小型猪的致畸试验
1.小型猪模型的适当性 致畸性试验通常采用两种动物,即啮齿类动物和非啮齿类动物。常规选用的是大鼠和家兔,某些特殊情况下也选用犬或非人灵长类。当小鼠、大鼠或家兔等传统动物并不适合于致畸性研究时,也可采用小型猪为替代动物。例如,大鼠通过催乳素维持早期妊娠,不适合于评价多巴胺类兴奋剂或降低催乳素水平药物的生殖毒性试验。家兔对消化道功能紊乱和抗生素敏感,临床表现难以解释。原则上,选用的实验动物对受试物的代谢、毒效学及其他有关参数应与人相近,健康、生育力强、多产、孕期短、自发畸形率低、价格低廉、容易获得和操作方便。非人灵长类存在动物供应和物种保护方面的问题,且大多仅生产一个子代而使应用受到限制。专门繁育的小型猪可达到SPF标准,较为便宜,与人类生殖也具有诸多的相似性。文献也曾报道过哥廷根小型猪的生殖特性,以及相关的致畸性试验方案和历史对照组数据资料。哥廷根小型猪外观畸形和内脏畸形的背景发生率为4%,最常见的畸形包括隐睾症(2.8%)、并指(趾)症(0.76%)、肌肉关节挛缩(0.32%)、腭裂(0.28%)、心室间隔缺损(0.24%)和横膈疝(0.24%)。
2.致畸敏感性 现已发现,小型猪对许多的人类致畸原敏感,如沙利度胺、羟基脲、乙醇、维甲酸、氨基蝶呤等。哥廷根小型猪对维甲酸的致畸效应极为敏感,具有明显的剂量-反应(畸形发生率和严重性)关系,且畸形表现与人类的视黄酸胚病(小颌、腭裂、中枢神经系统畸形、小耳和心脏与胸腺的缺陷)极为相似。哥廷根小型猪在器官形成期给予乙胺嘧啶,可导致上腭裂、功能性缺陷(后肢瘫痪)。另外,还有研究显示:小型猪对抗心律不齐药物的胎盘转移过程和数量,也与人的经胎盘转移作用相似。但是,因为小型猪缺乏经胎盘转移大分子(分子量超过5000)能力,从而限制了小型猪在生物技术产品(例如抗体、疫苗)生殖毒性评价中的应用。
3.实验设计 小型猪的发育毒性试验方案总结如下。小型猪在6月龄时达到性成熟,而用于试验的小母猪一般均为5~10月龄。致畸性研究中,给药期从着床日(妊娠第11天)开始,至硬腭闭合日(妊娠第35天)结束,包含整个妊娠期。研究过程中可采用各种给药途径,包括静脉连续输注,但经口给药仍最为常见。静脉连续输注时,动物进行麻醉(异氟烷吸入),并通过股静脉植入聚氨酯导管。导管的外部与内含生理盐水的输液塑料袋和程控输液泵相连接,并将输液泵和输液袋密封于一个聚苯乙烯小盒内。而小盒则安置于动物所穿戴的马甲内。在妊娠第4~5周,可通过超声检查确定小型猪的妊娠状态。研究期间的检查项目包括临床体征、摄食量和体重。母猪一般在妊娠第110天至112天处死后进行剖宫检查。足月产小型猪胎仔体重为350~400g,故此可对所有的胎猪进行尸检。胎猪的检查项目一股均包括黄体、总着床、死胎、活胎的计数,外观和内脏检查,胎猪性别的确定和称重,骨骼的茜素红染色检查,半数胎猪头部的Bouin液固定后的检查。X射线照片可更好地显示颅骨和骨密度,检查的质量也超过茜素红染色检查,故此也可采用X射线法检查胎猪的骨骼。
另外,为了进一步缩短小型猪致畸试验的期限,有研究者对哥廷根小型猪中期(妊娠第60天)和终末(妊娠第110天)剖宫产检查结果进行了比较分析,发现中期剖宫产胎猪大小与终末处死家兔时胎兔的大小和体重相当,生殖器官内部检查可确定胎猪性别,骨骼和软骨双染法可检出骨骼改变,并可检查出乙胺嘧啶诱发的胎仔异常,从而表明小型猪中期剖宫产技术可行,并具有节省时间、开支等方面的优势。
4.动物交配 小型猪可以在3.5月龄和4.5月龄(9.4~13.8kg)开始交配,但交配受孕率仅为21%。若在6月龄的完全性成熟期交配,受孕率可达到80%。由于难以估计到小型猪的首次发情,从实用角度考虑一般均在其第二次发情起开始交配。此外,年轻的小型猪可经过诱导而同步发情,进而可增强实验的可操作性。小型猪的发情体征包括外阴发红、肿大和流分泌物。整个发情周期持续17~25天(平均21天),动情期则持续1~3天,并开始接纳雄猪。动情的行为体征包括鸣叫、骑跨其他雌猪和闻到公猪信息素之后的站立反射,且一般均发生于排卵后的24小时内。出现站立反射时,若用手轻压雌猪背下方,雌猪即僵硬地站立着。应当在动情期发作后24小时内开始交配或人工授精,并在整个动情期内每天交配或人工授精1次。
5.剖宫产 剖宫产前应以70%酒精消毒腹部皮肤,然后沿腹中线剖开腹部,暴露子宫和卵巢。首先进行腹腔、胸腔脏器的大体检查,记录有无内脏异常及病变特性,并留取病变组织标本,10%福尔马林固定,以预备必要时的组织病理学检查。切除整个子宫,称重子宫连胎重,以便计算妊娠期增重,确定有无母体毒性。计数两侧卵巢的黄体数,以确定动物的排卵数,并计算着床前丢失率。从左侧卵巢末端开始沿两侧子宫角背面纵向切开子宫,暴露植入体,计数活胎数、吸收胎数和死胎数和总着床数。其后再确定活胎猪和晚期死亡胎猪的性别,并称量其体重。
6.胎猪的外观和内脏检查 处死胎猪后,即可开始外观异常的检查。先检查胎猪头部、身体有无异常或不对称,再检查四肢有无弯曲、外展方面的异常。检查内脏时,从耻骨起、沿腹部左侧并绕过脐带和阴茎(雄性胎猪)至剑突钝性切开腹部皮肤,并将其与皮下组织和腹膜分开,以便检查脐带区的腹膜。随后打开腹膜,进入腹腔,定位并检查腹内脏器(包括内生殖器),确定有无畸形和变异。横切双肾,检查肾盂和肾乳头。刺开横膈膜,沿左侧肋骨切开至胸骨柄,并在胸骨柄作吻状切口继续剪切至喉部。定位并检查胸腔脏器后,分离主动脉弓的分岔,再进行心脏解剖检查。先切开右心室,沿隔膜继续向上切开至肺动脉干,再切开左心室,沿隔膜继续向上切开至主动脉。切开心脏后,检查心房和心脏瓣膜。检查颅内脏器时,从Bouin液中取出胎猪头部,再以通用的五刀切片法检查。外观和内脏检查的发现,以国际畸胎学会联合会制订的“常用实验动物发育异常的术语”进行命名和分类。