近日,苏州大学基础医学与生物科学学院"基于斑马鱼模型的聚乳酸安全性评价”总结报告公布.
研究人员采用模式生物斑马鱼模型对聚乳酸的安全性进行了系统的评价,包括斑马鱼的急性胚胎毒性评估,刺激性评价,皮肤光毒性评价,对血管生成和发育的影响,对甲状腺内分泌的影响,对肝脏的影响,及对肠道病理变化等,为聚乳酸的后续用途开发提供生物安全性依据。
斑马鱼是一种亚热带淡水鱼类,是生命科学领域常用的脊椎模式生物。马鱼全基因组测序与人类基因的相似度高达87%,在斑马鱼上做试验所得到的评价结果在多数情况下也适用于人体。目前,已经成为脊椎动物中最适于做发育生物学和遗传学研究的模式生物,也是最有潜力的毒理模式脊椎动物之一。国内外已经广泛将斑马鱼应用于急、慢性毒性实验的高通量筛选。
斑马鱼的急性胚胎毒性评估
在斑马鱼胚胎受精后初期,用不同浓度的聚乳酸浸泡5天,观察斑马鱼心脏、脑部、眼肝脏、肠道、躯干/尾/脊索、肌肉/体节、鳍、体长、身体着色、循环系统、身体水肿和出血等毒性反应情况,统计畸形率和死亡率。
结果显示,各个浓度的聚乳酸浸泡后,胚胎并没有看到明显的病变现象,和对照组没显著差别.
刺激性评价
斑马鱼胚胎接触外源化合物刺激会产生免疫反应比如炎症反应,中性粒细胞发生免疫应答,向皮肤表皮迁移并聚集。采用实验室巨噬细胞特异表达基因品系Tg(mpo:EGFP)检测聚乳酸的刺激作用,通过在荧光显微镜下观察胚胎表面带有绿色荧光的巨噬细胞数量来显示聚乳酸刺激性强度的大小。
在受精后小时拍照,发现低浓度和高浓度对免疫细胞的影响没明显的统计学差异。
皮肤接触到光敏性物质后,在光照下可能产生局部或全身的毒性效应。根据斑马鱼胚胎的生长发育状况可以评价受试物聚乳酸的光毒性。
将斑马鱼胚胎(4-6hpf 受精后4-6小时)暴露于不同浓度的聚乳酸溶液,采用同等剂量的光进行照射,进行多组重复实验,96小时后记录斑马鱼胚胎的状态。
结果显示没有统计学显著差异。
对血管生成和发育的影响
血管特异性标记的转基因鱼Tg(flk:GFP)浸泡(或饲喂)待测的聚乳酸,经过3-4天后,通过荧光显微镜观察血管的发育状态,评估聚乳酸对血管的影响。
用Image J软件分析了SIV肠下静脉的面积,进行比较,分析是否存在差异.结果显示,聚乳酸处理组和对照组之间没有显著差异。
对甲状腺内分泌的影响
浸泡-定时间聚乳酸后,收集处理和未处理的斑马鱼幼鱼,通过ELISA试剂盒检测促甲状腺激素(TSH),甲状腺激素(T3和T4)的含量,通过统计学分析评估聚乳酸是否会对斑马鱼甲状腺内分泌会有影响。
结果显示,聚乳酸对斑马鱼甲状腺激素的分泌没显著的影响
对肝脏的影响
用肝脏特异性标记的转基因鱼浸泡4天后,通过荧光显微镜观察肝脏的发育状态。对拍摄的荧光图片,利用软件Image J 进行半定量分析,主要统计荧光的面积。对数据用SPSS软件采取单独T检验分析。
黑色为对照组,红色为处理组,显示P值为6.1%,没达到统计学意义。差异不显著。
肠道组织切片病理变化观察
利用合适的待测聚乳酸浸泡(或饲喂)斑马鱼,取肠道组织,做成切片,染色,显微观察病理变化。
在1250 mg/2500 ml(高浓度)和125 mg/2500 ml(低浓度)进行成鱼浸泡20天,未观察到显著的死亡现象。
显微镜下观察对比后发现斑马鱼的肌肉形态和结构,鳃形态和结构,肠道结构并无太大变化。
研究人员发现 0,0.05,0.1,0.25,0.5 和1 mmg/ml 的聚乳酸对斑马鱼没有急性胎毒性影响。实验中所用的各个浓度对马鱼的刺激性,皮肤光毒性,血管生成和发育,甲状腺内分泌,肝脏,肠道,肌肉,鳃均无显著影响。建议后续从基因水平、代谢水平和蛋白质水平整体评价聚乳酸的安全性问题。
项目由安徽丰原福泰来聚乳酸有限公司资助完成