Bài viết này cho thấy arsen có thể tấn công ngay trên cấu trúc màng lipid là cho lớp màng này thay đổi về tính chất dẫn đến sự chết (nồng độ cao của arsen) hoặc thích ứng và tồn tại (nồng độ thấp của arsen) để bảo vệ tế bào. Mời các bạn cùng tham khảo!
Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 CƠ CHẾ GÂY ĐỘC ARSEN VÀ KHẢ NĂNG GIẢI ĐỘC ARSEN CỦA VI SINH VẬT Trần Thị Thanh Hương1, Lê Quốc Tuấn2 Khoa Khoa Học, 2Khoa Môi trường Tài nguyên Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Email: huongtran@hcmuaf.edu.vn TĨM TẮT Khi tế bào sinh vật chịu tác động arsen màng tế bào vị trí bị tác động Nếu arsen nồng độ cao dẫn đến phá hủy màng làm cho tế bào chết (Tuấn cs, 2008) Tuy nhiên, nồng độ thấp màng tế bào bảo vệ tế bào tác động độc chất hấp thu lượng lớn arsen từ môi trường lây nhiễm Sự hấp thu arsen chịu ảnh hưởng số yếu tố ánh sáng, nhiệt độ, pH nồng đọ arsen Kết nghiên cứu cho thấy tế bào màng tế bào có khả hấp thu độc chất ảnh hưởng ánh sáng Tuy nhiên, ánh sáng tăng cường loại thải arsen khỏi tế bào qua hoạt động màng Kết nghiên cứu ứng dụng cho việc loại thải arsen khỏi môi trường nước thực vật thủy sinh Ảnh hưởng độc arsen lên màng nghiên cứu tương tác arsen màng tế bào nhân tạo Kết nghiên cứu cho thấy arsen công cấu trúc màng lipid cho lớp màng thay đổi tính chất dẫn đến chết (nồng độ cao arsen) thích ứng tồn (nồng độ thấp arsen) để bảo vệ tế bào SUMMARY Cell under arsenic condition, the cell membrane was initially affected With arsenic at high concentration, cell and cell membrane was damaged subsequently leading to cell death (Tuan et al., 2008) However, at low concentration of arsenic, cell membrane can protect the cell from toxic effect and adsorb a significant amount of arsenic from the culture environment The adsorption of arsenic by cell membrane has been influenced by numerous factors such as light, temperature, pH, arsenic concentration, etc In the present study, the effect of light intensity in arsenic adsorption was conducted The results demonstrate that algal cell have a potential in adsorption of toxicant (arsenate) and light affects the adsorptive ability of cell and cell membranes Somehow, light induce the removal ability of arsenic by cell membrane The work was promising to be applied for the arsenic removal from the arsenic contaminated water The toxic effect of arsenic upon on the biomembrane was studied via the interaction between arsenate and liposome membrane The results show that arsenic attacked biological membrane by the substitution of choline head of the phospholipid molecule (the structural unit constitutes the biological membrane) Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 82 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 GIỚI THIỆU Arsen chất có độc tính cao Con người bị phơi nhiễm arsen qua hít thở khơng khí, hấp thu thức ăn qua nước uống Một lượng nhỏ arsen nước đe dọa đến sức khỏe người phần lớn hợp chất arsen nước uống dạng vô độc (Abernathy cs, 2003) Hầu hết nhiễm arsen phát sau trình phơi nhiễm arsen nước uống Lý cho tình trạng hầu hết hợp chất arsen thức ăn thường dạng hữu độc không độc Trong nhiều trường hợp, phơi nhiễm arsen từ nước uống phơi nhiễm với hợp chất arsen vô độc phơi nhiễm với nồng độ cao (Winski, 1995) Hai dạng tồn arsen vơ vơ tìm thấy mơi trường arsenite (arsen hóa trị hay As III) arsenate (arsen hóa trị hay As V) (Abernathy cs, 2003) Trong thể người, hầu hết động vật có vú, arsen vơ vơ bị methyl hóa tạo thành acid monomethylarsonic dimethylarsinic phản ứng khử luân phiên arsen từ hóa trị V thành hóa trị III gắn thêm nhóm methyl Nhiều năm qua, người ta tin độc tính cấp arsen vơ mạnh arsen hữu Do đó, methyl hóa arsen vơ xem phản ứng khử độc arsen (Vahter, 2002) Trong tế bào, arsen tồn dạng hóa trị +5, +3, 0, -3 tạo phức với kim loại liên kết hóa trị với carbon, hydrogen sulfur (Ferguson Gavis, 1972) Bởi thuộc tính sinh hóa arsenate tương tự phosphate, arsenate thay gốc phosphate phản ứng phosphoryl hóa chuyển hóa lượng Kết tạo nên adenosine diphosphate (ADP)-arsenate thay tạo thành adenosine triphosphate (ATP) (Gresser, 1981) Tuy nhiên, nồng độ để thực phản ứng tạo thành ADP-arsenate thường cao, vào khoảng 0.8 mM arsenate (Moore cs, 1983) Arsen biết hợp chất có khả tạo nên superoxide, hợp chất có tính oxi hóa mạnh (Barchowsky cs, 1999; Lynn cs, 2000) Nếu lượng lớn superoxide tạo tế bào tuyến tụy, trình tiết insuline bị ảnh hưởng (Tseng, 2004) Đối với màng tế bào, có vài báo cáo hợp chất arsen gây ảnh hưởng đến cấu trúc chức màng, đặc biệt màng tế bào hồng cầu (Zang cs, 2000; Winski cs, 1997, 1998) Dựa vào tảng nghiên cứu nhằm làm rõ vai trò màng tế bào phản ứng với độc chất loại thải độc chất qua màng, thí nghiệm thiết lập tiến hành điều kiện môi trường khác Ảnh hưởng arsen lên màng sinh học nghiên cứu Hiệu suất hấp thu arsen tế bào màng tế bào qua làm rõ 2.1 TỔNG QUAN Cơ chế gây độc arsen lê thể sinh vật As tự hợp chất độc Trong hợp chất hợp chất As(III) độc Tổ chức Y tế giới (WHO) xếp As vào nhóm độc loại A gồm: Hg, Pb, Se, Cd, As Người bị nhiễm độc As thường có tỷ lệ bị đột biến NST cao Ngồi việc gây nhiễm độc cấp Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 83 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 tính As cịn gây độc mãn tính tích luỹ gan với mức độ khác nhau, liều gây tử vong 0,1g ( tính theo As2O3) Từ lâu, arsen dạng hợp chất vô sử dụng làm chất độc (thạch tín), lượng lớn arsen loại gây chết người, mức độ nhiễm nhẹ thương tổn mô hay hệ thống thể Arsen gây 19 loại bệnh khác nhau, có bệnh nan y ung thư da, phổi Sự nhiễm độc Arsen gọi arsenicosis Đó tai họa môi trường sức khỏe người Những biểu bệnh nhiễm độc Arsen chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), từ dẫn đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp Hiên giới chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Arsen Arsen ảnh hưởng thực vật chất ngăn cản trình trao đổi chất, làm giảm suất trồng Tổ chức Y tế giới hạ thấp nồng độ giới hạn cho phép arsen nước cấp uống trực tiếp xuống 10 μg/l USEPA cộng đồng châu Âu đề xuất hướng tới đạt tiêu chuẩn arsen nước cấp uống trực tiếp 2-20 μg/l Nồng độ giới hạn arsen theo tiêu chuẩn nước uống Đức 10 μg/l từ tháng Con đường xâm nhập chủ yếu arsen vào thể qua đường thức ăn, ngồi cịn lượng nhỏ qua nước uống khơng khí Cơ chế gây độc arsen cơng vào nhóm sulfuahydryl enzym làm cản trở hoạt động enzym Arsen (III) nồng độ cao làm đông tụ protein arsen(III) công vào liên kết có nhóm sunphua Tóm lại, tác dụng hóa sinh arsen là: làm đơng tụ protein; tạo phức với coenzym phá hủy q trình photphat hóa tạo ATP Các chất chống độc tính arsen hóa chất có chứa nhóm – SH 2,3 – dimecaptopropanol (HS – CH2 – CH – CH2OH) chất có khả tạo liên kết với SH AsO32- nên khơng cịn để liên kết với nhóm – SH enzym Hàm lượng As thể người khoảng 0.08-0.2 ppm, tổng lượng As có người bình thường khoảng 1,4 mg As tập trung gan, thận, hồng cầu, homoglobin đặc biệt tập trung não, xương, da, phổi, tóc Hiện người ta dựa vào hàm lượng As Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 84 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 thể người để tìm hiểu hồn cảnh mơi trường sống, hàm lượng As tóc nhóm dân cư khu vực nơng thơn trung bình 0,4-1,7 ppm, khu vực thành phố cơng nghiệp 0,4-2,1 ppm, cịn khu vực nhiễm nặng 0,6-4,9 ppm Độc tính hợp chất As → arsenat → Arsenit → sinh vật nước tăng dần theo dãy Arsen hợp chất As hữu Trong mơi trường sinh thái, dạng hợp chất As hóa trị (III) có độc tính cao dạng hóa trị (V) Môi trường khử điều kiện thuận lợi nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As hóa trị III Trong hợp chất As H3AsO3 độc H3AsO4 Dưới tác dụng yếu tố oxi hóa đất H3AsO3 chuyển thành dạng H3AsO4 Thế oxy hóa khử, độ pH môi trường lượng kaloit giàu Fe3+…, yếu tố quan trọng tác động đến q trình oxy hóa - khử hợp chất As tự nhiên Những yếu tố có ý nghĩa làm tăng hay giảm độc hại hợp chất As môi trường sống Hình 2.1 Sự methyl hóa arsenic tế bào động vật có vú chế giảm độc arsenic tế bào Trong q trình có tham gia tích cực chất nhường gốc methyl As(III): Trong môi trường sinh thái, dạng hợp chất As hố trị có độc tính cao hợp chất As có hố trị Mơi trường khử môi trường thuận lợi nhiều hợp chất As(V) chuyển sang As(III) Trong hợp chất As H3AsO3 độc H3AsO4 Dưới tác dụng yếu tố oxi hố đất H3AsO3 chuyển thành H3AsO4 Thế oxi hố khử, độ pH mơi trường lượng kaolit giàu Fe3+ yếu tố quan trọng tác động đến q trình oxi hố – khử hợp chất Arsen tự nhiên Những yếu tố có ý nghĩa làm tăng hay giảm độc hại hợp chất Arsen môi trường sống Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 85 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 As(V): As(V) chuyển thành As(III) gây độc giống As(III), có cấu trúc giống phosphate hữu thay cho phosphate thuỷ phân glucose hô hấp tế bào Sự nhiễm độc Arsen hay gọi Arsenicosis xuất tai hoạ môi trường sức khoẻ người giới Các biểu chứng nhiễm độc Arsen chứng sạm da (melanosis), dầy biểu bì (keratosis) từ dẫn đến hoại da hay ung thư da Hiện chưa có phương pháp hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc Arsen Nhiễm độc Arsen thường qua đường hơ hấp tiêu hố dẫn đến thương tổn da tăng hay giảm màu da, tăng sừng hoá, ung thư da phổi, ung thư bàng quang, ung thư thận, ung thư ruột Ngồi ra, Arsen cịn gây bệnh khác như: to chướng gan, bệnh đái đường, bệnh sơ gan Khi thể bị nhiễm độc Arsen, tuỳ theo mức độ thời gian tiếp xúc biểu triệu chứng với tác hại khác nhau, chia làm hai loại sau: Nhiễm độc cấp tính • Qua đường tiêu hố: Khi anhydrit arsenous chì arsenate vào thể biểu triệu chứng nhiễm độc rối loạn tiêu hố (đau bụng, nơn, bỏng, khô miệng, tiêu chảy nhiều thể bị nước ) Bệnh tương tự bệnh tả dẫn tới tử vong từ 12-18 Trường hợp cịn sống, nạn nhân bị viêm da tróc vảy viêm dây thần kinh ngoại vi Một tác động đặc trưng bị nhiễm độc Arsen dạng hợp chất vô qua đường miệng xuất vết màu đen sáng da • Qua đường hơ hấp (hít thở khơng khí có bụi, khói Arsen): có triệu chứng như: kích ứng đường hô hấp với biểu ho, đau hít vào, khó thở; rối loạn thần kinh nhức đầu, chóng mặt, đau chi; tượng xanh tím mặt cho tác dụng gây liệt Arsen mao mạch Ngồi cịn có tổn thương mắt như: viêm da mí mắt, viêm kết mạc Nhiễm độc mãn tính Nhiễm độc Arsen mãn tính gây tác dụng tồn thân cục Các triệu chứng nhiễm độc Arsen mãn tính xảy sau – tuần, biểu sau: • Tổn thương da, biểu hiện: ban đỏ, sần mụn nước, tổn thương kiểu loét phần da hở, tăng sừng hoá gan bàn tay bàn chân, nhiễm sắc (đen da Arsen), vân trắng móng (gọi đám vân Mees) • Tổn thương niêm mạc như: viêm kết giác mạc, kích ứng đường hơ hấp trên, viêm niêm mạc hơ hấp, làm thủng vách ngăn mũi • Rối loạn dày, ruột: buồn nơn, nơn, đau bụng, tiêu chảy táo bón ln phiên nhau, loét dày Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 86 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 • Rối loạn thần kinh có biểu như: viêm dây thần kinh ngoại vi cảm giác vận động, biểu độc Arsen mãn tính Ngồi ra, có biểu khác tê đầu chi, đau chi, bước khó khăn, suy nhược (chủ yếu duỗi ngón tay ngón chân) • Nuốt phải hít thở Arsen khơng khí cách thường xuyên, liên tiếp dẫn tới tổn thương, thối hố gan, dẫn tới xơ gan • Arsen tác động đến tim • Ung thư da xảy tiếp xúc với Arsen thường xuyên hít phải Arsen thời gian dài da liên tục tiếp xúc với Arsen • Rối loạn tồn thân người tiếp xúc với Arsen gầy, chán ăn Ngoài tác dụng cục thể người tiếp xúc tính chất ăn da hợp chất Arsen, với triệu chứng loét da gây đau đớn vị trí tiếp xúc thời gian dài loét niêm mạc mũi, dẫn tới thủng vách ngăn mũi Hình 2.2 Một số hình ảnh biểu bệnh nhiễm độc Arsen gây 2.2 Cơ chế gây độc arsen lên màng tế bào Màng tế vào xem “bức tường” chống lại công độc chất (Zang cs, 2000) Để hiểu sâu phản ứng màng với độc chất, thí nghiệm tiến hành cách sử dụng liposome làm đối tượng nghiên cứu độc chất sử dụng arsenate Các kết thí nghiệm cho thấy liposome bị hóa lỏng phá hủy arsenate Điều xem chứng cho thấy arsenic liên kết với liposome tác động trực Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 87 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 tiếp lên chúng Tuy nhiên, liên kết hóa học arsenic với phân tử POPC liposome diễn sau chúng liên kết cách lỏng lẻo với liposome Arsenic liên kết với màng mức cao bắt đầu trình tương tác cho thấy liên kết nhanh chóng arsenate dung dịch màng Sự giải phóng sau liên kết nhanh xuất phát từ động thái chuyển arsenic từ vị trí ưu tiên màng đến dạng bền vững màng tế bào chất (Winski Barbe, 1995) Một báo cáo khoa học gần As (III) cho thấy arsenite có lẽ tạo liên kết hydrogen trực tiếp với nhóm phosphate phân tử dimyristoylphosphatidylcholine (DMPE) trình cạnh tranh với phân tử nước hydrate hóa nhóm amino Sự giảm tương tác nhóm PE – PE làm giải phóng nhóm phosphate độ linh động lipid tăng lên bề mặt màng liposome Do đó, arsenic chèn vào chỗ trống để lại bề mặt ưa nước màng tế vào (Suwalsky cs, 2007) VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1 Vật liệu Dung dịch arsenate với nồng độ 60% mua từ cơng ty Hóa chất tinh khiết Wako (Osaka, Nhật bản) Tảo Chlorella vulgaris, đặt mua từ cơng ty Hóa chất tinh khiết Wako, sử dụng sau q trình tinh lọc dung dịch tế bào tảo ly tâm 3000 vòng/phút phút phần bên loại bỏ Và tảo lắng bên sử dụng cho thí nghiệm phân tích sau Các hóa chất khác đạt tiêu chuẩn phân tích phịng thí nghiệm 3.2 Phương pháp Tế bào tảo chlorella nuôi môi trường dinh dưỡng Proteos (dựa theo môi trường Bristol) có đầy đủ dưỡng chất cho sinh trưởng phát triển tảo chlorella Tảo tinh khiết dùng cho nghiên cứu mua từ Công ty hóa chất Wako, Nhật bản, sau phân lập cách ly tâm 3000 vòng/phút phút Tảo lắng xuống đáy sau ly tâm dùng cho nghiên cứu sau Nuôi cấy tế bào tảo mơi trường dinh dưỡng có bổ sung arsenate với nồng độ khác Sau thời gian nuôi khác từ đến 48 đem phân tích dẫn xuất arsenic tạo thành màng tế bào sắc ký lỏng cao áp kết hợp với máy hấp phụ nguyên tử Mục đích nghiên cứu nhằm xác định khả hấp thu, chuyển hóa arsenic tảo Hệ thống sắc ký lỏng cao áp trang bị máy bơm FCV-10AL có hệ thống khử bọt khí DGU-20A3, đầu đọc UV-vis SPD-10A với hệ thống đọc phổ LC-10AD Dữ liệu phổ theo dõi bước sóng 254 nm Pha di động acetonitrile/nước (có tỉ lệ 65/35 thể tích) với tốc độ mL/phút trì nhiệt độ 300C Cột sặc ký ODS-SP (0.46 cm x 2.5 cm) sử dụng suốt trình nghiên cứu Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 88 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Arsenic phân tích hệ thống máy hấp phụ nguyên tử nối với với hệ thống hóa Với hệ thống nồng độ arsenic thấp phát ppb Các thí nghiệm lặp lại từ – lần số liệu thu được xử lý phương pháp thống kê Thí nghiệm với điều kiện ánh sáng che tối Tế bào tảo tinh khiết ủ với arsen với nồng độ khác nhằm đánh giá ảnh hưởng độc arsen lên tế bào sống Tảo C vulgaris với nồng độ 1010 cells/L nuôi môi trường Proteos, chỉnh sửa từ môi trường Bristol (Nichols, 1973), với nồng độ arsenate (H3AsO4) khác ánh sáng đèn neon có cường độ sáng 3000 lux 300C Trong thí nghiệm ảnh hưởng ánh sáng đến khả hấp thu arsen tảo, điều kiện che tối 100% thực (Hình 3.1) Tế bào dung dịch arsen As Phá hủy tế bào sóng siêu âm Tách lipid màng Lipid Arsenolipid Xác định arsen liên kết màng AAS Hiệu suất hấp thu arsen tế bào màng tế bào Hình 3.1 Q trình phân tích arsen liên kết với màng điều kiện chiếu sáng khác Sau ủ với arsenate, tế bào phá hủy máy siêu âm cao tần, lipid màng tách chiết hỗn hợp dung môi chloroform: methanol: nước (với tỉ lệ 2:1:0.8 thể tích) Arsonolipid, lipid có chứa arsen, xác định máy đo phổ hấp phụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrometry - AAS) Arsen tự cịn lại mơi trường định lượng AAS để đánh giá hiệu suất hấp thu arsen tế bào màng tế bào điều kiện thí nghiệm khác Các trình phân tích lưu giữ arsen tế bào mơ tả qua Hình 3.2 Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 89 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Tảo Chlorella vulgaris Ly tâm 3000 vòng/phút phút Dịch lỏng bên Tảo Thải Bổ sung As (V) + NaOH 1M Khuấy 30 phút Ly tâm 3000 vòng/phút phút Dịch lỏng bên Tảo Xác định hợp chất có chứa arsenic Thải Hình 3.2 Q trình phân tích hấp thu arsen tế bào KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Hiệu suất hấp thu arsen tế bào Nuôi ủ tảo với arsenate môi trường dinh dưỡng (đã mô tả phần vật liệu phương pháp) 24 giờ, dịch nuôi sau tách tảo phân tích để tính hiệu suất hấp thu arsen tế bào tảo Các kết cho thấy tăng nồng độ arsen bổ sung vào hiệu suất hấp thu arsen tảo giảm cho dù nồng độ arsen hấp thu tăng lên (Hình 4.1.) Quan sát kính hiển vi huỳnh quang cho thấy, nồng độ arsen cao dịch nuôi phát hủy màng tế bào tảo làm cho tảo chết cách nhanh chóng (Tuan cs, 2008) Do đó, nồng độ cao arsen làm cho tế bào tảo dễ dàng bị chết hoạt động tế bào bị dừng lại, kết làm giảm hiệu suất hấp thu arsen tế bào Vai trò màng tế bào việc hấp thu arsen làm rõ phản ứng tương tác arsen màng tế bào nghiên cứu Kết công bố báo Hiệu suất (%) 100 50 11.25 7.5 3.75 Nồng độ arsen bổ sung vào dung dịch (mg/L) Hình 4.1 Hiệu suất hấp thu arsen tế bào nồng độ arsen bổ sung khác vào dịch nuôi. Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 90 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 cáo sau 4.2 Ảnh hưởng ánh sáng lên hấp thu arsen tế bào 100 Hàm lượng arsen (ng) mg lipid tách từ màng tế bào Hiệu suất hấp thu arsen tế bào (%) Hàm lượng arsen hấp thu tăng lên thời gian ủ Kết cho thấy hiệu suất hấp thu arsen tối cao sáng sau 24 ủ Tuy nhiên, tăng thời gian ủ lên hiệu suất hấp thu arsen tối bắt đầu có tượng chững lại, trong điều kiện có ánh tảo tiếp tục tăng cao hiệu suất hấp thu arsen (Hình 4.2) Điều cho thấy ánh sáng làm tăng cường hiệu hấp thu arsen tế bào Hơn nữa, điều kiện có ánh sáng việc quang hợp bình thường tạo điều kiện cho việc tăng sinh tế bào, làm gia tăng hiệu hấp thu Trong điều kiện che tối, arsen tế bào hấp thu chế vận chuyển thụ động qua màng Tuy nhiên, hoạt động quang hợp tế bào không diễn thời gian dài làm cho tế bào tảo khơng sinh sản chết đi, thời gian ủ lâu hiệu suất hấp thu giảm dần (2) 80 (1) 60 40 20 70 (1) 60 50 (2) 40 30 20 10 -10 10 20 30 40 50 Thời gian ủ (giờ) Hình 4.2 Hiệu suất hấp thu arsen tế bào (1) Trong điều kiện khơng có ánh sáng, (2) điều kiện có sánh sáng Tế bào (1010 tb/L) ủ với 7.5 mg/L arsen môi trường dinh dưỡng 10 20 30 40 50 Thời gian ủ (giờ) Hình 4.3 Khả hấp thu arsen màng tế bào điều kiện che tối (1) chiếu sáng (2) Kết phân tích lipid tách chiết từ màng tế bào sau nuôi tảo với arsen cho thấy arsen liên kết trực tiếp với lipid màng hàm lượng arsen liên kết với màng tăng lên theo thời gian ủ Tuy nhiên, hàm lượng arsen liên kết với màng điều kiện tối cao so với ngồi sáng (Hình 4.3) Điều giải thích tế bào sống điều kiện có chiếu sáng hoạt động sống diễn bình thường có hoạt động loại thải độc chất Do đó, màng tế bào có khả loại thải arsen khỏi màng cách chủ động phản ứng sửa sai màng diễn ra, xảy tượng màng tế bào điều kiện chiếu sáng hấp thu arsen màng tế bào điều kiện che tối Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 91 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Tóm lại, điều kiện che tối chiếu sáng, màng tế bào có khả hấp thu arsen với hàm lượng cao Tuy nhiên, ánh sáng tăng cường hoạt động loại thải độc chất khỏi màng tế bào cách hiệu hoạt động sống tế bào KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tế bào tảo có khả hấp thu arsen với hiệu suất cao Sự hấp thu arsen phụ thuộc vào điều kiện môi trường, đặc biệt ánh sáng Phản ứng ban đầu tế bào arsen diễn chủ yếu màng Do đó, màng tế bào với nhiều chức khác không bảo vệ cấu thành bên mà cịn phản ứng với độc chất chuyển hóa độc chất thành chất khơng độc Màng tế bào đóng vai trị quan trọng trình loại thải độc chất cách chủ động qua phản ứng đặc hiệu màng, trường hợp nghiên cứu cụ thể arsen Sự liên kết arsen với màng phần thiếu phản ứng màng độc chất arsen Sự liên kết thay gốc phosphate choline phân tử phopholipid màng arsen chứng minh (Tuấn cs, 2008) Các cấu trúc màng bên tế bào chất có khả khử độc tính arsen số chế mà nghiên cứu nhà khoa học nhằm giải thích khả tồn tế bào thể sinh vật điều kiện nhiễm độc arsen với nồng độ cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Abernathy C O et al., 2003 Journal of Nutrition, 133, 1536-1538 Barchowsky, A., Roussel, R.R., Klei, L.R., James, P.E., Ganju, N., Smith, K.R., Dudek, E.J., 1999 Toxicology and Applied Pharmacology, 159, 65–75 Delnomdedieu M et al., 1995 Chemico-Biological Interactions, 98, 69 – 83 Ferguson J C et al., 1972 Water Research, 6, 1259-1274 Gresser M J., 1981 Journal of Biological Chemistry, 256, 5981-5983 Lynn, S., Gurr, J.R., Lai, H.T., Jan, K.Y., 2000 Circulation Research, 86, 514–519 Moore S A et al., 1983 Journal of Biological Chemistry, 258, 6266-6271 Styblo M and Thomas D J., 1997 Toxicology and Applied Pharmacology 147, – Tseng C., 2004 Toxicology and Applied Pharmacology, 197, 67– 83 (2004) 10 Tuan L Q et al., 2008 Toxicology in Vitro, 22, 1632 – 1638 11 Vahter M., 2002 Toxicology, 181, 211-217 12 Winski S L and Carter, D E., 1995 Journal of Toxicological Environment and Health, 46, 379–397 13 Winski, S.L., Barber, D.S., Rael, L.T., Carter, D.E., 1997 Fundamental and Applied Toxicology, 38, 123 – 128 14 Winski, S.L., Carter, D.E., 1998 Journal of Toxicology and Environmental Health Part A, 53, 345 – 55 Zhang, T.L., Gao Y.X., Lu, J.F., Wang, K., 2000 Journal of Inorganic Biochemistry, 79, Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 92 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn – Đại học Nông Lâm Tp HCM ... thường có tỷ lệ bị đột biến NST cao Ngoài vi? ??c gây nhiễm độc cấp Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 83 Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc... Arsen tự nhiên Những yếu tố có ý nghĩa làm tăng hay giảm độc hại hợp chất Arsen môi trường sống Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật. .. 4.1 Hiệu suất hấp thu arsen tế bào nồng độ arsen bổ sung khác vào dịch nuôi. Cơ chế gây độc Arsen khả giải độc Arsen Vi sinh vật 90 Trần Thị Thanh