除草剂百草枯对大鼠胎儿动脉管的毒性作用

除草剂百草枯对大鼠胎儿动脉管的毒性作用 除草剂百草枯对大鼠胎儿动脉管的毒性作 用 ? 84?毒理学杂志2006年4月第20卷第2期JToxicolApril2006Vo1.20No.2 中圈分类号:R595.4文献标识码:A文章编号:1002—3127(2006)02—0084—04 除草剂百草枯对大鼠胎儿动脉管的毒性作用 沈明浩,任大勇,郭环宇,庄英男,李大军 (吉林农业大学食品工程学院毒理学研究室,吉林长春130118) ? 论着? 【摘要】目的研究除草剂百草枯对胎儿动脉管的毒性影响.方法(1)取妊娠21d大鼠100只,随机分成每组2O 只.皮下注射25ms/kg百草枯,于不同时间测定母体和胎儿血液中百草枯浓度;(2)取妊娠21d大鼠随机分成4组,实验 组分别皮下注射2,7和25ms/kg百草枯后,于不同时间观察胎儿动脉管收缩情况;(3)取妊娠l9d(上午),l9d(下午),20 和21d的大鼠各8只,随机分成2组.实验组于不同时间皮下注射25ms/kg百草枯,3h后观察动脉管收缩情况.结果 百草枯在母体及胎儿血液中呈不同迁移.百草枯可引起胎儿动脉管收缩,且存在剂量.效应关系.百草枯引起胎儿动 脉管收缩的临界期在胎龄19.5和l9.7d之间.结论百草枯对胎儿动脉管具有毒性作用. 【关键词】百草枯;动脉管;胚胎毒性 Toxiceffectsofbipyridineherbicideparaquatonductusarteriosusofratfetus SHENMing—hao,RENDa—yong,GUOHuan—yu,ZHUANGYing—nan,LIDa—jun (ToxicologyInstituteofCollegeofFoodTechnologyofJilinAgricuheralUniversity,Changc hunJilin130118,China) 【Abstract】 ObjectiveTostudythetoxiceffectsofparaquatonductusa~eriosusofratfetus.Methods(1)10 0gravidfemale wistarratson21daysofgestationwererespectivelydividedrandomlyinto20ratspergroup.T heratswereadministeredwithparaquatby 基金项目:吉林省科学技术委员会资助项目(20050548) 作者简介:沈明浩,副教授,博士,研究方向:胚胎毒理. 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(收稿日期:2005—10—20) 1?-]?]]?]?1J9m?H rLr?rLllrl 毒理学杂志2006年4月第20卷第2期JToxicolApril2006Vo1.2oNo.2 subcutaneousinjectionatthedoseof25mg/kg.Theconcentrationofparaquatinplasmaofmother'bodyandthefetuseswere determined.(2)Thegravidfemalewistarratson21daysofgestationweTerespectivelydividedrandomlyinto4groups.Inthe experimentalgroup,theratswereadministeredwithparaquatbysubcutaneousinjectionatadoseof2,7,25mg/kg.FetusesweIeused forobservingcontractionofduetusarteriosuspergravidratondifferenttimesafterinjection.(3)Eislatgravidfemalewistarratsonday l9,l9,20,21ofgestationwererespectivelydividedrandomlyinto2groups.Intheexperimentalgroup,theratsweread'ministeredwith paraquatbysubcutaneousi~ecfionatthedoseof25mg/kgrespectivelyondifferenttimes.Thefetusesweregotten3h0ursafterinjection forobservingcontractionofductusarteriosuspergravidrat.ResultsParaquatshoweddifferentmigrationinplasmaofmother'bodyand fetus.Paraquatcaninducecontractionofductusarteriosusofratfetus.Thecriticalcontractiontimeofductusa~eriosusofrat'sfetus inducedbyparaquatisbetween19.5daysand19.7days.ConclusionPuraquatexertstoxicityeffectonductusa~eriosusofratfetus. 【Keywords】Paraquat;Ductusarteriosus;Embryonictoxicity 除草剂百草枯(paraquat,PQ)是1962年由英国IcI 公司首次在世界上开发应用的一种作用迅速的接触除 草剂和植物脱水剂.由于具有良好的除草效果,所以 世界各国广泛地利用其除草….百草枯的大鼠经口 LD50为l12,150mg/kg,兔经口LD50为210mg/kg.关 于百草枯对母体的毒性影响虽有很多研究J,但对其 胚胎毒性仅有引起胎儿骨骼发育异常,出生后的死亡 率提高以及引起母体流产的报道.动脉管是胎生 期的特殊血管,是直接把肺动脉连接到大动脉的辅助 通路.在胎生期内,动脉管对防止大量血液进入肺动 脉,防止持续性肺高血压症的产生起着重要的循环作 用].因此研究百草枯对胎儿动脉管的毒性影响及毒 性作用机制具有重要意义,本研究通过测定胎儿动脉 管内径变化来探讨百草枯对动脉管的毒性作用及临界 期,为进一步研究毒性作用机制提供依据. 1材料与方法 1.1仪器及主要试剂丙酮致冷机,急速冻结机(El 本,CoolpipeZooD);超速离心机(13本,三洋);高效液相 色谱(日本,岛津);超纯水系统(美国,EASYpureII); OasisMCX固相萃取柱(Milford,MA,USA)等. 1.2受试物及动物除草剂百草枯,日本Zeneka公 司提供,纯度99.4%(体积分数),用生理盐水调制成 体积分数为1%的溶液使用.l2—15周龄Wistar大 鼠,吉林省生物制品研究所提供.按雌雄2:1同笼交 配,作阴道涂片检查,发现精子的当天为受孕第0天 (胎龄0d). 1.3妊娠末期大鼠及胎儿血液中百草枯质量浓度的 动态变化 1.3.1母体及胎儿血液的采取:取妊娠21d大鼠100 只,随机分为每组2O只,于剖检I,2,3,6及24h前皮 下注射25mg/kg百草枯.通过乙醚麻醉切开腹部,迅 速从每组20只母体腹大动脉和120只胎儿的断头部 位各采取血液20和2IIll,处理后以3000r/min离心15 min,取其血浆,保存于一80cc的冰柜中. 1.3.2血中百草枯质量浓度的测定方法:采用山本好 男和灌野嘉绍[I叫的方法,在被检血液中添加2倍体积 的0.5N高氯酸钠,6500r/min离心20min.在分析条 件为色谱柱:COSMOSIL5C18柱(4.6mill×250mm)及 保护柱(1m);流动相:甲醇:超纯水(25:75);流速:1 ml/min;柱温:45?;检测波长为245nm下,取20肛l进 样,测定血浆中百草枯的质量浓度.测定后,分析方法 采用Yamanaka等n'.药物动力学分析系统MULTI,而血 液中百草枯的质量浓度曲线面积(AUC)通过台形法算 出. 1.4除草荆百草枯对胎儿动脉管的影响取妊娠21 d大鼠,于剖检1,3,6及24h前分别皮下注射百草枯 2,7和25mg/kg,对照组皮下注射等量生理盐水.剖 检时,断头处死妊娠大鼠,立即切开子宫取出胎儿并迅 速投放到一45,一50cc的丙酮里,使其全身急速冻 结.冻结后,测定胎儿体重,每只孕鼠选体重相同的4 只胎儿,保存于一20?的冰柜中,按沈明浩等u剖方法 观察胎儿动脉管. 1.5除草剂百苹枯引起胎儿动脉管收缩的临界期 取妊娠19(上午),19(下午),20和21d的大鼠各8只, 不同孕鼠随机分为实验组和对照组.分别于妊娠19d 上午10时,19d下午1时,妊娠20和21d上午10时 皮下注射25mg/kg百草枯,对照组皮下注射等量生理 盐水.于皮下注射百草枯3h后剖检.剖检及观察按 1.4的方法进行. 1.6统计学方法使用SPSS10.0软件,采用方差分 析多重比较进行统计. 2结果 2.1妊娠末期大鼠及胎儿血液中百草枯质量浓度的 动态变化由图1可知,母体血液中的百草枯质量浓 ? 86?毒理学杂志2006年4月第20卷第2期JToxieolApril2006Vo1.20No.2 度显示出2相迁移,在皮下注射百草枯1h后到6h 前,血液中百草枯质量浓度呈急速下降趋势(B相),而 6h后开始到24h为止,呈缓慢下降趋势(7相).血液 中最高百草枯质量浓度出现在皮下注射1h后,其观 察值为(43.65.4-4.76)ml.从母体血液中百草枯质 量浓度的迁移,算出的第一相(B相)半减期为0.59h, AUCo为87.1(h?m1). 对胎儿,其血液中的百草枯质量浓度显示出1相 迁移.最高质量浓度出现在皮下注射百草枯2h后, 观察值为(5.49.4-0.36)~g/ml.之后呈现缓慢下降趋 势.从胎儿血液中百草枯质量浓度的迁移算出的半减 期为21.5h,AuCo24h为46.9,(h?m1). 着 冀. 删 曩 器20 纛 1234624 迁移时间(h) 图1百草枯在母鼠及胎儿血浆中的质量浓度迁移 2.2除草剂百草枯对胎儿动脉管的影响由图2可 知,给妊娠21d大鼠皮下注射2mg/kg百草枯时,在所 有观察时间内未见胎儿动脉管的收缩.皮下注射7 mg/kg百草枯3h后,胎儿动脉管的内径比对照组有明 显缩小(P<0.05).但是,皮下注射7mg/kg百草枯过 1,6和24h后,实验组动脉管内径与对照组相比,未发 生明显的收缩变化(P>0.05).皮下注射25mg/kg百 草枯3,6h后,胎儿动脉管的内径比对照组也有明显 缩小(P<0.05),而且皮下注射百草枯过3h的动脉管 内径明显小于6h的内径(P<0.05).而皮下注射百 草枯25mg/kg过1,24h后,实验组动脉管内径与对照 组相比,未发生明显的收缩变化(P>0.05). 同时,比较皮下注射7和25mg/kg百草枯过3h 后的胎儿动脉管内径,其25mg/kg的动脉管内径明显 小于7mg/kg的内径(P<0.05).皮下注射不同剂量 的百草枯过3h后的动脉管内径大小存在明显的剂量 一 效应关系. 2.3除草刺百草枯引起胎儿动脉管收缩的临界期 由图3可知,随着胎龄的增大,对照组胎儿动脉管内径 也逐渐增大.妊娠l9.5d时的实验组与对照组之间, 1000 舯0 皇600 棚 j扭 蕾400 需 200 0 口2mg/kg?7mg/ke口25mg/kg 对照13624 投与百草枯后的时间(h) 与对照组比较,P<0.05. 围2母鼠投与百草枯后胎儿动脉管内径的变化 l000 800 呈600 琏i 棚 舢 蕾400 1臀 200 O I95l9720.5ZI5 临界期(d) 与对照组比较,P'0.05. 圈3母鼠投与百草桔对胎儿动脉管影响的临界期 胎儿动脉管内径未发生明显变化.但胎龄l9.7,20.5 和21.5d胎儿动脉管内径比同胎龄的对照组有明显 ,第2l,5天胎儿动脉管的收缩 缩小(P<0.05).而且 程度比第20.5天胎儿更强一些(P<0.05). 3讨论 关于百草枯对母体的毒性影响虽有很多研究口J, 但对其胚胎毒性主要进行了传统的致畸试验研究引, 对胚胎的研究表明,百草枯可以使胎儿骨骼发育异常, 胸椎的骨化程度降低,并可使胎儿在出生后7d内的 死亡率提高,而且给予母体较大剂量(13mg/kg)百草 枯时还可引起流产. 从实验结果可知,母体血液中最高百草枯质量浓 ,随后到6h为止,血液中百 度出现在皮下注射1h后 草枯质量浓度呈急速下降趋势(口相),而在6h到24h 毒理学杂志2006年4月第2O卷第2期JTexicolApril2006Vol,20No.2 之间,呈缓慢下降趋势(7相).显示出母体血液中的 百草枯质量浓度呈2相迁移.而胎儿,其血液中最高 百草枯质量浓度出现在皮下注射2h后,随后到24h 为止,呈现出缓慢下降的1相迁移趋势.而且,即使在 皮下注射6h后,其血液中的百草枯质量浓度也呈现 出较高的值.同时,比较百草枯在胎儿和母体内的半 减期,发现百草枯在胎儿体内的半减期为母体的36 倍.这说明,母体皮下注射百草枯后,立即被吸收,随 后又迅速被排泄.而胎儿却相反,百草枯通过胎盘分 布到胎儿体内的时间比母体缓慢,且排泄也非常缓慢. 从实验结果可知,除草剂百草枯对胎儿动脉管的 影响,皮下注射2mg/kg时,在所有的观察时间内不引 起胎儿动脉管的收缩.但在皮下注射7mr,/kg时,注 射后3h的胎儿动脉管内径明显小于对照组.同样, 皮下注射25mg/kg时,注射后3,6h的胎儿动脉管内 径也明显小于对照组,且注射后3h的内径明显小于 注射后6h的内径.其原因可能是动脉管内径一旦引 起收缩后处于再扩张状态.而在注射后24h,之所以 不引起动脉管的收缩,可能是动脉管引起一次收缩后, 再处于逐渐扩张状态.注射后3,6h时,随着百草枯 剂量的增大,动脉管收缩程度也逐渐增强,说明百草枯 引起胎儿动脉管的收缩程度存在剂量.效应关系.且 在7ms/kg的低剂量条件下,即可引起强烈的胎儿动 脉管收缩.关于动脉管一旦处于收缩后,再处于扩张 状态的现象,在甲状腺激素,乙醇等对动脉管的影响研 究中也得到了证实"". 从实验结果可知,除草剂百草枯引起胎儿动脉管 收缩的临界期,在胎龄19.5d时,即使皮下注射25 mg/kg百草枯,也不引起胎儿动脉管的收缩.但是,在 胎龄19.7,20.5和21.5d时,25mg/kg的百草枯即可 引起胎儿动脉管的收缩.以上事实说明,由百草枯引 起的对胎儿动脉管作用的l晦界期在胎龄19.5,l9.7d 之间.据报道,由化学物质引起的动脉管收缩现象是 从胎龄19d的后半日开始的.而且,在胎龄19.7d 时,实验组动脉管内径大小约为对照组内径的87%, 而在胎龄2O.5,21.5d时,实验组动脉管内径分别减少 到对照组的85%和66%,说明随着胎龄的增大,胎儿 动脉管对百草枯的感受性在提高,提示胎儿动脉管收 缩机制的成熟. 由本研究结果,可以得出除草剂百草枯可通过胎 盘;百草枯引起妊娠末期胎儿动脉管收缩,且其收缩程 度存在剂量.效应关系;由除草剂百草枯引起的胎儿动 脉管收缩的临界期是在胎龄19.5,19.7d之间.关于 百草枯引起胎儿动脉管收缩的作用机制有待进一步 研究. 参考文献: [1]BerryDJ,GroueJE.Thedeterminationofparaquat(1,1一 dimethyl-4.4'-bipyrdylimcation)inurine,ClinChinActs, 1971,34:5-1. 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