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编号:10287506
超声波终止早孕的母体安全性和遗传毒理评价Ⅱ超声对小鼠的发育毒性和生殖毒性的研究
http://www.100md.com 《中国超声医学杂志》 1999年第5期
     作者:张丽丽 王智彪 顾美礼 王应雄

    单位:张丽丽 王智彪(400046重庆医科大学医学超声工程研究所);顾美礼(第二医院妇产科);王应雄(计划生育系)

    关键词:超声波;发育毒性;生殖毒性;动情周期;致癌作用;遗传毒理

    中国超声医学杂志990504 摘 要 目的:研究超声波终止早孕的安全性。方法:选用8周龄的ICR小鼠,用不同剂量超声分组辐照后常规交配。诊断组频率5MHz,强度24mW/cm2,照射5min;治疗组频率0.8MHz,强度1.5W/cm2,照射1min。本实验研究从致死、生长发育、外观致畸和行为致畸四个方面评价了两代仔鼠的遗传表型,同时还观察了超声对母鼠动情周期和生殖机能的影响,并统计其肿瘤发病率。结果:各项指标均无显著性差异。结论:一定剂量范围的超声辐照不诱发生殖细胞显、隐性突变的升高,不引起卵巢的机能障碍,也没有致癌作用。该技术的临床应用具有安全性。
, 百拇医药
    Research on Maternal Safety and Assessment of Genetic Toxiology of

    Early Pregnancy Termination with Ultrasound

    Ⅱ Study of the Effect of Ultrasound on Developmental Toxicity and Reproductive Toxicity of Mice

    Zhang Lili,Wang Zhibiao,Gu Meili,et al

    Institute of Ultrasound Engineering in Medicine,Chongqing Medical University,Chongqing 400046
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    ABSTRACT Objective:To assess the safety of early pregnancy termination with ultrasound(EPTU).Methods:ICR mice(8W)were mated routinely after ultrasound exposure of different doses.Diagnostic group:5 MHz,24mW/cm2×5min;therapeutic group:0.8MHz,1.5W/cm2×1 min.Hereditary phenotype of baby mice of two generation from four aspects assessed:lethal effect,development,teratogenicity and behevioral teratogenesis.The effect of ultrasound on estrous cycle and reproductive function of pregnant mice were observed,and tumor morbidity rate at the same time was counted.Results:Limited ultrasound might not increase the dominant and recessive mutation of reproductive cells,might not cause functional disturbance of ovary and not carcinogenic.Conclusion:The technique is secure to be put into clinical practice.
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    KEY WORDS Ultrasound Development toxicity Reproductive toxicity Estrous cycle Carcinogenicity Genetic toxiology

    超声波抗早孕技术经细胞遗传学评价对母体和仔代具有安全性。本实验研究进一步从生物遗传学水平探讨超声辐照对小鼠的发育毒性和生殖毒性,以更全面系统地了解超声对生殖细胞、体细胞的遗传效应。

    资料与方法

    1、动物和分组 选用ICR小鼠,由上海希普尔-必凯实验动物有限公司提供。性成熟的健康小鼠,鼠龄6周,雌性17~18g/只,雄性20~25g/只。取雌性小鼠,先适应性喂养2周后随机分为3组:对照组、诊断组、治疗组。

    2、实验器材 B超诊断仪(CTS-315型),超声波治疗仪(CSL-1型),称重用电子称(精度10mg),游标卡尺(精度0.1mm),旷场行为测试装置。
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    3、超声辐照 对照组(假照);诊断组5MHz、24mW/cm2×5min;治疗组0.8MHz、1.5W/cm2×1min。0.5%戊巴比妥纳按0.08ml/10g体重腹腔内注射麻醉,用眼科剪剪去下腹部被毛,75%酒精涂抹两次脱脂。诊断组:小鼠仰卧固定,腹部外涂足量耦合剂,探头对准中下腹部并缓慢旋转。治疗组:将探头固定于竖直位置,隔以喇叭型水囊,囊中盛以脱气水。手握固定小鼠,使其中下腹部对准超声波振动形成的水柱。

    4、动情周期检测 于超声辐照后24hr开始动情周期检测。每日8am阴道涂片于高倍镜下观察脱落细胞,判别动情前期、动情期、动情后期和间情期,除动情期外其它3期称为非动情期。连续观察15天(约3~4个动情周期),以均值表示。

    5、生殖机能检测 于超声辐照后次日下午 4pm合笼,观察其交配、受孕、妊娠和分娩情况。

    6、发育毒性检测 记录活胎数,逐一检查外观形态,并测量身长、尾长和体重。
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    7、神经行为致畸检查

    体格发育情况:观察仔鼠张耳、出牙、开眼、睾丸下降、阴道张开的天数,分别于生后第4、6、10、25、30天开始观察至每窝仔鼠均达标。

    早期反射和感觉功能:平面翻正、空中翻正、听觉惊愕、视觉定位、负趋地性,分别于仔鼠生后第3、7、10、12、16天开始观察至每窝仔鼠均达标。

    旷场行为试验:于1月龄测试。装置为正方形(40×40cm),底面分成16格(每格10cm2)。小鼠置于中心格内,记录5min内爬行的格子数、后肢站立、梳理和大、小便的次数。

    8、实验组和对照组的母鼠均喂养一年,定期监测动物的自然发病、肿瘤发病、衰老和死亡情况。

    结 果

, http://www.100md.com     1.动情周期检测,见表1。

    表1 超声对雌鼠动情周期的影响 组 别

    例 数

    动 情 周 期

    动情期

    非动情期

    动情周期

    对照组

    诊断组

    治疗组

    10

    10

    10
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    1.20±0.42

    1.10±0.32

    1.10±0.32

    2.90±0.57

    3.10±0.57

    3.20±0.42

    4.10±0.32

    4.20±0.42

    4.30±0.48

    注:P>0.05

    2.生殖机能检查,见表2。

    表2 生殖毒性指标 组 别
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    合笼数

    交配率

    受孕率

    妊娠期

    正常分娩率

    产仔率

    对照组

    诊断组

    治疗组

    20

    20

    20

    100%
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    90%

    95%

    85.00%

    88.89%

    84.21%

    20.24±0.56

    20.00±0.93

    20.00±0.82

    100%

    93.75%

    100%

    8.5

, http://www.100md.com     8.2

    8.8

    注:P>0.05

    3.一般观察指标:各处理组和对照组比较,窝均数、出生存活率均无显著性差异。

    4.生长发育情况:各处理组与对照组比较,仔鼠平均体重、身长、尾长均无显著性差异。

    5.致畸效应:外观畸形的类型有单或双眼盲、短尾畸形、假两性畸形等,各组畸变率无统计学差异。

    6.体格发育情况,见表3。

    表3 生理发育指标 组 别

    检测窝数

    张耳(天)
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    出牙(天)

    开眼(天)

    睾丸下降(天)

    阴道张开(天)

    对照组F1

    F2

    诊断组F1

    F2

    治疗组F1

    F2

    10

    10

    10
, 百拇医药
    10

    10

    10

    4.9±0.74

    5.0±0.94

    5.0±0.67

    4.9±0.74

    5.1±0.88

    5.0±0.67

    9.9±0.74

    9.9±0.32

    10.0±0.67
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    10.0±0.47

    10.1±0.57

    10.1±0.74

    16.0±0.67

    15.2±0.79

    16.1±0.57

    15.0±0.67

    16.1±0.32

    15.1±0.57

    25.1±0.32

    25.0±0.00

    25.2±0.42
, 百拇医药
    25.1±0.32

    25.3±0.48

    25.0±0.00

    37.3±1.16

    36.6±1.17

    37.8±1.14

    36.7±1.06

    38.0±1.25

    36.8±1.03

    注:P>0.05

    7.早期反射和感觉功能,见表4。

, 百拇医药     表4 早期反射和感觉指标 组 别

    检测窝数

    平面翻正(天)

    空中翻正(天)

    听觉惊愕(天)

    视觉定位(天)

    负趋地性(天)

    对照组F1

    F2

    诊断组F1

    F2

    治疗组F1

, 百拇医药     F2

    10

    10

    10

    10

    10

    10

    3.4±0.52

    3.2±0.63

    3.3±0.48

    3.2±0.79

    3.4±0.70

    3.2±0.42
, 百拇医药
    12.2±0.42

    12.2±0.63

    12.3±0.48

    12.4±0.70

    12.2±0.42

    12.5±0.71

    8.4±0.52

    8.6±0.84

    8.5±0.71

    8.8±0.88

    8.5±0.85

    8.6±0.70
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    16.1±0.57

    15.9±0.32

    16.3±0.48

    16.0±0.47

    16.2±0.63

    16.1±0.57

    10.1±0.32

    10.2±0.42

    10.2±0.42

    10.0±0.47

    10.2±0.63

    10.1±0.32
, 百拇医药
    注:P>0.05

    8.旷场行为测试,见表5。

    表5 旷场行为测试 组 别

    动物数

    开始出现探索潜伏期(秒)

    行走格数(个)

    修饰次数(次)

    排粪球(个)

    排尿(次)

    对照组F1

    20

    2.15±1.09
, 百拇医药
    47.8±14.53

    0.65±0.67

    1.0±0.56

    0.35±0.49

    F2

    20

    1.70±1.03

    52.2±11.07

    0.70±0.73

    1.1±0.64

    0.40±0.60

    诊断组F1
, 百拇医药
    20

    2.25±1.29

    44.0±14.79

    0.80±0.77

    0.9±0.79

    0.40±0.50

    F2

    20

    1.85±1.04

    54.5±11.52

    0.75±0.72

    0.9±0.85
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    0.35±0.59

    治疗组F1

    20

    2.05±1.23

    44.7±15.98

    0.75±0.55

    1.1±0.83

    0.50±0.51

    F2

    20

    1.75±0.97

    51.9±13.03
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    0.80±0.70

    0.9±1.02

    0.35±0.49

    注:P>0.05

    9.母鼠的健康状况。

    一般情况和死亡:实验开始时各组均为30只小鼠,以此时动物数为有效动物数。实验中为采集骨髓而处死的小鼠没有计算在死亡的动物数内。1997年10月后气候转冷,各组死亡数均有增加,主要死因是肺部疾病,各组死亡率经统计学处理无显著性差异。

    致癌和其它病变情况:实验结束时,对全部实验动物有肺、肾、肝、脾、子宫等主要脏器进行剖检;在实验中自然死亡和因采集骨髓而处死的小鼠也进行了剖检,各脏器均未发现包块。对上述肉眼检查疑有病变的部位进行组织学检查未发现肿瘤,非瘤性病损主要包括呼吸系统疾病、肝脏微小病损和慢性肾脏病损。
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    讨 论

    雌性小鼠性成熟后,生殖器官发生增生、退化,增生的周期性变化为动情周期。动情期是性欲冲动和接受交配的时间,本期末雌鼠排卵;此期间卵泡迅速生长,雌激素分泌达高峰,阴道涂片表现多数的多角形无核角化上皮细胞。动情周期的紊乱是反映性激素代谢失调的敏感指标。结果表明:超声对卵巢内分泌机能无影响;两实验组小鼠的动情期能正常形成,非动情期和动情周期时间均无延长。在动情周期检测的基础上,进一步观察了小鼠有无生殖机能障碍的表现。交配率反映性活动的活跃程度。受孕率或交配成功率与动情周期有关,当非动情期延长时将导致假孕率的增高。妊娠期和正常分娩率与妊娠过程、分娩发动等有关。产仔率可间接反映卵巢的排卵数和生殖细胞的自限性突变。动情周期和各项生殖毒性指标的正常提示超声辐照不干扰下丘脑-垂体-卵巢轴系统的神经内分泌调节功能,不抑制卵巢排卵。

    活胎数是一个综合指标,它受多种因素的影响。卵母细胞的致死性突变可造成卵泡闭锁,排卵数减少;若突变影响受精卵的植入或胚胎发育,则植入前丢失率和吸收胎增多;若影响细胞分化,可致流产、死胎死产的增加。上述因素均可造成活胎数减少,但也是限制新突变在基因库中固定下来的因素,对种族的繁衍是有利的。结果表明处理组小鼠生殖细胞发生自限性突变的可能性与对照组相近。胎仔体重是反映子代毒性作用的敏感指标。结果提示处理组小鼠与对照组比较没有宫内发育迟缓的表现。
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    广义的致畸概念包括形态异常和行为致畸两个方面。外观畸形是经典的发育毒性的观察终点。行为是神经系统综合了感觉、运动和认识等功能后的表现,代表机体对环境的综合反应〔1〕;它是机体的一种重要功能,支配和协调机体的正常活动,而又受机体各器官系统状态的影响和制约。因此,行为功能被视为最敏感的指标。在断乳前定期监测了早期生理发育情况:张耳、出牙、开眼、睾丸下降、阴道张开5项指标均无显著性差异。早期感觉和反射功能:视觉定位、听觉惊愕分别反映视、听觉的发育情况,平面、空中翻正是最早形成的反射,而负趋地性则反映较精细的协调运动的发育;各指标均无显著性差异。在仔鼠一月龄时,进行旷场行为测试。开阔界试验反映探索性行为和情绪状况。其方法简单,在固定的时限内,观察动物横越格子地板方阵的数量;在开阔场内开始出现探索的潜伏期短,行走格数、直立行为多,大、小便次数少是仔鼠对新环境适应良好的表现。本实验研究没有观察到仔鼠探索性活动下降的表现。

    Martin等〔12〕认为如果生殖细胞发生DNA突变可导致遗传效应;如果体细胞突变则引起癌变。根据癌变机制的突变学说,任何诱变因子引起正常细胞基因发生突变,将可能导致肿瘤的发生。关于超声波对哺乳动物细胞的突变效应研究,到目前为止,只有Kaufman和Doida获得了阳性结果;而大多数学者未发现超声波引起突变效应。在本实验研究中,对自然死亡、为采集骨髓而处死的小鼠以及实验结束时的全部实验动物都进行了病解和组织学检查。结果没有发现肿瘤,这与流行病学调查研究的结果是一致的〔3~5〕
, 百拇医药
    综上所述,超声辐照在一定剂量范围内没有母体毒性和遗传毒性,超声终止早孕技术的临床运用具有安全性。

    本研究系国家自然科学基金委项目资助

    参考文献

    [1]Tilson HA,Mitchell CL.Neurobehavioral techniques to access the effects of chemicals on the nervous system.Ann Kevpharmacel Toxical,1984,24:425

    [2]Martin AO.Can ultrasound cause genetic damage?J Clin Ultrasound,1984,12:11

    [3]Wilson LMK,Waterhouse JAH.Obstetric ultrasound and childhood malignancies.Lancet,1984,Ⅱ:997
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    [4]Cartwright RA,Mckinney PA,Hopton PA,et al.Ultrasound examinations in pregnancy and childhood cancer.Lancet,1984,Ⅱ:999

    [5]Sorahan T,Lancashire R,Stewart A,et al.Pregnancy ultrasound and childhood cancer:A second report from the Oxford Survey of childhood cancers.Br J Obstet & Gynaecol,1995,102:8

    (1998-10-12收稿), 百拇医药