随着海洋的不断开发与利用,大量污染物进入海洋,因此,监测这些污染物,并对其进行风险评估和管理显得十分重要。而风险评估不能仅仅依靠分析海洋环境中的污染物,更重要的是分析这些污染物对生物体造成的毒性作用。近十几年来,分子和细胞水平上的生物标记物已经在环境评价中作为污染物暴露和毒性效应的早期预警工具被广泛使用。本文将介绍这些生物标记物的基本特征并叙述各自的应用特点。1DNA损伤的检测海洋环境中的一些化学物经生物体代谢活化后,将会导致DNA分子的各种损伤,包括DNA链的断裂、交联(DNA链内、链间或DNA和蛋白质之间发生交联)、DNA加合物的形成。因此各种类型的DNA损伤可以作为暴露的生物标记物。

1.1DNA加合物的检测

DNA加合物,是化学致癌物及其代谢产物与DNA分子碱基共价结合所形成的损伤。这种加合物一旦逃避了生物细胞的自身修复系统的修复,就可能成为致突变、致癌的最小因子。DNA加合物的检测可以作为海洋环境监测的一个良好的标记物。DNA加合物的检测有如下优点:1)与肿瘤和突变的形成有很好的相关性;2)反应灵敏;3)材料经济。DNA加合物的测定方法有:32P-后标记法;特定加合物的单克隆和多克隆抗体的免疫测定;GC/MS;HPLC/荧光分光光度法等。其中,32P-后标记法是海洋环境监测中分析DNA加合物最常用的方法,最适合于检测大块的和疏水性的加合物,例如多环芳烃或者芳香族杂环所形成的加合物;但测定体积较小的加合物,例如烷化剂产生的加合物,则难以得到满意的效果。

1.2DNA链断裂的检测

在细胞里,DNA链的断裂是一种常见的现象。在正常环境中,由于热能作用DNA会发生碱基的缺失,这种缺失能迅速得到修复,但当这些正在修复的DNA分子受到环境中基因毒性的化学物质或物理因素的损伤时,就会发生DNA链的断裂。因此,DNA链的断裂可以作为生物标记物来监测环境污染。

1.2.1碱性解旋法检测DNA链断裂碱解旋技术是依据在一定的pH值和温度条件下,DNA双链的解旋发生在DNA分子内单链断裂的部位这一性质而建立的,该方法经过不断改进,已广泛用于分析海星、鲽、鲑以及贻贝、牡蛎等的DNA完整性。此检测方法简单可行,而且能反映多种遗传毒性物质对DNA的损伤,对于评价海洋环境质量有较好的应用价值。

1.2.2单细胞微凝胶电泳技术(SCGE或SCG)检测DNA链断裂SCG技术是在碱处理并在碱性条件下电泳,DNA解螺旋且碱变性为单链,若细胞DNA受损有遇碱不稳定位点和单链断裂则会出现分子量较小的DNA片段。在电场中,小DNA片段会离开核DNA在凝胶分子筛中向阳极移动,形似彗星,故称SCG为彗星实验。自从Singh等于1988对该方法进行了改进后,SCG就以其简便、低耗和可对单个细胞进行分析等优点迅速在生物DNA损伤研究领域得到广泛应用。近来已有人将此方法应用于鱼类和无脊椎动物-紫贻贝,取得了不同程度的效果。结果显示该方法用于检测目标物质在海洋环境的排放是很有潜力的。

1.3微核测定法检测

DNA损伤微核是染色体断裂和纺锤体受损伤的产物,出现在细胞核附近的含DNA小体。Brunetti等在1988年首次将该实验用于海洋无脊椎动物,之后,有大量研究都检测了双壳类细胞内的微核,如Paola等。微核测定法操作简便,所需设备也较为简单。它可以用于指示海洋环境污染的细胞遗传损伤(主要是染色体断裂和仿锤体损伤)。