Luận Văn Phương pháp thử nghiệm độc học sử dụng hệ hô hấp của màng ty thể tim bò

TÓM TẮT: Thử nghiệm độc học môi trường sử dụng hệ hô hấp của màng ty thể tim bò là
một phương pháp thử nghiệm in vitro mới, chưa được nghiên cứu thử nghiệm tại Việt Nam. Ở
nghiên cứu này, màng ty thể (SMP) chiết xuất từ tim bò cho hoạt tính ổn định và đáp ứng yêu cầu
để dùng cho test thử độc học. Test thử SMP nhạy cảm với một số chất độc chuẩn tương tự như SMP
thu được trong một số kết quả nghiên cứu đã công bố trên thế giới. Trong phạm vi số mẫu thử,
phương pháp SMP cho kết quả tương đương với phương pháp Microtox. Phương pháp SMP tốt hơn
phương pháp Daphnia đối với chất độc hữu cơ. Với lợi thế của phương pháp là nhanh (cho kết quả
thử nghiệm trong vòng 2 giờ), giá thành thấp, độ lặp lại cao, phương pháp thử nghiệm SMP nên
được đưa vào sử dụng như các những phương pháp thử nghiệm độc học hiện có.
1.GIỚI THIỆU
Các thử nghiệm độc học môi trường dạng ống nghiệm (in vitro) sử dụng cơ thể sinh học nhỏ bé
như vi sinh vật, ấu trùng sò . hoặc các chất sống cấu trúc nhỏ bé hơn tế bào như: bào quan, enzyme,
khắc phục được những yếu điểm của các thử nghiệm dùng cơ thể sinh học bậc cao. Các thử nghiệm
in vitro này thường cho kết quả nhanh, độ lặp lại cao và rẻ hơn nhiều mà độ nhạy của phép thử
nghiệm cũng tương đương trong đa số các trường hợp. Vì không có một loại thử nghiệm nào là lý
tưởng cho tất cả các chất độc môi trường, hơn nữa, mỗi công cụ thử nghiệm đều có ưu và nhược
điểm riêng và thường chỉ nhạy cảm với một số dạng chất độc nhất định, cho nên để có được những
đánh giá rủi ro tin cậy nhất, cần sử dụng một nhóm hay một bộ công cụ thử nghiệm có mối quan hệ
sinh thái.
Ở Việt Nam các dạng thử nghiệm đã và đang tồn tại là thử nghiệm dùng cá, dùng bọ nước
(Daphina magna và Ceriodaphina cornuta), dùng tảo Selenastrum, dùng vi khuẩn Vibrio fischeri -
đây cũng là một phương pháp thử nghiệm invitro đã được thương mại hóa dưới dạng Test Kít và
yêu cầu đo trên máy chuyên dụng được sản xuất bởi công ty Microtox.
Phương pháp thử nghiệm độc tố môi trường sử dụng hệ hô hấp của màng ty thể tim bò đã được
nghiên cứu rất sớm từ cuối những năm 70 [4]. Ty thể là những bào quan riêng biệt có thể được
nghiên cứu sớm nhất và đầy đủ nhất về cả cấu trúc, cấu tạo phân tử và chức năng sinh lý, sinh hóa
trong tế bào. Vai trò chính của ty thể là cung cấp năng lượng cho tế bào thông qua việc tổng hợp
các phân tử ATP (adenosine triphosphate) mang năng lượng cao. Quá trình tổng hợp ATP được
diễn ra khá phức tạp nhờ chênh lệch thế năng (Δϕ) giữa hai bên của màng trong ty thể do quá trình
proton được bơm qua màng thông qua hoạt động của chuỗi chuyển dịch điện tử trên màng được gọi
là chuỗi hô hấp. Oxy là chất nhận điện tử cuối cùng của chuỗi hô hấp.
Hoạt động của chuỗi hô hấp thực chất là những quá trình sinh lý của các enzym thông qua trao
đổi vật chất qua màng ty thể. Vì vậy các enzym này là cửa ngõ đầu tiên của tế bào có phản ứng
nhạy cảm với sự có mặt của các chất kìm hãm - chất gây độc. Các phần màng lớp trong của ty thể
sau khi phá bằng siêu âm cho các tiểu phần hình cầu (Sub-mitochondrial particles, viết tắt là SMP)
mang các enzym của hệ hô hấp được hướng ra phía ngoài, nhờ vậy mà các phản ứng enzym có thể
được khảo sát. Bản thân SMP rất nhỏ nên phản ứng có thể được thực hiện trong ống nghiệm và
được theo dõi bằng phổ hấp thụ vì không cản bước sóng.
Về nguyên tắc thì thử nghiệm độc học dùng SMP là thử nghiệm khả năng ức chế hoạt tính của
hệ enzym của từng phần hay toàn phần chuỗi hô hấp tạo bởi sự tương tác của các enzym sau: Phức
hợp (Complex)-I: NADH dehydrogenase; Phức hợp-II: sucinate hydrogenase; Phức hợp-III:
cytochrome-c; Phức hợp-IV: ferrocytochrome-c; Phức hợp-V: ATPase. Các phản ứng thử nghiệm
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 10, SỐ 01 - 2007
Trang 34
độc học thường là: 1/ ETr: phản ứng vận chuyển điện tử xuôi với sự tham gia của 3 Phức hợp-I, III
và IV; 2/ RET: phản ứng vận chuyển điện tử ngược với sự tham gia của 3 Phức hợp-I, II và V; 3/
FEW : phản ứng lấy điện tử với sự tham gia của Phức hợp-I. Thử nghiệm độc học sử dụng hoạt tính
của của các phản ứng trên đã được công bố trong các tài liệu [1], [2], [4], [5] và[6].
Mục đích của nghiên cứu này là nhằm thử nghiệm ứng dụng phương pháp SMP ty thể tim bò
cho thử nghiệm độc học nước, bao gồm các nội dung: 1/ Thu nhận ty thể và SMP từ tim bò; 2/ Thử
nghiệm độc học dùng SPM trên cơ sở hoạt tính phản ứng RET và hoạt tính phản ứng ETr với: a)
kim loại nặng: Cd, Cu, Hg, Pb, Zn; b) Thuốc bảo vệ thực vật Carbamat và thuốc diệt cỏ Vifosalt; c)
4 mẫu nước thải công nghiệp);3/ So sánh với phương pháp thử nghiệm dùng SMP với các phương
pháp hiện hành: Daphnia và Mirotox. Sự thành công của nghiên cứu góp phần đưa thêm một
phương pháp thử nghiệm độc học invitro vào sử dụng ở Việt Nam.