遗传毒性是指污染物引起生物细胞遗传物质发牛突变,这种变化的遗传信息或遗传物质在细胞分裂过程中会传递给子代,使其具有新的遗传性状,通过遗传毒性试验可以预测污染物致畸、致癌、致突变的潜在程度。微核试验、艾姆斯试验(Ames)、SOS显色试验和彗星试验是几种常用的遗传毒性试验方法。
1.微核试验
这是根据遗传学上染色体畸变的原理而建立起来的一种环境污染的生物监测方法。该方法所用生物材料可以是植物或动物组织和细胞。动物中*常用的方法是小鼠骨髓多染红细胞(PCE)微核试验。目前应用*多的微核技术是紫露草微核技术和蚕豆根尖细胞微核技术。
2.艾姆斯试验
艾姆斯试验(Ames)是利用鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella Typhimurium)的组氨酸营养缺陷型菌株发生回复突变的性能来监测物质致突变性的方法。这种菌株含有控制组胺酸合成的基冈,当培养基中不含组氨酸时不能生长。但是,当受到某些致突变物质作用时,菌体内DNA特定部位发生基因突变而回复为野生型菌,此时能在不含组氨酸的培养基中生长。Ames试验不需特殊器材没备,灵敏性高,试验周期短,只需两天即可检出。
3.SOS显色试验
SOS显色试验是一种利用微生物SOS修复能力检测致突变物、致癌物的方法。其原理是在DNA分子受到外因引起的大范围损伤、其复制又受到抑制的情况下,会启动DNA修复系统,对受损DNA进行修复,重新恢复细胞分裂,这一系列反应称SOS反应。伴随着SOS反应的进行,生成具有恬性的修复酶,通过修复酶对产色底物的分解能力的测定,定性、定量地反映微生物SOS修复能力,进而查明受试样品的“三致性”强弱。SOS显色试验操作简便、检测时间短(只需几小时,是目前*快的生物短期测试方法)、样品用量少、结果易观测与判断,且灵敏性、准确性与Ames试验相当。基于这些原因,目前倾向于将SOS显色试验与Ames试验相互补充,共同作为研究遗传毒物的初筛试验。
4.彗星试验
彗星试验又称单细胞凝胶电泳试验,是由Ostling等于1984年首次提出的一种通过检测DNA链损伤来判别遗传毒性的技术。它能有效地检测并定量分析细胞中DNA单、双链缺口损伤的程度。当各种内源性和外源性DNA损伤因子诱发细胞DNA链断裂时,其超螺旋结构受到破坏,在细胞裂解液作用下,细胞膜、核膜等膜结构受到破坏,细胞内的蛋白质、RNA以及其他成分均扩散到细胞裂解液中,而核DNA由于分子量太大只能留在原位。在中性条件下,DNA片段可进入凝胶发生迁移,而在碱性电解质的作用下,DNA发生解螺旋,损伤的DNA断链及片段被释放出来。由于这些DNA的分子量小且碱变性为单链,所以在电泳过程中带负电荷的DNA会离开核DNA向正*迁移形成“彗星”状图像,而未损伤的DNA部分保持球形。DNA受损愈严重,产生的断链和断片愈多,长度也愈小,在相同的电泳条件下迁移的DNA量就愈多,迁移的距离就愈长。通过测定DNA迁移部分的光密度或迁移长度就可以测定单个细胞DNA损伤程度.从而确定受试物的作用剂量与DNA损伤效应的关系。该法检测低浓度遗传毒物具有高灵敏性,研究的细胞不需处于有丝分裂期。同时,这种技术只需要少量细胞。