当前位置: 首页 > 期刊 > 《卫生研究》 > 2000年第1期
编号:10260797
应用植入后大鼠体外全胚胎培养研究酒精对胚胎发育的影响
http://www.100md.com 《卫生研究》 2000年第1期
     作者:屈卫东 张本忠 吴德生 吴玮 王云波 张雪 刘发才

    单位:屈卫东(华西医科大学公共卫生学院,成都 610041);张本忠(兰州医学院卫生系毒理教研室,兰州 730000);吴德生(华西医科大学公共卫生学院,成都 610041);吴玮(华西医科大学公共卫生学院,成都 610041);王云波(北京市东城区卫生防疫站,北京 100009);张雪(华西医科大学公共卫生学院,成都 610041);刘发才(华西医科大学公共卫生学院,成都 610041)

    关键词:植入后全胚胎培养;酒精;胚胎发育

    卫生研究000107 摘要:为探讨孕期饮酒对胚胎生长发育的影响,应用植入后全胚胎培养(whole embryo culture, WEC)进行研究。将孕9.5天龄鼠胚胎移植于酒精终浓度分别为0、0.40、1.00、2.00、4.00g/L的全胚胎培养基中,于体外培养48小时,观察酒精对胚胎发育和器官形态分化影响。结果表明酒精对胚胎发育具有明显影响且呈剂量-效应关系,0.40g/L组胚胎生长发育指标和器官形态分化指标与对照组差异无显著性(P>0.05),1.00g/L组显著影响中脑、前脑、神经管、卵黄囊循环和翻转等指标,2.00g/L以上组各指标显著低于对照组(P<0.05),胚胎致畸率和死亡率显著增高。结论认为酒精具有发育毒性和致畸性,酒精作用的主要靶器官是脑,酒精对卵黄囊发育分化和DNA合成的影响可能与其发育异常有关。
, 百拇医药
    中图分类号:Q132.7 R595.6 文献标识码:A

    文章编号:1000-8020(2000)01-0017-03

    Study on the effect of alcohol on embryonic development by using in vitro post-implantation rat whole embryo culture

    Qu Weidong, Zhang Benzhong, Wu Desheng, Wu Wei, et al.

    (Department of Environmental Health, School of Public Health, Chengdu 610041,China)

    Abstract:In order to explore the effects of drinking alcohol during pregnancy on embryonic development and its mechanism, a post-implantation whole embryo culture(WEC) technique was used. The 9.5 day rat embryos were explanted in rat serum medium(immediately centrifugal serum,ICS) with alcohol(0,0.4,1.0,2.00 and 4.00g/L), and cultured for 48 hours. The index of embryo development and morphological scores induced by alcohol were observed. The result showed that alcohol had obviously effects on the development and growth of embryos with a dose-response relationship. Embryonic development of 0.4g/L group was not significantly different from the control group, whereas 1.0g/L group could interfere with the development score of mid-brain, forebrain, neurotube, and visceral yolk sac(VYS) circle obviously. All scores of the 2.00g/L group were significantly lower than that of control group(P<0.05). Moreover, the rate of embryo lethality and teratogenecity were obvious increased. It is concluded that alcohol has developmental toxicity and teratogenicity. The target organ affected by alcohol is brain. The effects of alcohol on the developmental differentiation of visceral yolk sac and DNA synthesis are probably related to its developmental abnormalities.
, 百拇医药
    Key words:post-implantation whole embryo culture, alcohol, embryo development

    临床调查发现,孕期饮用酒精性饮料将导致胚胎发育迟缓和发育异常,即胎儿酒精综合症(fetal alcohol syndromes, FAS),表现为胚胎脑、心脏、肾脏、骨骼及神经等多器官和系统发育异常和障碍[1],因母体代谢干扰及发育时空顺序的复杂性,其原因未能明确阐明。本研究利用全胚胎培养(whole embryo culture,WEC)的优点[2,3],探讨发育敏感期酒精暴露对胚胎发育影响及特征以探讨酒精致胚胎发育异常机制。

    1 材料和方法

    1.1 材料

    1.1.1 实验动物 10~14周龄SD大鼠,雌鼠体重200~230g,雄鼠体重250~320g。每日18∶00时按雌、雄1∶1合笼,次晨8∶00见阴栓者为孕第0天(G0).第9天16∶00时为胚胎发育第9.5天龄(G9.5)。
, 百拇医药
    1.1.2 试剂与仪器 酒精(色谱纯),丝裂霉素(MMC,Sigma),隔水式电热恒温培养箱,恒温水浴箱(DHS-500),超净工作台,解剖显微镜,光学显微镜,紫外分光光度计。

    1.1.3 培养液 由即刻离心血清(immediately centrifugal serum, ICS)、占全胚胎培养液体积比为10%的三蒸水、终浓度各含100U/ml青霉素、链霉素双抗配成。血清用前于(56±0.5)℃水浴30min灭活补体。

    1.2 方法

    1.2.1 实验分组 以丝裂霉素为阳性对照;阴性对照仅含培养液。实验组相当于每升血清培养基中含0.40、1.00、2.00、4.00g酒精。

    1.2.2 胚胎移植培养 New法镜下选体节数为2±1的胚胎置于内含3ml ICS的50ml培养瓶[4];通气后加10%三蒸水稀释(内含酒精及双抗)置旋转培养箱[(37.5±0.5)℃,(35±5)r/min]培养48h。
, 百拇医药
    1.2.3 胚胎观察 (1)镜下测试胚胎生长发育终点包括胚胎(visceral yolk sac, VYS)直径、体长、头长、体节数、蛋白质和DNA含量,并观察VYS血管发育及VYS循环状况。(2)以改良Brown评分系统评价胚胎组织器官分化终点[5];测定胚胎蛋白质和DNA含量[6]

    1.2.4 统计学分析 应用SAS软件中方差分析、等级相关分析进行统计处理。

    2 结果

    2.1 酒精对体外培养大鼠胚胎发育的影响

    由表1可见,酒精对体外培养大鼠胚胎生长发育有明显影响且呈剂量-效应关系。1.00g/L组VYS直径、头长、DNA含量及2.00、4.00g/L组所有发育指标均显著低于对照组(P<0.05)。显示出酒精能抑制胚胎卵黄囊和胚胎生长发育。0.40g/L组胚胎生长发育各指标呈下降趋势,但与对照组相比差异均无显著性(P>0.05)。
, 百拇医药
    表1 酒精对体外大鼠胚胎生长发育的影响 (n=11,±s) 组别(g/L)

    卵黄囊直径(mm)

    体长(mm)

    头长(mm)

    蛋白质(μg)

    DNA(μg)

    空白对照

    5.04±0.16

    4.52±0.17

    2.38±0.12
, 百拇医药
    188.66±14.38

    21.09±2.36

    阳性对照

    3.60±0.28(1)

    2.22±0.43(1)

    1.55±0.20(1)

    147.93±13.84(1)

    14.98±1.51(1)

    0.40

    4.84±0.18
, 百拇医药
    4.54±0.22

    2.32±0.15

    189.85±12.07

    19.98±1.49

    1.00

    4.54±0.36(1)

    3.90±0.42

    1.78±0.24(1)

    181.02±12.13

    18.25±1.29(1)

    2.00
, http://www.100md.com
    4.15±0.30(1)

    3.32±0.24(1)

    1.48±0.22(1)

    165.36±12.68(1)

    16.11±0.99(1)

    4.00

    3.40±0.34(1)

    2.88±0.27(1)

    1.38±0.62(1)
, 百拇医药
    145.09±13.22(1)

    13.01±1.86(1)

    注:(1)与对照组相比,P<0.052.2 酒精对体外培养大鼠胚胎器官形态分化的影响

    从表2可见,0.40g/L组酒精对胚胎各器官形态分化影响与对照组比差异无显著性(P>0.05)。1.00g/L组,除VYS循环(血管分化)、神经管、中脑、前脑及翻转其它各器官形态分化评分呈降低趋势,但与对照组相比差异无显著性(P>0.05)。2.00g/L以上组可明显抑制胚胎器官形态分化过程,胚胎Browns形态学说总评分与各器官形态分化评分显著低于对照组(P<0.05)。各器官计分比较显示中等浓度酒精即可影响胚胎脑、卵黄囊和神经管形态分化,并随剂量增加而增强。Speaman等级相关分析表明酒精对胚胎生长发育影响存在明显的剂量-效应关系,酒精剂量与胚胎发育呈负相关。
, http://www.100md.com
    表2 酒精对体外大鼠胚胎形态分化的影响(n=11,±s) 组别(g/L)

    改良Bwown评分

    体节数

    卵黄囊循环

    翻转

    心脏

    尾部神经管

    体屈

    空白对照

    39.64±2.34

    26.91±2.34
, 百拇医药
    4.36±0.50

    5.00±0.00

    3.91±0.30

    4.00±0.00

    3.00±0.00

    阴性对照

    20.27±5.52

    18.82±1.40(1)

    2.78±0.75(1)

    3.18±0.60

    1.64±0.50(1)
, http://www.100md.com
    1.64±0.67(1)

    2.80±0.53

    0.40

    37.09±2.91

    26.18±1.54

    3.90±0.32

    4.64±0.50

    3.82±0.40

    3.82±0.40

    3.00±0.00

    1.00

, 百拇医药     32.30±5.62(1)

    22.70±3.95(1)

    3.82±0.42(1)

    4.00±0.67(1)

    3.60±0.67(1)

    3.10±0.99(1)

    3.00±0.00

    2.00

    27.55±3.86(1)

    19.82±3.16(1)
, 百拇医药
    3.73±0.47(1)

    3.73±0.65(1)

    3.00±0.45(1)

    2.73±0.47(1)

    2.50±0.53

    4.00

    17.55±5.61

    15.09±1.70

    2.64±0.50

    2.36±0.50

, 百拇医药     1.55±0.52

    1.45±0.69

    2.00±0.00

    组别(g/L)

    鳃弓

    上额突

    下额突

    前肢芽

    后肢芽

    中脑

    前脑

    后脑

    空白对照
, 百拇医药
    3.09±0.30

    3.00±0.00

    1.82±0.40

    3.00±0.00

    2.00±0.00

    3.18±0.40

    3.00±0.00

    3.00±0.00

    阴性对照

    1.55±0.52

    1.07±0.47(1)

, http://www.100md.com     1.00±0.63(1)

    1.78±0.40(1)

    0.92±0.60(1)

    1.55±0.69(1)

    1.82±0.87(1)

    1.45±0.52(1)

    0.40

    3.00±0.00

    3.00±0.00

    1.62±0.40
, 百拇医药
    2.82±0.40

    1.82±0.40

    3.00±0.00

    2.73±0.47

    2.82±0.40

    1.00

    2.65±0.52

    2.50±0.53

    1.60±0.19

    2.40±0.52

    1.60±0.52

    2.50±0.53(1)
, 百拇医药
    2.20±0.12(1)

    2.50±0.52

    2.00

    2.09±0.30(1)

    2.09±0.30(1)

    1.27±0.47

    1.82±0.40(1)

    1.18±0.40(1)

    2.00±0.89(1)

    1.64±0.67(1)
, 百拇医药
    2.27±0.79(1)

    4.00

    1.45±0.52

    1.36±0.50

    0.82±0.60

    1.27±0.65

    0.55±0.52

    1.45±0.52

    1.36±0.81

    1.27±0.65

    注:(1)与对照组相比,P<0.052.3 酒精对体外培养胚胎的发育毒性
, http://www.100md.com
    表3数据表明随酒精剂量增加,正常发育胚胎数明显减少,胚胎畸形率和死亡率明显上升,2.00和4.00g/L染毒组正常胚胎数仅占64%、55%,显示出酒精的发育毒性和致畸性。

    表3 不同浓度酒精对胚胎的发育毒性比较(n=11) % 组别(g/L)

    正常胚胎率

    畸胎率

    死胎率

    空白对照

    100

    0

    0

    0.40

, 百拇医药     100

    0

    0

    1.00

    91

    9

    0

    2.00

    64

    27

    9

    4.00

    55

    27
, http://www.100md.com
    18

    3 讨论

    准确控制胚胎的暴露剂量和排除母体代谢影响是WEC重要基础,显然其为化学物的作用机制研究提供了新途径。除用于化学物的致畸性检测和致畸源快速筛选,还用于研究营养及化学因素引起的胚胎发育异常机制[3],因而为国内外优生学研究领域学者所重视。

    本研究结果表明酒精能明显抑制胚胎发育和形态分化。从1.00g/L组起胚胎即可致发育和形态分化异常且胚胎存活率降低、致畸率和死亡率显著增高,其与酒精剂量呈明显剂量-效应关系并随剂量增加而增强,显示出酒精的发育毒性和致畸性。0.4g/L组各指标与阴性对照组差异无显著性,可视为酒精作用的较安全剂量。1.00g/L组DNA含量、VYS直径、VYS循环、头长、神经管和中脑、前脑发育显著低于对照组,提示酒精能明显导致VYS分化和DNA合成抑制,并对神经管和脑产生特异性损害作用,表明脑和神经系统对酒精最为敏感,是酒精作用的靶器官。
, http://www.100md.com
    啮齿类动物的VYS在胚胎发育早期阶段具有重要作用[7]。胚胎发育至30体节以前,VYS是胚胎获取蛋白质、氨基酸等营养物质的主要场所,其结构和功能正常是胚胎宫内发育的先决条件。故本研究中VYS直径、VYS循环显著降低提示酒精能影响VYS的结构和功能,进而抑制胚胎发育和分化。

    胚胎DNA含量作为胚胎发育的敏感指标,其显著降低显示出在大鼠器官发育敏感期(9~12天)酒精能抑制DNA合成,将可能影响控制发育过程的关键基因在转录、翻译过程的异常表达和表达强度,进而引起发育的时空性、有序性改变,最终导致胚胎的发育异常——致畸。

    体外9.5天鼠胚胎相当于人类孕期的27~28天即第一期[8]。因此,在怀孕早期也即器官发育敏感期应绝对禁止饮用酒精性饮料,以防止FAS和酒精相关性出生缺陷。这一点应特别在我国高寒地区和少数民族地区引起注意。

    基金项目:中国博士后基金资助项目(No.98-09);四川省计划生育委员会项目(No.98-007)
, 百拇医药
    作者简介:屈卫东,男,博士后,现在上海医科大学公共卫生学院环境卫生学教研室 200032

    参考文献

    1,Abel EL, Hannigan JH. Maternal risk factors in fetal alcohol syndrome:provocative and permissive influences. Neurotoxicol Teratol, 1995,17:445—462

    2,Thomas J, Flyn N. Teratological research using in vitro system I mammalian whole embryo culture. Environ Health Perspect, 1987,72:203—210

    3,Consuelo G. Teratogenic effects of alcohol:current status of animal research and in vitro models. Toxicology,1996,18(suppl):70—88
, http://www.100md.com
    4,New DAT. Whole embryo culture and the study of mammalian embryo during organogensis. Biol Review,1978, 53:81—94

    5,Brown NA. Quantitation of rat embryonic development in vitro:a morphological scoring system. Teratology,1981,24:65—78

    6,Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, et al. Protein measurement with the folin phend reagent. J Biol Chem, 1951,188:265—275

    7,李勇,吴德生.啮齿类动物VYS体外培养技术及在胚胎学和畸胎学研究中的应用.现代预防医学,1994,21(4):240—247

    8,Harumi tanaka, Fumio nasu, Kenichirou inomata. Fetal alcohol decresed synaptic formations in the field CA3 of fetal hippocampus. Int J Devl Neur,1991,9(5):509—517

    (1999-07-14收稿), 百拇医药