3種鄰苯二甲酸酯類塑化劑對大鼠的毒性研究

姜 莉, 耿慶華, 于 洋, 蔣 施

(沈陽出入境檢驗檢疫局, 沈陽 110016)

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3種鄰苯二甲酸酯類塑化劑對大鼠的毒性研究

姜 莉, 耿慶華, 于 洋, 蔣 施

(沈陽出入境檢驗檢疫局, 沈陽 110016)

將鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DiBP)和鄰苯二甲酸二異壬酯(DiNP)3種鄰苯二甲酸酯類塑化劑分別按每只大鼠每天1/100 LD50的劑量連續灌胃染毒20 d,染毒后再繼續觀察20 d。實驗結束后測量各組大鼠器官與體重的比,結果發現DEP組大鼠的肝臟和3個實驗組大鼠卵巢子宮的器體比與對照組有明顯差異,其余臟器的器體比均未有明顯差異。各實驗組大鼠精子畸形率明顯高于陰性對照組(P<0.05),各實驗組大鼠骨髓嗜多染紅細胞微核率雖然高于對照組,但均差異不顯著(P>0.05)。各實驗組組織病理切片結果顯示,3個染毒組大鼠肝、腎、脾均有不同程度的損傷,其余臟器均未發現異常。

鄰苯二甲酸酯; DEP; DiBP; DiNP; 毒性

0 引 言

在食品級塑料包裝材料生產中,鄰苯二甲酸酯類(Phthalate esters,PAEs)化合物常作為增塑劑來使用,以提高產品的延展性、柔韌性和拉伸性。常用的PAEs物質有鄰苯二甲酸二乙基酯(DEP)、鄰苯二甲酸二丙基酯(DPP)、鄰苯二甲酸二異丁基酯(DiBP)、鄰苯二甲酸丁基苯甲基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二辛基酯(DnOP)、鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)、鄰苯二甲酸二異壬基酯(DiNP)[1]。PAEs 與產品基質間為非共價結合,容易從產品中釋放進入周圍環境[2]。一般人容易在塑料制品包裝中接觸到PAEs類塑化劑,在生活中有很多食物在加工、加熱、包裝、盛裝的過程中,可能會造成鄰苯二甲酸類塑化劑的溶出,且滲入食物中。如塑料玩具、覆蓋食物微波加熱的保鮮膜、盛裝食物的塑料容器、室內裝潢或家庭產品、醫療用的塑料手套或輸血袋等都有PAEs塑化劑的存在。

隨著人們對食品安全問題的高度重視以及各種分析檢測技術的不斷提高,食品包裝材料的安全性日益成為廣大消費者關注的熱點。食品包裝材料中殘留PAEs會通過與食品直接接觸,向食品中發生遷移與溶出,進而對食品造成污染[3-4]。

本研究選擇了在食品級塑料包裝材料生產中常用的DEP、DiBP和DiNP等3種鄰苯二甲酸酯類塑化劑,研究其對大鼠的綜合毒性和致畸毒性,以增加3種塑化劑的毒理數據,為其正確的生產和應用提供一定的指導作用。

1 實驗方法

1.1 分組及給藥

分別取鄰苯二甲酸乙酯(E)、鄰苯二甲酸二異丁酯(B)和鄰苯二甲酸二異壬酯(N)原液,用純凈水配置25%、50%的懸濁稀釋液備用。

1.2 臨床觀察及樣品的采集

選用SPF級大鼠共40只,隨機分為4組,分別為E組、B組、N組和陰性對照組(K組)。每組10只動物,雌雄各半。每只大鼠每天按1/100 LD50劑量染毒,并稱體重一次;陰性對照用0.9%的生理鹽水染毒,共染毒20 d,其后再觀察20 d。實驗結束后殺死大鼠,剖取脾、腎、肝、睪丸和子宮卵巢等臟器稱重,同時每份臟器取一部分浸泡于福爾馬林中保存,用于組織病理研究。

1.3 致畸毒性

1.3.1 精子畸形實驗

分別取E組、B組、N組和K組大鼠附睪,剪碎,用適量PBS溶液混勻后涂片,干燥后,甲醇溶液固定,取出晾干,龍膽紫染色,用蒸餾水沖洗,晾干。顯微鏡下觀察,每只小鼠計數1 000個精子,觀察精子的各種畸變情況,計算精子畸形率。實驗數據用統計軟件進行差異分析。

1.3.2 骨髓嗜多染紅細胞微核試驗

骨髓嗜多染紅細胞微核試驗參見孔志明等[5]“哺乳動物骨髓細胞微核試驗”中介紹的方法進行。實驗數據用統計軟件進行差異分析。

1.4 組織病理學檢查

取E組、B組、N組等3組大鼠腎、睪丸、肝、脾、子宮和卵巢等進行組織病理學檢查,常規染色,并制作病理切片。

2 結果和討論

2.1 大鼠體重及各臟器重量

實驗期間各組大鼠臨床表現正常,大鼠毛色、精神狀態、行為活動、飲食情況和糞便等體征無明顯改變(圖1),各組均沒有死亡大鼠。

實驗期間各組大鼠體重均處于增長狀態。器官與體重比檢測結果見表1。與對照組相比,E、B、N等3組大鼠肺、腦、心、腎、脾、睪丸與體重比差異不顯著(P>0.05),E組的肝臟和3組的卵巢子宮器重比差異顯著(P<0.05),表明幾種塑化劑對大鼠臟器的發育有一定的影響。

圖1 各實驗組大鼠體重變化

g·kg-1

注: K為對照組,E、B、N分別為鄰苯二甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯和鄰苯二甲酸二異壬酯給藥組。

2.2 致畸毒性

2.2.1 大鼠精子畸形試驗

E、B、N等3組大鼠的精子畸形發生率明顯高于陰性對照組,差異顯著(P<0.05),見表2。表明在長期大劑量染毒情況下,3種塑化劑對大鼠精子均有一定致畸作用。

表2 各組大鼠精子畸形試驗結果

注: K為對照組,E、B、N分別為鄰苯二甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯和鄰苯二甲酸二異壬酯給藥組。

2.2.2 大鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗

與對照組相比,E、B和N等3組大鼠骨髓嗜多染紅細胞微核率均有升高,但差異不顯著(P>0.05),見表3,這可能與染毒的時間和染毒的劑量有一定的關系。

表3 各組大鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗結果

注: K為對照組,E、B、N分別為鄰苯二甲酸乙酯、鄰苯二甲酸二異丁酯和鄰苯二甲酸二異壬酯給藥組。

2.3 大鼠各臟器組織病理學檢查

取E、B、N等3組大鼠肺、腦、心、腎、肝、脾、睪丸、卵巢子宮等進行組織病理學檢查。結果顯示3實驗組大鼠的脾臟均可見紅髓淤血,個別有髓外造血亢進(詳見圖2);腎臟均有少量腎小管內見蛋白管型,部分腎小管上皮細胞嗜酸性改變(詳見圖3);肝臟肝竇可見少量炎癥細胞浸潤,中央靜脈周圍可見少量肝細胞空泡變性(詳見圖4)。其他組織未見明顯的形態學改變。

圖2 E、B、N組肝臟病理切片

圖3 E、B、N組脾臟病理切片

圖4 E、B、N組腎臟病理切片

3 討 論

塑化劑添加到聚合物中,因其能夠增大產品的可塑性,改善成型時的流動性和賦予制品柔韌性而被廣泛地應用于塑料中[6]。塑化劑的品種繁多,其中鄰苯二甲酸酯類是用途最廣、用量最大的一類塑化劑,大約占據著90%的市場份額。以往的毒性研究認為鄰苯二甲酸酯的毒性相對較低,但近年來的一些研究卻不支持這樣的結論。部分科研人員在人體組織內和尸檢時檢出了鄰苯二甲酸酯的存在,美國國家癌癥研究所發現大劑量的鄰苯二甲酸酯會使老鼠致癌[7]。因而,人們開始對鄰苯二甲酸酯的毒性及致癌問題展開激烈的爭論和進一步的研究。

本研究即選取食品包裝中常用的DEP、DiBP和DiNP等3種鄰苯二甲酸酯類塑化劑給大鼠連續灌胃染毒,研究其對大鼠的中短期毒性作用,40 d的實驗期間,3個實驗組大鼠的臨床體征和體重增長與對照組未見明顯差異;而DEP組的肝臟器體比明顯高于對照組(P<0.05),表明DEP可以引起肝臟的腫大,這可能是由于肝臟是毒物代謝和轉運的主要器官,小劑量DEP作用于大鼠后,隨著染毒劑量的增加,部分肝細胞受損,其余肝細胞代償性增生,這與陳文婕等[8]的DEHP染毒對小鼠肝臟具有損傷作用,表現為肝臟明顯腫大,臟器系數明顯增加的研究相符。而DiBP和DiNP對肝臟的毒性作用相對較弱,只是引起肝竇少量炎癥細胞浸潤和中央靜脈周圍的少量肝細胞空泡變性。3個實驗組大鼠的卵巢子宮的器體比與對照組相比,均有明顯的增加,表明3種塑化劑均引起雌性大鼠卵巢和子宮的腫大,這可能與3種塑化劑的類雌激素效應有關[9]。

3個實驗組雄性大鼠精子畸形率均明顯高于陰性對照組(P<0.05),表明3種塑化劑均對大鼠精子產生了一定的致畸作用。王蕊等[10]研究發現與陰性對照組比較,各劑量DEHP染毒組小鼠精子計數和精子存活率均較低;而中、高劑量DEHP染毒組精子畸形率較高,這與本研究結果相符合。

骨髓嗜多染紅細胞微核試驗可以間接的反映受試物引發染色體發生斷裂或使染色體和紡錘體聯結損傷程度,微核是染色單體或染色體的無著絲點斷片,或因紡錘體受損而丟失的整個染色體,在細胞分裂后期,仍然遺留在細胞質中。末期之后,單獨形成一個或幾個規則的次核,被包含在子細胞的胞質內,因比主核小,故稱為微核。骨髓中嗜多染紅細胞數量充足,微核容易辨認,而且微核自發率低,因此,骨髓中嗜多染紅細胞成為微核試驗的首選細胞群。本研究中3種塑化劑實驗組大鼠骨髓嗜多染紅細胞微核率均高于對照組,但均差異不顯著。表明在本實驗條件下,3種塑化劑未對大鼠產生明顯的致畸作用,但是美國國家毒理規劃署的實驗報道了大鼠和小鼠能通過食物長期吸收DEHP而引起肝癌,同時DEHP的代謝單體MEHP也可引起睪丸間質細胞腫瘤[11],這種致畸作用可能需要更長的時間才能體現出來。各組大鼠主要臟器病理切片結果顯示,3種塑化劑對大鼠肝、腎、脾均有不同程度的損傷,其余臟器均未發現異常。

綜上所述,DEP、DiBP和DiNP等3種鄰苯二甲酸酯類塑化劑對大鼠的生殖系統均表現出不同程度的毒性作用,同時對大鼠的肝、腎、脾有不同程度的損傷作用,塑化劑對大鼠等哺乳動物毒性作用的強弱是否與染毒的時間長短和劑量等有關系,則需要進一步深入的研究。

本研究為常用的DEP、DiBP和DiNP三種鄰苯二甲酸酯類塑化劑提供了基礎的毒理學數據,為這些塑化劑的安全生產及合理使用進行了初步的安全性評價,為今后研制及開發低滲出、低遷移、低毒性甚至無毒性的新型高效塑化劑奠定基礎。

[ 1 ]白艷紅,張麗堯,張相生,等. 食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯類對食品安全危害的暴露評估[J]. 食品工業, 2012,33(5):86-88.

[ 2 ]HEUDORF U, MERSCH-SUNDERMANN V,ANGERER J. Phthalates: Toxicology and exposure[J]. Int J Hyg Environ Health, 2007,210(5):623-634.

[ 3 ]陳志鋒,潘健偉,儲曉剛,等. 塑料食品包裝材料中有毒有害化學殘留物及分析方法[J]. 食品與機械, 2006,22(2):37.

[ 4 ]陳軍,柳艷. 食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯增塑劑殘留的檢測[J]. 檢驗檢疫科學, 2008,18(6):45-47.

[ 5 ]孔志明. 環境毒理學[M]. 南京: 南京大學出版社, 2010.

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[10]王蕊,劉永霞,戈揚,等. 鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯對雄性小鼠的生殖毒性[J]. 環境與健康雜志, 2012,29(1):80-81.

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Toxicity studies on rats of three phthalic acid ester plasticizers

JIANGli,GENGQinghua,YUYang,JIANGShi

(Shenyang Entry-exit Inspection and Quarantine Bureau, Shenyang 110016, China)

The rats were exposed to DEP, DiBP and DiNP by oral perfusion at daily 1/100 LD50dose respectively for continous 20 days, then continue to observe 20 days. After the experiment, the ratio of organs to body weight of rats in each group was measured, the results show that, significant differences were found in the ratio of liver to body in DEP group and in the ratio of Ovary uterus to body in the three experimental groups comparing with the blank group, there were no obvious differences found in the other organs. The sperm deformity rate in the experimental groups was significantly higher than that in the negative control group(P<0.05), although the bone marrow micronucleus rate in all experimental groups is higher than that of the blank group, but the difference was not significant(P>0.05). The tissue pathological slices of the experimental groups showed that the liver, kidney and spleen were injured in different degrees in the three exposed groups, no abnormities were found in the other organs.

phthalate; DEP; DiBP; DiNP; toxicity

2015-04-16。

國家質檢總局科技計劃項目(2014IK255)。

姜 莉(1966-),女,天津人,沈陽出入境檢驗檢疫局研究員,博士。

1673-5862(2015)03-0432-05

R114

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2015.03.025