2011年公卫执业医师考试辅导：发育毒性的替代试验

会计考友

用动物试验来检测、研究化学毒物的发育毒性既费钱又费时间。多年来许多研究者一直在寻求简单、快速的体内、外试验方法，用来评价化学毒物的发育毒性和（或）探讨其作用机制，迄今还没有满意的方法，因为发育毒性涉及亲代两性，从配子到下一代出生的多个发育阶段，不能只用一、二种方法去回答这么复杂的毒性问题。这些替代试验的验证仍然是主要的和迄今无法解决的问题，缺乏公认的标准，来自试验的敏感性的意义和对结果的特异性的评价都有疑问。已知的胚胎形成的复杂性和潜在的发育毒性机制和靶位置的多样性，期望有一个单一的，或者甚至大体上用一小套对活性化学物精确地预筛的试验也许都是不切实际的。
　　这类试验主要是哺乳动物或非哺乳动物的体内、外细胞、组织、器官培养。近年进行过较广泛的确认研究的主要有三个体外的胚胎毒性实验、大鼠全胚胎培养试验，大鼠胚胎肢芽微团实验和小鼠胚胎干细胞试验。这些试验不论是作为相应的筛选试验还是用于解释发生机制的研究，均可与整体动物试验相结合，提供有价值的资料并间接减少所用动物的数量。然而，由于缺少与发育过程一致的复杂性和母代与发育个体之间互动的动力学机制，这些试验并不能肯定某种效应的存在，对危险／暴露评价的意义不大，不能替代整体动物生殖毒性检测试验，不属于产品登记必须资料之列。
　　1.大鼠全胚胎培养
　　大鼠全胚胎培养（wholeembryoculture，WEC）是从孕期第9-10天大鼠子宫取出胚胎，剥去Reichert膜，放入培养液中加入受试物，在含02、C02、N2环境中，旋转培养。观察胚胎发育情况，记录胚胎存活，检测胚芽、卵黄囊直径、体节和体长等。以胚胎的心跳和血液循环是否存在作为胚胎存活的指标；以卵黄囊直径、颅臀长和头长、体节数和胚胎重作为胚胎生长发育的指标；根据Brown评分对器官形态分化作出评价。可以筛试化学物的发育毒性、探讨其剂量反应关系和作用机制。
　　2.胚胎细胞微团培养
　　胚胎细胞微团培养（micromassculture）是从第11天的大鼠胚胎取得代表CNS的原代中脑细胞微团、肢芽区或其他区的细胞微团，在培养瓶中分别加入不同浓度的受试物共同培养5天；用中性红染色判断细胞存活；用ALcian蓝染色判断肢芽软骨细胞分化数量；苏木素染色判断CNS细胞分化数量。对结果进行处理，求出影响终点的IC50.比较受试物组与对照组数据，评价化学毒物的细胞毒性和发育毒性。
　　3.小鼠胚胎干细胞试验
　　小鼠胚胎干细胞试验（themouseembryonicstemcelltest，EST）是将小鼠胚泡内细胞团衍生的胚胎干细胞（embryonicstemcells，ES细胞）在特定条件下，可定向分化为机体多种细胞，因此可作为生物测试系统，用于哺乳动物细胞分化、组织形成过程的发育毒性研究。
　　其中，采用体外长期培养的细胞系进行的试验中，目前较成熟的ES细胞是小鼠ES细胞株D3，它可分化成各种类型的细胞，包括：心肌细胞、内皮细胞、胰岛细胞、神经细胞等。其优点是：①利用建立的细胞株作为研究对象，而不用副杀怀孕动物；②胚胎干细胞具有定向分化为多种细胞的潜能，对模拟早期胚胎发育具有很强的代表性。其中一个实例是ES细胞分化成心肌细胞的EST.该试验同时采用D3和小鼠已分化的成纤维细胞株313.其中D3用于评价染毒后分化成为心肌细胞的能力；D3和3T3用于比较分析细胞的存活能力。
　　4.发育毒性的体内预筛试验（C.K.试验）
　　1982年由Chernoff和Kavlock改进的用于预筛发育毒性的体内试验得到了较体外试验更大的接受度。其原理是：大多数出生前受到的损害将在出生后表现为存活力（存活率）下降和（或）生长迟缓。因此对妊娠动物在主要的器官形成期以接近母亲毒性的有限数量的剂量水平染毒，待自然分娩后，通过观察出生后3天内的新生仔外观畸形、胚胎致死、生长迟缓等发育毒性表现，对新生子代进行外部畸形、生长和生存能力的评估。而不进行传统常规试验中内脏和骨骼的检查，就可达到筛试的目的。它已被证明对很多的化学物是可靠的，美国EPA在"可疑发育毒物危险度评价指南"（1985）中指出，在该试验中造成胎仔死亡的毒物应优先考虑进行深入的发育毒性试验，影响胎仔生长的毒物次之，该试验结果阴性而且试验设计合理者，原则上不作进一步的测试。