Nghiên cứu độc tính của 3-monochloropropan-1,2-diol (3-MCPD) trên nhiễm sắc thể ở các pha cấp tính, bán mạn tính và mạn tính

3-MCPD được hình thành do kết quả của quá trình phản ứng giữa chất béo với một nguồn có chứa chlorin (Cl-). Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh độc tính của 3-MCPD trên thận, cơ quan sinh dục và tiềm năng gây ung thư. Trong nghiên cứu này, vì vậy nghiên cứu với mục tiêu theo dõi độc tính của 3-MCPD trên nhiễm sắc thể ở các pha cấp tính, bán mạn tính, và mạn tính.

Trang 1

NGHIÊN CỨU ĐỘC TÍNH CỦA 3-MONOCHLOROPROPAN-1,2-DIOL (3-MCPD) TRÊN NHIỄM SẮC THỂ Ở CÁC PHA CẤP TÍNH, BÁN MẠN TÍNH

VÀ MẠN TÍNH

Ngô Kiến Đức*, Lê Phan Xuân Quyên*, Nguyễn Văn Thanh*, Trần Mạnh Hùng*

TÓM TẮT

Mục tiêu: 3-MCPD được hình thành do kết quả của quá trình phản ứng giữa chất béo với một nguồn

có chứa chlorin (Cl - ) Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh độc tính của 3-MCPD trên thận, cơ quan sinh dục và tiềm năng gây ung thư Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành theo dõi độc tính của 3-MCPD trên nhiễm sắc thể ở các pha cấp tính, bán mạn tính, và mạn tính

Phương pháp: Chuột nhắt trắng được cho uống 3-MCPD ở các liều 1 mg/kg, 10 mg/kg, 40 mg/kg và

100 mg/kg Máu chuột thí nghiệm được thu thập ở các pha cấp tính (sau 24, 48, 72 giờ và 2 tuần), bán mạn tính (sau 3 tháng) và mạn tính (sau 6 tháng) và khảo sát sự tạo vi nhân dựa trên phương pháp nhuộm màu bằng Giemsa

Kết quả: 3-MCPD với các liều khảo sát gây ra sự gia tăng hình thành các vi nhân trên hồng cầu (một

biểu hiện của tổn thương nhiễm sắc thể) ở pha cấp tính (liều 100mg/kg) cũng như ở pha bán mạn tính và mạn tính

Kết luận: 3-MCPD ở các liều 1 mg/kg, 10 mg/kg, 40 mg/kg và 100 mg/kg khi sử dụng lâu dài gây tổn

thương nhiễm sắc thể, vì thế có thể là một chất có nguy cơ gây ung thư

Từ Khóa: 3-MCPD, vi nhân, độc tính cấp và mạn tính

ABSTRACT

INVESTIGATION OF CLASTOGENIC PROPERTY OF 3-MONOCHLOROPROPAN-1,2-DIOL

(3-MCPD) IN ACUTE, SUBCHRONIC AND CHRONIC PHASES

Ngo Kien Duc, Le Phan Xuan Quyen, Nguyen Van Thanh, Tran Manh Hung

* Y Hoc TP Ho Chi Minh * Vol 15 - Supplement of No 1 - 2011: 20 - 25

Objective: 3-MCPD is a toxic chemical formed as a result of the reaction between a lipid (triglyceride) and a

chlorine (Cl - ) in foods (sodium chloride, acid chlohydric) Besides, 3-MCPD is also popularly produced by acid-hydrolyzed protein processes There are bodies of evidence showing toxic effects of 3-MCPD on kidney, reproductive organs and carcinogenic property In this study, we investigated the acute, subchronic and chronic toxicity of 3-MCPD on micronucleus formation in blood peripheral erythrocyte

Method: mice were orally administered 3-MCPD at doses of 1 mg/kg, 10 mg/kg, 40 mg/kg or 100 mg/kg

Blood was collected at acute phase (24 hours, 48 hours, 72 hours and 2 weeks), subchronic phase (3 months) and chronic phase (6 months) The micronucleus test was performed on erythrocyte to investigate the ability of 3-MCPD to induce numerical or structural chromosomal damage

Results: 3-MCPD at doses experimented increased the micronucleus formation in erythrocyte at acute

phases (dose of 100mg/kg) as well as at subchronic and chronic phase

Conclusion: 3-MCPD at doses of 1, 10, 40 and 100 mg/kg, administered in 6 months induced significant

changes in genotoxicity, which may be a risk factor of carcinogenesis

* Bộ Môn Sinh hóa, Khoa Dược, ĐH Y Dược TP Hồ Chí Minh

Tác giả liên hệ: Ths Ngô Kiến Đức ĐT: 0903055357 Email: ngokienduc@gmail.com

Trang 2

Key words: 3-MCPD, micronucleus, acute and chronic toxicity

ĐẶT VẤN ĐỀ

3-Monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) là

một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất

nhiều loại thực phẩm 3-MCPD được hình thành

từ phản ứng giữa chất béo và ion Cl- ở nhiệt độ

cao(2) Ngoài ra, 3-MCPD cũng được tạo ra trong

quá trình thủy phân protein thực vật bằng acid

hydrochloric (HCl)(1) 3-MCPD thường hiện diện

ở hàm lượng rất thấp (<1 mg/kg) nhưng một vài

loại sản phẩm có thể chứa với hàm lượng cao

(lên đến hàng trăm mg/kg) Cho đến nay, các

nhà khoa học chỉ mới xác định được rằng: với

nồng độ 3-MCPD ở mức tối thiểu 1,1 mg/kg thể

trọng, có thể gây thương tổn hệ sinh sản của

chuột cống đực, thương tổn dạng tăng sinh và

tạo khối u ở thận trên mô hình thực nghiệm

động vật Thương tổn gia tăng khi liều lượng

tiếp xúc gia tăng Các thương tổn này đưa đến

kết luận là 3-MCPD được xếp vào nhóm hoá

chất gây ung thư có đáp ứng theo liều lượng

nhưng không gây độc tính trên gen(4)

Mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu về độc

tính của 3-MCPD, tuy nhiên các dữ liệu về độc

tính của 3-MCPD trên nhiễm sắc thể vẫn chưa

được đầy đủ Trong nghiên cứu này, chúng tôi

đặt mục tiêu khảo sát độc tính của 3-MCPD trên

nhiễm sắc thể ở pha cấp tính, bán mạn tính và

mạn tính

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thú vật thử nghiệm

Thú vật thử nghiệm là chuột nhắt trắng,

chủng Swiss albino, giống đực, có trọng lượng từ

18-20 g, được phân bố ngẫu nhiên thành nhiều

lô khác nhau, mỗi lô từ 6 Chuột được cung cấp

từ Viện Sinh phẩm và Vắcxin Nha Trang, được

nuôi trong môi trường tiến hành thực nghiệm từ

3-5 ngày để thích nghi với môi trường Hàng

tuần, chuột được theo dõi thể trọng và lượng

nước tiêu thụ để điều chỉnh lượng 3-MCPD

thích hợp Ở mỗi giai đoạn thí nghiệm, chuột

được lấy máu để phân tích Chuột thí nghiệm

Nhóm chứng : uống nước sinh hoạt, n = 6 Nhóm 1 : uống 3-MCPD 1 mg/kg/ngày pha trong nước uống sinh hoạt

Nhóm 2 : uống 3-MCPD 10 mg/kg/ngày pha trong nước uống sinh hoạt

Quan sát sự hình thành vi nhân

Thử nghiệm này được thiết kế nhằm đánh giá các hóa chất có khả năng gây tổn thương nhiễm sắc thể “Vi nhân” là một nhân nhỏ hình thành và xuất hiện bên cạnh nhân bình thường Trong quá trình phân bào, nhiễm sắc thể sẽ nhân đôi và sau đó phân chia vào 2 tế bào con Nếu tiến trình này bị gián đoạn, hoặc nhiễm sắc thể

bị phá vỡ bởi hóa chất hay bức xạ thì sự phân bố nhiễm sắc thể vào 2 tế bào con bị ảnh hưởng và một vi nhân sẽ hình thành do không được tích hợp vào nhân chung Hiện tượng này có thể được quan sát dưới kính hiển vi sau khi nhuộm màu nhân bằng thuốc thử thích hợp(5)

Máu được lấy trực tiếp từ đuôi chuột và được phết thành lớp mỏng trên lam kính, sau đó được nhuộm bằng thuốc thử Giemsa Quan sát trên kính hiển vi dưới vật kính 100 để tìm và phát hiện vi nhân xuất hiện trong hồng cầu

Phân tích thống kê

Các số liệu được thống kê và trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± sai số chuẩn của giá trị trung bình và biểu diễn bằng các loại biểu đồ Sự khác nhau được xem là có ý nghĩa thống kê khi giá trị p < 0,001 (độ tin cậy là 99,9%), p < 0,01 (độ tin cậy là 99%) hay trị số p < 0,05 (độ tin cậy là 95%) được thực hiện qua phép kiểm t-Student hay χ

Trang 3

KẾT QUẢ

Sự hình thành vi nhân trong pha cấp tính

(24, 48, 72 giờ và 2 tuần)

Trong quá trình thử nghiệm, chỉ có chuột

của lô chứng, lô 1mg/kg, 10 mg/kg và 40 mg/kg

là còn sống trong suốt thời gian thử nghiệm Đối

với lô uống 3-MCPD 100 mg/kg, chuột bắt đầu

chết vào ngày thứ ba và sau 5 ngày thì không

còn chuột nào sống sót Nguyên nhân gây chết

là do độc tính của 3-MCPD và trước khi chết

chuột đều có dấu hiệu liệt chi sau

Chuột được lấy máu ở đuôi để tiến hành

nhuộm màu hồng cầu và xác định số lượng vi

nhân Trên 6 mẫu nhuộm màu của mỗi lô thí

nghiệm, chúng tôi tiến hành đếm số lượng

hồng cầu có vi nhân trên tổng số hồng cầu

trong một thị trường quan sát, từ đó tính tỷ lệ

phần trăm sự hình thành vi nhân trong mỗi lô

thí nhiệm Kết quả được trình bày ở các bảng

1, 2, 3, và 4

Bảng 1 Số lượng vi nhân quan sát trong một thị

trường ở các lô thí nghiệm sau 24 giờ

Lô Chứng

(n = 6)

3-MCPD

1 mg/kg (n = 6)

3-MCPD

10 mg/kg (n = 6)

3-MCPD

100 mg/kg (n = 6)

Số hồng

cầu có vi

nhân/tổng

số hồng

cầu trên

thị trường

Tỷ lệ

hồng cầu

có chứa vi

nhân

0,05 ±

0,05

0,00 ± 0,00 0,00 ± 0,00 1,44 ± 0,22**

**P < 0,01 so với lô chứng

Lô Chứng (n = 6)

3-MCPD

1 mg/kg (n

= 6)

3-MCPD

10 mg/kg (n = 6)

3-MCPD

100 mg/kg (n = 6)

Số hồng cầu có vi nhân/tổng

số hồng cầu trên thị trường

Tỷ lệ hồng cầu có chứa vi nhân

0,00 ±

2,63± 0,39**

**P < 0,01 so với lô chứng

3-MCPD

1 mg/kg (n

= 6)

3-MCPD

10 mg/kg (n = 6)

3-MCPD

100 mg/kg (n = 6)

0/384 1/426 0/351 0/405 1/374 0/398

1/369 0/384 0/306 0/260 1/405 0/358

0/319 2/496 2/475 0/325 3/337 0/511

13/220 17/512 62/500 31/517 10/460 Chết

0,08 ± 0,05 0,09 ± 0,05 0,29 ± 0,15 5,96 ± 1,77*

*P < 0,05 so với lô chứng

trường ở các lô thí nghiệm sau 2 tuần

3-MCPD

1 mg/kg (n

= 6)

3-MCPD

10 mg/kg (n

= 6)

3-MCPD

100 mg/kg (n

= 6)

0/464 1/394 0/295 0/326 0/389 0/481

2/518 0/283 1/473 0/426 2/527 1/474

2/546 0/396 1/515 1/523 1/432 0/498

Chết Chết Chết Chết Chết Chết

0,09 ± 0,05 0,2 ± 0,07 0,16 ± 0,06

Kết quả sự tạo vi nhân qua các thời điểm được minh họa trong Hình 1

Trang 4

Hình 1 % Hồng cầu có vi nhân ở các lô thử nghiệm sau 24, 48, 72 giờ và 2 tuần

Nhìn chung, ở lô chứng, tỷ lệ xuất hiện vi

nhân rất thấp, trên thị trường quan sát thường là

không có hay chỉ có 1 vi nhân Đối với các lô thử

nghiệm, kết quả thu được như sau:

Sau 24 giờ, hầu như không có sự hình thành

vi nhân ở lô 1 mg/kg và lô 10 mg/kg Tuy nhiên

lô 100 mg/kg đã có sự hình thành vi nhân, mặc

dù mức độ xuất hiện vi nhân còn thấp (1,44 ±

0,22) nhưng lại có ý nghĩa thống kê so với lô

chứng (p<0,01) Như vậy với liều cao của

3-MCPD (100 mg/kg) đã gây ra sự hình thành vi

nhân chỉ trong thời gian ngắn

Sau 48 giờ, mức độ xuất hiện vi nhân ở lô 1

mg/kg và lô 10 mg/kg tương tự như lô chứng, sự

hình thành vi nhân là không có ý nghĩa ở hai lô

này Đối với lô 100 mg/kg, tỷ lệ hình thành vi

nhân có cao hơn (2,63 ± 0,39) và so với mức độ

hình thành vi nhân của cùng liều sau 24 giờ là có

ý nghĩa thống kê (p < 0,05)

Sau 72 giờ, liều 1 mg/kg vẫn không có tác

động đến sự hình thành vi nhân Trong khi đó

tỷ lệ vi nhân xuất hiện ở lô 10 mg/kg có cao hơn

so với lô chứng nhưng vẫn còn rất thấp và

không có ý nghĩa thống kê Đặc biệt ở lô 100

mg/kg, vi nhân đã xuất hiện với tỷ lệ khá cao

chứng (p < 0,05) Tuy nhiên so với mức độ hình thành vi nhân sau 48 giờ lại không có ý nghĩa thống kê (p > 0,05) Điều này cho thấy khi sử dụng liều cao 3-MCPD liên tục thì sự hình thành

vi nhân tăng theo từng ngày và đáp ứng rất mạnh sau 24 giờ đến 48 giờ

Sau 2 tuần, lô 100 mg/kg không còn chuột sống sót nên chỉ thống kê trên lô 1 mg/kg và lô

10 mg/kg Mặc dù mức độ hình thành vi nhân ở thời điểm này của lô 1 mg/kg (0,2 ± 0,07) và lô 10 mg/kg (0,16 ± 0,06) có cao hơn so với lô chứng (0,09 ± 0,05) nhưng không có ý nghĩa về mặt thống kê Như vậy, liều 1 mg/kg và 10 mg/kg chưa ảnh hưởng đến quá trình phân bào trong thời gian 2 tuần

Sự hình thành vi nhân trong pha bán mạn tính (3 tháng) và mạn tính (6 tháng)

Các lô chuột sau khi thử nghiệm độc tính cấp được tiếp tục cho uống 3-MCPD pha trong nước uống hằng ngày Sau 13 tuần (3 tháng) và

26 tuần (6 tháng) tiếp tục tiến hành khảo sát sự hình thành vi nhân và thu được kết quả trình bày trong bảng 5 và bảng 6

Trang 5

trường ở các lô thí nghiệm sau 3 tháng

Lô Chứng (n

= 6)

3-MCPD 1 mg/kg (n = 6)

3-MCPD 10 mg/kg (n = 6)

Số hồng cầu

có vi

nhân/tổng

số hồng cầu

trên thị

trường

1/498

0/330

0/240

0/445

0/404

0/374

7/538 2/476 5/569 7/541 2/418 2/571

12/490 12/435 12/477 13/467 18/522 19/565

Tỷ lệ hồng

cầu có chứa

vi nhân

0,03 ±

0,03

**P< 0,01; ***P< 0,001 so với lô chứng

trường ở các lô thí nghiệm sau 6 tháng

(n = 6) 1 mg/kg (n

= 6)

10 mg/kg (n

= 6)

40 mg/kg (n

= 6)

0/216 0/277 0/326 1/362 0/386 0/309

7/376 8/525 5/536 7/472 7/399 8/514

31/477 24/415 17/401 26/539 16/423 26/300

27/510 53/467 60/553 31/539 45/562 33/483

0,05 ± 0,05

1,52 ±

***P < 0,001 so với lô chứng

Hình 2 Tỷ lệ hồng cầu có vi nhân ở các lô thử nghiệm sau 3 tháng và 6 tháng phơi nhiễm

Sau 3 tháng, so với lô chứng, cả hai lô 1

mg/kg và 10 mg/kg đều có sự hình thành vi

nhân khá rõ Tuy nhiên số lượng vi nhân được

tạo thành ở lô 1 mg/kg vẫn còn thấp với tỷ lệ

0,79 ± 0,18%, trong khi đó tỷ lệ này ở lô 10

mg/kg là 2,89 ± 0,17% Tuy vậy, sự hình thành

vi nhân ở cả hai lô đều tăng có ý nghĩa thống kê

so với lô chứng

Sau 6 tháng, sự hình thành vi nhân càng thể

hiện rõ hơn với tỷ lệ hồng cầu có vi nhân xuất

hiện càng nhiều và mức độ xuất hiện vi nhân

tăng theo liều lượng Đặc biệt ở hai lô 10 mg/kg

và 40 mg/kg, số lượng tế bào có vi nhân xuất

hiện rất nhiều trên thị trường và rất dễ dàng

quan sát thấy

So với pha cấp (24, 48, 72 giờ và 2 tuần), sự

hình thành vi nhân ở các lô uống 3-MCPD 1

mg/kg, 10 mg/kg tăng hơn trong pha bán cấp

tính (3 tháng) và mạn tính (6 tháng)

Như vậy, 3-MCPD gây tổn thương nhiễm sắc thể lệ thuộc vào liều lượng và thời gian phơi nhiễm Ở liều cao (100 mg/kg), 3-MCPD có thể gây tổn thương nhiễm sắc thể trong vòng 24 giờ

Ở liều thấp 1 mg/kg, tác động gây tổn thương nhiễm sắc thể của 3-MCPD thể hiện sau 3 tháng phơi nhiễm

BÀN LUẬN

Kết quả thực nghiệm của chúng tôi cho thấy 3-MCPD với các liều 1 mg/kg, 10 mg/kg sau 24 giờ cũng như sau 2 tuần chưa có tác động đến

sự hình thành vi nhân Kết quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Robjohns và cộng sự (2003)(3), khi khảo sát thử nghiệm vi nhân trên tế bào hồng cầu non ở tủy xương với các liều 15 mg/kg, 30 mg/kg và 60 mg/kg sau 24 giờ, nghiên cứu cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa giữa các lô thử nghiệm với lô chứng Tuy nhiên chúng tôi chưa tìm được tài liệu nào đề cập đến

Trang 6

tác động của 3-MCPD lên sự hình thành vi nhân

ở tế bào máu ở liều cao hơn Vì thế chúng tôi tiến

hành khảo sát liều 100 mg/kg và nhận thấy chỉ

trong vòng 24 giờ, hồng cầu có vi nhân đã bắt

đầu xuất hiện và tăng lên sau 48 giờ và 72 giờ

Tuy nhiên, có thể liều này khá độc nên các chuột

thử nghiệm đã chết trước 2 tuần So với nghiên

cứu của chúng tôi trước đây, với liều 1mg/kg, 10

mg/kg và 20 mg/kg đều gây sự hình thành vi

nhân rõ rệt sau 6 tháng sử dụng 3-MCPD liên

tục Kết quả này lặp lại khi thực hiện khảo sát

cùng thời gian nói trên với hai liều lặp lại 1

mg/kg và 10 mg/kg và liều cao hơn là 40 mg/kg

Hơn nữa, vi nhân cũng đã hình thành ở thời

điểm sớm hơn là 3 tháng

Những kết quả này phản ánh nguy cơ phá

vỡ nhiễm sắc thể của 3-MCPD lên các tế bào

máu và cũng có thể ảnh hưởng đến các tế bào khác

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Collier PD, Cromiue DDO, & Davies AP (1991) Mechanisms

of formation of chloropropanols present in protein

hydrolysates J Am Oil Chem Soc., 68, 785–790

2 Food Standards Agency (2001) Survey of 3-monochloropropane-1,2-diol (3-MCPD) in soy sauce and

related products No: 14/01, Food Standards Agency

3 Robjohns S., Marshall R., Fellows M., Kowalczyk G (2003),

“In vivo genotoxicity studies with

3-monochloropropan-1,2-diol”, Mutagenesis, 18 (5), 401-404

4 Tritscher, A.M (2004 Apr 1), “Human health risk assessment

of processing-related compounds in food”, Toxicol Lett., 149

(1-3), 177-186

5 Witt KL, Livanos E, Kissling GE, Torous DK, Caspary W, Tice

RR, Recio L (2008) Comparison of flow cytometry- and microscopy-based methods for measuring micronucleated reticulocyte frequencies in rodents treated with nongenotoxic

and genotoxic chemicals Mutat Res 649(1-2):101-13

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	476,25 KB