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甲醛的“遗传毒性”

date:2019.01.07  time:13:42

甲醛属于小分子饱和醛类,常温下是一种无色、有刺激性气味的气体。甲醛除了是一种可广泛用作医药、化妆品及建材等生产过程中的化工原料,同时也是一种常见的环境污染物。


根据由国家标准化管理委员会2011年组织编写的《室内环境甲醛污染防控知识问答》,作为一种工业原料, 甲醛被大量用于制造脲醛树脂等强力粘合剂,因为性能优越且价格低廉,这种粘合剂被广泛用于人造板材,并且会长期释放游离的甲醛。


目前世界卫生组织下属的国际癌症研究组织已将甲醛列为1类致癌物,世界卫生组织烟草控制框架公约将甲醛列为烟气优先级管制污染物。在我国的有毒化学品优先控制名单中,甲醛位列第二位。甲醛的毒性,尤其是遗传毒性和致癌性是人们长期关注的一个重要问题。


甲醛的暴露途径


甲醛,又名蚁醛,是结构最简单的一种饱和性脂肪醛类,常温常压下是一种无色有辛辣刺鼻气味的气体。甲醛的沸点低(-19.5℃),容易挥发,是其为典型空气污染物的重要原因之一。


甲醛的暴露途径主要有两个方面:【外源性暴露】  如通过吸入污染的空气,或者通过食物等摄入。【内源性暴露】 主要是体内蛋白质、氨基酸、核酸等代谢过程中产生的甲醛。这两种暴露以外源性暴露对健康的威胁更严重,因为内源产生的少量甲醛可通过细胞内代谢而解毒。另外,甲醛虽然可在体内被代谢成CO2而达到解毒作用,但对于大量或长时间接触甲醛,其代谢解毒的作用可能微不足道。


甲醛的遗传毒性


自20世纪70年代起,国内外研究者对甲醛的毒性进行了大量研究,发现甲醛不仅具有眼、鼻、喉刺激作用,能引起呼吸道疾病、急性炎症和过敏等急性毒性,还具有生殖发育毒性、神经毒性、免疫毒性、遗传毒性及致癌性等。其中,甲醛的遗传毒性受到毒理学家和公共卫生部分的长期高度关注。


一般来说,胎儿因为受到母体胎盘屏障的保护,不易被外界环境伤害,但甲醛分子很小,可以轻松通过人的胎盘屏障、血脑屏障等防护机制。 2001年国外即有研究者通过做实验发现,c14标记的甲醛能穿过胎盘进入胎儿组织且胎儿器官的放射性比母体组织高。甲醛对受精卵或胚胎有不利影响,胚胎显示有细胞受损和高的死亡率。这说明,相比较母体,胎儿更易受到甲醛污染的伤害。


而同样有国外研究者发现,甲醛对职业妇女的生育能力有副作用,接触可增加自发性流产的可能性。


甲醛分子的空间位阻小,所带羰基功能团较活泼,不仅可以直接与遗传物质DNA形成加合物及交联,还能导致哺乳类动物细胞中的DNA断裂,造成染色体畸变等,并最终诱导肿瘤发生。此外,甲醛还能直接在体外引起细菌或细胞产生突变。


目前对甲醛遗传毒性机制的研究主要包括两个方面,一是DNA或染色体损伤,二是DNA损伤修复。甲醛引起遗传毒性的可能方式见图1.根据DNA损伤类型的不同又可分为间接损伤(氧化应激损伤)和直接损伤(以下简称DNA损伤)两种形式。


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【氧化应激】 甲醛可能通过消耗细胞内的谷胱甘肽等含巯基类物质或抑制维持细胞氧化还原稳态的酶活力而使氧化还原稳态失衡,使细胞内活性自由基过量蓄积,进而导致核酸的氧化性损伤增加。DNA的氧化性损伤是细胞死亡、突变及人体衰老和某些疾病发生的一个主要原因。


【DNA损伤】 DNA损伤是DNA核苷酸序列发生永久性改变,并导致遗传特征改变的现象。甲醛的化学性质活泼,其含有的活泼羰基可直接与多种亲核的生物分子发生反应,并最终生成加合物及交联物而导致DNA损伤。通常DNA加合物、DNA-DNA交联及DNA-蛋白质交联被认为是甲醛和生物分子相互作用并最终产生遗传毒性的一个重要原因。


【染色体损伤】 除了DNA损伤外,甲醛还可以诱导染色体损伤。研究表明,即使甲醛在日常室内空气浓度的暴露水平下,也可引起人外周血淋巴细胞产生明显的染色体畸变。


【抑制DNA修复】 遗传损伤是遗传毒性的一个重要方面,但最终的遗传毒性还与DNA损伤修复过程密切相关。如果DNA损伤不能被及时或准确修复,将会导致细胞死亡或遗传毒性发生。此外,甲醛除了可以对DNA造成损伤外,还能通过抑制或干扰DNA损伤修复而使其遗传毒性增强。因此,甲醛可以通过DNA损伤和抑制DNA修复两方面导致遗传毒性。


甲醛的危害之大还体现在它的隐蔽性和长期性。日本横滨大学一项研究表明,人造板中甲醛释放时间最高可长达15年。在超标并不十分严重的情况下,人们往往意识不到它的存在。