L區(qū)相當(dāng)于苯并a慈的7、12碳原子之間,即中慈位.這兩個(gè)活性區(qū)域中,K區(qū)電子密度大,有明顯的雙鍵性質(zhì),可以催化核酸或蛋白質(zhì)的酮-烯醇互變過程,在致癌中起主要作用.但是1個(gè)多環(huán)芳爛要有強(qiáng)致癌性,除了有活潑的K區(qū)以外,還要有1個(gè)不太活潑的L區(qū),以對(duì)K區(qū)形成保護(hù)作用.K區(qū)越活潑,L區(qū)越不活潑,那么致癌性越強(qiáng).但是由于K區(qū)理論未充分考慮PAH在生物體內(nèi)的代謝過程,因而不具有普遍的預(yù)言水平.5.1.2 灣區(qū)理論Jerina等人為克服K區(qū)理論的缺乏,在PAH在生物體內(nèi)代謝的根底上提出了PAH(特別是苯并a昆)致癌的灣區(qū)理論.灣區(qū)理論認(rèn)為,

22、苯并a也代謝過程中形成1種環(huán)氧化物,即7,8-二醇-9,10-環(huán)氧化物.在這一化合物中,以其飽和的苯環(huán)為1側(cè),并以與飽和苯環(huán)相對(duì)的另一苯環(huán)為另1側(cè),就構(gòu)成了1個(gè)形如海灣的區(qū)域,即為灣區(qū).作為烷化劑的灣區(qū)環(huán)氧化物,比其它非灣區(qū)環(huán)氧化物易形成穩(wěn)定的葦基碳金翁離子.這已用Dewar的微擾分子軌道法地近似計(jì)算,求得的離域AE值與Nt值(用于表示生成的碳金翁離子與親核試劑的反響活性的值)顯示了良好的相關(guān)性.因此與其它各種核酸堿基親核基團(tuán)的結(jié)合都在此灣區(qū)處發(fā)生.5.1.3 雙區(qū)理論在K區(qū)理論與灣區(qū)理論的根底上戴乾圜等人于1979年通過對(duì)大量PAH化合物的計(jì)算考察,提出了PAH致癌活性的雙區(qū)理論.該理論認(rèn)為

23、致癌性能的必要和充分的結(jié)構(gòu)是存在著兩個(gè)活性區(qū)域,致癌活性也只需要存在著兩個(gè)活性區(qū)域.兩個(gè)親電碳原子的最優(yōu)致癌距離約為0128nm(BaP為01278nm),這與DNA雙螺旋股間負(fù)性中央的距離相接近.并且給出了以微擾分子軌道的離域能為參數(shù)的定量計(jì)算公式：lgK=4.751AEiAE23-0.0512nAE2-3式中,AEi,AE2分別為兩活性中央相應(yīng)的正碳離子的離域能(B單位),n為脫毒區(qū)總數(shù),K為致癌活性.用該公式計(jì)算的致癌活性與實(shí)驗(yàn)的符合率接近于98%(48/49).在上述3種理論中,目前以雙區(qū)理論影響最大,并越來越被實(shí)驗(yàn)所證實(shí).5.2 與其他物質(zhì)協(xié)同作用的致毒機(jī)理5.2.1與其他有機(jī)污染物

24、的協(xié)同作用苯并at£(BaP)和多氯聯(lián)苯類物質(zhì)(PCBs)常常在環(huán)境污染物中共存.MargaretO.Jame野人27用鯨魚研究發(fā)現(xiàn),預(yù)注射OH-PCBs混合物減小了BaP-7,8-D葡萄糖化的程度,并比空白增加了5-折疊型DNA加合物.在注射OH-PCBs的魚體內(nèi)增加了GSH絡(luò)合物,四醇,甘油含量.說明如果葡萄糖化被抑制,細(xì)胞色素活性將增強(qiáng).于是可得出如下協(xié)同作用機(jī)理：二者共存時(shí),細(xì)胞色素單加氧酶使PCBs轉(zhuǎn)化為羥化PCBs(OH-PCBs),它們是羥化BaP代謝產(chǎn)物葡萄糖化的有效抑制劑,使BaP代謝減緩,活性中間體減少,但DNA加合物增多.2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是1種在

25、軍工廠土壤污染中常見的污染物,它具有直接的誘變效應(yīng).K.S.Washburn等人研究了TNT與BaP共同作用下對(duì)沙門氏菌(Salmonellatyphimurium)TA98的誘變效應(yīng).結(jié)果說明,二者表現(xiàn)出拮抗作用.質(zhì)譜測(cè)試說明,BaP與TNT的混合物中,由于配合作用與硝化作用產(chǎn)生了許多產(chǎn)物.而且動(dòng)力學(xué)研究說明,TNT阻止了BaP進(jìn)入到細(xì)胞中.StephenS.Hecht等人28用老鼠做了肌肉纖維對(duì)苯并a在誘導(dǎo)的肺癌的抑制作用,且劑量與抑制作用有一定的數(shù)量關(guān)系.KirbyC.Donnelly等人29用腎和神經(jīng)細(xì)胞研究了一系列混合毒物的毒性,得到BaP單獨(dú)可以致使30%的腎細(xì)胞死亡.然而,用等當(dāng)

26、量的chrysene與BaP只能使1.6%的腎細(xì)胞死亡.解瑞寧等人研究了不同濃度的番茄紅素(ly2copene,Ly)或與維生素E(VitaminE)合用對(duì)BaP誘導(dǎo)BALB/c3T3細(xì)胞轉(zhuǎn)化的影響.得出結(jié)論番茄紅素阻止苯并(a施誘導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化作用與其抗氧化作用方式相似,未發(fā)現(xiàn)番茄紅素有類似B胡蘿卜素的輔致癌作用；維生素E能增強(qiáng)番茄紅素抗轉(zhuǎn)化效果.5.2.2與紫外線的協(xié)同作用30,3120世紀(jì)初人們就意識(shí)到了PAHs的光致毒效應(yīng).早在1905年Jodlbbauer等就首次證實(shí)了意對(duì)草履蟲的光致毒效應(yīng).Fiandlayt第一次描述了PAHs對(duì)哺乳動(dòng)物的光致毒效應(yīng),他將煤焦油涂在小白鼠背部,暴露于

27、紫外光下會(huì)縮短動(dòng)物皮膚月中瘤的潛伏期.Doniach等人的研究說明PAHs對(duì)草履蟲的光致毒效應(yīng)和致癌性之間具有正的相關(guān)關(guān)系.光致毒效應(yīng)和致癌性之間可能的相關(guān)性成為1940到1980年間大局部研究的主題.近期的研究工作說明,PAHs在水中的濃度低于其溶解度時(shí),對(duì)水生生物表現(xiàn)為光致毒效應(yīng),這說明PAHs可能是水生生態(tài)系統(tǒng)中的潛在危險(xiǎn)物.PAHs的光致毒性主要是光促(photodynamic)機(jī)理,需要氧分子的參與.產(chǎn)生的氧自由基,如羥基自由基OH,超氧陰離子O-2,單線態(tài)氧等,會(huì)通過脂質(zhì)過氧化作用破壞細(xì)胞膜,還會(huì)損傷DNA.因此氧是PAHs光致毒性的重要條件.在紫外光強(qiáng)度較低的情況下,使用紫外光前

28、后PAHs的存在與否并沒有表現(xiàn)出明顯的增強(qiáng)或促進(jìn)致癌性的現(xiàn)；在紫外光強(qiáng)度較高的情況下,PAHs會(huì)抑制紫外光對(duì)靶點(diǎn)的致癌性,這可能是由于化合物發(fā)生光解作用失去生物活性引起的,或是大量致癌原細(xì)胞被PAHs的急性毒效應(yīng)所破壞；在紫外光強(qiáng)適中的條件下,足夠濃度的PAHs能引起致癌性的增強(qiáng),表現(xiàn)為月中瘤潛伏期縮短,月中瘤發(fā)病率提升,月中瘤產(chǎn)率的提升.除了紫外光強(qiáng)外,這種增強(qiáng)作用還取決于UV的刺激時(shí)間是否適宜.5. 2.3與金屬離子的協(xié)同作用以前的實(shí)現(xiàn)說明,鰭魚同時(shí)暴露于Cd和BaP環(huán)境中,死亡率將比二者簡(jiǎn)單的加和大.協(xié)同作用是由于BaP阻止了金屬硫蛋白(Cd的主要解毒劑)的產(chǎn)生,還是由于活性BaP代謝產(chǎn)

29、物與Cd競(jìng)爭(zhēng)金屬硫蛋白的結(jié)合點(diǎn),存在爭(zhēng)議.P.vandenHurk等人的實(shí)驗(yàn)說明,注射低劑量的Cd很快便誘導(dǎo)出金屬硫蛋白.但假設(shè)存在BaP,那么無論Cd的劑量大小,誘導(dǎo)時(shí)間長短,金屬硫蛋白的誘導(dǎo)都十分緩慢.而且,用HPLC未檢驗(yàn)出BaP的活性中間產(chǎn)物與金屬硫蛋白的加合物.證實(shí)協(xié)同作用機(jī)理為前者.涂白杰等取8日齡SD大鼠小腦粒細(xì)胞培養(yǎng)研究苯并a昆、鉛單獨(dú)及其聯(lián)合作用對(duì)體外神經(jīng)元毒性及胞核DNA的損傷.得到結(jié)果為：兩種濃度的BaP、鉛單獨(dú)或聯(lián)合染毒均可降低細(xì)胞存活率(P<0105,P<0101).高濃度BaP單獨(dú)染毒組、兩種毒物聯(lián)合染毒且其中1種或2種為高濃度組與對(duì)照組相比胞核DNA損

30、傷程度均有顯著差異(P<0101)0所以得到結(jié)論BaP、鉛均有一定的體外神經(jīng)毒性,二者聯(lián)合作用可使毒性增強(qiáng).樊飛躍等人用缺口譯分析技術(shù)檢測(cè)了苯并在對(duì)人胚肺細(xì)胞DNA鏈斷裂的損傷效應(yīng),并觀察了微量元素硒對(duì)苯并在所致細(xì)胞DNA鏈斷裂損傷效應(yīng)的保護(hù)作用.結(jié)果為損傷效應(yīng)隨著苯并在作用劑量的增加而逐漸增加.經(jīng)硒保護(hù)處理后的人胚肺細(xì)胞3H-dTTP摻入量與單純苯并在作用的細(xì)胞比擬明顯下降(P<0.01),證實(shí)硒對(duì)苯并在所致人胚肺細(xì)胞DNA鏈斷裂損傷效應(yīng)具有保護(hù)作用.5.2.4與放射線的協(xié)同作用樊飛躍等人32應(yīng)用細(xì)胞質(zhì)分裂阻滯法(CB法),研究了60Coy射線和苯并在協(xié)同作用對(duì)人胚肺細(xì)胞HPRT

31、基因突變頻率的影響.結(jié)果說明,丫射線合并苯并在復(fù)合作用后,人胚肺細(xì)胞HPRT變異系數(shù)明顯地高于對(duì)照組的同時(shí),與單純丫射線或苯并在作用組比擬,亦顯著性地增高.復(fù)合作用組細(xì)胞HPRT變異系數(shù)高于單純丫射線及苯并在作用組細(xì)胞HPRT變異系數(shù)之和,說明60Coy射線合并苯并在誘發(fā)人胚肺細(xì)胞HPRT基因突變具有復(fù)合增強(qiáng)作用.6結(jié)語為預(yù)防苯并a在污染,可采取以下舉措：增強(qiáng)環(huán)境治理,預(yù)防工業(yè)三廢中苯并a在對(duì)水域、土壤、空氣和植物造成污染；改變生產(chǎn)方式,禁止在柏油路面晾曬收獲的農(nóng)作物；不用苯并a在含量高的材料生產(chǎn)或包裝食品；改良烹調(diào)和加工方法,盡量預(yù)防食品成分熱解和熱聚,以減少苯并a在形成；改變飲食習(xí)慣,盡量

32、少吃燒烤、熏烤肉制品,不食用烤焦、炭化的肉制品,以減少苯并a昆的攝入量7；維生素A及白菜、蘿卜等十字花科蔬菜有降解3,4-苯并昆的作用,宜經(jīng)常食用；采取舉措對(duì)污染的食品進(jìn)行去毒處理,如用活性炭吸附油脂中的有毒物質(zhì),用日光或紫外線照射糧食,以降低食物中的苯并a在含量.參考文獻(xiàn)：1李欣欣,崔師偉何民富,楊功煥,孫新.癌癥高發(fā)區(qū)致癌性多環(huán)芳煌的生物監(jiān)測(cè)J.中國預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2021,06:423-427.2曹云者,施烈焰,李麗和,李發(fā)生.渾蒲污灌區(qū)表層土壤中多環(huán)芳煌的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)J.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2021,02:542-548.3吳丹.食品中苯并花污染的危害性及其預(yù)防舉措J.食品工業(yè)科技,202

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