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背景与目的:随着工农业发展,大量化学污染物被排放到环境中,其中具有雌激素样活性,可模拟内源性雌激素的生理、生化作用,或具有拮抗雄激素效应的化学物质,称为环境雌激素(environmental estrogens)。这类物质对人类和动物的健康危害极大,可引起生殖障碍、发育异常、某些癌症以及有关生态学效应,目前已引起人们的广泛关注。其中最具代表性的是2,3,7,8-四氯二苯并二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,以下略为TCDD),其主要来源于垃圾的不完全燃烧、含氯农药的大量滥用、工业排污等。可通过食物链或直接接触等途径进入人或动物体内,性质稳定,难以生物降解,不易排出甚至不排出,体内半衰期长达7~11年:可分布于各个器官,在人体或动物的脂肪组织、乳汁和血清中都能检出TCDD。TCDD容易通过胎盘屏障,积聚于胚胎组织,对胚胎产生毒性作用,哺乳时也可通过乳汁使婴儿受到影响,有报道:胚胎及新生儿较成人对TCDD毒性敏感。心血管畸形是人类发病率较高的先天性缺陷,在活产儿发生率为1%,死产儿中则高达10%。目前TCDD对胚胎及新生儿循环系统发育的影响及作用机理所知甚少。有限的动物实验表明二噁英类对许多物种均产生类似的皮下水肿、心包水肿、出血等循环系统毒性,包括鱼类、大鼠、鸡胚、仓鼠;而在一次意外暴露事件中,也观察到人类胎儿的颜面部皮下水肿。这些研究表明心血管系统可能是TCDD作用的靶器官之一。本实验拟采用在体染毒模型来研究TCDD对大鼠胚胎及乳鼠的生长发育、对心脏形态及功能发育的影响,为防治环境污染导致的胚胎畸形提供理论及实验依据,为以后研究TCDD致畸作用机制奠定基础。方法:1.建立在体大鼠胚胎染毒模型,在大鼠妊娠第8d经腹腔注射染毒。2.观察不同浓度TCDD对大鼠胚胎生长发育的影响:①实验分为0.05、0.5、5、10μg/kg四个染毒剂量组,因TCDD是溶于二甲基亚砜(DMSO)使用的,所以设DMSO溶剂对照组。②观察指标包括19d鼠胚体重、身长、尾长、胎盘重量。3.观察不同浓度TCDD对大鼠胚胎心脏形态发育的影响。观察指标包括19d鼠胚心脏重量、心脏/体重比。4.观察TCDD对心脏功能发育的影响:①利用激光共聚焦显微镜技术检测TCDD对不同染毒剂量组培养乳鼠心肌细胞内游离钙离子浓度的影响。②采用RT-PCR半定量法,检测溶剂组及TCDD染毒组胎鼠及乳鼠心肌组织心房利钠因子(atrial natriureticfactor or poly peptide,ANF/ANP)mRNA表达的变化。结果:1.空白组的胚胎发育与溶剂组同期发育的胚胎基本一致,均无死胎出现,经统计学分析,两者差别不显著(P>0.05)。2.TCDD对19d大鼠胚胎生长发育具有明显影响且呈剂量-效应关系:随TCDD染毒剂量的增加,胚胎的体重、身长和尾长呈下降趋势,TCDD剂量为0.05μg/kg时,与溶剂组比较各指标降低不显著(P>0.05),未出现死胎(0/42);TCDD剂量为0.5μg/kg时,各指标进一步下降,其中尾长与溶剂组比较差异显著(P≤0.001),出现死胎(4/22,死胎率18.2%);TCDD剂量为5μg/kg时,各指标继续下降,与溶剂组比较差异显著(P<0.05或P≤0.001),死胎数量增加(12/22,死胎率54.5%);TCDD剂量为10μg/kg时,各指标降低最为明显,与溶剂组比较差异最显著(P≤0.001),均为死胎(24/24,死胎率100%)。而各组胎盘重量无明显差异(P>0.05)。3.TCDD对19d大鼠胚胎心脏形态发育具有明显影响且呈剂量-效应关系:随TCDD剂量增加胚胎心脏重量、心脏重/体重比呈下降趋势,表现一定的剂量一效应关系。其中0.5、5、10μg/kg染毒组与溶剂组相比有显著差异(P<0.05或P≤0.001);肉眼观,心脏横截面积、心脏体积有所减小,染毒组胚胎出现不同程度的出血、水肿。4.TCDD作用下乳鼠心肌细胞内出现“钙超载”现象,即细胞内游离钙离子浓度增加:TCDD染毒组除0.05μg/kg组与溶剂组比较无统计学差异外(P>0.05),其余染毒组乳鼠心肌细胞[Ca2+]i均有不同程度升高,且呈剂量依赖性,与溶剂组比较有显著性差异(P≤0.001)。5.TCDD作用下胎鼠及乳鼠心肌组织ANF mRNA的表达上调:分析ANF基因mRNA在各个时间段溶剂组与染毒组的各条相应条带的吸光度值比值,可见染毒组除0.05μg/kg组与溶剂组比较ANF mRNA表达无明显差异外,其余三组表达均有不同程度的上调,并表现为剂量依赖性;胎龄15d、19d胎鼠及新生5d乳鼠的心脏组织中ANFmRNA表达相比较无统计学意义(P>0.05)。结论:1.成功建立了大鼠胚胎在心血管系统发育靶窗时期体内染毒模型。2.TCDD能够抑制鼠胚在心血管系统发育靶窗时期的生长发育。3.大鼠发育中的心脏也是TCDD作用的靶器官之一:(1)TCDD能够导致胎鼠及乳鼠心脏形态发育异常,并存在明显的剂量一效应关系。(2)TCDD可对胎鼠及乳鼠心脏功能产生一定损伤:①TCDD可导致乳鼠心肌细胞内游离钙离子含量增高,产生钙超载现象;②TCDD可上调心肌ANTmRNA的表达。