亞氯酸鹽對大鼠仔鼠的運動神經毒理學影響

吳明松，張玉玲，李紹峰，冉治霖，李百祥，黃君禮

(1.哈爾濱工業大學城市水資源與水環境國家重點實驗室，150090哈爾濱;2.東北大學秦皇島分校，066004河北秦皇島;3.華北電力大學環境科學與工程學院，071003河北保定;4.深圳職業技術學院建筑與環境工程學院，518055廣東深圳;5.哈爾濱醫科大學公共衛生學院，150006哈爾濱)

二氧化氯(ClO2)因其廣譜消毒且不生成三鹵甲烷的優良特性，作為液氯的替代消毒劑在飲用水消毒中廣泛使用［1－2］.ClO2在飲用水消毒中的主要副產物為亞氯酸鹽(ClO2－)，其毒理學特性一直備受關注.已有報道表明:200mg/L的亞氯酸鈉(NaClO2)溶液實際無毒，也無明顯蓄積毒性［3－4］;800mg/L的NaClO2水溶液也無致癌作用［5］.但ClO2－會降低新生大鼠的探索能力，使大腦皮層樹突脊計數和突觸形成發生改變［6］，對神經發育行為有潛在影響［7］.美國化學品制造協會進行的一項兩代大鼠繁殖發育實驗表明:接觸300mg/L劑量的大鼠出生時至哺乳期體重較輕，絕對腦重略低，且對于聽覺驚嚇刺激反應明顯下降［8－9］.基于此，美國環保署規定飲用水中ClO2－的最大污染水平LMC(maximun contaminant level)為1.0mg/L，最大污染水平目標值GMCL(maximun contaminant level goal)為0.8mg/L［10］，為 ClO2在飲用水中的應用提供了理論依據.現有報道主要集中在ClO2－的生殖發育、血液學等毒理效應，關于神經發育毒性的研究尚不充分.本文首次揭示ClO－2對運動神經發育的影響，對于擴大ClO2的應用具有理論意義.

1 實驗

1.1 實驗材料

亞氯酸鈉購于天津津亞化工有限公司，質量分數為99.7%，主要雜質為氯酸鈉、氫氧化鈉和氯化鈉.用蒸餾水配制成質量濃度30、120和360 mg/L的ClO2－溶液作為受試物.每周配制1次并標定，以確保其質量濃度的均一、穩定.

1.2 實驗動物及飼養條件

選用出生5周齡的SPF級wistar大鼠雌120只、雄60只作為F0代(購于北京維通利華實驗動物技術有限公司).動物置于不銹鋼籠具，飼養于SPF級屏障系統中［11-12］，溫度為20～23℃，濕度為50%～70%，明暗控制為12h明/12h暗，換氣次數為12次/h.所有動物喂飼常規基礎飼料(購于哈藥集團制藥總廠，各組分質量分數為玉米73.5%，麥麩20%，魚粉5%，骨粉1%，食鹽0.5%)，通過帶吸管的聚丙烯瓶隨意飲用純水或受試物.

1.3 實驗方法

1.3.1 分組及繁殖

動物購入后于實驗室適應性飼養1周，確認正常后開始試驗.大鼠按體重隨機分為4組，每組均有雌鼠30只、雄鼠15只.4組動物分別設為對照組、低、中、高劑量組.攝入劑量依次為30、120和360mg/L，哺乳期劑量減半.

試驗組大鼠出生第6周后通過自由攝水方式連續染毒，6周后雌雄合籠交配，得a窩.在a窩斷乳10d后進行第2次交配，得b窩，共繁殖3代.F1a、F2a和F3a用于各項毒理學指標的測試，F1b和F2b作為下一代的親代.雌雄親代大鼠染毒期分別持續至泌乳期結束和交配結束.

1.3.2 前后肢肌力測定

前肢握力:將仔鼠平放在一50cm×40cm、網孔為1cm2的金屬網格上，然后翻轉180°使其倒掛在網格上，同時秒表計時，如超過2min，則記為2min.每只測3次，每次間隔5min，取均值.后肢撐力指數:后肢用墨水標記，手抓背部，使其水平方向位于光滑平臺上方32cm，松手后，準確記錄雙側后肢爪尖滑開的最遠距離，每只測4次，每次間隔5min，取均值.

1.3.3 臟器系數及病理組織學檢查

取雌雄仔鼠各10只于PND11和PND64檢查.先用體積分數10%的水合氯醛溶液麻醉斷頭處死，對PND11仔鼠總腦稱重;對PND64仔鼠總腦、海馬和小腦稱重，并計算臟器系數.另取部分PND11和PND64仔鼠處死后，于3min內取出整腦于體積分數10%甲醛中固定.包埋、切片、H＆E染色后鏡下觀察大腦、海馬和小腦的病理組織學變化.

1.4 數據處理

數據采用SPSS17.0統計軟件包進行統計學處理，多組樣本均數的比較采用單因素方差分析［13］.若資料符合正態分布，且各組方差齊性，選用LSD檢驗，若方差不齊選用Tamhane＇sT2檢驗.

2 結果與討論

2.1 亞氯酸鹽對運動能力的影響

F1a仔鼠無異常現象.F2a仔鼠在PND21時，高劑量組2只雄鼠、7只雌鼠和中劑量的1只雌鼠、1只雄鼠行走異常，表現為后肢不能完全站立，嚴重者雙后肢拖拉無法正常行走.F3a仔鼠在PND13時，高劑量組有1只雌鼠、2只雄鼠眼瞼半睜并有分泌物，4、5 d 后恢復正常.其余未見異常.F2a及F3a的行走異常現象說明通過乳汁攝入ClO2－可引起后肢肌力減弱，甚至導致自行覓食困難而死亡，部分未死仔鼠恢復正常又表明此現象可逆.

各代仔鼠PND21和PND63時前后肢肌力結果見表1.可以看出，F2a、F3a雌鼠高劑量組握力時間遠小于對照組，F1a和F2a代仔鼠在PND21和PND63時，對照組后肢撐力結果與3個劑量組間差異無統計學意義.F3a仔鼠雄性PND21時，中劑量組后肢撐力距離比對照組稍有增加，差異有統計學意義，但高劑量組與對照組之間無統計學意義.上述結果說明ClO2－對仔鼠(特別是雌鼠)的四肢肌力有影響.但并沒有確定的劑量效應關系.

2.2 亞氯酸鹽對運動神經系統影響

各代仔鼠臟體比見表2.可以看出，各劑量組與對照組在PND11時總腦質量和PND64時仔鼠總腦、海馬和小腦的臟體比之間差異均無統計學意義，說明亞氯酸鹽對腦部的總體發育沒有明顯影響.

表1 各試驗組仔鼠前肢握力時間和后肢撐力距離

表2 腦臟體比(×100)

2.3 腦病理組織學檢查

仔鼠在PND11時，高、中、低劑量組與對照組相似，無病理變化.但F2a及 F3a高劑量組 PND63的多張腦組織病理圖可見小腦局灶性白質脫髓(圖1(a))、小腦白質血管周脫髓(圖1(b))、小腦白質疏松出血(圖 1(c))、浦氏細胞固縮(圖1(d)).中劑量、低劑量和對照組未發現改變.

2.4 亞氯酸鹽對人運動神經影響評價

綜上并結合其他ClO2－對3代大鼠繁殖發育的影響研究(數據略)，ClO2－對仔鼠神經發育的無明顯副作用劑量為30 mg/L，約為4 mg/(kg·d);最低可觀察副作用水平為 120 mg/L，約為15 mg/(kg·d).根據美國環保署的推導方法，取種內及種間差異系數為100，典型成人體重取70 kg，每日飲水量為2 L，設從飲水中攝取的

ClO2－占總量的80%，則可得

圖1 部分患病仔鼠腦組織H＆E染色照片

3 結論

1)長期接觸360 mg/L的亞氯酸鹽可引起個別第2代、第3代仔鼠小腦產生病變，造成運動神經傷，從而影響后肢肌力.

2)長期接觸120和30 mg/L劑量的ClO－2并未對各代仔鼠表現出明顯的運動神經毒性和明確的劑量效應關系.對于Wistar大鼠仔鼠運動神經發育的無明顯副作用劑量為30 mg/L，經此推算而得的GMCL為1.1 mg/L.

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