Korean Journal of Environmental Biology (환경생물)

Korean Society of Environmental Biology (한국환경생물학회)
권호 표지

Evaluation of DNA Damage Induced by Mercury Chloride (II) and Ionizing Radiation in the Earthworm

염화수은(II)과 이온화 방사선 처리에 따른 토양 내 환형동물의 DNA 손상 측정

  • Ryu, Tae-Ho (Korea Atomic Energy Research Institute, Advanced Radiation Technology Institute) ;
  • Nili, Mohammad (Dawnesh Radiation Research Institute) ;
  • An, Kwang-Guk (College of Bioscience and Biotechnology, Chungnam National University) ;
  • Kim, Jin-Kyu (Korea Atomic Energy Research Institute, Advanced Radiation Technology Institute)
  • 류태호 (한국원자력연구원 방사선과학연구소) ;
  • 모하마드닐리 (스페인 도네쉬방사선연구소) ;
  • 안광국 (충남대학교 생명시스템과학대학) ;
  • 김진규 (한국원자력연구원 방사선과학연구소)
  • Received : 2010.10.28
  • Accepted : 2010.11.12
  • Published : 2010.12.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Soil pollution by heavy metals has become a significant environmental concern due to a variety of human activities. Specially toxicity caused by excessive mercury exposure is now being recognized as a widespread environmental problem and is continuing to attract a great deal of public concerns. The earthworms are very important animals that aerate the soil with their burrowing action and enrich the soil by decomposing organic matters. Especially the earthworm Eisenia fetida is routinely used in ecotoxicological studies. The levels of DNA damage in earthworms treated with HgCl2 and ionizing radiation were investigated in this study. Genotoxic effects were evaluated in the earthworm's coelomocytes using the comet assay (Single Cell Gel Electrophoresis; SCGE). The results showed that the mercury chloride and radiation were responsible for the genotoxic effects on earthworms. The level of DNA damage significantly increased after the treatment of mercury chloride combined with ionizing radiation. The combined treatment of $HgCl_2$ and ionizing radiation had a greater genotoxicity. This study is amenable to further study such as enzyme activation assay.

각종 유전독성학적 물질로 인한 생물체내의 영향을 평가해보기 위해 E. fetida를 대상으로 본 연구를 수행하였다. 염화수은에 대한 DNA 손상을 알아보는 실험에서는 노출 시간에 상관없이 노출 농도에 비례한 유전자의 손상이 나타났다. 방사선이 지렁이의 DNA 손상에 미치는 영향을 알아본 실험에서도 역시 방사선 총 선량의 증가에 따라 DNA 손상이 증가하는 경향을 보였다. 염화수은에 48시간 동안 노출시키고 방사선을 조사한 지렁이의 세포를 comet assay하면, 수은 단독 처리군이나 방사선 단독 처리군에 비해 DNA의 손상이 유의적으로 크게 나타났다. 염화수은과 방사선 모두에 복합처리 된 지렁이의 DNA 손상치는 각각 단독 처리한 지렁이의 DNA 손상치를 합한 값보다 크게 나타나 두 요인의 상승작용이 확인되었다. 본 연구를 통해 지렁이의 세포내에서 수은과 방사선이 야기하는 DNA 손상을 측정하고, 두 인자의 복합처리에 따른 유전독성 상승효과를 관찰할 수 있었다. 이는 중금속과 방사선의 복합적인 효과를 나타낸 기존의 여러 연구결과와도 비교가 가능한 연구라고 사료되며, 향후 이를 보완하고 더 정확한 평가를 위해 지렁이 세포 내에서의 스트레스 반응 측정이나 효소 활성 실험등을 추가로 수행하여야 할 것이라고 생각된다.

Keywords

References

  1. 김진규. 2001. 환경재해 방지를 위한 생물정보로서의 사람 림프구 DNA 손상에 대한 방사선과 살충제의 상승작용. 환경생물. 19:19-24.
  2. 박경훈. 2005. 지렁이와 누에에 대한 농약의 위해성 평가. 경북대학교 대학원 박사논문. pp. 1-98.
  3. 우현정, 김지향, 안토니나 체불스카바실레프스카, 김진규. 2006. 이온화 방사선 및 염화수은(II)에 의한 자궁경부 암 세포의 DNA 손상 평가. 환경생물. 24:46-52.
  4. 이성언, 원호식, 이동섭. 2005. Pseudomonas balearica를 이용한 고농도의 메틸수은 제거. 대한환경공학회 2005 추계학술연구발표회 논문집. pp. 1440-1446.
  5. 한 민, 현경만, 모하마드닐리, 황인영, 김진규. 2009. 이온화 방사선 및 염화수은 처리에 따른 어류 간암세포의 생존능 평가. 환경생물. 27:140-145.
  6. Bigorgne E, C Cossu-Leguille, M Bonnard and J Nahmani. 2010. Genotoxic effects of nickel, trivalent and hexavalent chromium on the Eisenia fetida earthworm. Chemosphere. 80:1109-1112. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.05.039
  7. Button M, GRT Jenkin, KJ Bowman, CF Harrington, TS Brewer, GDD Jones and MJ Watts. 2010. DNA damage in earthworms from highly contaminated soils: assessing resistance to arsenic toxicity by use of the comet assay. Mutat. Res. 696:95-100. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2009.12.009
  8. Diogene J, M Dufour, GG Poirier and D Nadeau. 1997. Extrusion of earthworm coelomocytes: comparison of the cell populations recovered from the species Lumbricus terrestris, Eisenia fetida and Octolasion tyrtaeum. Lab. Anim. 31:326-336. https://doi.org/10.1258/002367797780596068
  9. Emanuelli T, JBT Rocha, ME Pereira, LO Porciuncula, VM Morsch, AF Martins and DOG Souza. 1996. Effect of mercuric chloride intoxication and dimercaprol treatment on $\sigma$-aminolevulinate dehydratase from brain, liver and kidney of adult mice. Pharmcol. Toxicol. 79:136-143. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1996.tb00257.x
  10. Eyambe GS, AJ Goven, LC Fitzpatrick, BJ Venables and EL Cooper. 1991. A non-invasive technique for sequential collection of earthworm (Lumbricus terrestris) leukocytes during subchronic immunotoxicity studies. Lab. Anim. 25: 61-67. https://doi.org/10.1258/002367791780808095
  11. Hertel-Aas T, DH Oughton, A Jaworska, H Bjerke, B Salbu and G Brunborg. 2007. Effects of chronic gamma irradiation on reproduction in the earthworm Eisenia fetida (oligochaeta). Radiat. Res. 168:515-526. https://doi.org/10.1667/RR1012.1
  12. ICRP. 2003. A framework for assessing the impact of ionising radiation on non-human species. Publication 91, Annals of the ICRP. Elsevier. Amsterdam. Vol. 33.
  13. Lim SK. 1995. Studies on the establish of soil environmental standard in Korea. Korea Committee Environ. Sci. Res., Seoul. pp. 125-135.
  14. Manerikar RS, AA Apte and VS Ghole. 2008. In vitro and in vivo genotoxicity assessment of Cr (VI) using comet assay in earthworm coelomocytes. Environ. Toxicol. Phar. 25:63-68. https://doi.org/10.1016/j.etap.2007.08.009
  15. Mirlean N, P Baisch, I Machado and E Shumilin. 2008. Mercury contamination of soil as the result of long-term phosphate fertilizer production. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 81:305-308. https://doi.org/10.1007/s00128-008-9480-z
  16. OECD. 1984. Guideline for testing of chemicals 207. Earthworm acute toxicity tests. OECD, Paris.
  17. Ozuah PO. 2000. Mercury poisoning. Curr. Probl. Pediatr. 30: 91-99. https://doi.org/10.1067/mps.2000.104054
  18. Panek A, JK Kim and A Cebulska-Wasliewa. 2001. In Vitro studies of repair efficiency of DNA damage induced by Xrays in lymphocytes exposed to mercury. 12nd Symposium of Polish Radiation Research Society, Sept. 10-12, 2001, Krakow, Poland.
  19. Reinecke SA and AJ Reinecke. 2004. The comet assay as biomarker of heavy metal genotoxicity in earthworms. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 46:208-215.
  20. Singh NP, MT McCoy, RR Tice and EL Schneider. 1988. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Exp. Cell Res. 175:184-191. https://doi.org/10.1016/0014-4827(88)90265-0