斑馬魚模型評價生/殖毒性【評價原理】

斑馬魚成魚體長5 cm左右，其胚胎透明，在受精72 h后完成孵化，并在孵出后3個月內(nèi)性成熟。成年斑馬魚的繁殖周期短(一般7 d左右)，若條件適宜，成年雌性斑馬魚可定期產(chǎn)卵(每次200～300個)。在斑馬魚的早期胚胎及幼體的發(fā)育過程中，尚無性別分化，原始性腺都是相同的且具有雙向發(fā)育的潛能，易受環(huán)境(溫度、光照、pH值等)因素的影響而改變其遺傳性別。

對于雌性斑馬魚而言，產(chǎn)卵量是評價其繁殖力的常用生物指標(biāo)，它與魚類繁殖過程中的多個環(huán)節(jié)（卵子發(fā)育、雌雄交配行為、性激素刺激等）相關(guān)，并對環(huán)境化學(xué)物質(zhì)具有高敏感性，能直接反應(yīng)魚類繁殖力變化。環(huán)境化學(xué)物質(zhì)除了直接對親代斑馬魚的生/殖系統(tǒng)造成損害，還可能對其子代的正常生長發(fā)育。

卵黃蛋白原在斑馬魚雌魚成熟過程中發(fā)揮重要作用，成熟雌魚在體內(nèi)17β-雌二醇的刺激下，由肝臟合成的VTG經(jīng)過血液到達(dá)卵巢并加工成卵黃蛋白，促進(jìn)性腺發(fā)育。幼魚和雄魚在正常情況下不合成VTG,但在受到雌激素和類雌激素刺激時能合成VTG，導(dǎo)致魚體內(nèi)VTG濃度升高，出現(xiàn)雌性體征。

魚類的性腺發(fā)育和繁殖行為受到下丘腦-垂體-性腺軸（HPG 軸）的調(diào)控。下丘腦分泌促性腺激素釋放激素（GnRH），其作用于腦垂體，刺激其分泌促黃體生成素（LH）和促卵泡素（FSH），這兩種激素通過血液循環(huán)與相應(yīng)的受體結(jié)合后作用于性腺，刺激性腺產(chǎn)生睪酮（T）、17β-雌二醇（E2）和 11-酮基睪酮（11-KT） 等類固醇激素，進(jìn)而促進(jìn)精和卵子的發(fā)育和成熟。

斑馬魚模型評價生/殖毒性【實驗方案】

我們將受測試斑馬魚分成兩組，進(jìn)行21天的暴露實驗，分別是正常對照組和服用供試品組（供試品通過溶解到養(yǎng)魚用水中或灌胃的方式攝入到斑馬魚體內(nèi)）。

服用一段時間供試品后，觀察每次的產(chǎn)卵量、受精率及孵化率；對受精卵進(jìn)行子一代發(fā)育毒性與致畸性評價。在實驗終點取斑馬魚的組織，檢測卵黃蛋白原（VTG）含量及相關(guān)基因表達(dá)，并對性腺進(jìn)行病理組織學(xué)檢查，指標(biāo)主要包括：睪/丸卵母細(xì)胞、睪/丸間質(zhì)細(xì)胞增生、卵黃形成減少、精原細(xì)胞和濾泡增生；其他性腺損傷包括：卵母細(xì)胞閉鎖、睪/丸變性和分期改變。

【結(jié)果展示】

圖1. 供試品對斑馬魚體內(nèi)卵黃蛋白原（VTG）的影響

可以看到，供試品組VTG有下降趨勢，但與正常對照組比較沒有顯著性差異。

圖2. 斑馬魚發(fā)育毒性與致畸性表型圖

可以看到，供試品組斑馬魚誘發(fā)眼睛變小，下頜異常，心血管毒性等。

圖3. 斑馬魚性腺病理切片

可以看到，供試品組斑馬魚精巢精量變少，卵巢中卵母細(xì)胞體積變小、數(shù)量減少 。

圖4. 供試品對斑馬魚基因表達(dá)的影響

可以看到，供試品組FSHβ、LHβ基因相較于正常對照組顯著表達(dá)。

【評價結(jié)論】

1.經(jīng)過各組斑馬魚的對比實驗，攝入供試品組的斑馬魚體內(nèi)VTG有下降趨勢，子一代斑馬魚有致畸性，性腺病理切片有不同程度的異常，與性腺發(fā)育和繁殖行為相關(guān)基因的上調(diào)。

2.本實驗證實了該供試品對斑馬魚有生/殖毒性。