前言:苏丹IV,又称猩红(Scarlet Red),是一种人工合成的偶氮类、油溶性的化工染色剂,被大量地应用在生物、化学等领域。虽然苏丹IV是一种工业染色剂,但由于其鲜艳的颜色和不易褪色的特性,印度等一些国家还允许将苏丹IV添加到辣椒粉中。目前,国际癌症研究机构(IARC)将苏丹IV归为第三类可致癌物质,即现存证据不能就其对人类致癌性进行分类。但其潜在致癌性引起食用苏丹IV污染食物人群的恐慌。进入体内的苏丹IV主要通过胃肠道微生物还原酶、肝和肝外组织微粒体酶和细胞质的还原酶进行代谢,在体内生成相应的胺类物质。多项体外致突变试验和动物致癌试验中发现苏丹IV的致突变性和致癌性与代谢生成的胺类物质有关。苏丹IV作为一种动物致癌物,其致癌性已经在兔、大鼠身上得到了证实。但其对人类的致癌性和诱导肿瘤的机制至今仍然是不明确的。本研究选用的是一种代谢完全的人类来源的肝肿瘤细胞系HepG2细胞,它不仅保持了人正常肝实质细胞的许多功能,还保留了一系列生物转化过程中的I相和II相酶,是检测外来化合物遗传毒性的理想细胞系。本研究以HepG2细胞为试验系统,研究苏丹IV的遗传毒性及氧化性DNA损伤机制,以期为评价苏丹IV对人类的致癌危险性提供实验室依据。方法:以HepG2细胞为检测系统。用单细胞凝胶电泳(SCGE)检测DNA链断裂,微核试验(MNT)检测细胞染色体损伤。为了阐明苏丹IV对HepG2细胞的遗传毒性机制,我们用细胞内2’,7-二氢二氯荧光素(DCFH-DA)法测定细胞内活性氧(ROS)的浓度,用免疫过氧化酶染色的方法检测细胞内8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)的水平。通过加入谷胱苷肽(GSH)合成抑制剂2-氨基4-(S-丁基磺酰亚氨)(BSO)和GSH合成前体物N-乙酰半胱氨酸(NAC),来调节细胞内GSH的水平,再经苏丹IV染毒,用SCGE技术测定此时HepG2细胞彗星尾部DNA%。最后,我们还用MTT试验检测BSO预处理后苏丹IV肝细胞毒性。结果:25-100μM苏丹IV与HepG2细胞接触1h后,引起细胞内DNA链的断裂,荧光显微镜下显示细胞呈现彗星样拖尾,其尾长和尾部DNA的百分含量明显增加,且呈剂量依赖关系。细胞内的微核发生率随着苏丹IV剂量的增加而增多,细胞内微核发生率与对照组相比其差异具有统计学意义(P<0.01)。50-100μM的苏丹IV作用于HepG2细胞1h后,细胞内ROS水平与对照组相比其差异具有统计学意义(P<0.05)。HepG2细胞与苏丹红IV接触3h后,细胞内8-OHdG表达水平在所有剂量组均比对照组明显(P<0.05或P<0.01),且呈剂量依赖关系。BSO预处理后可使苏丹IV对肝细胞DNA链断裂更明显,预处理后的各个剂量组尾部DNA (%)均比未预处理组的数值明显增高,其差别具有统计学意义(P<0.05)。而用NAC处理的HepG2细胞各剂量组尾部DNA(%)则明显低于未处理组(P<0.05)。MTT试验显示BSO预处理后可使苏丹IV的肝细胞毒性明显增强(P<0.05)。结论:苏丹IV(25-100μM)可引起HepG2细胞DNA链断裂和微核发生率增高,表明苏丹红IV对HepG2有明显的遗传毒性。本研究还发现苏丹IV细胞内ROS的大量生成和GSH的减少,破坏细胞内氧化还原平衡,引起HepG2细胞氧化应激,从而导致细胞内DNA的氧化性损伤,这可能是苏丹IV致HepG2细胞遗传毒性的重要机制。