下载文档原格式
DNA损伤检测—单细胞凝胶电泳技术的研究
朱文文;王晓涛
【期刊名称】《微量元素与健康研究》
【年(卷),期】2007(24)3
【摘要】单细胞凝胶电泳(SCGE)又称为彗星实验,是一种可以在单个细胞水平上检测DNA断裂的技术。
近年来该技术被广泛应用于特定的DNA损伤、DNA特异性染色、DNA修复、遗传毒理、环境生物监测等方面的研究。
在前人的基础上对该实验方法做了进一步的研究和改进,使改进后的方法更加快速简捷、经济可行。
【总页数】2页(P6-7)
【关键词】单细胞凝胶电泳;DNA损伤
【作者】朱文文;王晓涛
【作者单位】河南科技大学动物科技学院;河南平顶山工学院
【正文语种】中文
【中图分类】R329.27
【相关文献】
1.应用单细胞凝胶电泳技术检测K562细胞 DNA损伤的研究 [J], 景学安;张显忠;宋文刚;宗传龙;康莉
2.单细胞凝胶电泳技术检测丙烯酰胺亚急性中毒大鼠的单细胞DNA损伤 [J], 杨淑芸;李国良;付正英;张引国;张金波
3.单细胞凝胶电泳技术检测DNA损伤的方法及进展 [J], 赵琳娜;陈薛钗;钟儒刚
4.用单细胞凝胶电泳技术检测粉纹夜蛾5BI细胞DNA损伤的研究 [J], 甘耀坤;乔琰;鲁志松;刘凯于;杨旭
5.单细胞凝胶电泳技术检测蜘蛛血细胞DNA损伤研究 [J], 李锐;李生才;杨怀卿;刘佳;罗原
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
单细胞凝胶电泳试验（一）原理单细胞凝胶电泳试验（single cell gel electrophoresis，SCGE）是近年来经过不断完善逐步发展起来的一种快速检测单细胞水平DNA损伤的新技术。
有核细胞的DNA分子量很大，DNA超螺旋结构附着在核基质中，SCGE 分析技术是先用琼脂糖凝胶将细胞包埋在载玻片上，在细胞裂解液的作用下，细胞膜、核膜及其它生物膜遭到破坏，使细胞内的RNA、蛋白质及其它成分外泄到凝胶中，随后扩散到细胞裂解液中，但核DNA仍保持缠绕的环区附着在剩余的核骨架上，并留在原位。
如果细胞未受损伤，电泳时，核DNA因其分子量大停留在核基质中，荧光染色后呈现圆形的荧光团，无拖尾现象。
若细胞受损，在中性电泳液（pH=8.0）中，核DNA仍保持双螺旋结构，虽偶有单链断裂，但并不影响DNA双螺旋大分子的连续性。
只有当DNA双链断裂时，其断片进入凝胶中，电泳时断片向阳极迁移，形成荧光拖尾现象，形似彗星。
如果在碱性电泳液（pH>13）中，先是DNA双链解螺旋且碱变性为单链，单链断裂的碎片分子量小可进入凝胶中，电泳时断链或碎片离开核DNA向阳性迁移，形成拖尾。
细胞DNA受损愈重，产生的断链或碱易变性断片就愈多，其断链或断片也就愈小，在电场作用下迁移的DNA量也就越多，迁移的距离越长，表现为尾长的增加和尾部荧光强度的增强。
因此，通过测定DNA 迁移部分的光密度或迁移长度可定量地测定单个细胞的DNA损伤程度。
（二）仪器1．全磨砂载玻片2．1号盖玻片3．微量吸管和吸头4．冰盒5．电泳仪6．荧光显微镜（三）试剂1．正常熔点及低熔点琼脂糖。
EDTA，10mmol/L Tris-HCl，1％2．细胞裂解液：2.5mol/L NaCl，100mmol/L Na2肌氨酸钠，用NaOH调 pH值到10。
用前加1％Triton X-100和10％DMSO。
3．碱性电泳液：1mmol/L NaEDTA，300mmol/L NaOH 调pH到13。
单细胞凝胶电泳技术检测DNA损伤的方法及进展赵琳娜;陈薛钗;钟儒刚【摘要】The single cell gel electrophoresis is a common technology for the detection of DNA damage.It has the advantages of high sensitivity,economic,easy and fast.Nearly three decades,this technology is widely used in genetic toxicology,environmental monitoring,medical diagnostics and nutrition research.The single cell gel electrophoresis technique not only is capable of detecting DNA damage but also can detect DNA crosslinks,UV-induced pyrimidine dimers,oxidized bases and alkylation damage after joined fragmenting agent or specific endonuclease.Recently,single-cell gel was widely used in many fields by combining with fluorescence in situ hybridization.This article reviewed the conventional and unconventional single cell gel electrophoresis methods,and the prospects were also discussed.%单细胞凝胶电泳技术是一种常见的检测DNA损伤的技术,它具有灵敏度高、经济、简便、快速等优点.近30年来,这种技术被广泛地应用于遗传毒理、环境监测、医学诊断、营养研究上.单细胞凝胶电泳技术不单单能检测DNA断裂损伤,在加入断裂剂或者特异性内切酶后,可以检测到DNA交联和紫外线诱导的嘧啶二聚体,氧化碱基和烷基化损伤.近些年单细胞凝胶电泳与荧光原位杂交技术相结合后更是拓宽了它的应用范围,对常规和非常规的单细胞凝胶电泳技术及其操作方法进行了归纳总结,并讨论了它的发展前景.【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2013(030)003【总页数】5页(P85-88,71)【关键词】单细胞凝胶电泳;DNA损伤;彗星电泳和荧光原位杂交技术联用【作者】赵琳娜;陈薛钗;钟儒刚【作者单位】北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京100124;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京100124;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】Q503单细胞凝胶电泳技术( single cell gel electrophoresis， SCGE)又称“彗星电泳”(comet assay)，是一种常用的检测DNA损伤的技术。
单细胞凝胶电泳技术应用范围一、单细胞凝胶电泳技术简介单细胞凝胶电泳，也被称为SCGE或者彗星实验，是一种用于分析单个细胞DNA损伤的方法。
其基本原理是：当DNA在受到损伤时，其迁移率会增加，因此可以通过电泳检测其迁移距离。
这是一种灵敏的检测DNA损伤和DNA修复的生物技术。
二、应用领域1.生物学：在生物学研究中，单细胞凝胶电泳技术被广泛应用于研究DNA损伤和修复机制。
彗星实验能有效地检测细胞在受到环境压力或遗传影响下所受到的DNA损伤。
例如，研究者可以通过分析细胞受到紫外线和化学物质等诱导剂处理后的DNA损伤程度，来研究这些因素对细胞的影响。
2.生物医学：在生物医学领域，单细胞凝胶电泳技术被用于检测和诊断各种疾病，包括癌症和神经退行性疾病。
由于这些疾病的发生和发展常常伴随着DNA的损伤和突变，因此通过单细胞凝胶电泳技术可以有效地检测出这些变化。
3.基础生物学研究：基础生物学研究中，单细胞凝胶电泳技术用于揭示基因突变、DNA损伤修复、细胞凋亡等基础生物学过程。
例如，通过比较不同处理条件下细胞的DNA损伤程度，可以研究各种因素对细胞生存和死亡的影响。
三、技术优势与局限性单细胞凝胶电泳技术的优势在于其高灵敏度和特异性，可以检测单个细胞的DNA损伤。
然而，该技术也有一些局限性，例如对细胞的破坏性、实验操作复杂和结果解释主观等。
四、操作技巧与实验条件在进行单细胞凝胶电泳实验时，需要注意的关键技巧包括：选择合适的细胞、优化细胞裂解和电泳条件、准确测量和解释结果。
具体的实验条件包括细胞浓度、缓冲液成分、pH值、离子强度、温度等，这些都会影响实验结果。
对于具体的实验条件，可以参考相关文献或专业书籍进行设定。
五、数据处理与分析方法处理和分析单细胞凝胶电泳数据需要使用特定的软件和统计学方法。
通过分析DNA迁移的长度和形状，可以推断出DNA的损伤类型和程度。
同时，通过比较不同处理或不同种类的细胞之间的数据，可以深入了解各种因素对DNA 的影响。
单细胞凝胶电泳检测技术摘要：单细胞凝胶电泳技术又称彗星实验，是一种在单细胞水平上检测DNA损伤与修复的方法，具有快速、简便、价廉的优点。
近年来越来越多的应用于遗传毒理学、生物和环境检测、肿瘤学的研究，本文就这些方面进行了综述。
关键词：单细胞电泳DNA损伤与修复单细胞凝胶电泳（single cell electrophoresis assay, SCGE）又称彗星试验（comet assay）,是一种在单细胞水平上检测DNA损伤与修复的方法，由Ostling等于1984年首次提出，并利用该技术在中性条件下检测γ射线引起的DNA双链断裂。
1988年Singh等建立了碱性单细胞凝胶电泳技术。
1997年，Santos等首次将SCGE技术与DNA荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization, FISH)结合起来，为SCGE技术的应用开辟了新的途径。
2001年，Nadin等建立了SCGE银染法，进一步提高了损伤DNA分析的灵敏度[1]。
1．SCGE 技术原理及方法1．1 原理在中性条件下，DNA双链不打开，只有DNA双链断裂时，才有DNA断片进入凝胶中迁移；在强碱条件下，DNA双链被打开，释放出断裂的DNA片段，电泳时，带负电荷的DNA移向正极，形成“彗星”状影像，DNA损伤越多，进入尾部的DNA碎片越多。
尾长在辐射高剂量时达到饱和不再增加，而尾矩则与辐射量呈线性相关。
因此，在尾长、密度、面积、尾矩等各项分析指标中，尾矩能更精确地测定DNA损伤。
[2]1．2 实验方法首先制备细胞悬液，并用PBS调整细胞浓度为106~107个/ml，细胞溶解后再进行DNA损伤的诱导处理。
1．2．1 制片有3种类型: (1) “三明治”凝胶,第1层为100~110μl 10.5%的NMA,第2层为合细胞悬液的LMP75μl,第3层仍为LMP75μl。
(2)双层凝胶,即不铺第3层胶; (3)单层凝胶,为改善其易与玻片分离的特点,可在玻片上制一凹槽进行单层灌胶[3]。
SCGE法检测DNA损伤SCGE的原理（中性电泳液，高盐和变性剂检测双链断裂；碱性检测单链，双链断裂和碱不稳定性）SCGE技术是一种在单细胞水平上检测有核细胞DNA损伤和修复的方法。
该技术的原理是基于有核细胞的DNA分子量很大，DNA超螺旋结构附着在核基质中，用琼脂糖凝胶将细胞包埋在载玻片上，在细胞裂解液作用下，细胞膜、核膜及其它生物膜破坏，使细胞内的RNA、蛋白质及其它成分进入凝胶，继而扩散到裂解液中，唯独核DNA仍保持缠绕的环区(Loop)附着在剩余的核骨架上，并留在原位。
如果细胞未受损伤，电泳中核DNA因其分子量大停留在核基质中，经荧光染色后呈现圆形的荧光团，无拖尾现象。
若细胞受损，在中性电泳液(pH8)中，核DNA仍保持双螺旋结构，偶有单链断裂(SSBs)并不影响DNA双螺旋大分子的连续性。
只有当DNA双链断裂(DSBs)时，其断片进入凝胶中，电泳时断片向阳极迁移，形成荧光拖尾现象，形似彗星。
如果在碱性电泳液(pH>13)中，先是DNA双链解螺旋且碱变性为单链，单链断裂的碎片分子量小即可进入凝胶中，在电泳时断链或碎片离开核DNA向阳极迁移，形成拖尾。
细胞核DNA受损愈重，产生的断链或碱易变性断片就愈多，其断链或断片也就愈小，在电场作用下迁移的DNA量多，迁移的距离长，表现为尾长增加和尾部荧光强度增强。
因此，通过测定DNA迁移部分的光密度或迁移长度就可定量测定单个细胞DNA损伤程度。
1. 仪器及试剂冰箱，载玻片，水平电泳槽，荧光显微镜。
不含Ca2+、Mg2+的PBS (PH=7.4)；正常溶点琼脂糖（NMA）及低溶点琼脂糖（LMA）（0.6％溶于PBS）；细胞裂解液（2.5 M NaCl, 100 mM Na2EDTA, 10 mM Tris-HCl, 1%肌氨酸钠, PH=10, 用前加1％TritonX-100, 10% 二甲亚砜（DMSO））；电泳缓冲液（0.3 M NaOH, 1 mM Na2EDTA, PH=13）；0.4 M Tris-HCl（PH=7.5）；无水乙醇；20-30μg/mL 溴化乙锭（EB）。
不同外部条件下DNA损伤检测方法比较DNA损伤检测方法是一项重要的实验技术，广泛应用于生物医学研究和临床诊断中。
不同的外部条件会对DNA分子产生不同程度的损伤，而准确、快速地检测DNA损伤是了解细胞DNA损伤程度和维修能力的关键。
1. 光谱法（Spectrophotometric Assay）光谱法是一种常用的DNA损伤检测方法，可以测定DNA溶液中吸收峰的强度和位置。
当DNA分子发生损伤时，DNA的吸收光谱会发生变化。
光谱法可以通过测定DNA吸光度的变化，快速检测DNA的损伤程度以及不同类型的损伤，如DNA碱基的氧化、单链或双链断裂等。
2. 单细胞凝胶电泳法（Single Cell Gel Electrophoresis）单细胞凝胶电泳法，又称为碱性单细胞凝胶电泳法或“大猴面包”实验，是一种敏感而广泛应用的DNA损伤检测方法。
该方法通过将单个细胞包裹在含有凝胶的电泳缓冲液中，将DNA电泳迁移出现在凝胶上，并通过染色方法显示出尾部。
DNA损伤程度越高，尾部长度越长，与尾部长度成正比。
单细胞凝胶电泳法可以评估细胞整体的DNA损伤程度，并可用于观察不同处理条件下DNA损伤的变化趋势。
3. PCR扩增法（Polymerase Chain Reaction）PCR是一种常用的DNA扩增技术，也可以用于检测DNA损伤。
在DNA发生损伤的位置，由于DNA损伤导致DNA链的断裂，PCR扩增的效率会降低。
通过比较PCR扩增产物的数量和长度，可以评估DNA损伤的程度和类型。
PCR扩增法可以快速检测大量样本中DNA的损伤情况，适用于高通量实验，并且可以探索DNA损伤的具体位置和频率。
4. 荧光染色法（Fluorescent Staining）荧光染色法是一种基于荧光分子和DNA结合之间的相互作用而设计的DNA损伤检测方法。
通过染料与DNA结合后的发射荧光强度的变化，可以评估DNA的损伤程度。
不同的荧光染料对不同类型的DNA损伤有特异性，可以选择合适的荧光染料来检测特定的DNA损伤类型。
单细胞凝胶电泳(SCGE)检测锰损伤神经元DNA1陆彩玲，郭松超，鲁力，陈维平，邝晓聪广西医科大学公共卫生学院，广西南宁（530021）E-mail：lcling78@摘要：目的建立体外染锰细胞模型，探讨锰神经毒性的作用机制。
方法：以原代培养的成熟皮层神经元为靶，据本室前期试验结果确定低中高不同浓度的锰液（分别为0.2mmol/L,0.6mmol/L,1.0mmol/L），与神经细胞共孵育。
显微镜观察各组神经细胞形态学的变化，用单细胞凝胶电泳试验（SCGE）检测神经细胞的DNA损伤，以彗星细胞尾长及彗星样细胞百分率为评价损伤的指标。
结果：光镜下可见不同浓度锰孵育后神经细胞形态学发生改变，单细胞凝胶电泳试验显示神经细胞DNA出现不同程度的损伤，彗星尾长及彗星样细胞百分率较对照组明显增加（P＜0.01）。
尤以高浓度锰组损伤组严重，显著高于中低浓度组（P＜0.01）。
结论：锰不但能引起体外培养的神经细胞外在的形态学损伤，还可导致神经细胞DNA的损伤。
关键词：锰，单细胞凝胶电泳 (SCGE)，DNA损伤目前，随着生产工艺的改进和预防措施的加强，严重的职业性锰中毒已很少发生，但长期低剂量的锰暴露依然存在，并对接触者的潜在影响仍不可低估。
慢性锰中毒是进行性的、不可逆的病变，并且锰对接触者的危害正由临床型向亚临床型转变，因而更为敏感、特异的效应指标，以早期筛检出亚临床中毒者及高危人群，是今后锰神经毒性研究中重点解决的问题。
DNA损伤是遗传毒理学的一个重要研究领域，长期不可逆转的DNA损伤累积可诱导细胞突变、畸变。
单细胞凝胶电泳(Singl cells gel eletrophoresis,SCGE)又称彗星试验（comet assay），由Ostling等（1984）首创，后经Singh等（1988）进一步完善并逐渐发展起来的一种快速检测单细胞 DNA损伤的实验方法，适用于多种细胞，广泛应用于检测诱变剂、射线等对DNA的损伤、监测环境污染物对机体的遗传损害、研究毒物致癌机制等方面，具有经济、简捷、灵敏等优点，日益广泛地应用在各种诱变剂的遗传毒性检测上。
鉴于此，本研究以此法检测染锰后对神经细胞遗传物质的影响，探讨锰神经毒性的机制，为锰中毒的防治提供研究基础。
1. 材料与方法1.1 试剂MnCl2·4H2O(购自上海生化试剂公司, AR级), Dulbcco's Modifed Eagle 培基(DMEM,高糖)及新生小牛血清购自Gibco公司(美国)，L-谷氨酰胺与多聚赖氨酸 (PL YS)购自生物工程产品公司（上海）.低熔点凝胶(LMPA)及正常熔点凝胶(NMPA)、TritonX-100、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、Tris-HCl、溴乙锭(EB) 购自Sigma 公司（美国）其他所有试剂都达试验用的分析纯级1.2 皮层神经元的原代培养制备原代皮层神经元方法参照方法所述[1]. 取新生24小时内Wistar 乳大鼠，消毒后冰层上剥离大脑皮层，解剖显微镜下剔除血管、脑膜及海马组织后转入盛D-Hank’s液的玻璃瓶，机械法分离神经细胞。
200um稠布筛网过滤神经细胞悬液，滤后悬液800转/分离心51本课题得到国家自然科学基金资助项目（项目批准号：30260095）的资助。
分钟，弃上清，重悬细胞并离心，重复3次。
最后，以含15%新生小牛血清的DMEM调整细胞密度为1×105 /ml，接种于24孔板内的圆玻片上，玻片提前用多聚赖氨酸包被（隔夜），细胞培养于37°C、5% CO2培养箱。
3-5天后加入阿糖胞苷(Ara C, 10-5mol/l)以抑制非神经细胞增殖。
1.3 尼氏染色确认培养物即是所需神经细胞，采用传统的的尼氏染色法，步骤如下。
镊子夹出孔板中的圆玻片，PBS小心洗掉培养液并用中性福尔马林液固定30分钟。
PBS冲洗，1%甲苯胺蓝染色3分钟，去离子水冲洗后乙醇纠正色差，脱水后于光学显微镜下观察。
1.4 细胞分组培养7-9天，神经细胞达最佳生长状况后即开始试验。
根据神经细胞与含锰的DMEM 孵育与否，将细胞分对照组与锰处理组。
后者包括低、中、高三个浓度锰组，根据本室前期的研究结果，锰的浓度分别设为0.2mmol/L,0.6mmol/L,1.0mmol/L ，对照组为正常培养的神经细胞。
各组干预24小时后终止处理。
1.5 单细胞凝胶电泳单细胞凝胶电泳（SCGE或彗星试验）参照Sigh等人的方法[2]并稍作改动。
冰冻的载玻片覆盖100ul1%的低熔点凝胶并储存于4°C，15分钟直到胶凝结。
细胞与0.6%正常熔点凝胶的混合物铺做第二层并置4°C，15分钟直至凝固。
此后载玻片浸入新鲜制备的、预冷的裂解液中裂解90分钟。
之后，载玻片平放于电泳槽电泳（电泳条件为200mA,20V,30min），再以中性缓冲液淋洗载玻片，10ug/ml EB染色后在配有数码相机的病理图像分析仪下观察、分析。
整个试验操作在暗室中进行，以免造成DNA额外的、人为的损伤。
以计数的100个细胞中彗星样细胞出现率及彗星尾长为评价DNA损伤程度的指标(200×)。
1.6 统计分析所有数据以均数（M）±标准差(S.D)表示，单因素方差（ANOV A）比较各组均数的统计学差异，行×列比较各组百分率的构成差异，统计学差异水平设为5%。
2. 结果2.1 体外的皮层神经细胞体外的神经细胞在24小时内黏附于孔板底的圆玻片，头3天生长迅速。
阿糖胞苷加入后抑制了非神经细胞的增殖，神经细胞轮廓清晰，以多型胞体,突起粗大，核浆比例大为特征，神经元间在体外形成神经网络。
(图1)Figure 1Fig1 400×成熟的皮层神经元，胞体多形，突起粗大、光滑，核浆比例大，相互间形成神经网络。
Figure 2Fig2 400× 示核及丰富的尼氏小体，神经元胞浆中核及尼氏小体经甲苯胺蓝染色后显蓝紫色。
图1--2 体外正常培养的神经细胞及其鉴定（尼氏染色）2.2 神经元的尼氏染色皮层神经元胞浆中具有大量的尼氏小体，与碱性甲苯胺蓝有强大的亲和力而被染成蓝紫色，胞浆中央往往有一至两个核仁，但非神经胶质细胞则没有这些特征。
（图2）2.3 锰干预后神经细胞的形态学改变皮层神经元经不同浓度锰处理24小时后，镜下可见明显的形态学损伤变化，正常的神经网络遭破坏，神经皱缩或肿胀成一小球，并随着锰浓度的增加的加剧。
仍贴壁的神经元则轮廓模糊，间断的神经突起呈串珠样改变。
（图3—6)Fig3 200× normal controlFig4 200× 0.2 mM MnCl2Fig5 200× 0.6 mM MnCl2Fig6 200× 1.0 mM MnCl2图3—6不同浓度锰干预后神经细胞的形态学改变2.4 锰暴露后神经细胞DNA的损伤正常培养情况下，对照组神经细胞有少量具短小尾巴的彗星样神经细胞，表明神经元DNA 有轻微损伤。
染锰后，相比对照组而言，彗星细胞尾长增加，彗星样神经元百分率升高，且随着染锰浓度的增加，彗星细胞尾长及彗星样细胞百分率增加，两者呈同样变化趋势，表明DNA损伤加重。
见Fig7~Fig10及Tab1。
Fig7 ControlFig8 0.2mM-MnCl2Fig9 0.6mM-MnCl2Fig10 1.0mM-MnCl2图7—10不同浓度锰暴露后神经细胞DNA的损伤：表1:锰对皮层神经细胞DNA损伤的影响分组浓度（mM）细胞数彗星样细胞彗尾长度（X±S,um）彗星样细胞百分率%对照组— 100 15 84.1±11.8 150.2 100 40 117.3±30.8☆★ 40☆★0.6 100 43 136.6±29.0☆★ 43☆★锰处理组1.0 100 96 218.7±22.6☆◇ 96☆◇注：☆ P＜0.01,与对照组相比；◇ P＜0.01,与 0.2mM MnCl2相比；▲ P＜0.01,与0.6mM MnCl2相比；★ P ＜0.01,与1.0mMMnCl2相比。
T检验、X2证实各组神经元彗星尾长、彗星样细胞百分比均存在统计学差异，两指标的变化趋势一致。
MnCl2处理组彗星尾长、彗星样细胞百分比高于空白对照组(P＜0.01)。
1.0mM MnCl2 组彗星尾长、彗星样细胞百分比明显高于0.2mM MnCl2 and 0.6mM MnCl2 组 (P＜0.01)。
但彗星尾长、彗星样细胞百分比在0.2mM MnCl2 and 0.6mM MnCl2 组间无明显差异(P＞0.05)。
3. 讨论DNA损伤的原因包括自发性的化学损伤及其他多种理化因素如紫外线照射、放射、氧化剂等。
DNA损伤表现形式多样化，如DNA链断裂、氧化损伤、DNA加合物、链间的交叉联结、化合物与DNA的共价结合，DNA的合成抑制及的非程序性DNA修复合成等（UDS）[3]，是化学致癌过程中早期可检测到的关键步骤。
锰是人体必需的微量元素之一，位于多种金属酶的活性中心，亦是某些重要酶的活化剂，参与蛋白质、DNA、RNA等生命大分子物质的合成，过量锰负荷则对这些大分子产生负性影响。
谭湘凌发现，一定浓度下锰对遗传物质有抗癌作用，但浓度较高时失去此作用[4]。
曹晓非等观察了人外周血淋巴细胞对11种金属诱发的UDS结果，发现Mn在高浓度时(1.0mmol/L)才损伤细胞DNA[5]。
本试验的离体细胞模型发现，神经细胞对各浓度锰均较敏感，神经元除了外在的形态损伤外，进一步的彗星试验可检测到各染锰组彗星尾长、彗星样细胞百分率的明显增加，尤以高浓度锰组显著，损伤程度远较中低组严重。
这种剂量依赖性与锰损伤其他细胞遗传物质的研究结果较为一致[6、7、8]。
既往的研究资料证实锰对遗传物质损伤的焦点在其产生的氧化应激[9]。
Mn2+存在可催化体内多巴胺、去甲肾上腺素等儿茶酚胺类神经递质的自动氧化，生成O-2．、OH[10]．；另外Mn可与H2O2发生Fenton反应生成OH．，后者攻击DNA分子，直接损伤DNA；生成的OH.还影响DNA修复酶而导致DNA修复受限，这可能是Mn损伤DNA的重要机制[11]。
除此之外还有报道认为Mn2+直接损伤DNA，高浓度的Mn2+降低DNA稳定性[12]及致碱基损伤或DNA戊糖环断裂； Beckman[13]则认为，Mn致碱基配对发生错误，改变DNA聚合酶的特异性。
但锰致神经细胞DNA损伤的确切机制有待进一步研究。
本研究也表明，采用SCGE可在较短时间内灵敏地检测较低水平的单个细胞DNA损伤，可考虑将之推广用于锰中毒病人或其他遗传毒性物质的筛查，以便做到疾病的早发现、期预防、早治疗。
