新愿景下毒性测试方法的发展与变革

随着全球化学品产量增加, 人群暴露及健康风险加重, 对化学品毒性测试和安全性评价提出更高的要求。21世纪毒性测试愿景和策略的提出大力推动了毒性测试的变革。新时代毒性测试通过运用新模型、新方法和新策略, 结合交叉学科和高新技术优势, 得到了长足发展。提高化学物毒性测试效率的同时, 也实现了更全面、多层次、高质量的数据获取和毒性评价, 为毒作用模式、毒作用机制和毒性通路的探索提供有力支持。本期重点号围绕当前毒性测试替代新方法, 邀请多位学者对高内涵分析、3D细胞培养技术、Ex vivo试验、单细胞测序、斑马鱼实验方法进行介绍和阐述, 以期为推动我国化学物毒性测试评估实现跨越发展开拓崭新思路。     

溴氰菊酯对大鼠脑神经细胞凋亡及Caspase-3表达的影响

目的 研究Caspase-3在溴氰菊酯(deltamethrin,DM)诱导大鼠脑神经细胞凋亡机制中的作用。方法 成年雄性Wistar大鼠腹腔注射12.5 mg/kg的DM染毒,并分成不同时间观察组;以FACS420型流式细胞仪测定大鼠海马和皮层细胞凋亡率和Caspase-3蛋白的表达;以四肽化合物Ac-DEVD-pNa为底物测其神经细胞Caspase-3活力。结果 DM染毒后24 h、48 h、5 d组大鼠海马、皮层神经细胞凋亡率[海马:(8.45±1.02)％、(9.44±1.14)％、(7.58±0.75)％,皮层:(7.90±0.49)％、(8.01±0.87)％、(7.97±0.41)％]均高于对照组[海马:(2.97±0.36)％,皮层:(3.50±0.48)％],差异有统计学意义(P<0.01),而5 h组未见明显变化;DM染毒后5、24、48 h,大鼠海马、皮层神经细胞Caspase-3活力(A405nm吸光度值,海马:0.389±0.038、0.472±0.041、0.295±0.049,皮层:0.321±0.068、0.429±0.077、0.344±0.047)与5 d组大鼠海马Caspase-3活力(0.246±0.065)均明显高于对照组(海马:0.184±0.054,皮层:0.198±0.049),差异有统计学意义(P<0.05,P<0.01);DM染毒后5、24、48h,大鼠脑组织Caspase-3蛋白表达亦明显高于对照组,5 d组未见明显变化。结论DM可影响大鼠脑海马和皮层神经细胞凋亡率、Caspase-3活力及蛋白表达;Caspase-3活力及蛋白表达升高发生在神经细胞     

溴氰菊酯对PC12细胞Fas、FasL、TNFR1蛋白及凋亡的影响

背景与目的 :探讨溴氰菊酯诱导神经细胞凋亡及其神经毒作用机制。 材料与方法 :用免疫细胞化学法定性检测给予不同剂量水平(10 -4mol/L ,10 -5mol/L ,10 -6mol/L)的溴氰菊酯24h后 ,Fas、FasL、TNFR1蛋白在PC12细胞中的表达 ;流式细胞仪定量检测给予溴氰菊酯24h和48h后 ,Fas、FasL、TNFR1蛋白在PC12细胞中的相对表达量阳性细胞率(rateofpositivecells ,RPC)和平均荧光强度(meanfluorescenceintensity,MFI)及PC12细胞的凋亡率。 结果 :①Fas、FasL、TNFR1蛋白在对照组和各剂量组均为阳性表达 ,但镜下未见各蛋白在各组之间的差异表达。流式细胞仪检测发现 :染毒24h后 ,Fas、FasL蛋白在各组的表达没有差异 ,而TNFR1蛋白在中剂量和高剂量组的表达与对照组比较有升高 ;染毒48h后 ,Fas、FasL、TNFR1蛋白在高剂量组表达(MFI分别为42.85±8.4、37.91±1.65、8.09±1.83)与各自对照组比较均有升高。②染毒24h后 ,各剂量组凋亡率没有升高 ;染毒48h后 ,高剂量组凋亡率与对照组凋亡率比较有升高。③染毒48h组细胞凋亡率与溴氰菊酯浓度、Fas、Fasl蛋白含量有直线相关关系。 结论 :溴氰菊酯可能通过死亡受体Fas诱导PC12细胞凋亡。     

化学物血管毒性评价的斑马鱼成像分析方法

目的利用转基因斑马鱼实时观测方法进行化学物血管毒性评价。方法分别使用激光共聚焦显微成像和高内涵成像分析技术对暴露化学物后斑马鱼血管形态的时空变化进行观察及定量分析。结果采用激光共聚焦显微成像技术采集斑马鱼血管形态指标的方法操作相对简便,图片解析度高,但通量和效率较低;应用高内涵成像筛选系统采集高分辨血管图像方法,可高通量获取高质量全血管毒性数据,但对操作和实验条件要求较高。结论两种斑马鱼血管成像方法各有优劣,激光共聚焦显微成像法适合少量化学物对局部血管损害的高精度测量,高内涵成像方法适合大规模化学物血管毒性测试及筛选。     

急性镉染毒大鼠血和尿指标与肾形态学改变的关系

目的 观察急性镉中毒大鼠尿液、血清指标与肾病理学改变的关系,以判断.肾功能损害Ζ的程度.方法 将SD健康雄性大鼠随机分成空白对照组和高、中、低3个剂量染镉组(染毒剂量分别为1.6、0.8、0.4 mg/kg,每天1次,连续染毒5 d),每组6只动物.分别测定各组血肌酐(Cr)、尿素氮(BUN)、尿β-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、肾皮质镉含量;光学显微镜、电子显微镜下观察肾组织形态学变化.结果 3个染镉组中,高剂量组血Cr及尿NAG水平较对照组升高,差异有统计学意义(P＜0.05),病理学观察相应出现肾小球萎缩,大量近曲小管上皮细胞明显肿胀,部分坏死,管腔狭窄甚至消失;尿NAG动态观察发现,中剂量组在第5天出现峰值,与对照组比较,差异有统计学意义(P＜0.05),该组可见到部分肾近曲小管上皮细胞肿胀变性,管腔萎缩.结论 急性染镉引起的肾功能生化指标变化与组织形态学变化一致,中、低剂量组的损伤为可逆的.     

单细胞转录组测序在毒理学机制研究中的应用

传统转录组测序（bulk RNA-seq）可以获得基因在群体细胞中的平均表达水平,但忽略了细胞反应存在差异性,很难发现敏感效应细胞,导致毒性通路识别不准确。单细胞转录组测序（scRNA-seq）解离组织单细胞并对其测序,通过细胞分群进行细胞亚群特异性转录组分析。该技术可获取化合物暴露后组织微环境中的细胞异质性反应特征,...     

化学物血管毒性评价的斑马鱼成像分析方法

目的利用转基因斑马鱼实时观测方法进行化学物血管毒性评价。方法分别使用激光共聚焦显微成像和高内涵成像分析技术对暴露化学物后斑马鱼血管形态的时空变化进行观察及定量分析。结果采用激光共聚焦显微成像技术采集斑马鱼血管形态指标的方法操作相对简便,图片解析度高,但通量和效率较低;应用高内涵成像筛选系统采集高分辨血管图像方法,可高通量获取高质量全血管毒性数据,但对操作和实验条件要求较高。结论两种斑马鱼血管成像方法各有优劣,激光共聚焦显微成像法适合少量化学物对局部血管损害的高精度测量,高内涵成像方法适合大规模化学物血管毒性测试及筛选。     

溴氰菊酯对大鼠神经细胞胞内游离钙浓度及凋亡的影响

目的　观察溴氰菊酯 (DM )对神经细胞游离钙浓度 ([Ca2 + ]i)及凋亡的影响。方法　Wistar大鼠随机分为对照组与 3个染毒组 ,染毒组腹腔注射 1 2 .5mg/kg的DM ;以Fura 2 /AM为荧光指示剂 ,RF 530 1PC荧光分光光度计测定染毒后 5、2 4、48h后大鼠神经细胞 [Ca2 + ]i浓度的变化 ;FACS42 0型流式细胞仪测定细胞凋亡率。结果　PM染毒 5、2 4、48h组大鼠海马及皮层细胞 [Ca2 + ]i分别为 :5h组海马 :(389.94± 43 .64)nmol/L、皮层 :(449.33± 2 3 .2 3)nmol/L ;2 4h组海马 :(340 .47±32 .36)nmol/L、皮层 :(31 1 .62± 2 5 .48)nmol/L ;48h组海马 (2 87.1 3± 2 4 .2 9)nmol/L、皮层 :(346 .55±36 .87)nmol/L ,均高于对照组 [海马 :(2 0 3 .2 4± 1 8.53)nmol/L、皮层 :(2 2 6 .85± 1 4 .81 )nmol/L] ,差异有显著性 (P <0 .0 1 )。染毒 48h组大鼠此二项指标值较 5h组明显下降 ,差异有显著性 (P <0 .0 5)。染毒 2 4、48h组大鼠神经细胞凋亡率 [海马 :(8.45± 1 .0 2 ) %、(9.44± 1 .1 4 ) % ,皮层 :(7.90± 0 .49) %、(8.0 1± 0 .87) % ]均明显高于对照组 [海马 :(2 .97± 0 .36) %、皮层 :(3 .50± 0 .48) % ] ,差异有显著性 (P<0 .0 1 ) ,且有时间 反应关系 (r=0 .940、0 .893)。结论　DM可影响大鼠神     

血红素氧化酶-1在急性镉中毒大鼠肾皮质中的表达

背景与目的:观察急性镉中毒大鼠肾皮质中血红素氧化酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)表达的变化.材料与方法:健康雄性SD成年大鼠24只,随机分为4组,3个染镉组连续5 d分别腹腔注射0.4、0.8、1.6 mg/kg氯化镉(CdCl2);对照组连续5 d腹腔注射生理盐水.给药结束后5 d取双肾皮质分别进行RT-PCR及免疫组织化学分析,观察HO-1 mBNA及蛋白表达的变化.结果:对照组观察到HO-1的生理性表达.在mRNA水平,0.4 mg/kg组未见表达增加,0.8及1.6 mg/kg组较对照组明显升高(P＜0.05).mRNA与染镉剂量呈剂量-效应关系(r=0.97,P＜0.05).免疫组化结果显示,肾皮质HO-1蛋白表达的变化较mRNA敏感.在蛋白水平,3个试验组与对照组相比,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论:镉的急性毒性作用可诱导肾脏表达HO-1增高,其表达可能具有保护作用.     

大鼠镉性肾损伤与急性肾功能衰竭的关系

目的初步探讨镉性肾损伤与急性肾功能衰竭(ARF)的关系。方法将健康雄性SD成年大鼠36只随机分为6组,高、中、低剂量染镉组大鼠连续5d腹腔注射1.6、0.8、0.4mg/kgCdCl2;肾衰模型组大鼠禁水24h后,50%甘油以10ml/kg于两后肢肌肉注射,注射后自由饮水;镉+甘油组大鼠连续5d以0.8mg/kg腹腔注射CdCl2,禁水24h后,于第5天以10ml/kg两后肢肌肉注射50%甘油,注射后自由饮水;对照组大鼠连续5d腹腔注射生理盐水后以生理盐水代替甘油造模,其余处理同肾衰模型组。分别测定各组血肌酐、尿素氮(BUN)、尿β-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、肾皮质镉含量,并用光镜、电镜观察肾组织形态学变化。结果3个染镉组中,只有高剂量组血肌酐及尿素氮水平较对照组升高(P<0.05)。尿NAG动态观察发现,0.8、1.6mg/kg剂量组分别在第3、5天出现峰值(与对照组比较P<0.05)。肾组织形态学观察结果与生化指标变化基本一致。但上述指标变化均未达到肾衰模型组水平。而镉+甘油组出现较肾衰模型组更为严重的变化,主要表现在镉+甘油组大鼠尿NAG浓度在染镉后第5天(甘油染毒第1天)为肾衰组的3倍多,到镉染毒后第7天(甘油染毒后第3天),仍为近2倍(P<0.01)。同时镉+甘油组较肾衰组近曲小管细胞损伤严重。结论单独大剂量急性染镉不能导致急性肾功能衰竭(ARF),但一定剂