Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về tác dụng hiệp đồng của các hóa chất môi trường có hoạt tính sinh học gây ảnh hưởng hoặc có thể phá hủy hệ thống nội tiết trong cơ thể người và động vật. Đó là hóa chất môi trường gây rối loạn nội tiết (EDCs). Trong bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng phối hợp của một số loại hóa chất: Bisphenol A (BPA), 4-tert-octylphenol (OP), 4- nonylphenol (NP) và isobutyl parabens (IBP) đến một số chỉ tiêu sinh học của chuột Swiss-Albino thế hệ F1, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt chất đến khả năng sinh sản và nuôi con của chuột cái (thời gian mang thai, tỉ lệ sảy thai, đẻ non, số lượng con/ổ, tỉ lệ sống sót của chuột con).
Trang 1NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG PHỐI HỢP CỦA MỘT SỐ LOẠI HÓA CHẤT: BISPHENOL A (BPA), 4- TERT -OCTYLPHENOL (OP), 4-NONYLPHENOL (NP) VÀ
ISOBUTYL PARABENS (IBP) ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH HỌC
CỦA CHUỘT SWISS-ALBINO THẾ HỆ F1
Mai Thị Kim Tuyến, Lương Thị Lan Hương
Lớp K60TN, Khoa Sinh học GVHD: TS Võ Thị Bích Thủy, TS Dương Thị Anh Đào
Tóm tắt: Hiện nay, có nhiều nghiên cứu về tác dụng hiệp đồng của các hóa chất môi trường có hoạt
tính sinh học gây ảnh hưởng hoặc có thể phá hủy hệ thống nội tiết trong cơ thể người và động vật Đó
là hóa chất môi trường gây rối loạn nội tiết (EDCs) Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu sự tương tác bổ sung giữa bisphenol A (BPA), 4-nonylphenol (NP), 4-tert Octylphenol (OP) và Isobutyl parabens (IBP) trong mô hình động vật trên đối tượng là chuột cái Swiss Albino bắt đầu từ giai đoạn mang thai đến ngày chửa thứ 21 ở các liều lượng hóa chất khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy, các EDCs kết hợp đã gây ra các biến động về thời gian mang thai của chuột mẹ (giảm 0,85 đến 1,87 ngày), tỉ lệ sống ở chuột con (giảm từ 11,65 % đến 13,4 %), sự sinh trưởng ở chuột con giảm và thay đổi các chỉ tiêu sinh lí trong cơ thể chuột Swiss- Albino thế hệ F1 so với chuột đối chứng
Từ khóa: EDCs, bisphenol A, 4- nonylphenol, 4- tert-octylphenol, isobutyl parabens
I MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn đề tài
Trong thời gian gần đây có nhiều nghiên cứu cho thấy các hóa chất tự nhiên hoặc nhân tạo trong môi trường đã tác động đến hệ thống nội tiết của con người, động vật hoang
dã và gây ra nhiều tác động phụ không mong muốn Hằng ngày, động vật hoang dã và con người chúng ta phơi nhiễm với hàng nghìn hóa chất, 86% trong tổng số 2500 hóa chất được sử dụng với số lượng lớn không có đủ thông tin an toàn, công khai để đánh giá BPA,
OP, NP, Parabens đều là những hóa chất có trong môi trường như bình nhựa, son môi, kem dưỡng da, nước rửa bát, đồ chơi trẻ em, phẩm màu… con người có thể tiếp xúc với các loại hóa chất này qua nhiều con đường như tiếp xúc, hô hấp, tiêu hóa, thậm chí con đường tình dục Khi xâm nhập vào cơ thể, chúng làm giảm khả năng sinh sản nam giới, suy giảm số lượng cá thể đực được sinh ra, gây bất thường trong cơ quan sinh sản nam giới, bệnh sinh sản của nữ giới (dậy thì sớm, lão hóa sớm, ung thư buồng trứng) [7] Các chất có khả năng gây phá vỡ hệ thống nội tiết (EDCs) bao gồm DES, dioxin và các hợp chất của dioxin, các chất thải rắn PCBs, DDT, các loại thuốc trừ sâu, chất dẻo như OP, NP, BPA hoặc DEHP, parabens cũng được coi là chất phá hủy nội tiết dựa trên các nghiên cứu động vật [7] BPA ảnh hưởng trên động vật còn non, cho thấy việc tiếp xúc sớm với các hợp chất này có thể gây ra một loạt các tác dụng như não kém phát triển, rối loạn hành vi, suy giảm chức năng miễn dịch [6]
Tại Việt Nam, thực trạng ô nhiễm hóa chất môi trường, hóa chất gây rối loạn nội tiết
có ảnh hưởng đến đời sống con người đang rất nghiêm trọng Việc nghiên cứu ảnh hưởng
Trang 2đơn lẻ của các EDCs với cơ thể đã được đề cập Tuy nhiên, cơ thể không chỉ tiếp nhận và hấp thụ từng loại hóa chất riêng biệt mà là tổng hòa của nhiều loại hóa chất, với liều lượng thấp cho phép; nhưng trong thời gian dài thì mức độ ảnh hưởng sẽ như thế nào, đặc biệt là những ảnh hưởng đối với hệ nội tiết, đó là câu hỏi mở
Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng phối hợp của một số loại hóa chất: Bisphenol A (BPA), tert-octylphenol (OP), 4-nonylphenol (NP) và isobutyl parabens (IBP) đến một số chỉ tiêu sinh học của chuột SwissAlbino thế hệ F1”
2 Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá mức ảnh hưởng của hóa chất môi trường BPA, NP, OP, IBP tới thời gian mang thai của chuột mẹ, tỉ lệ sống sót của chuột con, hệ thống sinh sản và nội tiết của chuột con có chuột mẹ bị tác động bởi các loại hóa chất này trong giai đoạn mang thai
II NỘI DUNG
1 Thời gian, địa điểm nghiên cứu
- Thời gian tiến hành từ tháng 11/2012 đến tháng 5/2013
- Địa điểm: Viện Nghiên cứu Hệ Gen Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt chất đến khả năng sinh sản và nuôi con của chuột cái (thời gian mang thai, tỉ lệ sảy thai, đẻ non, số lượng con/ổ, tỉ lệ sống sót của chuột con)
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt chất đến sự sinh trưởng và phát triển của chuột con thế hệ F1 (tỉ lệ sống, khả năng sinh trưởng và phát triển của cơ thể, biến đổi của các cơ quan sản sinh hormone, biến đổi tế bào của cơ quan sinh sản)
3 Phương pháp nghiên cứu
3.1 Nguyên liệu
- Hóa chất: Bisphenol A (BPA), 4- nonylphenol (NP), 4-tert octylphenol (OP) và isobutyl paraben (IBP)
- Động vật: Chuột đực (8 tuần tuổi) và chuột cái (8 tuần tuổi) giống Swiss Albino
3.2 Công thức phối hợp hoạt chất, bố trí thí nghiệm
- Thí nghiệm được lặp lại 3 lần Đề tài thực hiện ở lần thứ 3
- Đối chứng âm (dung dịch natri saline 0,9%) VE; đối chứng dương (17αethynylestradiol) EE
Nồng độ hóa chất/kg khối
lượng cơ thể /ngày (mg)
0 5 5 50 500 5 50 500 5 50 500
Trang 3- Các hóa chất được kết hợp tương đương nhau về nồng độ và liều lượng
- Thời gian tiêm: Chuột cái từ ngày chửa thứ nhất đến ngày chửa thứ 21
- Thời gian theo dõi thí nghiệm: Chuột F1 (đực và cái) từ 1 ngày tuổi đến 41 ngày tuổi
3.3 Phương pháp theo dõi các chỉ số
- Ghép đôi, tiến hành kiểm tra chất nhày âm đạo chuột cái để phát hiện ngày chửa đầu tiên của chuột cái thí nghiệm
- Chuột mẹ được cân khối lượng hàng ngày để xác định lượng hóa chất đưa vào cơ thể, đồng thời quan sát và ghi chép các biểu hiện bệnh lí (thời gian mang thai, sảy thai, tỉ lệ
đẻ non)
- Kiểm tra tổng số con non được sinh ra/ổ, số con sống/ổ, khối lượng con con
- Từ ngày 1 21 sau đẻ, kiểm tra hàng ngày các biến đổi của con non (thời điểm mở mắt, khả năng sống, khối lượng con non vào ngày tách mẹ)
- Ngày 41 sau đẻ, kiểm tra khối lượng con con, tỉ lệ sống/ổ, mổ lấy bệnh phẩm (cơ quan sản sinh nội tiết, gan, lách và cơ quan sinh sản) kiểm tra khối lượng các cơ quan đó
3.4 Phương pháp xử lí số liệu
Các số liệu được thống kê bằng phương pháp One way ANOVA Sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nhóm tiêm hóa chất và các nhóm đối chứng được phân tích bằng Tukey‟s Multiple Regression Test với độ sai khác p < 0,05
4 Các kết quả đạt được- ý nghĩa khoa học
4.1 Kết quả
Hóa chất phối hợp trong nghiên cứu tác động làm giảm thời gian mang thai của chuột mẹ ở hầu hết các nhóm thí nghiệm (giảm 0,85 đến 1,87 ngày), giảm tỉ lệ sống sót và khả năng sinh trưởng – phát triển của chuột con F1, gây ra sự phát triển bất thường trong các cơ quan sản sinh nội tiết, gan, lách, cơ quan sinh sản của cơ thể chuột con F1 Đồng thời hoạt chất tác động làm thay đổi cấu trúc mô bào trong các cơ quan sinh sản của chuột cái (tử cung và buồng trứng)
4.2 Ý nghĩa khoa học
Qua nghiên cứu này cho thấy để bảo vệ sức khỏe và sự phát triển toàn diện của con người thì cần khuyến cáo tới phụ nữ và đặc biệt là người phụ nữ trong giai đoạn mang thai nên tránh hoặc hạn chế việc tiếp xúc với các hóa chất gây rối loạn hệ thống nội tiết nói chung và một số hóa chất trong nghiên cứu dưới đây nói riêng vì chúng sẽ tương tác với nhau, tác động đến sự phát triển của bào thai, ảnh hưởng đến sự phát triển của cơ thể, gây rối loạn hệ thống nội tiết, thay đổi cấu trúc mô bào trong cấu tạo cơ quan sinh sản của các thế hệ sau này
5 Kết quả nghiên cứu và thảo luận
5.1 Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới thời gian mang thai của chuột mẹ
và tỉ lệ sống sót của chuột thế hệ F1
Trang 4Sự tác động của các hóa chất môi trường đến thời gian mang thai của chuột mẹ và tỉ
lệ sống sót của chuột con thế hệ F1 được thể hiện qua Bảng 1 và Hình 1
Nhóm kết hợp BPA+IBP (ở cả ba nồng độ): thời gian mang thai của chuột mẹ đều giảm Nhóm BPA + NP có ảnh hưởng tập trung chủ yếu ở nồng độ 500 và 50 (mg/kg khối lượng cơ thể/ngày), và nhóm BPA + OP nồng độ 500 và 5 (mg/kg khối lượng cơ thể/ngày) Thời gian mang thai của chuột mẹ giảm từ 0,85 đến 1,87 ngày so với chuột đối chứng Tỉ
lệ sống của chuột F1 đều giảm so với lô đối chứng Rõ nhất là nhóm BPA+OP 5 (mg/kg khối lượng cơ thể/ngày) Một số nghiên cứu gần đây đã cho rằng khi tử cung tiếp xúc với các hóa chất môi trường gây rối loạn nội tiết đã gây ra một loạt các ảnh hưởng xấu đến bào thai đang phát triển [4] Riêng hóa chất BPA cũng làm giảm khả năng sinh sản, giảm số lượng con đẻ ra, khối lượng sơ sinh của con non; nên khi có sự kết hợp các hóa chất gây rối loạn hệ thống nội tiết thì sẽ đồng thời gây ra nhiều biến đổi làm ảnh hưởng đến các đặc điểm sinh lí của chuột thí nghiệm [6]
Như vậy, sự phối hợp của các hóa chất môi trường gây rối loạn nội tiết sẽ làm
giảm thời gian mang thai của chuột mẹ và giảm tỉ lệ sống sót của chuột con thế hệ F1 5.2 Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới khối lượng chuột F1 ở 3 giai đoạn
0, 21, và 41 ngày tuổi
Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới khối lượng của chuột F1 ở 3 giai đoạn 0,
21, 41 ngày tuổi được thể hiện qua Bảng 2a, 2b và Hình 2
Trang 6Hình 2 Ảnh hưởng của các hoá chất phối hợp tới lượng chuột F1
ở 3 giai đoạn 0, 21 và 31 ngày tuổi
Khối lượng chuột cái F1 thí nghiệm đều giảm so với đối chứng (VE và EE) Ở chuột cái F1 thể hiện rõ hơn ở chuột đực F1 (p<0,05) Một bài báo trên báo khoa học công nghệ cũng đã trình bày sự ra đời của BPA và khẳng định sự ảnh hưởng độc lập và của BPA ở liều thấp có thể ngăn cản sự hoạt động của các hormone trong phát triển của não bộ, ảnh hưởng đến sự phát triển của não bộ và hệ thống các cơ quan trong cơ thể chuột con [5] Vậy các hóa chất kết hợp ảnh hưởng làm giảm sự phát triển của chuột con
có chuột mẹ chịu tác động của các nhóm hóa chất nghiên cứu
5.3 Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới khối lượng các cơ quan sản sinh nội tiết, gan và lách của chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi
Khối lượng cơ thể chuột F1 giảm so với chuột đối chứng nhưng khối lượng các tuyến nội tiết, gan và lách nhìn chung đều lớn hơn so với chuột đối chứng Rõ nhất là khối lượng tuyến yên nhóm BPA + OP (500mg/kg khối lượng cơ thể/ngày) và khối lượng tuyến giáp trạng của nhóm BPA + NP (ở cả 3 nồng độ) cao hơn rất nhiều so với nhóm đối chứng (p<0,05) Trong thí nghiệm này, các hóa chất được sử dụng đều có hoạt tính estrogen yếu [2], và tác động chủ yếu đối với tuyến yên [13] Do vậy các hóa chất này khi phối hợp có thể tương tác với nhau làm tăng hoạt tính estrogen, gây rối loạn hệ thống nội tiết trong cơ thể chuột bị phơi nhiễm các loại hóa chất trên Trong một nghiên cứu khác đã chứng minh BPA có khả năng làm tuyến giáp phát triển bất thường, to hơn bình thường [1] Các kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu trước đó về ảnh hưởng
Trang 7của các hóa chất môi trường có hoạt tính sinh học đối với sự phát triển của các cơ quan sản sinh hormone và cơ quan chuyển hóa hormone, đào thải chất độc của cơ thể
Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới khối lượng các cơ quan sản sinh nội tiết, gan
và lách của chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi được thể hiện qua Bảng 3a, 3b và Hình 3
Trang 8Hình 3: Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới khối lượng các cơ quan sinh nội tiết (tuyến yên, tuyến giáp, tuyến thượng thận), gan và lách
ở chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi (hình a: Chuột cái; hình b: Chuột đực) 5.4 Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới khối lượng các cơ quan sinh sản của chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi (buồng trứng, tử cung và tinh hoàn)
Ảnh hưởng của các hóa chất kết hợp tới khối lượng các cơ quan sinh sản chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi được thể hiện qua Bảng 4 và Hình 4
Trang 9Mặc dù, kết quả phân tích khối lượng cơ thể (kết quả phần 3.2) cho thấy chuột F1 thí nghiệm nhẹ hơn chuột F1 đối chứng, xong khối lượng các cơ quan trong hệ sinh dục lại tương đương nhau Điều đó thể hiện sự phát triển không cân xứng giữa các cơ quan trong một cơ thể Các nghiên cứu cả động vật trong phòng thí nghiệm và các nghiên cứu dịch tễ học của con người đã chỉ ra rằng ảnh hưởng đơn lẻ của BPA có thể ảnh hưởng đến cơ quan sinh sản và sự phát triển [7, 10, 11, 15] Một nghiên cứu năm 2009 cũng đã khẳng định chuột con F1 có chuột mẹ chịu tác động của các hóa chất gây rối loạn nội tiết (như BPA) làm ảnh hưởng xấu đến sự phát triển não bộ và hệ thống các cơ quan trong cơ thể [3] Một
số nghiên cứu khác cũng cho thấy BPA có thể tương tác với các thụ thể tế bào gây ảnh hưởng tới sức khỏe sinh sản [7, 9, 14] Như vậy, khi BPA kết hợp cùng với các hóa chất có hoạt tính estrogen thì nó càng tác động mạnh hơn, gây nên sự phát triển không bình thường
ở các cơ quan sinh sản của chuột F1
5.5 Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới biến đổi mô học các cơ quan sinh sản của chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi (buồng trứng, tử cung)
Ảnh hưởng của các hóa chất phối hợp tới biến đổi mô học các cơ quan sinh sản của chuột F1 trưởng thành 41 ngày tuổi được thể hiện qua Hình 5
Hình 5: Ảnh hưởng các hóa chất phối hợp trên phân tích mô bệnh học tử cung và buồng trứng ở chuột F1 (Hình 5a: Mô học tử cung phóng đại 100X (mũi tên: nội mạc tử
cung, dấu*: cơ tử cung; Hình 5b: Mô học buồng trứng phóng đại 40X (mũi tên: các noãn
nang, dấu*: thể vàng)
Qua kết quả trên cho thấy, sự thay đổi trong cấu trúc lớp nội mạc và cấu trúc lớp cơ
Trang 10dần theo nồng độ hóa chất tiêm vào cơ thể chuột mẹ từ 5-50-500 (mg/kg khối lượng cơ thể/ngày) Ở buồng trứng chuột cái F1 có sự gia tăng số lượng noãn nang, tăng thể vàng,
và gây rối loạn sự hoạt động của hệ sinh dục Những biến đổi bệnh lí phát hiện ở mô tử cung và buồng trứng tỉ lệ thuận với liều lượng hóa chất nghiên cứu Một số nhà khoa học
đã cho rằng khi tử cung tiếp xúc với hóa chất paraben có thể được kết hợp với một loạt các ảnh hưởng xấu đến bào thai đang phát triển, trong đó có những bất thường trên cơ quan sinh sản [12] Như vậy, đã có sự thay đổi bất thường trong cấu tạo sinh lí của tử cung và buồng trứng ở chuột cái F1
III KẾT LUẬN
- Các hóa chất gây rối loạn nội tiết khi kết hợp đã gây ra các biến động về thời gian
mang thai của chuột mẹ (giảm 0,85 đến 1,87 ngày so với chuột đối chứng), tỉ lệ sống của chuột con (giảm từ 11,65 % đến 13,4 %), khối lượng cơ thể chuột con và khối lượng các
cơ quan sinh sản, cơ quan sản sinh nội tiết của chuột con vào 41 ngày tuổi
- Các hóa chất kết hợp cũng tác động đến cấu trúc mô bào các cơ quan sinh sản của chuột cái F1
Tóm lại, những kết quả này cho thấy tác dụng khi có sự phối hợp của chất độc gây rối loạn nội tiết đối với hệ thống cơ quan sinh sản và hệ thống nội tiết trong cơ thể chuột
thí nghiệm Swiss Albino thế hệ F1
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Rubin B.S, Soto AM, Bisphenol A: Perinatal exposure and body weight, Mol Cell
Endocrinol; 304(1-2): 55 doi:10.1016/j.mce.2009.02.023, 2009
[2] Choi K.C, Jeung E.B, Molecular mechanism of regulation of the calcium-binding protein calbindin-D9k, and its physiological role(s) in mammals: a review of current research, J Cell Mol Med 12, 409-20, 2008
[3] Gary Ginsberg, Deborah C.R, Does Rapid Metabolism Ensure Negligible Risk from Bisphenol A?, Environ Health Perspect, 117(11): 1639-1643, 2009
[4] Golub M.S, Wu K.L, Kaufman F.L, Li L.H, Moran-Messen F, Zeise L, Alexeeff G.V,
Donald J.M Bisphenol A: developmental toxicity from early prenatal exposure, Birth
Defects Res B Dev Reprod Toxicol, 89(6):441-66 doi: 10.1002/bdrb.20275, 2010 [5] http://voer.edu.vn/module/khoa-hoc-va-cong-nghe/bisphenol-a.htmL, Sự ra đời của Bisphenol A
[6] Kundakovic M, Champagne F.A, Epigenetic perspective on the developmental effects
of bisphenol A 2011 Aug; 25(6):1084-93 doi: 10.1016/ j.bbi.2011 02.005, 2011
[7] Lang I.A, Galloway TS, Scarlett A, Henley W.E, Depledge M, Wallace R.B et al,
Association of urinary bisphenol A concentrations with medical disorders and laboratory abnormalities in adults, JAMA 300:1303-1310, 2008
[8] Lintelmann, A Katayama, N Kurihara, L Shore, A Wenzel, Endocrine disruptors
in the environment, IUPAC Technical Report, J Pure Appl Chem, Vol 75, No 5,
pp 631-681, 2003
