甲基叔丁醚的毒性研究
作者：成静 仇玉兰 牛侨 韩光
单位：牛侨(山西医科大学劳动卫生教研室)；成静 仇玉兰 韩光
关键词：
卫生毒理学杂志000420 甲基叔丁醚(MTBE)是一种新型的汽油添加剂，可以提高汽油燃烧效率，增加辛烷值，减少CO及其他有害物质的排放，并可替代四乙基铅用作汽油抗爆剂[1，3]。在美国，目前MTBE在汽油中的浓度有的已达15%，已有8%～22%的汽油中添加有MTBE[2]。随着汽油无铅化需求的发展，我国MTBE的产销量在逐年增加，生产和使用MTBE所带来的职业性接触及全球性的环境污染已不可避免。令人吃惊的是MTBE在使用之初，并没有足够的毒理学资料来证明其毒性，开展对国产MTBE的系统性的毒理研究，已成为目前的迫切任务。
1 材料与方法
, http://www.100md.com
1.1 材料 实验动物为健康昆明种小鼠，由山西医科大学实验动物中心提供。MTBE由山西医科大学祝庆华教授惠赠，比重0.747，纯度99.93%。环磷酰胺由连云港恒瑞制药有限公司提供，批号981014。门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)试剂盒由首都医科大学提供。
1.2 方法
2.1.1 急性毒性试验 在预试验的基础上，取20只小鼠，按体重随机分为4组，每组5只，均为雄3雌2。根据霍恩氏法的要求，以2.15的组距设4个剂量组，分别为10 000、4 640、2 150、1 000 mg/kg体重。溶剂均为植物油。各组均采用经口一次性给药，给药后观察小鼠中毒症状，统计各组死亡数，得出LD50值及95%可信限。
1.2.2 小鼠骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核(MN)试验 将40只小鼠，雌雄各半，按体重随机分为5组，每组8只，其中3组为试验组，以MTBE1 492、373、93 mg/kg体重经口给药，溶剂均为植物油，每日1次，连续给药2周。空白对照组以植物油0.2 mL/只灌胃，每日1次，连续给药2周。阳性对照组以环磷酰胺(CP)40 mg/kg体重腹腔给药，连续2次，间隔24 h。各组均于末次给药后6 h颈椎脱臼处死小鼠，按传统方法制片，观察。
, 百拇医药
1.2.3 小鼠精子畸形试验 取25只雄性小鼠，按体重随机分为5组，每组5只，阳性对照组以CP20 mg/kg体重腹腔给药，每日1次，连续给药5 d。其他各组剂量及给药时间同微核试验。各组均于首次给药后4周，颈椎脱臼处死小鼠，常规方法制片，油镜下观察小鼠精子形态，计算精子畸形率(%)。
1.2.4 血生化指标测定及脏器系数分析 血清及脏器均来自于微核试验的动物，均以常规法测定。
2 结果
2.1 急性毒性试验结果 给药后，动物出现麻醉、共济失调、震颤、抽搐、竖毛、管状尾等症状，最终因呼吸困难而死亡。根据各组动物死亡数查表得LD50值为2 370 mg/kg体重，95%可信限为1 290～4 360 mg/kg体重，根据工业毒物经口急性毒性分级标准，MTBE属于低毒。
2.2 小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验结果 由表1可见MTBE高剂量组与阴性对照组微核率相比有显著升高(P<0.05)，其他剂量组无显著变化。阳性对照CP组微核率为20.25%，与阴性对照组相比，差异有显著性(P<0.05)，说明本试验结果有效。
, 百拇医药
表1 MTBE对小鼠PCE MN试验及精子畸形试验结果 组别
剂量
(mg/kg)
PCE MN试验(n=8)
精子畸形试验(n=5)
PCE数(个)
MN数(个)
MN率(‰)
精子数(个)
畸形精子数(个)
精子畸形率(%)
, 百拇医药 植物油
8 000
26
3.25±3.06
1 000
22
2.20±2.17
CP
40(20)
8 000
166
20.25±0.42**
, 百拇医药 1 000
140
14.30±7.06
MTBE
1 492
8 000
105
13.13±6.95
1 000
134
13.40±7.62
MTBE
, 百拇医药
373
8 000
51
6.38±3.29
1 000
82
8.20±6.72
MTBE
93
8 000
36
4.50±6.25
1 000
, 百拇医药
72
7.20±5.79
与阴性对照组比较，P<0.05，**P<0.012.3 小鼠精子畸形试验结果 由表1可见，MTBE高剂量组与阴性对照组精子畸形率相比有显著升高(P<0.05)，其他剂量组无显著变化。精子畸形以头部畸形为主，以胖头多见，偶见无钩型、香蕉型及双头，尾部畸形少见。
2.4 小鼠血清生化指标及脏器系数测定结果 由表2可见，各剂量组AST、BUN值与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)，高剂量组ALT值与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)，各组Cr值之间差异无显著性。各剂量组肝脏、肾脏脏器系数与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)，各剂量组之间差异无显著性。肺、脑脏器系数在各剂量组均无显著升高。
表2 MTBE对小鼠血清AST、ALT、Cr、BUN及脏器系数的影响 组别
, 百拇医药
剂量
(mg/kg)
AST
(nmol.s-1.L-1)
ALT
(nmol.s-1.L-1)
BUN
(mol/L)
Cr
(μmol/L)
肝重/体重
, http://www.100md.com
肾重/体重
肺重/体重
脑重/体重
植物油
111.76±22.60
28.27± 8.06
20.37±2.00
2.01±0.53
5.950±0.604
1.486±0.261
0.880±0.140
1.640±0.251
, http://www.100md.com
MTBE
1 492
139.74±10.15
35.90± 8.90
24.96±4.45
1.91±1.17
7.293±0.649
1.979±0.359
0.850±0.180
1.804±0.317
, 百拇医药
MTBE
373
135.79±10.15
30.12±10.99
25.50±2.98
1.38±0.77
7.283±1.019
1.914±0.393
0.810±0.130
1.618±0.247
, 百拇医药 MTBE
93
140.97±19.20
22.55±10.25
25.30±4.74
1.56±0.18
8.150±1.488
1.986±0.410
0.990±0.440
1.795±0.407
与阴性对照组比较，P<0.05。3 讨论
, 百拇医药
MTBE的经口急性毒性各家报道不一，为了更好的设计微核试验和精子畸形试验的剂量，本次试验做了小鼠经口急性毒性试验，结果MTBE属于低毒。这与有些学者所做的大鼠经口LD50值2 963 mg/kg～3 900 mg/kg体重有接近之处[4，5]。
微核试验结果提示MTBE可能有潜在的遗传毒性，这与周伟等人[6]做的MTBE体外微核试验结果不一致，精子畸形试验结果也表明高剂量组精子畸形率与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)。上述结果的产生可能与MTBE是一种间接遗传毒性物质，需经过体内代谢活化才具有遗传毒性有关。MTBE在体内的代谢产物主要有甲醛、叔丁醇(TBA)、α-羟基异丁酸等，甲醛具有致突变性，且可能为人类致癌物，TBA可致雌性小鼠甲状腺瘤和雄性大鼠肾脏肿瘤。因此在评价MTBE的毒性时，必须考虑其代谢产物的毒性[2]。另外唐国慧等人[7]采用单细胞凝胶电泳法测定出MTBE对DNA有损伤作用，表明对MTBE的遗传毒性值得进一步研究。
, http://www.100md.com
国外学者应用大鼠经呼吸道亚慢性毒性试验表明MTBE可使大鼠肝、肾体比及血清BUN升高，病理检查显示大鼠肾近曲小管细胞有损伤[8]。本次试验采用小鼠，进一步支持MTBE具有肝、肾毒作用。
参考文献
[1] 赵进顺，黄关麟.新型汽油防爆剂甲基叔丁基醚的毒性研究.中国公共卫生，1997，13：681-683.
[2] Rudo K.Methyl-tertiary-butyl ether(MTBE)-evaluation of MTBE carcinogenicity studies.Toxicol Indust Health,1995,11:167-169.
[3] 唐国惠，王俊南，庄志雄.汽油添加剂甲基叔丁醚毒性和健康效应研究进展.国外医学卫生学分册，1997，24：147-149.
, 百拇医药
[4] Elisabeth Rees,Joseph T.Acute toxicity of gasoline and some additives.Environ Health Perspect Suppl,1993,101(supp1:6)115-117.
[5] Maria G.Costantini.Health Effects of oxyenated fuels.Environ Health Perspect Suppl,1993,101(suppl:6)151-153.
[6] 周伟，叶舜华.甲基叔丁醚遗传毒性研究.卫生研究，1998，27：309-310.
[7] 唐国惠，王俊南，庄志雄.甲基叔丁醚及其代谢产物对HL-60细胞的遗传毒性测定.中华预防医学杂志，1997，31：334-336.
[8] Robinson M,John K.Fourteen and ninety-day oral toxicity studies of methyl-tertiary-butyl ether in Sprangue Dawley rats.J Am Coll Toxicol,1990,9:525-527.
(收稿日期：1999-10-18), 百拇医药
单位：牛侨(山西医科大学劳动卫生教研室)；成静 仇玉兰 韩光
关键词：
卫生毒理学杂志000420 甲基叔丁醚(MTBE)是一种新型的汽油添加剂，可以提高汽油燃烧效率，增加辛烷值，减少CO及其他有害物质的排放，并可替代四乙基铅用作汽油抗爆剂[1，3]。在美国，目前MTBE在汽油中的浓度有的已达15%，已有8%～22%的汽油中添加有MTBE[2]。随着汽油无铅化需求的发展，我国MTBE的产销量在逐年增加，生产和使用MTBE所带来的职业性接触及全球性的环境污染已不可避免。令人吃惊的是MTBE在使用之初，并没有足够的毒理学资料来证明其毒性，开展对国产MTBE的系统性的毒理研究，已成为目前的迫切任务。
1 材料与方法
, http://www.100md.com
1.1 材料 实验动物为健康昆明种小鼠，由山西医科大学实验动物中心提供。MTBE由山西医科大学祝庆华教授惠赠，比重0.747，纯度99.93%。环磷酰胺由连云港恒瑞制药有限公司提供，批号981014。门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)试剂盒由首都医科大学提供。
1.2 方法
2.1.1 急性毒性试验 在预试验的基础上，取20只小鼠，按体重随机分为4组，每组5只，均为雄3雌2。根据霍恩氏法的要求，以2.15的组距设4个剂量组，分别为10 000、4 640、2 150、1 000 mg/kg体重。溶剂均为植物油。各组均采用经口一次性给药，给药后观察小鼠中毒症状，统计各组死亡数，得出LD50值及95%可信限。
1.2.2 小鼠骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核(MN)试验 将40只小鼠，雌雄各半，按体重随机分为5组，每组8只，其中3组为试验组，以MTBE1 492、373、93 mg/kg体重经口给药，溶剂均为植物油，每日1次，连续给药2周。空白对照组以植物油0.2 mL/只灌胃，每日1次，连续给药2周。阳性对照组以环磷酰胺(CP)40 mg/kg体重腹腔给药，连续2次，间隔24 h。各组均于末次给药后6 h颈椎脱臼处死小鼠，按传统方法制片，观察。
, 百拇医药
1.2.3 小鼠精子畸形试验 取25只雄性小鼠，按体重随机分为5组，每组5只，阳性对照组以CP20 mg/kg体重腹腔给药，每日1次，连续给药5 d。其他各组剂量及给药时间同微核试验。各组均于首次给药后4周，颈椎脱臼处死小鼠，常规方法制片，油镜下观察小鼠精子形态，计算精子畸形率(%)。
1.2.4 血生化指标测定及脏器系数分析 血清及脏器均来自于微核试验的动物，均以常规法测定。
2 结果
2.1 急性毒性试验结果 给药后，动物出现麻醉、共济失调、震颤、抽搐、竖毛、管状尾等症状，最终因呼吸困难而死亡。根据各组动物死亡数查表得LD50值为2 370 mg/kg体重，95%可信限为1 290～4 360 mg/kg体重，根据工业毒物经口急性毒性分级标准，MTBE属于低毒。
2.2 小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验结果 由表1可见MTBE高剂量组与阴性对照组微核率相比有显著升高(P<0.05)，其他剂量组无显著变化。阳性对照CP组微核率为20.25%，与阴性对照组相比，差异有显著性(P<0.05)，说明本试验结果有效。
, 百拇医药
表1 MTBE对小鼠PCE MN试验及精子畸形试验结果 组别
剂量
(mg/kg)
PCE MN试验(n=8)
精子畸形试验(n=5)
PCE数(个)
MN数(个)
MN率(‰)
精子数(个)
畸形精子数(个)
精子畸形率(%)
, 百拇医药 植物油
8 000
26
3.25±3.06
1 000
22
2.20±2.17
CP
40(20)
8 000
166
20.25±0.42**
, 百拇医药 1 000
140
14.30±7.06
MTBE
1 492
8 000
105
13.13±6.95
1 000
134
13.40±7.62
MTBE
, 百拇医药
373
8 000
51
6.38±3.29
1 000
82
8.20±6.72
MTBE
93
8 000
36
4.50±6.25
1 000
, 百拇医药
72
7.20±5.79
与阴性对照组比较，P<0.05，**P<0.012.3 小鼠精子畸形试验结果 由表1可见，MTBE高剂量组与阴性对照组精子畸形率相比有显著升高(P<0.05)，其他剂量组无显著变化。精子畸形以头部畸形为主，以胖头多见，偶见无钩型、香蕉型及双头，尾部畸形少见。
2.4 小鼠血清生化指标及脏器系数测定结果 由表2可见，各剂量组AST、BUN值与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)，高剂量组ALT值与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)，各组Cr值之间差异无显著性。各剂量组肝脏、肾脏脏器系数与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)，各剂量组之间差异无显著性。肺、脑脏器系数在各剂量组均无显著升高。
表2 MTBE对小鼠血清AST、ALT、Cr、BUN及脏器系数的影响 组别
, 百拇医药
剂量
(mg/kg)
AST
(nmol.s-1.L-1)
ALT
(nmol.s-1.L-1)
BUN
(mol/L)
Cr
(μmol/L)
肝重/体重
, http://www.100md.com
肾重/体重
肺重/体重
脑重/体重
植物油
111.76±22.60
28.27± 8.06
20.37±2.00
2.01±0.53
5.950±0.604
1.486±0.261
0.880±0.140
1.640±0.251
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MTBE
1 492
139.74±10.15
35.90± 8.90
24.96±4.45
1.91±1.17
7.293±0.649
1.979±0.359
0.850±0.180
1.804±0.317
, 百拇医药
MTBE
373
135.79±10.15
30.12±10.99
25.50±2.98
1.38±0.77
7.283±1.019
1.914±0.393
0.810±0.130
1.618±0.247
, 百拇医药 MTBE
93
140.97±19.20
22.55±10.25
25.30±4.74
1.56±0.18
8.150±1.488
1.986±0.410
0.990±0.440
1.795±0.407
与阴性对照组比较，P<0.05。3 讨论
, 百拇医药
MTBE的经口急性毒性各家报道不一，为了更好的设计微核试验和精子畸形试验的剂量，本次试验做了小鼠经口急性毒性试验，结果MTBE属于低毒。这与有些学者所做的大鼠经口LD50值2 963 mg/kg～3 900 mg/kg体重有接近之处[4，5]。
微核试验结果提示MTBE可能有潜在的遗传毒性，这与周伟等人[6]做的MTBE体外微核试验结果不一致，精子畸形试验结果也表明高剂量组精子畸形率与阴性对照组相比有显著升高(P<0.05)。上述结果的产生可能与MTBE是一种间接遗传毒性物质，需经过体内代谢活化才具有遗传毒性有关。MTBE在体内的代谢产物主要有甲醛、叔丁醇(TBA)、α-羟基异丁酸等，甲醛具有致突变性，且可能为人类致癌物，TBA可致雌性小鼠甲状腺瘤和雄性大鼠肾脏肿瘤。因此在评价MTBE的毒性时，必须考虑其代谢产物的毒性[2]。另外唐国慧等人[7]采用单细胞凝胶电泳法测定出MTBE对DNA有损伤作用，表明对MTBE的遗传毒性值得进一步研究。
, http://www.100md.com
国外学者应用大鼠经呼吸道亚慢性毒性试验表明MTBE可使大鼠肝、肾体比及血清BUN升高，病理检查显示大鼠肾近曲小管细胞有损伤[8]。本次试验采用小鼠，进一步支持MTBE具有肝、肾毒作用。
参考文献
[1] 赵进顺，黄关麟.新型汽油防爆剂甲基叔丁基醚的毒性研究.中国公共卫生，1997，13：681-683.
[2] Rudo K.Methyl-tertiary-butyl ether(MTBE)-evaluation of MTBE carcinogenicity studies.Toxicol Indust Health,1995,11:167-169.
[3] 唐国惠，王俊南，庄志雄.汽油添加剂甲基叔丁醚毒性和健康效应研究进展.国外医学卫生学分册，1997，24：147-149.
, 百拇医药
[4] Elisabeth Rees,Joseph T.Acute toxicity of gasoline and some additives.Environ Health Perspect Suppl,1993,101(supp1:6)115-117.
[5] Maria G.Costantini.Health Effects of oxyenated fuels.Environ Health Perspect Suppl,1993,101(suppl:6)151-153.
[6] 周伟，叶舜华.甲基叔丁醚遗传毒性研究.卫生研究，1998，27：309-310.
[7] 唐国惠，王俊南，庄志雄.甲基叔丁醚及其代谢产物对HL-60细胞的遗传毒性测定.中华预防医学杂志，1997，31：334-336.
[8] Robinson M,John K.Fourteen and ninety-day oral toxicity studies of methyl-tertiary-butyl ether in Sprangue Dawley rats.J Am Coll Toxicol,1990,9:525-527.
(收稿日期：1999-10-18), 百拇医药