饮用水亚硝胺类消毒副产物混合暴露的遗传毒性及其评估方法研究

Genotoxic effects and assessment methods for pollutant mixture exposure in drinking water are critical issues in toxicology and environmental health. Nitrosamines(NAms) disinfection by-products (DBPs) are emerging nitrogen-containing and non-halogenated DBPs. Genotoxicity of NAms has attracted increasing attention for their potential carcinogenicity. Currently, the studies of genotoxicity of NAms are testing genotoxicity of the certain compound using high dose. However, there are no test methods for genotoxicity of mixtures. This study is to develop the methods for testing genotoxicity of mixture compounds based on the multiple endpoints including gene mutation, chromosome breakage and DNA damage.On the basis of employing the actual dose of NAms DBPs in the environment and the mutiples of these acutal dose, we will test the genotoxicity of NAms applying traditional and improved Ames test,PIG-A gene mutation test, human HepG2 cell cytokinesis block micronucleus test and micronucleus test in vivo; and the cytotoxicity of NAms to HepG2 and the gene/protein express levels relevant to the oxidative stress will also be investigated. Based on integrating the test data, we will comprehensively evaluate the genotoxicity of mixture exposure to NAms DBPs and establish evaluate methods for genotoxicity of mixture exposure. Our research will provide scientific evidence for genotoxicity assessment of mixutre exposure to complex pollutants.

饮用水污染物混合暴露的遗传毒性效应和评价方法是毒理学和环境卫生学领域关注的重要问题。亚硝胺类（NAms）消毒副产物（DBPs）是饮水中新发现的一类含氮非卤系DBPs。因NAms有潜在致癌性，其遗传毒性备受重视。现有NAms的遗传毒性研究是高剂量单一物质的某种遗传毒性测试，尚无混合物暴露遗传毒性测试方法。本研究试图建立基于基因突变、染色体断裂、DNA损伤等多效应终点的混合暴露遗传毒性测试方法。以饮水NAms类DBPs现实剂量和不同倍别现实剂量为基础，通过经典和改良Ames试验、PIG-A基因突变检测、人源性HepG2细胞胞质阻滞微核试验和体内微核试验测试NAms类DBPs遗传毒性；分析HepG2细胞毒性和氧化应激效应通路相关基因蛋白表达水平；整合测试数据，综合评价NAms类DBPs混合暴露的遗传毒性，并构建混合暴露的遗传毒性评价方法。研究将为复杂污染物混合暴露的遗传毒性评估提供科学依据。

亚硝胺类（NAms）消毒副产物（DBPs）是饮水中新发现的含氮DBPs，遗传毒性极强且有潜在的致癌性。以往研究主要是针对单一的某种含氮消毒副产物（N-DBPs），以远高于饮水现实剂量的数十万倍甚至百万倍进行某种遗传毒性测试，未充分考虑饮水中NAms呈低剂量混合暴露，更缺乏研究污染物混合暴露的遗传毒性及其可能机制。基于此，本研究在分析我国六个地理区域代表性城市饮水中NAms类DBPs暴露水平基础上，以上海为现场，研究新水源青草沙为原水，而又采用不同预氧化工艺的两个水厂的NAms暴露水平，籍此以饮水中检测到的NAms作为混合暴露DBPs种类依据，以饮水中现实暴露浓度为基础，通过模拟混配研究现实NAms的遗传毒性，利用析因分析研究污染物混合暴露的作用类型及其可能机制。研究结果表明上海市以氯为预氧化的YSP水厂，主要NAms为NDMA（36.45 ng/L）、NDPA（44.68 ng/L）和NEMA（37.27 ng/L），利用Ames、SCGE、γ-H2AX、胞质阻滞微核试验（CBMN）研究分析NAms单一和整体混配的遗传毒性，并分析NAms暴露对氧ROS、GSH、SOD和MDA的影响，结果显示三种NAms类混合物在1000倍时可引起TA100菌株基因突变、HepG2细胞DNA链断裂和微核、核芽、核质桥形成增加，而单独暴露时无此效应，表明NAms低剂量混合暴露遗传毒性显著强于单一NAms暴露的效应，而氧化应激在其中有重要作用。以臭氧为预氧化的PD水厂NAms主要为NDMA（5.69 ng/L）, NDEA（8.56 ng/L）和NPYR（55.16 ng/L）。以Ames、Pig-a和CBMN对三种单独和混合暴露的NAms遗传毒性进行检测，结果显示现实环境剂量下单独无遗传毒性的NAms在混合暴露时有遗传毒，提示NAms类DBPs混合暴露的遗传毒性不容忽视。针对上海青草沙原水中高氨氮，有机前体物众多的水源特征，其预氧化和消毒方式将决定饮水中NAms种类和水平，建议上海市自来水加工应以臭氧预氧化，以降低NAms类DBPs生成水平，该研究支撑了公共卫生决策。