不同染发膏对蚕豆根尖细胞的遗传毒性效应

许媛媛　彭晓娅　宋文贞　唐红枫　彭炎桥　袁茜　李敏

摘要：为了考察染发膏对蚕豆（Vicia faba L.）根尖细胞的遗传毒性效应，用不同浓度的3种不同品牌染发膏（T、S、H）毒染蚕豆根尖细胞，测定其微核率和染色体畸变率，并计算微核指数。结果表明，在一定浓度范围内，3种染发膏浓度与微核率都具有明显的剂量-效应关系，在高于一定浓度后微核率均呈下降趋势，其最大微核率对应的浓度依次为0.10 g/L（T染发膏）、1.00 g/L（S染发膏）、4.00 g/L（H染发膏）。说明3种染发膏均有一定诱变作用和遗传毒性，且3种染发膏染色体畸变率与微核率均呈正相关。

关键词：染发膏;蚕豆（Vicia faba L.）;根尖细胞;微核;染色体畸变;遗传毒性

中图分类号：TQ658.3+4;Q355          文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）11-0067-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.11.015           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Genetic toxicity of hair coloring creams to root tip cells of Vicia faba L.

XU Yuan-yuan1，PENG Xiao-ya1，SONG Wen-zhen1，TANG Hong-feng1，2，PENG Yan-qiao1，YUAN Xi1，LI Min1

（1.College of Life Science and Chemistry，Wuhan Donghu University，Wuhan 430212，China;

2.Key Laboratory of Applied Biotechnology，Wuhan 430212，China）

Abstract： In order to study the genotoxicity of different kinds of hair coloring creams on root tip cells， the micronucleus test technique on the root tip cells of Vicia faba L. was used to investigate the genotoxicity of 3 different kinds of hair coloring creams（T， S and H） of varied concentrations. Micronucleus rate， chromosome aberration rate and pollution indexes were calculated. The results showed that the micronucleus rate of 3 kinds of hair coloring creams were both first increased and then decreased along with the increasing of the treated concentration. The dye concentrations of the peak number of micronuclei of 3 kinds of coloring creams was 0.10 g/L （T）， 1.00 g/L （S） and 4.00 g/L （H）. The 3 kinds of coloring creams had a certain genotoxicity under certain concentration ranges. And the chromosome aberration rate was generally positively correlated with micronucleus rate.

Key words： hair coloring creams; Vicia faba L.; root tip cells; micronucleus; chromosome aberration; genotoxicity

隨着染发美妆行业的快速发展以及人们对美的不断追求，染发被越来越多的人所接受[1]。染发剂有多种分类方式，据其染色原理和牢度可分为暂时性染发剂、永久性染发剂和半永久性染发剂。根据使用染料的不同可分为植物性染料、金属盐染料和合成有机染料[2]。目前市面上使用最广泛的是氧化型的永久染发剂，其中含有的一些主要有效化学成分（如芳香胺类化合物等）具有致敏性、致突变性和潜在的毒性作用[3，4]，且有报道表明染发剂具有致癌作用[5-8]。欧盟化妆品和非食品科学委员会认为有必要重视染发剂的潜在威胁，并建议对染发剂采取彻底的安全性评估[9]。

目前国内外已有许多关于染发剂遗传毒性的研究，研究方法也多种多样，常见的生物检测方法有Ames试验、CHL试验、TK试验等[10]，但鲜有以植物为材料检测染发剂的诱变效果[11]。蚕豆根尖微核检测技术具有准确、快速、操作更简便等特点，是全球公认的环境致突变性检测技术[12]，也是中国环境生物测试的规范方法[13]。本试验考察了不同染发膏对蚕豆（Vicia faba L.）根尖细胞的遗传毒性效应，以期为染发剂使用的安全性鉴定提供新的方法。

1  材料与方法

1.1  试验材料

供试材料为蚕豆种子与染发膏。染发膏有3种，分别为T染发膏（天山雪莲，于武汉市某移动摊贩购买，暂时性染发剂，颜色黑色）、S染发膏（施华蔻，购于淘宝，深棕色，普通氧化永久型染发膏）和H染发膏（Hair，德国公司TONI&GNY旗下产品，购于武汉市某洗发店，深棕色，氧化永久型染发膏）。其中价位从高到低依次为H染发膏、S染发膏、T染发膏。

固定液，70%乙醇，6 mol/L HCl，碱性品红染液。

1.2  试验方法

取蚕豆种子，经萌发、根尖处理、恢复培养、染色制片及镜检等步骤后对微核及染色体畸变细胞进行计数[14]。每个浓度梯度处理6个根尖。每个根尖数   1 000个分生区细胞，只取恢复培养成功的根尖微核数作为有效数据。分别计算出微核率、染色体畸变率、污染指数。采用Excel计算平均值、标准差，采用SPSS软件对微核率进行单因素方差分析，采用LSD法进行差异性检验，采用Duncan法进行多重比较。

2  结果与分析

2.1  3种染发膏对蚕豆根尖细胞的遗传毒性效应

不同浓度的T、S、H染发膏对蚕豆根尖细胞产生微核和染色体畸变的影响如表1所示。从表1可以看出，T、S、H染发膏在前期随着浓度的升高微核率呈上升趋势，其具有明显的剂量-效应关系，说明随着处理液浓度的升高，染发膏对细胞的毒害作用增强，染色体畸变率升高，微核也随之增加;而后随着浓度的升高微核率反而下降。分析其原因可能为，一是高浓度染发剂能有效阻止细胞内纺锤丝微管蛋白的聚合作用而使细胞停留在分裂期[15]，使细胞的有丝分裂和生长速度减慢或无法进行有丝分裂[16-18];二是高濃度染发剂的长时间作用对细胞损伤加剧，造成核裂解或核异常等现象出现，导致细胞无法继续分裂[19]。从每种染发膏不同浓度处理间的多重比较结果来看，在与微核率分别呈正相关和负相关的浓度范围内，随着浓度的变化，不同浓度之间的微核率会发生显著差异，从而进一步证明上述观点。

从表1还可以看出，染色体畸变率与微核率呈正相关。因为微核形成途径有两条，一是分裂期形成的染色体断片在细胞进入间期前被排斥于核外形成的;二是由于各种形式的落后染色体、未及中板集合染色体及染色体分组造成的[20]。所以理论上染色体畸变率与微核率呈正相关。程文英等[21]、沈光平等[22]分别用快中子照射及平阳霉素A处理人淋巴细胞及蚕豆，均证明了微核率与染色体畸变率呈正相关关系，与本试验结果相符。

2.2  3种染发膏对蚕豆根尖分生区细胞有丝分裂的影响

镜检过程中，发现细胞分裂的间期、前期、中期、后期、末期均有染色体畸变或微核的产生（图1），其中包括单微核（图1a）、多微核（图1b），染色体畸变又包括落后染色体（图1c）、染色体桥（图1d）、染色体断片（图1e）、核裂解（图1f）等。另外，镜检过程中还观察到一种没有明显主核、只有大小不等的多个小核在一个细胞内的称为核碎裂的现象（图1g）以及核异常的现象（图1h）出现，分析可能是由于核膜受损，核质重排[23]或流出导致。

2.3  3种染发膏对蚕豆根尖细胞遗传损伤作用的比较

综合前文的分析，本试验提出一个微核率大小影响因素的假设模型，即将影响微核率大小的因素概括为两个，一是诱导剂诱导细胞产生染色体畸变能力的大小，是使微核率变大的因素（简称畸变诱导作用）;二是高浓度诱导剂抑制细胞分裂的能力，是使微核率减小的因素（简称分裂抑制作用）。

具体解释为一是畸变诱导作用，随着浓度增大，染发膏对细胞染色体毒性作用变大，发生分裂的细胞中染色体畸变增多，从而导致恢复培养后微核增多; 二是分裂抑制作用，随着浓度的增大，染发膏对纺锤丝微管蛋白作用增强[15]，细胞滞留在分裂期时间变长，分裂期变长，单位时间内处于分裂期的细胞变少，细胞不处于分裂期，毒性物质无法作用于细胞产生微核[24]，因此微核减少。

随着染发膏浓度的增加两个作用均是增加的，但临界浓度以前，低浓度下畸变诱导作用的影响占主导地位，所以微核率呈上升趋势;临界浓度以后，高浓度下分裂抑制作用的影响占主导地位，所以微核率呈下降趋势。但单因素作用与微核率大小的具体函数关系有待进一步研究。

以染发膏浓度为横坐标、蚕豆微核指数为纵坐标绘制微核指数浓度变化的折线图，如图2所示。从图2可以看出，T、S和H染发膏处理的蚕豆最高微核指数分别为139.39、95.32、63.63，对应的染发膏处理浓度分别为0.10、1.00、4.00 g/L。

综上所述，3种染发膏对蚕豆根尖细胞的遗传损伤作用从大到小依次为T染发膏、S染发膏、H染发膏。且综合分析染发膏相关性可得，染发膏毒性与购买源、气味等无关，与着色剂、氧化剂的有效成分及其浓度有关。

3  结论

1）在一定的低浓度范围内，染发膏对细胞分裂率的影响较小，随着浓度的升高染发膏遗传毒性增大。当达到零界浓度时，细胞分裂受抑制程度随着染发膏浓度增加而增大，且在一定浓度范围内为微核率升高的主要影响因素。3种染发膏在较低浓度下已为重度污染，说明其均具有一定的遗传毒性。

2）3种染发膏染色体畸变率与微核率均呈正相关。

3）一定浓度的染发膏能使蚕豆根尖分生区细胞产生落后染色体、染色体桥、染色体断片、核裂解、 核碎裂、核异常等多种不同类型的染色体畸变现象，说明染发膏对蚕豆根尖有一定遗传毒性。

参考文献：

[1] 杨艳伟，刘思然，张卓娜.染发类产品中染发剂使用现状调查[J].中国卫生检验杂志，2017，27（6）：899-901.

[2] 周永贵，李真观.染发剂的致突变、致癌和毒代动力学的研究进展[J].环境与职业医学，2008，25（1）：23-28.

[3] 杨兆弘.染发剂的毒性及安全监管[J].当代化工，2012，41（11）：1246-1249.

[4] SHAHIN M，CHOP Y C，LEGUESNE N. Comparisons of mutation induction by six monocyclic aromatic amines in Salmonella typhimurium tester strains TA97，TA1537，and TA1538[J].Environ mutagen，1985，7（4）：535-546.

[5] BOLT H M，GOLKA K. The debate on carcinogenicity of permanent hair dyes：New insights[J].Critical reviews intoxicology，2007，37（6）：521-536.

[6] DE SANJOSE S，BENAVENTE Y，NIETERS A，et al. Association between personal use of hair dyes and lymphoid neoplasms in Europe[J].American journal epidemiology，2006，164（1）：47-55.

[7] BAAN R，STRAIF K，GROSSE Y，et al. Carcinogenicity of some aromatic amines，organic dyes，and related exposures[J].Lancet oncol，2008，9（4）：322-323.

[8] 李星彩.染发剂烫发剂中的化学成分及其对人体的危害[J].微量元素与健康研究，2006，23（1）：47-48.

[9] 孙  波，姚孝元，王  艳，等.欧盟化妆品卫生标准追踪[J].中国卫生检验杂志，2008，18（3）：573-576.

[10] 李  莹，周细平，郑艺维.市售染发剂对蚕豆根尖细胞的遗传损伤效应[J].福建农业学报，2017，32（7）：779-783.

[11] 朱鸿雁，李  睿，周  谡，等.氧化型与非氧化型染发剂遗传毒性检测的试验研究[J].第六届全国药物毒理学年会论文集[C].重庆：上海市食品药品检验所，2016.527-528.

[12] GRANT W F. Higher plant assays for the detection of chromosomal aberratians and monitoring environmental chemicals[J].Mutation research，1999，426（2）：107-112.

[13] 国家环境保护局.环境检测技术规范部分[M].北京：中国环境科学出版社，1986.75-78.

[14] 段昌群，王焕校.重金属对蠶豆的细胞遗传学毒理作用和对蚕豆根尖微核技术的探讨[J].植物学报，1995，37（1）：14-24.

[15] 钱晓薇.重铬酸钾对蚕豆根尖细胞致畸效应的研究[J].遗传，2004，26（3）：337-342.

[16] 李  宏，黄晓天.表面活性剂诱发的蚕豆根尖细胞微核及染色体畸变[J].环境与健康杂志，2005，22（5）：351-352.

[17] 张  燕.Cr6+对蚕豆根尖细胞的遗传毒性[J].湖北农业科学，2013， 52（23）：5711-5713.

[18] 曹  锐.毒死蜱及TCP对生物DNA损伤和土壤微生物多样性的影响[D].山东泰安：山东农业大学，2009.

[19] 刘祖洞，江绍慧.遗传学实验[M].第二版.北京：高等教育出版社，2002.261-266.

[20] 李  宏.饱和对二氯苯液诱导小麦根尖细胞异常性的研究[J].渝州大学学报（自然科学版），1997，14（1）：36-42.

[21] 程文英，杨家宽，丁志圣，等.快中子照射诱发人淋巴细胞微核的剂量效应以及微核和染色体畸变的关系[J].遗传1981，3（3）：11-13.

[22] 沈光平，王钦南，周祉祯，等.微核与染色体畸变的相关性[J].遗传，1985，7（1）：15-17.

[23] 蒋达和，王桂英，黄佩霞，等.小鼠乳腺腺癌MA782/5s8102系细胞的熟前染色体浓集和微核[J].武汉大学学报（自然科学版），1987（3）：102-104.

[24] 屈  艾，汪承润，薄  军.稀土元素钬对蚕豆的细胞毒性和遗传毒性研究[J].遗传，2004，26（2）：195-201.