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研究背景铬及其化合物应用广泛。铬是提高钢耐腐蚀性最常用的添加元素之一,铬盐可用于镀铬、冶金工业生产合金,制作颜料、染料、油漆、橡胶和陶瓷等。工业废水中的六价铬严重污染周围环境的河流、土壤和地下水源,成为一种主要的水环境污染物质之一,如不进行有效处理,将会对环境造成极大的危害。近年来,随着纳米技术的迅猛发展,纳米材料的应用前景越来越广阔。实验研究表明,纳米氢氧化镁(nano-magnesium hydroxide, NMH)用于含铬废水的处理,得到较好的效果,吸附速度快,吸附比高,还可回收利用,可多次用于含铬废水的处理。纳米尺度的化学品具有独特的特征,这使得纳米材料的毒性也表现出其独特性。近年来,生殖毒性和发育毒性已日益成为整体毒理学的重要组成部分。虽然纳米材料的生殖毒性和胚胎毒性已有报道,但是NMH对雌性生殖毒性和胚胎毒性的研究较少。本研究分别于小鼠胚胎围植入期和器官形成期暴露于NMH,观察其对生殖系统和胎儿生长发育的毒性作用,研究结果为NMH吸附剂对孕妇和胎儿安全性评价提供可靠依据。研究目的建立胚胎围植入期和器官形成期NMH吸附剂暴露小鼠模型,通过测量孕鼠孕期体重变化、各脏器重量、脏器系数、以及小鼠身长、尾长及骨化点评价NMH的生殖毒性和胚胎毒性；并通过检测孕鼠血清降钙素(calcitonin, CT)、甲状旁腺素(parathyroid hormone, PTH)和生长激素(growth hormone, GH)的水平,观察孕鼠胎盘病理结构变化及孕鼠血清和胎盘组织血管内皮生长因子(vascular endothelial growthfactor, VEGF)、胎盘生长因子(placenta growthfactor, PLGF)、可溶性血管内皮生长因子受体1(sFlt-1)变化,进一步探索其毒作用机制,为NMH吸附剂对孕妇和胎儿安全性评价提供可靠依据。研究方法1.建立胚胎围植入期和器官形成期暴露小鼠模型ICR小鼠按雌雄1：1合笼,次日检查阴栓,查见阴栓日记为孕第1天(GD1)。实验分为胚胎围植入期和胚胎器官形成期两个暴露模型,每个模型中孕鼠按体重随机分为NMH、NMH-铬复合物(nanocomposite)、重铬酸钾(阳性对照)和蒸馏水(阴性对照)4组。胚胎围植入期暴露模型于GD1-GD10每天灌胃一次；器官形成期暴露模型于GD7-GD16每天灌胃一次。根据灌胃当天孕鼠体重确定灌胃容量,每次灌胃容积为O.1m1/10g体重。暴露剂量为NMH577.4336mg/Kg.bw,NMH-铬复合物为583.7636mg/Kg.bw,重铬酸钾为6.33mg/Kg.bw。GD19终止试验,称取宫胚窝重、胎鼠窝重及子宫、卵巢、胎盘、肝脏、脾脏、肾脏和肺脏的重量,并计数胚胎总数、活胎数和死胎数,低温保存各脏器标本和血清。2.测量胎鼠发育指标测量胎鼠身长和尾长；观察外观畸形；将1/2胎鼠放入Bouins液固定用作胎鼠内脏畸形检查,另外1/2胎鼠经茜素红染色用于胎鼠骨骼畸形观察。3.测定母鼠血清激素水平采用酶联免疫吸附剂测定法(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)测定两模型各组母鼠血清CT、PTH和GH水平。4.观察母鼠胎盘病理改变分别采用肉眼、光镜和电镜观察母鼠胎盘病理结构改变。5.测定母鼠血清和胎盘组织中胎盘功能因子水平采用ELISA方法测定两模型各组母鼠血清和胎盘组织中VEGF、PLGF和sFlt-1水平。6.统计分析方法采用Excel建立数据库,用SPSS19.0软件进行统计分析。对数据进行方差齐性检验：若方差齐,采用单因素方差分析(ONE-WAY ANOVA)进行F检验,同时选择Dunnett-t test进行处理组与对照组各指标均数之间的比较；若方差不齐,采用非参数统计方法(Kruskal-Wallis H法)。采用两个独立样本t检验(Independent-Samples T Test)进行处理组和对照组指标均数比较,双侧检验,检验水准a=0.05。研究结果1.母体毒性孕鼠暴露于NMH、NMH-铬复合物和重铬酸钾与阴性对照组比较,孕鼠GD1体重组间差异没有统计学意义；两个模型各组间孕鼠孕期体重变化趋势、GD19体重和体重净增重、母鼠各脏器重量及脏器系数组间差异均无统计学意义。2.胚胎毒性NMH、NMH-铬复合物和重铬酸钾于胚胎围植入期和器官形成期暴露对小鼠胚胎植入数未见明显影响,未见明显胎鼠外观畸形、内脏畸形及骨骼畸形,未观察到明显的致畸效应。两阶段暴露均可导致明显的胚胎发育毒性。(1)胚胎围植入期暴露模型中,NMH-铬复合物组和重铬酸钾组胎鼠均重、胎鼠身长和胎鼠尾长较阴性对照显著降低(P<0.01),NMH组胎鼠身长显著降低(P<0.05)。器官形成期暴露模型中,NMH-铬复合物组和重铬酸钾组胎鼠均重和胎鼠身长均显著低于阴性对照组(P<0.05),重铬酸钾组胎鼠尾长显著低于阴性对照组(P<0.01),NMH组胎鼠发育指标未见明显改变。(2)胚胎围植入期和器官形成期暴露于NMH、NMH-铬复合物和重铬酸钾,与阴性对照组比较,均可导致胎鼠骨化不全率显著升高(P<0.01),尾椎骨骨化点数显著降低(P<0.01)和第二趾骨骨化点数明显减少(P<0.01),少数胎鼠出现第二指骨骨化不全,肋骨发育不全,胸骨粘连。3.对母鼠血清激素含量的影响胚胎围植入期暴露NMH、NMH-铬复合物和重铬酸钾3种物质,母鼠血清激素CT、PTH和GH水平与对照组比较,差异均无统计学意义；器官形成期暴露后各组母鼠血清PTH水平未见明显变化,但NMH-铬复合物组和重铬酸钾组母鼠血清CT水平和GH水平较对照组均明显降低(P<0.01)。4.对母鼠胎盘结构和功能的影响肉眼和光镜观察母鼠胎盘结构,两模型各处理组与阴性对照组对比,未见明显病理改变。电镜下观察两模型NMH组、NMH-铬复合物组和重铬酸钾组孕鼠胎盘组织均发现细胞死亡现象。胚胎围植入期暴露于3种物质,母鼠血清和胎盘组织中VEGF. PLGF和sFlt-1水平与对照组比较,差异均无统计学意义。器官形成期暴露,NMH-铬复合物组和重铬酸钾组母鼠血清VEGF水平和PLGF水平与对照组相比显著降低(P<0.05), NMH组没有明显改变；另外,母鼠胎盘组织中VEGF水平在NMH组、NMH-铬复合物组和重铬酸钾组较阴性对照组明显降低(P<0.05), PLGF水平在重铬酸钾组显著降低(P<0.01)；母鼠血清和胎盘组织中sFlt-1水平均未见明显变化。结论1.围植入期和器官形成期暴露于NMH、NMH-铬复合物和重铬酸钾能够导致胎鼠生长迟缓、骨化异常。三种物质在该暴露剂量下母体毒性作用相对较小,无明显致畸效应。2.两模型各暴露组孕鼠胎盘组织结构均发生病理损伤,这可能是导致胎鼠发育迟缓和骨化不全的重要机制。3.器官形成期暴露于NMH、NMH-铬复合物和重铬酸钾导致孕鼠胎盘功能损伤,表现为胎盘功能因子VEGF和PLGF水平明显降低。4.器官形成期暴露于NMH-铬复合物和重铬酸钾可降低母鼠血清CT和GH水平,可能是导致胎鼠生长迟缓和骨化不全的原因之一。NMH对血清激素水平影响较小。