1 实验设计构思介绍
二月桂酸二丁基锡是化学性质活泼、中等毒性的有机锡化合物,主要用作聚氯乙烯塑料的稳定剂,有机锡化合物易溶于类酯和脂肪中,直接与生物膜牢固结合,阻碍细胞膜上的物质正常传递,影响正常的生理功能,使有机锡累积,导致生物体内一些基本新陈代谢过程不可逆地被破坏,有机锡对哺乳动物的影响主要包括对消化、生殖、神经、免疫、内分泌等多个系统的影响。
二月桂酸二丁基锡可经呼吸道、皮肤和消化道进入体内,主要分布于血液和肝脏,可从尿中和消化道排出。二月桂酸二丁基锡有较强的皮肤附着作用,用水洗清除有一定效果,但尚不能完全消除。二月桂酸二丁基锡在肝中有蓄积作用,对肝脏有毒性作用,使血清及肝脏中相关酶的活性发生改变。
二月桂酸二丁基锡慢性毒作用表现有多种,主要可引起接触者记忆力减退、多梦、咽干、咽喉痛、头晕等症状;有的病例出现腹胀、关节酸痛等;还有干扰神经元突起的功能,表现出神经毒性。本实验在此基础上对二月桂酸二丁基锡所产生的神经毒作用机制做进一步的探讨,通过用不同浓度的二月桂酸二丁基锡对大鼠进行灌胃染毒,观察染毒后其大脑皮质超微结构的改变,脑组织的病理损伤及DNA损伤情况;同时,测定脑组织匀浆中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、一氧化氮合酶活性及丙二醛、一氧化氮含量的变化,进一步探讨二月桂酸二丁基锡的神经毒作用机制,为保护环境质量和生物健康发展提供参考依据。
2 国内外同类研究水平的介绍
二月桂酸二丁基锡 是淡黄色油状液体,分子式为(C4H9)2Sn(C11H23COO)2,含锡量18.96 %,不溶于水,易溶于有机溶剂,是化学性质活泼、中等毒性的有机锡化合物,比重为1.05,主要用作聚氯乙烯塑料的稳定剂,以前也作为一种抗寄生虫药加入饲料中,所以在国外一些肉类产品(如火鸡肉、牛肉)中常可以检测到它。
有机锡化合物种类多、毒性大。影响其毒性的因素有: ①化学结构不同,其毒性差异甚大,常按其毒顺序排列为R3SnX > R2SnX2 > RSnX3,而R4Sn类同于R3SnX (上述通式中R代表烷基,X代表卤素) ,而同类化合物中乙基毒性最高,并随烷基碳原子增加而毒性递减,通式被卤素取代后毒性增高,而以含氯元素毒性为最高;②侵入途径不同,毒性不一,常以呼吸道、消化道毒性较大,皮肤毒性较低; ③不同的个体、种族对毒物的敏感性不同 。
①有机锡化合物对神经系统的影响
三烷基有机锡化合物多具神经毒性,靶器官是中枢神经系统,主要引起中毒性脑病,并可有迟发性脑毒性作用。其中,三甲基锡的靶器官是边缘系统和小脑,致神经细胞坏死;三乙基锡主要为髓鞘毒作用,易致髓鞘水肿,而致白质脑病;三苯基锡有神经毒性作用及肝毒性;二烷基锡具胆管和肝毒性;二丁基锡、三丁基锡为皮肤粘膜的强刺激剂。Khaliq 等发现高剂量的二月桂酸二丁基锡可使脑内聚氨如精氨、亚精氨水平升高,从而干扰神经元突触的功能,表现出神经毒性。
②有机锡化合物对生殖系统的影响
大量的研究证实三丁基锡能够引起软体动物生殖逆向改变,从而使得该种群中雌性个体比例下降,幼体数目减少,最终导致种群的衰退。有机锡化合物能引起海产贝类性畸变,雌性激素转化为雄性激素,导致雌性减少雄性增加。
阿那尼发现氯化一丁基锡和氯化三丁基锡对小鼠免疫系统均有明显影响,氯化二丁基锡能使雄性小鼠精子密度下降,死亡率和畸形率明显增加。氯化二丁基锡对雌性小鼠的繁殖有严重的毒性影响。剂量≥0.05 μg/kg 的氯化二丁基锡即能引起妊娠小鼠体重下降,损坏小鼠子宫、阴道结构和出血,怀胎数减少,胎儿体重减轻;活胎率下降,死胎率和畸形率增加,雌性胎儿反应的尤其明显;胎儿性比失调,雌性减少,雄性增加;雌性胎儿对DBTCl比雄性敏感,其死胎率和畸形率与DBTCl剂量之间存在明显的剂量-效应关系。有机锡化合物能抑制哺乳动物钙元素的吸收,在胚胎器官形成期对胎儿骨骼的正常发育产生一定的毒性和抑制作用而导致其异常发育。另一项对大鼠的试验结果表明氯化二丁基锡引起大鼠胚胎植入率降低,植入后胚胎成活率明显下降。
③有机锡化合物对免疫系统的影响
Thayer 等发现了有机锡化合物对免疫系统有抑制作用。文献报道了高剂量三丁基锡和二丁基锡引起小鼠胸腺和脾脏萎缩、降低小鼠体质量,低剂量三丁基锡对T和B淋巴细胞功能有抑制作用。Nicotera等(1990)研究了不同有机锡对机体免疫系统的影响,结果表明胸腺和脾脏对有机锡化合物非常敏感;Parke等(1983)也发现同样的结果。阿那尼(1998)发现氯化一丁基锡、氯化二丁基锡和氯化三丁基锡对小鼠免疫系统均有明显影响,其中氯化二丁基锡毒性最强。
Tryphonas 等研究发现三丁基锡使大鼠自然杀伤细胞、T淋巴细胞和血清IgM、IgG水平均发生变化,同时观察到胸腺萎缩,证明三丁基锡对哺乳动物体液免疫和细胞免疫均有影响。
Boyer研究了有机锡化合物对哺乳动物的毒性作用,发现三丁基锡能引起大鼠、小鼠和Hamsters 鼠的胆管损坏,且当三丁基锡在饲料中浓度为5 mg/kg 喂养2年后对实验动物产生免疫毒性,在50 mg/kg 剂量时增加了动物体内内分泌起源的肿瘤发病率。
Whalen 研究发现丁基锡能够明显抑制淋巴细胞的功能,即抑制淋巴细胞的抗肿瘤作用。丁基锡抑制淋巴细胞的抗肿瘤作用,可能是因为丁基锡快速降低淋巴细胞内cAMP的水平,从而降低了淋巴细胞的细胞毒功能。有机锡化合物具有免疫毒性,大多数研究集中在T淋巴细胞,研究发现有机锡化合物也能作用于人类B淋巴细胞,降低B淋巴细胞在体外的成活及增生。低分子量的二烃基锡、三烃基锡对动物的免疫系统有副作用。
④有机锡化合物对内分泌系统的影响
Heidrich通过对三丁基锡影响人类细胞色素P450芳香酶活性的研究发现,三丁基锡 通过降低芳香酶对雌甾酮的亲和力而可能对人体性激素的代谢有影响。赖关朝等研究得出有机锡对甲状腺激素的分泌、代谢等过程可能有影响的结论。有些有机锡例如三丁基锡等属于环境内分泌干扰物质,它们进入人体以后,与人体正常分泌的激素竞争细胞中的激素受体,干扰内分泌系统而产生一系列的不良作用:包括致癌、损伤生理功能、导致神经系统和免疫系统异常等。
⑤有机锡化合物对消化系统的影响
有机锡进如人体后,在肝脏和血液中浓度分布较高,主要经肝微粒体酶脱烷基而代谢转化,最后大部分经肾脏和消化道排除。二烃基锡化合物主要引起胆管和肝脏损害;氯化三丁基锡对鱼体肝脏、胰脏细胞产生影响;三苯基锡除神经毒性作用也引起肝脏的损害。孙淑云等通过二巯基辛基锡的毒性试验发现,本物质可引起血清谷氨酰转肽酶和乳酸脱氢酶活性升高,同时又可引起肝细胞病理形态学方面的改变。
据文献报道,三丁基锡氧化物及二丁基锡氯化物对肝细胞不同药物代谢酶的影响,在8~10 mmol/L(细胞培养)时,即可明显抑制肝细胞的乙氧基香豆素脱乙基作用,并有明显剂量-效应关系,以二丁基锡氯化物作用更为明显,其在6~10 mmol/L时即显著诱导DT-心肌黄酶活性,提示有机锡可选择性的影响肝脏某些药物代谢酶的活性。二月桂酸二丁基锡 在肝中有蓄积作用,对肝脏有毒性作用,使血清及肝脏中相关酶的活性发生改变。
⑥有机锡化合物对皮肤的刺激作用
有机锡的皮肤毒性是低碳烷基锡比高碳烷基锡强,二丁基锡、三丁基锡和三苯基锡对粘膜和皮肤有强刺激作用,六碳和八碳烷基锡的刺激作用消失。王春华等调查了某厂55名接触二月桂酸二丁基锡的工人的症状进行分析,发现二月桂酸二丁基锡暴露的一般作用是对皮肤及粘膜的刺激作用。
⑦有机锡化合物对血液系统的影响
唐小江等报道,给SD大鼠腹腔注射三丁基氯化锡,随着剂量的增加,血钾水平显著下降,死亡明显加快,10 mg/kg剂量组血钾至第6 天达到最低为4.85 mmol/L,第11天开始回升,但需到28 d后才恢复至正常水平。血钾下降的速度及程度与中毒表现有关。染毒后0.5 h动物血钠水平也明显下降,但24 h后均恢复正常。
⑧有机锡化合物对肿瘤细胞的影响
自上世纪70年代Crowe等发现有机锡化合物能抑制小鼠肿瘤生长以来,现已发现对乳腺癌MCF27、结肠癌WiDr及CoLo205、黑色素瘤B16、纤维细胞瘤3T3、白血病P388、P815及L1210、宫颈癌HeLa等有明显的体外活性,并对小鼠结肠癌等有体内活性,有作者认为有机锡化合物的抗癌活性要比目前临床使用的顺铂高100倍以上。三烃基锡化合物可通过不同的细胞内信号转导途径通路诱导肿瘤细胞凋亡,而同一种三烃基锡化合物也能同时通过多种途径诱导肿瘤细胞凋亡。有机锡化合物具有较高脂溶性容易进入细胞膜, 并在细胞组织中累积, 影响膜上物质正常传递而产生强毒性。
总之,有机锡化合物对海洋生物的污染在全球范围内都相当严重,通过食物链的影响,不可避免地对人体健康造成威胁,但有机锡化合物对人体健康危害的研究尚不全面,有待于进一步系统的研究和探讨。
3 本文与其他同类研究的比较
有机锡化合物种类多、对人体毒性大,但相关研究较少,多集中在生殖系统、消化系统,对神经系统毒性研究更少,具体到二月桂酸二丁基锡(二月桂酸二丁基锡)的研究极少,国外文献类似。本实验研究了二月桂酸二丁基锡对神经系统毒性作用的机制,完善了有机锡化合物对人体健康危害的实验数据和理论依据,为保护环境质量和生物健康发展提供参考依据。
4 本文先进性、创新性及其特色
检索数据库:中国知网学术文献总库
检索时间:近20年(1992-06-09/2012-06-09)
检索关键词及检索策略:①二月桂酸二丁基锡+氧化损伤、二月桂酸二丁基锡+细胞凋亡、二月桂酸二丁基锡+细胞周期。②有机锡+氧化损伤、有机锡+细胞凋亡、有机锡+细胞周期
检索结果:有机锡的相关研究不多(36篇),二月桂酸二丁基锡更少(5篇,均是作者所在课题组研究成果),与神经系统相关的仅我们的1篇。
检索数据库:pubmed
检索关键词及检索策略:Dibutyltin Dilaurate(二月桂酸二丁基锡)
检索时间:近10年(2002-06-09/2012-06-09)
检索结果:15篇