鼠伤寒沙门氏菌试验(Ames试验)文献综述

文献综述：

鼠伤寒沙门氏菌试验（Ames试验）

摘要：食品安全无论如何怎样强调都不会过分，迅速而准确地检测致癌物质是食品安全问题的重要方面。美国科学家Dr. Bruce Ames及其同事创立了一种方法，叫鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验（Ames试验），它是利用一组组氨酸营养缺陷型菌株加入待测物在有或没有微粒体活化系统条件下，发生回复突变的特征鉴定化学物质的诱变活性，现已成为初步筛选化学物潜在致突变的首选方法。

关键词：鼠伤寒沙门氏菌试验；基本原理；一般步骤；应用及其研究进展；

1 前言

污染物对人体的潜在危害，引起人们的普遍关注。世界上已发展了百余种短期快速测试法，检测污染物的遗传毒性效应。美国科学家Dr. Bruce Ames等经十余年努力，于1975年建立并不断发展完善的沙门氏菌回复突变试验（亦称Ames试验）已被世界各国广为采用。该法比较快速、简便、敏感、经济，且适用于测试混合物，反映多种污染物的综合效应。

众多学者有的用Ames试验检测食品添加剂、化妆品等的致突变性，由此推测其致癌性；有的用Ames试验检测水源水和饮用水的致突变性（比如，美国派斯净水器就通过了Ames 试验），探索较现行方法更加卫生安全的消毒措施；或检测城市污水和工业废水的致突变性，结合化学分析，追踪污染源，为研究防治对策提供依据；有的检测土壤、污泥、工业废渣堆肥、废物灰烬的致突变性，以防止维系生命的土壤受致突变物污染后，通过农作物危害人类；检测气态污染物的致突变性，防止污染物经由大气，通过呼吸对人体发生潜在危害；用Ames 试验研究化合物结构与致变性的关系，为合成对环境无潜在危害的新化合物提供理论依据；检测农药在微生物降解前后的致突变性，了解农药在施用后代谢过程中对人类有无隐患；还有用Ames试验筛选抗突变物，研究开发新的抗癌药等等[1]。

2 定义

2.1 回复突变（Reverse mutation）

细菌在化学致突变物作用下由营养缺陷型回变到原养型(prototroph)。

2.2 基因突变（Gene mutation）

在化学致突变物作用下细胞DNA中碱基对的排列顺序发生变化。

2.3 碱基置换突变（Base substitution mutation）

引起DNA链上一个或几个碱基对的置换。

碱基置换有转换(transition)和颠换(transversion )两种形式。

转换是DNA链上的一个嘧啶被另一嘧啶所替代，或一个嘌呤被另一嘌呤所代替。

颠换是DNA链上的一个嘧啶被另一嘌呤所替代，或一个嘌呤被另一嘧啶所代替。

2.4 移码突变（Frameshift mutation）

引起DNA链上增加或缺失一个或多个碱基对。

2.5 鼠伤寒沙门氏菌/回复突变试验（Salmonella typhimurium/reverse mutation assay）

利用一组鼠伤寒沙门氏组氨酸缺陷型试验菌株测定引起沙门氏菌碱基置换或移码突变的化学物质所诱发的组氨酸缺陷型(his-)转变为原养型(his+)回复突变的试验方法。

3 原理

鼠伤寒沙门氏组氨酸营养缺陷型菌株不能合成组氨酸，故在缺乏组氨酸的培养基上，仅少数自发回复突变的细菌生长。假如有致突变物存在，则营养缺陷型的细菌回复突变成原养

型，因而能生长形成菌落，据此判断受试物是否为致突变物。即利用是否能引起鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型（hisˉ）菌株的回复突变来判断化学物质是否诱变剂和致癌剂，并能区别突变的类型（置换或移码突变）。（如图a图b[2]所示）

需要说明的是：某些化学物质需经代谢活化才有致变作用，而细菌没有这种酶系统，故在测试系统中加入经诱导剂诱导的大鼠肝制备的S9混合液，可弥补体外试验缺乏代谢活化系统之不足，同时增加检测的灵敏度。

图a 图b

注：图a和图b分别为未加入致突变物质的培养皿和加入致突变物质的培养皿，两培养皿中的菌株均为鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）的组氨酸营养缺陷型（his－）菌株。可以看出，在含微量组氨酸的培养基中，除极少数自发回复突变的细胞外，一般只能分裂几次，形成在显微镜下才能见到的微菌落（图a）。而在受诱变剂作用后，大量细胞发生回复突变，自行合成组氨酸，发育成肉眼可见的菌落（图b）。鉴于化学物质的致突变作用与致癌作用之间密切相关，故此法现广泛应用于致癌物的筛选。

4 试验前的准备工作

4.1 仪器与设备

培养箱、恒温水浴、振荡水浴摇床、压力蒸汽消毒器、干热烤箱、低温冰箱(-80℃) 或液氮生物容器、普通冰箱、天平(精密度0.1g和0.0001g)、混匀振荡器、匀浆器、菌落计数器、低温高速离心机，玻璃器皿等。

4.2 试验菌株

采用TA97、TA98、TA100和TA102一组标准测试菌株。

生物学特性鉴定

新获得的或长期保存的菌种，在试验前必须进行菌株的生物特性鉴定。菌株鉴定的判断标准，如表1所示。

表1 试验菌株鉴定的判断标准

菌株组氨酸

缺陷

脂多糖屏

障缺损

氨苄青霉

素抗性

切除修复

缺损

四环素

抗性

自发回变

菌落数*

TA97 TA98 TA100 TA102 +

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

+

90-180

30-50

100-200

240-320

注“+”表示需

要组氨酸

“+”表示具

有rfa突变

“+”表示具

有R因子

“+”表示具

有△uvrB

突变

“+”表示具

有pAQ1

质粒

*在体外代

谢活化条

件下自发

回变菌落

数略增