Nghiên cứu tính độc di truyền của một số yếu tố môi trường ở vùng phát hiện hiện trạng sai hình nhiễm sắc thể khác thường tại lâm đồng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------ooOoo---------------

TRẦN ĐĂNG HẢI

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐỘC DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ
YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG Ở VÙNG PHÁT HIỆN
HIỆN TRẠNG SAI HÌNH NHIỄM SẮC THỂ
KHÁC THƢỜNG TẠI LÂM ĐỒNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội - 2018

Hà Nội - 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------ooOoo---------------

TRẦN ĐĂNG HẢI

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐỘC DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ
YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG Ở VÙNG PHÁT HIỆN
HIỆN TRẠNG SAI HÌNH NHIỄM SẮC THỂ
KHÁC THƢỜNG TẠI LÂM ĐỒNG

Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 62 42 01 21

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. Trịnh Đình Đạt
TS. Trần Quế

Hà Nội - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu tính độc di truyền của
một số yếu tố môi trường ở vùng phát hiện hiện trạng sai hình nhiễm sắc
thể khác thường tại Lâm Đồng” là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi, tất cả
các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố
trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Tác giả

Trần Đăng Hải


LỜI CẢM ƠN
Luận án này đƣợc hoàn thành tại trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà Nội.
Với lòng biết ơn và kính trọng, tôi xin chân thành cảm ơn:
PGS.TS Trịnh Đình Đạt, Bộ môn Di truyền học, Khoa Sinh học,
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội; TS. Trần Quế,
Viện nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong
quá trình hoàn thành luận án.

PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Vân cùng tập thể cán bộ, giảng viên Bộ
môn Di truyền học, Khoa Sinh học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại
học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy và tạo mọi điều kiện cho tôi trong quá
trình học tập và hoàn thành luận án.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các đồng chí Lãnh đạo Viện Nghiên cứu
Hạt nhân Đà Lạt, Phòng công nghệ Sinh học – Viện Nghiên cứu nhân Đà Lạt
đã giúp đỡ tôi về cơ sở vật chất trong quá trình thực hiện luận án, cảm ơn tập
thể cán bộ, giáo viên trƣờng Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Lâm Đồng nơi tôi
công tác đã chia sẻ công việc, tạo điều cho tôi trong quá trình học tập và làm
luận án.
Cuối cùng là lời cảm ơn đến gia đình tôi đã quan tâm, động viên và tạo
điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hoàn thành bản luận án này.
Tác giả luận án

Trần Đăng Hải


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan .......................................................................................................
Lời cảm ơn ..........................................................................................................
MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 13
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 16
1.1. SAI HÌNH NHIỄM SẮC THỂ................................................................. 16
1.1.1. Sai hình nhiễm sắc thể (CA) ............................................................. 16
1.1.2. Yếu tố gây độc di truyền tế bào. ....................................................... 21
1.1.2.1. Bức xạ ion hóa. .............................................................................. 21
1.1.2.2. Hóa chất đột biến........................................................................... 22
1.2. KỸ THUẬT PHÂN TÍCH SAI HÌNH NST ĐA THAM SỐ. ................. 23
1.2.1. Kỹ thuật phân tích sai hình NST. ..................................................... 23

1.2.2. Kỹ thuật phân tích micronuclei. ....................................................... 24
1.2.3. Kỹ thuật phân tích sai hình NST và micronuclei tự động. ............... 26
1.3. ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG LÊN CHỈ SỐ
SAI HÌNH NST. .............................................................................................. 26
1.3.1. Sai hình NST trong tự nhiên. ............................................................ 26
1.3.2. Sai hình NST ở ngƣời tiếp xúc với phóng xạ. .................................. 27
1.3.3. Tính độc di truyền tế bào của thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. .......... 27
1.3.4. Tính độc di truyền của hợp chất kim loại nặng. ............................... 28
1.4. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH SAI HÌNH NST Ở TẾ BÀO
LYMPHO MÁU NGOẠI VI NGƢỜI. ........................................................... 31
1.4.1. Đo liều sinh học. ............................................................................... 31
1.4.2. Cảnh báo và đánh giá nhiễm độc môi trƣờng. .................................. 34
1.4.3. Khảo sát sai hình NST và nghiên cứu tính độc di truyền ở Việt Nam. 35

1


1.5. MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN ẢNH HƢỞNG ĐẾN SAI HÌNH NST TẠI
VIỆT NAM. .................................................................................................... 36
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 38
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU. ................................................................ 38
2.1.1. Đối tƣợng khảo sát in vivo. .............................................................. 38
2.1.1.1. Nhóm đối tượng dân cư ngẫu nhiên. ............................................. 38
2.1.1.2. Nhóm đối tượng dân cư đặc thù môi trường. ................................ 38
2.1.2. Đối tƣợng khảo sát in vitro. .............................................................. 38
2.1.2.1. Tế bào lympho máu ngoại vi người khỏe mạnh. ............................ 38
2.1.2.2. Vật liệu nghiên cứu. ....................................................................... 39
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................ 41
2.2.1. Phƣơng pháp điều tra và chọn mẫu. ................................................. 41
2.2.2. Kỹ thuật nuôi cấy tế bào lympho và làm tiêu bản hiển vi. ............... 41

2.2.2.1. Nuôi cấy tế bào lympho người và tiêu bản sai hình NST. ............. 41
2.2.2.2. Nuôi cấy tế bào và tiêu bản micronuclei. ..................................... 43
2.2.3. Phƣơng pháp phân tích sai hình NST. .............................................. 44
2.2.3.1. Kỹ thuật phân tích hiển vi. ............................................................. 44
2.2.3.2. Các chỉ số phân tích: ..................................................................... 45
2.2.4. Thiết kế thí nghiệm in vitro để xác định tính độc di truyền. ............ 46
2.2.4.1. Thí nghiệm xác định tính độc di truyền gây bởi thuốc Bini 58,
Tasodant và Glyphosan. ............................................................................. 46
2.2.4.2. Thiết kế thí nghiệm phơi nhiễm kép in vitro với bức xạ gamma. .. 48
2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu. ............................................................... 49
2.2.5.1. Tần số. ............................................................................................ 49
2.2.5.2. Độ lệch chuẩn (standard deviation - SD): .................................... 50
2.2.5.3 Phương pháp kiểm định t (t-test). ................................................... 50
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................... 51

2


3.1.KHẢO SÁT SAI HÌNH NST Ở ĐỐI TƢỢNG DÂN CƢ NGẪU NHIÊN. . 51
3.1.1. Đánh giá tiêu chuẩn y tế của mẫu ngẫu nhiên. ................................. 51
3.1.2. Kết quả đánh giá chỉ số phân bào nguyên nhiễm ............................. 51
3.1.3. Kết quả phân tích sai hình NST. ....................................................... 51
3.1.3.1. Theo nhóm giới tính. ...................................................................... 53
3.1.3.2. Đánh giá theo nhóm tuổi. .............................................................. 54
3.1.3.3.Đánh giá theo nhóm công việc ....................................................... 55
3.1.3.4. Đánh giá theo nhóm hút thuốc lá. ................................................. 56
3.2.KHẢO SÁT SAI HÌNH NST Ở MỘT SỐ NHÓM ĐỐI TƢỢNG DÂN
CƢ ĐẶC THÙ MÔI TRƢỜNG...................................................................... 59
3.2.1. Nhóm đối tƣợng công việc chẩn đoán hình ảnh tại một số bệnh viện.... 59
3.2.1.1. Điều tra các yếu tố liên quan đến nhóm đối tượng. ...................... 59

3.2.1.2. Kết quả phân tích sai hình NST. .................................................... 59
3.2.2. Kết quả khảo sát nhóm nạn nhân chất độc chiến tranh thuộc quản lý
của Sở Lao động - Thƣơng binh và Xã hội Lâm Đồng. ............................. 62
3.2.2.1. Điều tra các yếu tố liên quan đến nhóm đối tượng. ...................... 62
3.2.2.2. Kết quả phân tích sai hình NST. .................................................... 63
3.2.3. Khảo sát sai hình NST ở các đối tƣợng dân cƣ chuyên sản xuất trà,
cà phê, dâu tằm và sử dụng nƣớc ngầm tại chỗ. ......................................... 66
3.2.3.1. Điều tra các yếu tố liên quan đến nhóm đối tượng. ...................... 66
3.2.3.2. Kết quả phân tích sai hình NST. .................................................... 68
3.2.3.3. Kết quả phân tích micronuclei....................................................... 72
3.3.NGHIÊN CỨU TÍNH ĐỘC DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ HÓA CHẤT SỬ
DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP DẠNG LÂN HỮU CƠ, CLO HỮU CƠ ..... 77
3.3.1. Tính độc di truyền của Bini 58 40EC (Dimethoate 95%). ............... 77
3.3.1.1. Ảnh hưởng của Bini 58 40EC đến chỉ số sai hình NST ...................... 77
3.3.1.2. Ảnh hưởng của Bini 58 40EC đến chỉ số micronuclei. .................. 81

3


3.3.2. Tính độc di truyền của Tasodant 600EC. ......................................... 84
3.3.2.1. Ảnh hưởng của Tasodant 600EC đến chỉ số sai hình NST. ........... 84
3.3.2.2. Ảnh hưởng của Tasodant 600EC đến chỉ số micronuclei. ............ 88
3.3.3. Tính độc di truyền của nhóm hoạt chất Glyphosate ......................... 89
3.3.3.1. Ảnh hưởng của Glyphosan 480SL đến chỉ số sai hình NST. ......... 89
3.3.3.2 Ảnh hưởng của Glyphosan 480SL đến chỉ số micronuclei............. 91
3.4.NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP PHƠI NHIỄM KÉP ĐỂ ĐÁNH GIÁ TÍNH
ĐỘC DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT KIM LOẠI NẶNG TÍCH
LŨY SINH HỌC BỀN. ................................................................................... 96
3.4.1. Khảo sát tính độc di truyền của Asen. .............................................. 97
3.4.1.1. Kết quả khảo sát sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn phần

phơi nhiễm đơn Asen. ................................................................................. 97
3.4.1.2. Kết quả khảo sát micronuclei ở tế bào lympho máu toàn phần phơi
nhiễm đơn Asen. .......................................................................................... 99
3.4.1.3. Kết quả khảo sát sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn phần
phơi nhiễm kép Asen / bức xạ gamma. ..................................................... 101
3.4.2. Khảo sát tính độc di truyền của Cadimi ......................................... 108
3.4.2.1. Kết quả khảo sát sai hình NSTở tế bào lymphomáu toàn phần phơi
nhiễm đơn Cadimi. .................................................................................... 108
3.4.2.2. Kết quả khảo sát micronuclei ở tế bào lympho máu toàn phần phơi
nhiễm đơn Cadimi. .................................................................................... 110
3.4.2.2. Kết quả khảo sát sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn phần
phơi nhiễm kép Cadimi / bức xạ gamma. ................................................. 112
3.4.3. Khảo sát tính độc di truyền của Chì. .............................................. 118
3.4.3.1. Kết quả khảo sát sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn phần
phơi nhiễm đơn Chì. .................................................................................. 118

4


3.4.3.2. Kết quả khảo sát micronuclei ở tế bào lympho máu toàn phần phơi
nhiễm đơn Chì. .......................................................................................... 120
3.4.3.3. Kết quả khảo sát sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn phần
phơi nhiễm kép Chì / bức xạ gamma. ....................................................... 121
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 128
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢLIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN. .......................................................................................... 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 131
PHỤ LỤC

5

DANH MỤC TỪ KHÓA VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Binu

Binuclei cell

Tế bào 2 nhân

CA

Chromosome aberrations

Sai hình nhiễm sắc thể

Chb

Chromatid break

Đứt gãy nhiễm sắc tử

Di

Dicentric aberration

Sai hình nhiễm sắc thể 2 tâm động

DNA

Deoxyribonucleic acid

Axit Deoxyribo Nucleic

DSB

Double strand break

Đứt gãy chuỗi đôi

IAEA

International Atomic Energy Agency

Cơ quan năng lƣợng nguyên tử Quốc
tế

FISH

Fluorescense In Situ Hybridization

Lai huỳnh quang tại chỗ

Fra

Fragment aberration

Sai hình nhiễm sắc thể mất tâm động

LET

Linear energy transfer

Sự truyền năng lƣợng tuyến tính

Met.

Metapha

Kỳ giữa của chu kỳ phân bào

MI

Mitotic index

Chỉ số phân bào

MN

Micronuclei

Vi nhân

Mononu Mononuclei cell

Tế bào đơn nhân

NST

Chromosome

Nhiễm sắc thể

Rad

Radical

Sai hình nhiễm sắc tử dạng cánh

Ri

Ring aberration .

Sai hình nhiễm sắc thể vòng

SSB

Single strand break

Đứt gãy chuỗi đơn

Tetranu

Tetranuclei cell

Tế bào 4 nhân

Trinu

Trinuclei cell

Tế bào 3 nhân
6


WHO

World Health Organization

Tổ chức Y tế thế giới

Cytotoxicity

Tính độc tế bào

Cytogenotoxicity

Tính độc di truyền tế bào

Genotoxicity

Tính độc di truyền

Multiparametter

Đa tham số

Chromosome aberration

Sai hình nhiễm sắc thể

Micronuclei

Vi nhân

Confirm

Làm cho chính xác (hiệu chỉnh)

Capture

Ảnh trích xuất từ hệ thống phân tích
tự động

tdi, tfra, tchb, tra, tmn, tMI, tbinu, ttetranu

Các giá trị kiểm định t của các chỉ số:
đa tâm, mảnh không tâm, đứt nhiễm
sắc tử, vi nhân, chỉ số phân bào
nguyên nhiễm, tế bào 2 nhân, tế bào
4 nhân

7

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Bảng thiết kế thí nghiệm đánh giá chỉ số sai hình NST và
micronuclei in vitro gây bởi Bini 58, Tasodant và Glyphosan. ...................... 47
Bảng 2.2. Thiết kế thí nghiệm đánh giá chỉ số micronuclei in vitro gây bởi
Bini 58, Tasodant hoặc Glyphosan. ................................................................ 47
Bảng 2.3. Thiết kế thí nghiệm phơi nhiễm kép Asen/gamma và gamma/Asen . 48
Bảng 2.4. Thiết kế thí nghiệm phơi nhiễm kép Chì/gamma và gamma/Chì .. 49
Bảng 2.5. Bảng thiết kế thí nghiệm phơi nhiễm kép Cadimi/gamma và
gamma/Cadimi. ............................................................................................... 49
Bảng 3.1. Tần số các kiểu sai hình NST ngẫu nhiên ở cấp độ quần thể. ........ 53
Bảng 3.2. Kết quả thống kê các giá trị sai hình NST theo nhóm giới tính. .... 53
Bảng 3.3. Kết quả thống kê các giá trị sai hình NST theo nhóm tuổi (%). ...... 54
Bảng 3.4. Kết quả thống kê các giá trị sai hình NST theo nhóm công việc (%) 55
Bảng 3.5. Kết quả thống kê các giá trị sai hình NST theo hút thuốc (%)........ 56
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá giá trị thống kê ở các nhóm dân cƣ ngẫu nhiên........ 57
Bảng 3.7. Thống kê kết quả phân tích theo nhóm bệnh viện. ......................... 62
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá giá trị thống kê theo phân nhóm. ........................ 65
Bảng 3.9. Tình hình sử dụng hóa nông dƣợc xã Tân Hà năm 2014 ............... 67
Bảng 3.10. Kết quả thống kê phân nhóm về các giá trị sai hình NST. ........... 71
Bảng 3.11. Thống kê số liệu khảo sát micronuclei ở nhóm đối tƣợng đặc thù
trồng trà, cà phê, dâu tằm. ............................................................................... 72
Bảng 3.12. Kết quả tổng hợp thống kê phân nhóm về chỉ số micronuclei ..... 73
Bảng 3.13. So sánh kết quả thống kê giữa 4 nhóm đối tƣợng khảo sát. ......... 74
Bảng 3.14. Số liệu phân tích chỉ số sai hình NST ở các mẫu phơi nhiễm Bini
58 10-4 (B10-4).................................................................................................. 79
Bảng: 3.15. Kết quả tỷ lệ % tế bào 2 nhân ở các mẫu phơi nhiễm Bini 58 .... 82

8

Bảng 3.16. Số liệu phân tích micronuclei ở các mẫu phơi nhiễm Bini 58. .... 83
Bảng 3.17. Số liệu phân tích sai hình NST ở các mẫu phơi nhiễm Tasodant. 86
Bảng 3.18. Đánh giá tế bào 2 nhân ở các mẫu phơi nhiễm Tasodan 600EC. . 88
Bảng 3.19. Số liệu phân tích micronuclei do phơi nhiễm Tasodant ............... 89
Bảng 3.20. Số liệu phân tích chỉ số sai hình NST ở các mẫu phơi nhiễm
Glyphosan........................................................................................................ 90
Bảng 3.21. Số liệu phân tích micronuclei ở các mẫu phơi nhiễm Glyphosan
480SL. ............................................................................................................. 92
Bảng 3.22. Số liệu phân tích chỉ số micronuclei ở các mẫu phơi nhiễm
Glyphosan........................................................................................................ 93
Bảng 3.23. Kết quả phân tích chỉ số phân bào nguyên nhiễm ở tế bào lympho
nuôi cấy máu toàn phần phơi nhiễm Asen. ..................................................... 97
Bảng 3.24. Số liệu phân tích sai hình NST ở tế bào lympho nuôi cấy máu
toàn phần phơi nhiễm As3+ .............................................................................. 98
Bảng 3.25. Số liệu phân tích ảnh hƣởng của Asen đến binuclei ở các nồng độ
phơi nhiễm khác nhau. .................................................................................. 100
Bảng 3.26. Số liệu phân tích micronuclei ở tế bào lympho trong nuôi cấy máu
toàn phần phơi nhiễm Asen. .......................................................................... 101
Bảng 3.27. Số liệu phân tích chỉ số phân bào nguyên nhiễm ở các điểm phối
hợp phơi nhiễm kép As3+ / bức xạ gamma .................................................... 102
Bảng 3.28. Số liệu phân tích sai hình NST ở các điểm phơi nhiễm kép Asen
và bức xạ gamma........................................................................................... 105
Bảng 3.29. Số liệu phân tích chỉ số phân bào nguyên nhiễmở tế bào lympho máu
toàn phần phơi nhiễm Cadimi .............................................................................. 106
Bảng 3.30. Số liệu phân tích chỉ số sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn
phần phơi nhiễm Cadimi. .............................................................................. 109

9

Bảng 3.31. Số liệu phân tích tế bào lympho 2 nhân trong máu toàn phần phơi
nhiễm Cadimi ................................................................................................ 110
Bảng 3.32. Số liệu phân tích micronuclei ở tế bào lympho máu toàn phần phơi
nhiễm Cadimi ................................................................................................ 111
Bảng 3.33. Số liệu phân tích chỉ số phân bào nguyên nhiễm ở tế bào lympho
máu toàn phần phơi nhiễm kép Cadimi và bức xạ gamma ........................... 113
Bảng 3.34. Số liệu phân tích sai hình NST ở tế bào lympho máu toàn phần
phơi nhiễm kép Cadimi / bức xạ gamma. ..................................................... 115
Bảng 3.35. Số liệu phân tích chỉ số phân bào nguyên nhiễm MI ở tế bào
lympho máu toàn phần phơi nhiễm Chì ........................................................ 118
Bảng 3.36. Số liệu sai hình NST ở tế bào lympho phơi nhiễm Chì .............. 119
Bảng 3.37. Số liệu phân tích tế bào lympho 2 nhân trong máu toàn phần phơi
nhiễm Chì. ..................................................................................................... 120
Bảng 3.38. Số liệu phân tích micronuclei ở tế bào lympho máu toàn phần phơi
nhiễm Chì. ..................................................................................................... 120
Bảng 3.39. Số liệu phân tích chỉ số phân bào nguyên nhiễm ở tế bào lympho
phơi nhiễm kép Chì và bức xạ gamma. ......................................................... 122
Bảng 3.40. Số liệu thống kê kết quả phân tích sai hình NST ở tế bào lympho
phơi nhiễm kép Chì/ bức xạ gamma. ............................................................ 123

10


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sai hình nhiễm sắc thể. .................................................................. 17
Hình 1.2. Các sai hình nhiễm sắc tử................................................................ 17
Hình 1.3. Sơ đồ minh họa sự hình thành CA từ các tổn thƣơng DSB và SSB ở
pha G1 (Savage 1960, 2016; Tran Que 2014). ................................................ 18
Hình 1.4. Các kiểu sai hình NST do 2 tổn thƣơng DSB ở 2 NST khác nhau

(Savage 1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011). ....................................... 19
Hình 1.5. Các kiểu sai hình NST do 3 tổn thƣơng DSB với sự tham gia của 3
NST (Savage 1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011)................................ 19
Hình 1.6. Các kiểu sai hình NST do 2 DSB trên 2 vai của 1 NST (Savage
1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011). ..................................................... 20
Hình 1.7: Các kiểu sai hình NST do 2 DSB trên cùng vai của 1 NST. (Savage
1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011). ..................................................... 20
Hình 1.8. Minh họa sự hình thành radical từ tổn thƣơng SSB ở pha G1.
(Savage 1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011). ....................................... 21
Hình 1.9. Các kiểu sai hình nhiễm sắc tử khác nhau do vị trí tổn thƣơng SSB
trên cùng 1 NST. (Savage 1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2001, 2011). 21
Hình 1.10. Kỳ giữa có 1 dicentric có 46 đơn vị nhiễm sắc (Tran Que et al.
2007)................................................................................................................ 24
Hình 1.11. Phân loại nguồn gốc của micronuclei (Savage 2016) ................... 25
Hình 1.12. Bằng chứng sai hình hiếm gặp: radical, appoptosis và dƣ NST ở
Tân Hà năm 2000 (Báo cáo của Sở Khoa học- Công nghệ Lâm Đồng 2000) 35
Hình 3.1. Một số kiểu sai hình đại diện ở nhóm đối tƣợng ngẫu nhiên. ........ 52
Hình 3.2. Bằng chứng sai hình đa tâm, mảnh, đứt nhiễm sắc tử và radical phát
hiện ở nhóm đối tƣợng nhân viên chẩn đoán hình ảnh. .................................. 61
Hình 3.3. Bằng chứng một số kiểu sai hình NST điển hình ở nhóm nạn nhân
chất độc chiến tranh. ....................................................................................... 64

11


Hình 3.4. Bằng chứng sai hình NST phân tích đƣợc ở nhómdân cƣ Tân Hà
năm 2016. ........................................................................................................ 69
Hình 3.5. Bằng chứng micronuclei phát hiện ở nhóm đối tƣợng Tân Hà. ..... 72
Hình 3.6. Cơ chế hình thành radical từ SSB ở pha G1 (hình tự vẽ) ................ 76
Hình 3.7. Các kiểu sai hình NST bắt gặp ở các mẫu phơi nhiễm Bini 58 ...... 78

Hình 3.8. Biểu đồ biểu diễn sự liên quan giữa tần số các kiểu sai hình NST
với nồng độ và cách phơi nhiễm Bini 58 ........................................................ 80
Hình 3.9. Tế bào 2 nhân, 4 nhân ở các mẫu phơi nhiễm Bini 58. .................. 82
Hình 3.10. Các kiểu sai hình NST ở các mẫu phơi nhiễm Tasodant .............. 85
Hình 3.11. Biểu đồ biểu diễn sự liên quan giữa tần số các kiểu sai hình NST
với nồng độ và cách phơi nhiễm Tasodant. .................................................... 87
Hình 3.12. Micronuclei trong tế bào 2 nhân, 4 nhân ...................................... 88
Hình 3.13. Biểu đồ biểu diễn sự liên quan giữa tần số các kiểu sai hình NST
với nồng độ và cách phơi nhiễm Glyphosan ................................................... 91
Hình 3.14. Biểu đồ so sánh tần số fx với nồng độ và cách phơi nhiễm thuốc........... 94
Hình 3.15. Biểu đồ so sánh tần số MN với nồng độ và cách phơi nhiễm thuốc. .... 94
Hình 3.16. Sai hình do phối hợp phơi nhiễm kép As3+ / bức xạ gamma ...... 104
Hình 3.17. Biểu đồ về mối quan hệ giữa các điểm phối hợp Asen / gamma với
tần số các kiểu sai hình NST ......................................................................... 106
Hình 3.18. Kiểu sai hình đặc trƣng phóng xạ ở các mẫu phơi nhiễm kép. ... 114
Hình 3.19. Biểu đồ về mối quan hệ giữa các điểm phối hợp Cadimi / gamma
với tần số các kiểu sai hình NST. .................................................................. 116
Hình 3.20. Biểu đồ về mối quan hệ giữa các điểm phối hợpChì / gamma với
tần số các kiểu sai hình NST ......................................................................... 122
Hình 3.21. Biểu đồ so sánh ảnh hƣởng của Asen, Cadimi và Chì lên phổ sai
hình NST ở tế bào lympho phơi nhiễm bức xạ gamma. ............................... 127

12


MỞ ĐẦU
Tính độc di truyền tế bào là một thuật ngữ di truyền học đƣợc sử dụng
để chỉ hiệu ứng tổn thƣơng vật liệu di truyền và khiếm khuyết phục hồi tổn
thƣơng vật liệu di truyền tế bào. Thành tựu kỹ thuật nuôi cấy tế bào lympho
máu ngoại vi ngƣời ra đời năm 1960 đƣợc đánh giá là 1 trong 3 chìa khóa

thúc đẩy các nghiên cứu sinh học, y học của thế kỷ XX, mở ra triển vọng
đánh giá tính độc di truyền tế bào bằng kỹ thuật phân tích sai hình nhiễm
sắc thể (NST). Với những đóng góp khoa học, phòng thí nghiệm Sinh Y
Dƣợc Học Phóng Xạ, Viện Nghiên cứu hạt nhân đƣợc giới thiệu trên WHO
newsletter tháng 12 năm 2014 và trở thành thành viên của WHO BioDose
Networks.
Cảnh báo tính độc di truyền tế bào của các yếu tố nhiễm bẩn môi
trƣờng có ý nghĩa chiến lƣợc nhằm kiểm soát và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Hậu quả của việc sử dụng nguồn thuốc bảo vệ thực vật, hóa chất bảo quản
thực phẩm không kiểm soát số lƣợng, thành phần trong những năm qua, của
khoảng 544 triệu lít chất da cam, 20 triệu lít chất trắng, 8 triệu lít chất xanh da
trời, 9 triệu kg chất CS và 3 triệu kg chất Melathion trong đó dƣ lƣợng Dioxin
là rất nghiêm trọng đối với hệ sinh thái, môi trƣờng và con ngƣời Việt Nam.
Chúng ta nằm trong nhóm quốc gia có số bệnh nhân ung thƣ và tỷ lệ tăng ung
thƣ cao nhất Thế giới, từ 60.000 ca (2000) lên 126.000 ca (2010), dự kiến có
khoảng 189.000 ca vào năm 2020, hàng năm khoảng 20.000 ca ung thƣ mới,
hiện tại có khoảng 94.000 ngƣời chết mỗi năm. Ung thƣ, ngộ độc hoá nông
dƣợc và chất bảo quản thực phẩm hầu nhƣ có ở khắp các địa phƣơng, hàng
vạn nạn nhân chất độc chiến tranh mắc các bệnh hiểm nghèo liên quan đến di
truyền, hàng vạn con cái họ bị dị tật, dị dạng, thiểu năng trí tuệ nhƣ một thách
thức cần cảnh báo. Hiện trạng sai hình nhiễm sắc thể khác thƣờng cũng đã

13


đƣợc phát hiện ở các đối tƣợng chuyên canh trà, cà phê, dâu tằm có sử dụng
các loại thuốc bảo vệ thực vật lân hữu cơ, clo hữu cơ.
Đề tài “Nghiên cứu tính độc di truyền của một số yếu tố môi trường ở
vùng phát hiện hiện trạng sai hình NST khác thường tại Lâm Đồng” là một
sự đóng góp trong lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật phân tích sai hình NST vào

việc cảnh báo và đề xuất giải pháp đánh giá tính độc di truyền tế bào của một
số yếu tố nhiễm bẩn môi trƣờng dạng các chất độc tích lũy sinh học bền và
các chất lắng đọng hữu cơ bền nhằm góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Mục tiêu luận án
- Cung cấp bộ số liệu hiện trạng sai hình NST ngẫu nhiên và sai hình
NST một số nhóm dân cƣ chịu ảnh hƣởng của môi trƣờng đặc thù tại địa
phƣơng.
- Phát triển giải pháp phơi nhiễm kép với phóng xạ để đánh giá tính độc
di truyền của các yếu tố nhiễm bẩn môi trƣờng trên hệ tế bào lympho máu
ngoại vi ngƣời.
- Trợ giúp kỹ thuật và phát triển bộ số liệu phục vụ công tác định liều
sinh học, đánh giá nhiễm độc môi trƣờng tại Việt Nam.
Đóng góp mới của luận án
- Công bố đƣợc bộ số liệu khảo sát sai hình NST ngẫu nhiên và môi
trƣờng đặc thù ở một số nhóm dân cƣ địa phƣơng.
- Phát triển giải pháp phơi nhiễm kép với bức xạ ion hóa để xác định
tính độc di truyền của một số hóa chất nhiễm bẩn môi trƣờng đặc thù do sản
xuất nông nghiệp và do kim loại nặng.
Các nội dung nghiên cứu
- Sai hình NST ở các đối tƣợng dân cƣ ngẫu nhiên.
- Sai hình NST ở các đối tƣợng dân cƣ có môi trƣờng đặc thù.
- Tính độc di truyền của một số hóa chất sử dụng trong nông nghiệp
dạng lân hữu cơ, clo hữu cơ.

14


- Giải pháp phơi nhiễm kép để đánh giá tính độc di truyền của một số
hợp chất kim loại nặng tích lũy sinh học bền.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Phát triển kỹ thuật phân tích sai hình NST ở tế bào lympho máu ngoại
vi ngƣời để đo liều cá nhân ứng dụng trong xạ trị ung thƣ, cấp cứu y tế các
nạn nhân phóng xạ, đánh giá nhiễm bẩn môi trƣờng.
- Cung cấp bộ số liệu sai hình NST in vivo và in vitro phục vụ công tác
đo liều sinh học, đánh giá nhiễm bẩn môi trƣờng, quản lý y tế các đối tƣợng
nhân viên bức xạ và ngƣời làm công tác độc hại.
- Phát triển giải pháp phơi nhiễm kép với bức xạ ion hóa để xác định
tính độc di truyền của một số hóa chất nhiễm bẩn môi trƣờng đặc thù do sản
xuất nông nghiệp và kim loại nặng.

15


Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

SAI HÌNH NHIỄM SẮC THỂ.
1.1.1. Sai hình nhiễm sắc thể (CA)
Tính độc di truyền tế bào là một thuật ngữ di truyền học đƣợc sử dụng

để chỉ hiệu ứng tổn thƣơng vật liệu di truyền và sự khiếm khuyết phục hồi tổn
thƣơng vật liệu di truyền tế bào. Sai hình NST là sự biểu hiện kiểu hình của
các tổn thƣơng phân tử ADN và đƣợc phân tích ở cấp độ tế bào. Sai hình NST
là thuật ngữ di truyền học, chỉ những thay đổi về kiểu hình của cấu trúc NST
khác với kiểu nhân bình thƣờng của loài. Kiểu nhân mang tính đặc trƣng loài
về số lƣợng NST, kích thƣớc tƣơng đối và chỉ số tâm động của các cặp NST
tƣơng đồng. NST là cấu trúc liên kết nhiều cấp độ của 1 phân tử ADN với các
thành phần protein kiềm và protein axit. Mỗi NST có cấu trúc điển hình gồm
2 vai liên kết với nhau bởi tâm động, kết thúc NST là đoạn ADN có trật tự lặp
lại liên tục gọi là telomere, telomere có vai trò giới hạn NST làm cho chúng

không thể tái liên kết với nhau.
Cấu trúc NST cũng phụ thuộc vào các pha của chu kỳ tế bào, ở pha G1
NST chỉ có 1 phân tử ADN, sau pha S mỗi NST gồm 2 nhiễm sắc tử y hệt
nhau liên kết nhau bởi tâm động.
Savage 1960, Natarajan 1982, Vanzeland 1983 cùng nhiều tác giả khác
đã chứng minh đƣợc thuyết về nguồn gốc của sai hình NST, theo đó sai hình
NST đƣợc tạo thành từ các tổn thƣơng chuỗi đôi (DSB)hoặc chuỗi đơn (SSB)
trực tiếp hoặc gián tiếp do cơ chế phục hồi nhầm hoặc khuyết phục hồi các
tổn thƣơng điểm [30, 76, 77, 124, 133]. Thuyết về nguồn gốc sai hình NST từ
các tổn thƣơng DSB, SSB và tái liên kết cặp “đầu dính” các mảnh đƣợc sử
dụng cho đến ngày nay [30, 76, 133]. Sai hình NST là một tập hợp kiểu hình,
đƣợc phân loại theo hình ảnh và cấp độ cấu trúc NST trong chu kỳ tế bào. Sai
hình NST gồm: sai hình kiểu NST và sai hình kiểu nhiễm sắc tử. Sai hình
kiểu NST gồm: các kiểu sai hình bất ổn định nhƣ sai hình đa tâm, mảnh

16


không tâm, vòng có tâm, vòng không tâm, các kiểu sai hình ổn định nhƣ
chuyển đoạn, đảo đoạn.
Một số kiểu sai hình kiểu NST đƣợc minh họa theo Savage nhƣ sau:

2 tâm

3 tâm

Vòng

Minute

Chuyển và đảo đoạn

Hình 1.1. Sai hình nhiễm sắc thể.
Sai hình kiểu nhiễm sắc tử gồm: đứt nhiễm sắc tử và các liên kết tạo
cánh [30, 76, 77, 124, 133].
Một số kiểu sai hình nhiễm sắc tử đƣợc minh họa theo Savage nhƣ sau:

Đứt nhiễm sắc tử

3 cánh

3 cánh

4 cánh

4 cánh

Hình 1.2. Các sai hình nhiễm sắc tử.
Các nghiên cứu về cơ chế cho thấy kiểu sai hình NST phụ thuộc vào
kiểu tổn thƣơng phân tử ADN, cơ chế phục hồi tổn thƣơng và biểu hiện trong
chu kỳ tế bào [30, 76, 77, 124, 133]. Các tổn thƣơng chuỗi đôi (DSB) từ G1
hình thành các sai hình kiểu NST và các tổn thƣơng chuỗi đơn (SSB) từ G1
hình thành các sai hình kiểu nhiễm sắc tử [30, 76, 133].
Hệ thống phân loại sai hình NST của Savage chỉ ra các mối quan hệ
giữa kiểu tổn thƣơng phân tử ADN ở G1 với các kiểu sai hình NST ở kì giữa
đƣợc minh họa nhƣ sau:

17

Hình 1.3. Sơ đồ minh họa sự hình thành CA từ các tổn thương DSB và
SSB ở pha G1 (Savage 1960, 2016; Tran Que 2014).
(a: mảnh; b: minut; c, d: hai tâm; e, f: vòng; g: cánh; h, i: đứt nhiễm sắc tử;
j: chân chó)
Thuyết tái hợp của Savage 1960 giải thích quá trình hình thành sai hình
NST đƣợc chấp nhận đến ngày nay [133]. Thuyết bắt đầu từ thực tế tổn
thƣơng phân tử ADN làm xuất hiện các “đầu dính” có khả năng tái liên kết
cặp với nhau để hình thành nên cấu trúc mới. Nhƣ vậy kiểu sai hình NST
trƣớc hết phụ thuộc vào kiểu tổn thƣơng phân tử ADN, các tổn thƣơng sợi
đơn làm xuất hiện các kiểu sai hình nhiễm sắc tử, các tổn thƣơng sợi đôi làm
xuất hiện các kiểu sai hình NST. Kiểu sai hình NST cũng phụ thuộc vào số
tổn thƣơng phân tử ADN, số NST tham gia và vị trí tổn thƣơng trên cùng một
NST.
Sự tái liên kết các “đầu dính ” mang tính ngẫu nhiên. Nhƣ vậy kiểu sai
hình NST cũng phụ thuộc vào xác suất bắt gặp giữa 2 “đầu dính”. Mô hình
Savage đã giải thích đƣợc các qui luật sinh học và toán học của qui luật hình
thành các kiểu sai hình NST.

18


Hình 1.4. Các kiểu sai hình NST do 2 tổn thương DSB ở 2 NST khác nhau
(Savage 1960, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011).
Với 4 “đầu dính” có xác suất liên kết thì sẽ có 12 tổ hợp liên kết trong đó
½ ở dạng liên kết hoàn toàn và ½ ở dạng liên kết không hoàn toàn. Các liên
kết hoàn toàn sẽ có số lƣợng đơn vị nhiễm sắc bảo toàn ở kỳ giữa.

Hình 1.5. Các kiểu sai hình NST do 3 tổn thương DSB với sự tham gia của
3 NST(Savage 1960, 2010, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011).
Trong trƣờng hợp này số tổ hợp khác nhau là 240. Ngoài sai hình không

tâm và mảnh không tâm có xuất hiện các mảnh 3 tâm và vòng.

19


Hình 1.6. Các kiểu sai hình NST do 2 DSB trên 2 vai của 1 NST
(Savage 1960, 2010, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011).
Vòng có tâm xuất hiện khi 2 “đầu dính” của đoạn có tâm tái liên kết.

Hình 1.7: Các kiểu sai hình NST do 2 DSB trên cùng vai của 1 NST.
(Savage 1960, 2010, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011).
Vòng không tâm xuất hiện khi 2 “đầu dính” của đoạn không tâm
tái liên kết.
Sai hình nhiễm sắc tử cũng đƣợc hình thành trên quy luật tái liên kết
các cặp các “đầu dính” do tổn thƣơng SSB tạo nên.

20


Hai tổn thƣơng SSB từ 2 NST ở pha G1

Các kiểu radical do

Các kiểu radical do tái liên kết không hoàn toàn

tái liên kết hoàn toàn.

Một số kiểu radical có tham gia 3 NST
Hình 1.8. Minh họa sự hình thành radical từ tổn thương SSB ở pha G1.
(Savage 1960, 2010, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2011).

Hình 1.9. Các kiểu sai hình nhiễm sắc tử khác nhau do vị trí tổn thương SSB
trên cùng 1 NST. (Savage 2010, 2016, Natarajan 1986, IAEA 2001, 2011).
1.1.2. Yếu tố gây độc di truyền tế bào.
1.1.2.1. Bức xạ ion hóa.
Bức xạ ion hóa gây hiệu ứng sinh học theo 3 giai đoạn: Vật lý, hóa
học và sinh học, có nghĩa vừa gây tổn thƣơng trực tiếp vừa gây tổn thƣơng
21