小型猪在生殖毒性实验中的研究进展

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 小型猪在生殖毒性实验中的研究进 展 摘要 小型猪与人类在解剖学、 生理和病理学等方面有很多相似性，具 有发情周期短、仔猪数量多等优点，现 已成为人类医学研究的理想动物模型， 但由于背景数据缺乏、动物体型较大等 原因，目前其在生殖毒性实验中并未得 到广泛应用。本文根据小型猪自身的特 点，对其目前在生殖毒性实验中的应用 情况进行综述，旨在扩大非啮齿动物在 生殖毒性实验中的选择范围，并在必要 时替代犬或非人灵长类动物，为药物非 临床生殖毒性试验提供新的研究思路。 中国论文网 /6/view-12956350.htm 关键词 小型猪；生殖毒性实验； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 研究现状；应用展望 中图分类号 R114 文献标识码 A 文章编号 1673-7210（2017） 06（c）-0049-04 Abstract As to anatomy and pathophysiology， there are lots of similarities between human and minipig. Because of its short estrus cycle and large number of piglets in a litter， minipig has become an ideal animal model for medical research in human. However， minipig has been restrictedly used in reproductive toxicity studies because of its large body size and limited background data. In this review summarizes the characteristics of minipig as well asits current applications in reproductive toxicity studies， intend to expand the range of selecting non- rodents and provide new ideas for nonclinical reproductive toxicity studies. Key words Minipig； Reproductive toxicity study； Research -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 status； Application prospect 生殖毒性是指有害因素对亲代生 殖功能造成的有害作用1，其研究是药 物非临床安全性评价的重要内容。在 20 世纪 60 年代发生的“ 反应停 ”事件造成 近万名新生儿畸形，这一药物史上的悲 剧促使各国加强了对生殖毒性评价的重 视。生殖毒性研究对实验动物种属的选 择也越来越严格，通常选用对受试物的 代谢、毒效学及其他参数与人类相近的 实验动物2。近年来，随着人们对小型 猪研究的逐渐深入，其已广泛应用于医 学研究3。已有证据显示，小型猪对很 多化W 物质敏感，对某些特殊药物的 反应性比传统的非啮齿类动物可能更具 有优势4。本文针对小型猪的自身特点， 对小型猪在生殖毒性实验中的应用情况 进行综述，以期为此类研究提供一些参 考价值。 1 小型猪动物模型在生殖毒性实 验中应用的可行性 选择合适的动物模型对于药物生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 殖发育毒性研究有着重要的实际意义。 一般选择何种实验动物取决于受试物的 特点、动物对受试物的反应，以及受试 物在动物体内的吸收、分布、代谢和排 泄状况与人类的差异程度5。生殖毒性 实验通常在两种动物，即啮齿类动物和 非啮齿类动物中进行。常规选用的是大 鼠和家兔，在一些特殊情况下也使用犬 或非人灵长类动物。但当大鼠或家兔等 传统动物不适合进行致畸性实验研究时， 也可采用小型猪作为替代动物。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 平药物的生殖毒性实验。家兔对消化道 功能紊乱和抗生素敏感，临床表现难以 解释。非人灵长类存在动物保护和动物 供应方面的问题，且大多数动物只生产 一个子代而使应用受到限制。在生殖毒 性试验中各种实验动物应用的优缺点， 见表 1。 现已发现小型猪对许多人类致畸 物质具有敏感性4，如沙利度胺、羟基 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 脲、乙醇、维甲酸、氨基蝶呤等。但几 乎无检测方法，背景数据很少。并且小 型猪的胎盘缺乏转移大分子物质（分子 量超过 5000）的能力，从而限制了小型 猪在一些生物技术产品（例如抗体、疫 苗）中的应用11 。关于不同实验动物 对受试物的适用性见表 2。 2 小型猪动物模型在生殖毒性实 验中的应用现状 根据科技文献报道，目前在药物 毒理学试验中已有几十种不同品系的小 型猪得到应用，但有关小型猪生殖毒性 实验的研究资料还很有限。曾有文献报 道哥延根小型猪的生殖特性13，以及 相关的致畸性实验方案14和历史对照 组数据资料，其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%） 。 哥廷根小型猪对维甲酸的致畸作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 用非常敏感15 ，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。Hayama 等16发现 在哥廷根小型猪的器官形成期给予乙嘧 啶可引起上腭裂和其他出生缺陷，也可 导致功能性缺陷，如后肢瘫痪。 Zomborszky-Kovcs 等17研究了烟曲霉 素 B（ 1）对猪胚胎的有害作用。另外， 已有资料显示，小型猪对抗心律不齐药 物经胎盘转移情况也与人类的经胎盘转 移过程相似18 。适用于晚期非小细胞 肺癌的一线治疗及 HER2 阳性的晚期乳 腺癌患者的新药阿法替尼19（口服） 在 2013 年 7 月 12 日获美国食品及药物 管理局（FDA）核准上市，在其临床前 安全性评价中，由于犬严重的胃肠道反 应，研究者选用了哥廷根小型猪进行安 全性评价，提示在新药临床前研究中小 型猪具有良好的应用前景。 3 小型i 生殖毒性实验研究 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 进行生殖毒性实验时，为发现给 药所致的速发和迟发效应，实验观察应 持续一个完整的生命周期20，即从某 一代受孕到其下一代受孕间的时间周期。 根据 ICH 药物生殖毒性研究技术指导原 则，一般将一个完整生命周期过程分成 以下几个阶段21 ：A：从交配前到受 孕（成年雄性和雌性生殖功能、配子的 发育和成熟、交配行为、受精） 。B：从 受孕到着床（成年雌性生殖功能、着床 前发育、着床） 。C：从着床到硬腭闭合 （成年雌性生殖功能、胚胎发育、主要 器官形成） 。D：从硬腭闭合到妊娠终止 （成年雌性生殖功能、胎仔发育和生长、 器官发育和生长） 。E：从出生到离乳 （成年雌性生殖功能、幼仔对宫外生活 的适应性、离乳前发育和生长） 。F：从 离乳到性成熟（离乳后发育和生长、独 立生活的适应能力、达到性成熟的情况） 。 3.1 生育力与早期胚胎发育毒性 实验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 生育力与早期胚胎发育毒性实验 （包括上述生命周期中的 AB 阶段） 用于评价受试物对动物生殖的毒性或干 扰作用。评价内容包括配子成熟度、交 配行为、生育力、胚胎着床前阶段和着 床等22。实验通常选用啮齿类动物如 大鼠，当大鼠不适合时则会选择另一种 啮齿类动物或非啮齿类动物替代，选择 主要基于受试物的特性，但是小鼠和非 人灵长类常用作替代物种。小型猪由于 发情周期短，大约 3 周，也是一个非常 合适的选择，其精液资料与人类相似， 但前列腺的发育程度低于精囊和尿道球 腺（不同于人类） ，在雄性生殖器官病 理学检查时可能会遇到间质细胞增生、 生精小管发育不全等自发病变，从而影 响研究结果的解释和判断。目前，国内 尚未开展应用小型猪实验动物模型进行 生育力和早期胚胎发育毒性的研究。 3.2 胚胎-胎仔发育毒性实验 在胚胎-胎仔发育毒性实验中 （包括上述生命周期中的 CD 阶段） ， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 小型猪的给药期从着床日（妊娠第 11 天）开始，至硬腭闭合日（妊娠第 35 天）结束23 ，包含整个妊娠期。根据 不同的实验计划可采用最为合适的给药 途径，包括皮内注射、静脉输注、外用 给药等，但经口给药仍最为常见。在妊 娠 2835 d，可通过超声检查确定小型 猪的妊娠状态。研究期间需要对小型猪 各种临床体征进行观察，并记录摄食量 和体重的变化。在妊娠 110112 d 处死 小型猪进行剖宫检查。足月产小型猪胎 仔体重为 350400 g，故此可对所有的 胎猪进行尸检。胎猪的检查项目一般包 括黄体数量、活胎数量、死胎数量、吸 收胎数量、着床数量，对胎猪进行称重 和外观畸形的检查，并确定胎猪的性别 24。Bouin 液固定后对半数胎猪进行 内脏检查，通过茜素红染色法对半数胎 猪进行骨骼检查。此外，也可采用 X 射 线法或 CT 扫描对全部胎猪进行骨骼检 查，检查的质量也超过茜素红染色法。 另外，为了进一步缩短小型猪致 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 畸实验的期限，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23。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。 3.3 围生期毒性实验 围生期毒性实验（包括上述生命 周期中的 CF 阶段）是对处于妊娠期 或哺乳期的雌性动物从胚胎着床到幼仔 离乳给药，目的是检测药物对母体以及 胚胎和子代发育的不良影响，由于产生 的不良作用可能延迟，实验应持续观察 至子代性成熟25-26 。评价内容包括妊 娠雌性动物增强的毒性、产前产后子代 的死亡情况、生长发育的异常以及子代 的功能缺陷，包括 F1 代的行为、性成 熟和生殖功能27 。雌性动物给药期应 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 从胚胎硬腭闭合至哺乳结束，即上述生 命周期中的 CE 阶段。通常，小型猪 为妊娠第 35 天至离乳（出生后第 174 天）15。与其他非啮齿类动物相比， 哥延根小型猪每窝仔猪数多，仔猪生长 快，性成熟快，已建立许多成熟的行为 测试方式28 。在开展哥延根小型猪围 生期毒性实验方面，已积累了一些经验。 4 小型猪动物模型在生殖毒性实 验中的应用前景 小型猪发情周期和妊娠期短，胎 仔数量多，胚胎大，便于观察微小畸形 29，与人类在解剖学、生理学、疾病 发生机制等方面存在一定的相似性，表 明其可能作为生殖毒性实验的动物模型。 其属于食源性动物，从动物福利的角度 来看压力也要小很多。虽然人们已经认 识到小型猪作为毒理学研究模型动物的 优势30，但目前小型猪并未广泛应用 于各类科学实验研究，在生殖毒性实验 研究中也远不及家兔的位置。一方面是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 家兔已积累了丰富的背景信息，且容易 获得、操作简单。