亚氯酸盐对大鼠仔鼠的运动神经毒理学影响

吴明松，张玉玲，李绍峰，冉治霖，李百祥，黄君礼

(1.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，150090哈尔滨;2.东北大学秦皇岛分校，066004河北秦皇岛;3.华北电力大学环境科学与工程学院，071003河北保定;4.深圳职业技术学院建筑与环境工程学院，518055广东深圳;5.哈尔滨医科大学公共卫生学院，150006哈尔滨)

二氧化氯(ClO2)因其广谱消毒且不生成三卤甲烷的优良特性，作为液氯的替代消毒剂在饮用水消毒中广泛使用［1－2］.ClO2在饮用水消毒中的主要副产物为亚氯酸盐(ClO2－)，其毒理学特性一直备受关注.已有报道表明:200mg/L的亚氯酸钠(NaClO2)溶液实际无毒，也无明显蓄积毒性［3－4］;800mg/L的NaClO2水溶液也无致癌作用［5］.但ClO2－会降低新生大鼠的探索能力，使大脑皮层树突脊计数和突触形成发生改变［6］，对神经发育行为有潜在影响［7］.美国化学品制造协会进行的一项两代大鼠繁殖发育实验表明:接触300mg/L剂量的大鼠出生时至哺乳期体重较轻，绝对脑重略低，且对于听觉惊吓刺激反应明显下降［8－9］.基于此，美国环保署规定饮用水中ClO2－的最大污染水平LMC(maximun contaminant level)为1.0mg/L，最大污染水平目标值GMCL(maximun contaminant level goal)为0.8mg/L［10］，为 ClO2在饮用水中的应用提供了理论依据.现有报道主要集中在ClO2－的生殖发育、血液学等毒理效应，关于神经发育毒性的研究尚不充分.本文首次揭示ClO－2对运动神经发育的影响，对于扩大ClO2的应用具有理论意义.

1 实验

1.1 实验材料

亚氯酸钠购于天津津亚化工有限公司，质量分数为99.7%，主要杂质为氯酸钠、氢氧化钠和氯化钠.用蒸馏水配制成质量浓度30、120和360 mg/L的ClO2－溶液作为受试物.每周配制1次并标定，以确保其质量浓度的均一、稳定.

1.2 实验动物及饲养条件

选用出生5周龄的SPF级wistar大鼠雌120只、雄60只作为F0代(购于北京维通利华实验动物技术有限公司).动物置于不锈钢笼具，饲养于SPF级屏障系统中［11-12］，温度为20～23℃，湿度为50%～70%，明暗控制为12h明/12h暗，换气次数为12次/h.所有动物喂饲常规基础饲料(购于哈药集团制药总厂，各组分质量分数为玉米73.5%，麦麸20%，鱼粉5%，骨粉1%，食盐0.5%)，通过带吸管的聚丙烯瓶随意饮用纯水或受试物.

1.3 实验方法

1.3.1 分组及繁殖

动物购入后于实验室适应性饲养1周，确认正常后开始试验.大鼠按体重随机分为4组，每组均有雌鼠30只、雄鼠15只.4组动物分别设为对照组、低、中、高剂量组.摄入剂量依次为30、120和360mg/L，哺乳期剂量减半.

试验组大鼠出生第6周后通过自由摄水方式连续染毒，6周后雌雄合笼交配，得a窝.在a窝断乳10d后进行第2次交配，得b窝，共繁殖3代.F1a、F2a和F3a用于各项毒理学指标的测试，F1b和F2b作为下一代的亲代.雌雄亲代大鼠染毒期分别持续至泌乳期结束和交配结束.

1.3.2 前后肢肌力测定

前肢握力:将仔鼠平放在一50cm×40cm、网孔为1cm2的金属网格上，然后翻转180°使其倒挂在网格上，同时秒表计时，如超过2min，则记为2min.每只测3次，每次间隔5min，取均值.后肢撑力指数:后肢用墨水标记，手抓背部，使其水平方向位于光滑平台上方32cm，松手后，准确记录双侧后肢爪尖滑开的最远距离，每只测4次，每次间隔5min，取均值.

1.3.3 脏器系数及病理组织学检查

取雌雄仔鼠各10只于PND11和PND64检查.先用体积分数10%的水合氯醛溶液麻醉断头处死，对PND11仔鼠总脑称重;对PND64仔鼠总脑、海马和小脑称重，并计算脏器系数.另取部分PND11和PND64仔鼠处死后，于3min内取出整脑于体积分数10%甲醛中固定.包埋、切片、H＆E染色后镜下观察大脑、海马和小脑的病理组织学变化.

1.4 数据处理

数据采用SPSS17.0统计软件包进行统计学处理，多组样本均数的比较采用单因素方差分析［13］.若资料符合正态分布，且各组方差齐性，选用LSD检验，若方差不齐选用Tamhane＇sT2检验.

2 结果与讨论

2.1 亚氯酸盐对运动能力的影响

F1a仔鼠无异常现象.F2a仔鼠在PND21时，高剂量组2只雄鼠、7只雌鼠和中剂量的1只雌鼠、1只雄鼠行走异常，表现为后肢不能完全站立，严重者双后肢拖拉无法正常行走.F3a仔鼠在PND13时，高剂量组有1只雌鼠、2只雄鼠眼睑半睁并有分泌物，4、5 d 后恢复正常.其余未见异常.F2a及F3a的行走异常现象说明通过乳汁摄入ClO2－可引起后肢肌力减弱，甚至导致自行觅食困难而死亡，部分未死仔鼠恢复正常又表明此现象可逆.

各代仔鼠PND21和PND63时前后肢肌力结果见表1.可以看出，F2a、F3a雌鼠高剂量组握力时间远小于对照组，F1a和F2a代仔鼠在PND21和PND63时，对照组后肢撑力结果与3个剂量组间差异无统计学意义.F3a仔鼠雄性PND21时，中剂量组后肢撑力距离比对照组稍有增加，差异有统计学意义，但高剂量组与对照组之间无统计学意义.上述结果说明ClO2－对仔鼠(特别是雌鼠)的四肢肌力有影响.但并没有确定的剂量效应关系.

2.2 亚氯酸盐对运动神经系统影响

各代仔鼠脏体比见表2.可以看出，各剂量组与对照组在PND11时总脑质量和PND64时仔鼠总脑、海马和小脑的脏体比之间差异均无统计学意义，说明亚氯酸盐对脑部的总体发育没有明显影响.

表1 各试验组仔鼠前肢握力时间和后肢撑力距离

表2 脑脏体比(×100)

2.3 脑病理组织学检查

仔鼠在PND11时，高、中、低剂量组与对照组相似，无病理变化.但F2a及 F3a高剂量组 PND63的多张脑组织病理图可见小脑局灶性白质脱髓(图1(a))、小脑白质血管周脱髓(图1(b))、小脑白质疏松出血(图 1(c))、浦氏细胞固缩(图1(d)).中剂量、低剂量和对照组未发现改变.

2.4 亚氯酸盐对人运动神经影响评价

综上并结合其他ClO2－对3代大鼠繁殖发育的影响研究(数据略)，ClO2－对仔鼠神经发育的无明显副作用剂量为30 mg/L，约为4 mg/(kg·d);最低可观察副作用水平为 120 mg/L，约为15 mg/(kg·d).根据美国环保署的推导方法，取种内及种间差异系数为100，典型成人体重取70 kg，每日饮水量为2 L，设从饮水中摄取的

ClO2－占总量的80%，则可得

图1 部分患病仔鼠脑组织H＆E染色照片

3 结论

1)长期接触360 mg/L的亚氯酸盐可引起个别第2代、第3代仔鼠小脑产生病变，造成运动神经伤，从而影响后肢肌力.

2)长期接触120和30 mg/L剂量的ClO－2并未对各代仔鼠表现出明显的运动神经毒性和明确的剂量效应关系.对于Wistar大鼠仔鼠运动神经发育的无明显副作用剂量为30 mg/L，经此推算而得的GMCL为1.1 mg/L.

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