鸡胚模型在研究中的应用

2023-07-25 01:18李希尤黄蓉萍顾笑远韩绍聪王葳李维熙
家禽科学 2023年7期
关键词:免疫学

李希尤 黄蓉萍 顾笑远 韩绍聪 王葳 李维熙

摘 要:鸡胚模型是研究早期胚胎发育、毒理学、药理学以及免疫学的常用模型。与传统动物模型比较,鸡胚在母体外发育易于操作、成本低,可以同时获得大量实验所需样本。此外,鸡胚在孵育过程中随孵育时间发生的组织形态变化及血管分布情况可用照明灯直接观察。本文对鸡胚模型的主要应用现状进行了总结阐述,旨在为拓展该实验模型的应用提供有益的参考。

关键词:鸡胚模型;神经管畸形;心脏畸形;表观遗传学;免疫学

中图分类号:Q95-33    文献标识码:A文章编号:1673-1085(2023)07-0058-12

动物模型是模仿人类疾病来探究发病机制、药物筛选、毒性评价以及研究生物发育的重要手段。目前,常用的实验动物有以啮齿类动物为主的哺乳动物、斑马鱼、线虫以及鸡胚等。其中,鸡胚通常指受精种蛋从孵化第一天至雏鸡破壳前的阶段,是体内研究的常用模型。鸡胚的应用有悠久的历史,早在上千年前,人们就利用鸡胚来观察胚胎发育过程。鸡胚的发育过程与人类相似,且在孵育期间可以通过观察不同时间段的鸡胚形态来掌握鸡胚的发育信息。与其他实验动物相比,鸡胚具有来源广、样本量大、孵育可控、周期短、操作简便、胚胎发育状况易于观察且不受伦理学问题限制等优势。鸡胚模型与其他模式动物的特点见表1。目前,鸡胚模型已被广泛用于药理毒理评价、表观遗传学、发育生物学以及疾病机制研究等重要领域(表2)。本文综述了鸡胚模型在疾病研究、药物作用等研究领域中的应用现状,为拓展鸡胚模型的研究和应用提供参考。

1 鸡胚的培养及给药方式

鸡胚模型的培养方式有无壳培养和蛋壳内培养两种模式。与蛋壳内培养相比,无壳培养的鸡胚更容易观察。Tahara等[16]用聚甲基戊烯薄膜作为培养容器,通过补充乳酸钙和蒸馏水,90%以上的胚胎能存活到第17天,建立了一种简单、孵化率高的鸡胚培养方法。但杜金娥等[17]对鸡胚无壳孵化的存活率进行了研究,发现鸡胚死亡率从第1天到第8天逐渐升高,孵育至第18天时鸡胚的死亡率接近100%,其中第10天鸡胚死亡率最高。这可能是因为脱蛋壳培养的鸡胚失去了蛋壳的保护,极易被外界微生物侵入,污染早期胚胎,导致胚胎死亡,因此脱蛋壳方式不适合长期培养。而蛋壳内培养使鸡胚在理想的生理环境中发育,具有较高的生存能力。因此,蛋壳内培养仍然是鸡胚模型培养的主要模式。鸡胚常见给药方式有气室注射、卵黄注射、卵清注射和胚胎暴露四种方式。气室注射法给药时,先将新鲜受精蛋置16 ℃保存,待出现明显气室,在无菌环境下用镊子和剪刀在气室端开一个约1 cm小孔,用微量进样器向气室注入药液[18];卵黄注射法、卵清注射法和胚胎暴露法的操作比较类似,在蛋壳开孔后用微量进样器分别向鸡胚下方的卵黄、卵清或胚胎注入药液[19-22]。最后再用封口膜将蛋壳开孔封闭,然后将受精蛋置于温度为37 ℃,湿度为70%的孵化器中孵育。

2 鸡胚模型的应用现状

2.1 鸡胚模型在研究神经系统发育畸形方面的应用

神经系统包括中枢神经系统(Central nervous system,CNS)、周围神经系统和自主神经系统。

神经系统发育过程包括细胞增殖、迁移、分化及轴通路的建立和突触联系,进而产生生理功能[23]。其中,中枢神经系统发育包括神经管的形成、前脑发育、神经母细胞增殖和迁移、皮质组织和髓鞘形成[24]。在受孕后第28天左右,胚胎由于神经发育不全及神经组织形态发生改变而容易出现中枢神经系统缺陷[25]。临床研究表明,每10 000例新生儿中约有14例出现中枢神经系统畸形,若包括迟发性中枢神经系统异常,真实发病率可能高达1%[26]。中枢神经系统畸形是最常见的胎儿畸形之一,常见无脑儿、脑室扩张、小头畸形、Dandy-Walker畸形、脊柱裂等症状。其中99%的畸形形成于胚胎期(孕3~8周),75%CNS畸形兒死于胎儿期(围产期),活产儿发生率约0.1%~0.2%,仅次于心脏畸形[27]。自发性流产的病例中,其中枢神经系统畸形发生率约3%~6%,约1/3全身畸形病例伴有中枢神经系统畸形。在中枢神经系统畸形中,由胚胎发育过程中神经管闭合失败引起的神经管缺陷(Neural Tube Defects,NTD)是最常见且最严重的先天性缺陷,发病率为6/10 000,影响0.5%~2%的妊娠[28]。胎儿NTD主要表现为无脑畸形、脑膨出、脑脊髓膜膨出、脊柱裂/隐性脊柱裂等,其中,又以脊柱裂为最常见的类型。NTD对胎儿将来生长发育和肢体运动功能会造成明显的影响。据统计,中枢神经系统畸形的病因中,单基因遗传病约占7.5%,染色体异常(13号染色体的ZIC2基因相同位点突变[29])约6%,环境因素(如母亲感染、糖尿病、药物、叶酸缺乏、放射线等)约占3.5%,遗传(包括基因突变、特异性遗传和染色体畸形)和环境相互作用占20%,不明原因占60%。

鸡胚模型是研究神经发育的重要动物模型,在发育早期,特别是最初的48 h,与人类胚胎第一个月的脊椎发育相似[30]。而且在早期发育阶段,小鸡胚胎平面化,更容易观察体细胞形态和分化。因此,鸡胚模型常被用于研究神经管畸形的毒性和保护作用,是研究早期神经系统发育阶段的主要模式动物之一。

妊娠期糖尿病(Gestational diabetes mellitus,GDM)是造成胎儿NTD最常见的疾病原因之一。研究表明,妊娠早期糖尿病可通过干扰蛋白质活性、引起细胞应激和增加神经形成所需组织中的程序性细胞死亡(凋亡)而导致胚胎神经管缺陷。目前,在GDM致神经管畸形的研究模型中使用较多且成熟的为糖尿病妊娠小鼠模式。糖尿病妊娠小鼠通常用链脲佐菌素造成母鼠糖尿病,再合笼交配,该方法存在实验所需时间长、造模死亡率高、妊娠率不稳定等问题。谭蕊蓉等[31]在第一胎龄日(EDD1)给予鸡胚0.4 mmol/蛋的葡萄糖,发现高糖导致鸡胚出现无脑、小脑或脑膨出等不同程度的NTD,表明成功建立了妊娠糖尿病鸡胚NTD模型。关于高糖诱导胚胎NTD的内在机制,Tan等[32]认为高糖使鸡胚血浆和脑组织葡萄糖含量升高,葡萄糖转运蛋白1(Glucose transporter1,GLUT1)的表达下调,神经管发育关键基因配对盒基因3(Pax3)蛋白的O-糖基化(O-Glycosylation,O-GlcNAc)修饰异常增加,抑制Pax3的转录功能,阻碍下游因子正常表达,最后导致胚胎神经管闭合失败。而在EDD0给予不同剂量内源性小分子活性肽肌肽(0.1、0.5、1、5、10 nmol/蛋)均可有效降低高糖导致的胚胎死亡率、NTD发生率以及发育迟缓;而常用防治NTD药物叶酸仅在5 nmol/蛋的剂量时可降低胚胎的死亡率、发育迟缓及NTD率,且效果明显不及肌肽。类似地,Yan等[33]用高糖鸡胚模型评价了玉米肽(Leu-Pro-Phe,LPF)在高糖条件下对胚胎NTD的保护作用,发现LPF可降低暴露于高糖条件下鸡胚的NTD发生率,减轻高糖条件下细胞蛋白质的总O-GlcNAc修饰化,恢复Pax3蛋白水平,再次证实妊娠高血糖诱导胚胎NTD可能与胚胎中己糖胺生物合成途径及蛋白质异常O-GlcNAc修饰有关。己糖胺生物合成途径可能是防治GDM后代神经管畸形的重要靶点,天然小分子活性肽对GDM子代NTD的发生有一定的干预作用。

除了母体疾病,化学物质和物理环境对胎儿中枢神经系统发育也会造成不同程度的影响。利用鸡胚模型,人们对多种化学和物理致畸因素进行了评价。盐酸哌替啶是临床常用的中枢性止疼药,Rak?p等[34]给予EDD2的鸡胚1、2.5、5、7.5 mg/kg 四个不同剂量的盐酸哌替啶,每组15个鸡蛋,持续孵育至48 h取出。结果表明1 mg/kg剂量的盐酸哌替啶即可导致EDD2鸡胚的神经管闭合缺陷,且呈剂量依赖性。双酚A(Bisphenol A,BPA)是合成聚碳酸酯和环氧树脂的常用原料,曾广泛用于水瓶、婴幼儿奶瓶、水杯以及食品和奶粉罐涂层。近年来研究发现,BPA具有类激素性质以及致癌作用,大多数国家已禁止用于制造婴幼儿奶瓶。利用鸡胚模型,Atay等[35]评价了BPA对胚胎神经系统发育的影响。在孵育28 h时,给予鸡胚1 ?M/蛋和10 ?M/蛋的BPA,孵育至48 h,结果表明20 pmol/蛋的双酚A 能延迟中线闭合,对早期鸡胚的神经管发育产生不利影响。Ge等[36]探究了亚砷酸钠(Sodium arsenite,SA)致鸡胚NTD的作用及机制,并评价了胆碱(Choline,CHO)的改善效果。试验结果表明,在Hamburger–Hamilton(HH)6阶段给予100 nM SA并孵育72 h会使鸡胚出现NTD,在HH6、8、12时给予25 ?g/mL CHO,结果表明给予SA导致胚胎存活率、胚胎体重和胚胎外血管面积的减少,同时伴随着神经管尾端闭合失败的发生率显著增加,而CHO对SA诱导的鸡胚NTD具有保护作用:CHO在低剂量(25μg/μL)时逆转了SA诱导的胚胎存活率下降和神经管尾端闭合失败的增加。此外,CHO不仅通过上调Bcl-2水平抑制SA诱导的细胞凋亡,而且通过增加DNA甲基转移酶DNMT1和DNMT3a的表达抑制DNA整体甲基化。Zhong等[37]还发现砷会导致鸡胚细胞内氧化物质的增加及超氧化物歧化酶的活性降低。因此,SA致NTD的机制可能与扰乱甲基代谢及诱发氧化应激有关。冈田酸(Okadaic acid,OA)是腹泻性贝类毒素(Diarrheal shellfish poision,DSP)的主要成分,由海洋中涡鞭毛植物合成,通过贝类向人类传递。OA是海洋中分布最广,致病率最高的毒素,但对其致畸作用的研究还较少。通过向孵育18 h的鸡胚中给予100 ?L不同浓度的OA(20、50、100、200和500 nM),在EDD4.5的鸡胚中观察到包括颅骨异常、躯干异常等NTD,当胚胎暴露于200 nM或500 nM的OA时胚胎死亡率最高约85%,而20 nM或50 nM的OA治疗的死亡率约为30%,当胚胎暴露于100 nM的OA时,头部和躯干异常率约为40%。其机制可能是OA导致早期鸡胚的氧化应激,进而引发NTD的发生并抑制神经元的分化[38]。咖啡因是一种黄嘌呤生物碱化合物,具有中枢兴奋活性,不仅是药品,也是广泛应用的食品添加剂。覃杨[39]给予EDD1.5的鸡胚0.5、1.0、1.5 mg三个不同剂量的咖啡因(气室注射),继续孵育36 h取胚。卡红染色结果显示,咖啡因组鸡胚均出现神经管闭合缺陷,且可见组织结构变形,细胞排列不规则等现象;免疫组化结果显示0.5 mg咖啡因可致鸡胚神经发育缺陷,且更高剂量还影响神经嵴细胞的分布与迁移,1.0 mg咖啡因可致神经嵴细胞分布不均,1.5 mg咖啡因可抑制神经嵴细胞的迁移。此外,有害金属镉也会透过胎盘屏障进入胚胎并危害早期神经系统发育。朱士勇[22]向孵育至HH4阶段的受精蛋卵黄中分别注射5、10、50 ?M醋酸镉溶液,继续孵育至HH12取出。结果表明鸡胚死亡率和畸形率均与镉浓度呈剂量依赖性,5 ?M和10 ?M组的鸡胚神经管闭合完整,50 ?M组的鸡胚明显出现神经管畸形(神经管背侧部分未闭合)。众所周知,长效尼古丁几乎对所有组织都有病理影响,包括小脑皮质。Abd等[40]研究了尼古丁对孵化期鸡胚小脑皮质发育的影响,结果表明在孵化期内,尼古丁对鸡胚小脑皮质的组织形成有明显影响。在孵化第8天,尼古丁对小脑突起的分化有延迟作用,尤其是外颗粒层和内皮质层;在孵化第12天,小脑的叶状结构不规则,浦肯野细胞未被识别;在孵育第16天,小脑叶变得不规则,小脑皮质中断,浦肯野细胞排列不规则。

除上述化学因素外,物理因素也是常见的致畸因素。Kantarcioglu等[41]先将新鲜受精蛋孵育24 h后,再将鸡胚胎暴露在不同的磁场(1-T、1.5-T、3-T)中10 min,继续再孵育48 h后在体视镜下观察胚胎形状,结果显示与未暴露于磁场的胚胎相比暴露于磁场的胚胎的神经管闭合缺陷和生长迟缓的发生率高,但1.5-T组的缺陷率高于3-T组。目前对神经管畸形的研究,大部分还不够深入,致畸机制尚不清楚。因此,后续需要开展更多的动物试验和大规模的前瞻性临床研究来进一步深入探索。

2.2 鸡胚在心血管疾病研究中的应用

心血管疾病(Cardiovascular disease,CVD)是心脏、血管和大脑血管系统疾病的统称,包括心脏和脑部的全身性血管病变或系统性血管病变,CVD导致的死亡占全球死亡人数的近三分之一[42] 。除了遗传和不良生活方式,CVD的发病还与胚胎期的发育情况有关[43]。鸡胚是心血管发育的常用研究手段。鸡胚心脏形成的关键点为EDD2、4.5和14。在EDD2,即HH10阶段,鸡胚融合形成原始的C形心管;在EDD4.5时心脏循环过程完成,发育形成四腔心;至EDD14时,心室壁的扩张和生长结束,形成成熟的心脏。

临床和动物实验研究均已证实慢性胎儿宫内缺氧可引发胎儿心脏功能障碍,增加晚年患心血管疾病的风险[44-45]。Itani等[46]采用缺氧条件下孵育的鸡胚模拟胎儿宫内缺氧,在常氧(21% O2)或缺氧(14%±0.5% O2)条件下,孵育至EDD18。结果显示,与常氧胚胎比较,缺氧胚胎的血细胞比容及体重均减少,胚胎心脏3-硝基酪氨酸(3-Nitrotryrosine,3-NT)和4-羟基壬烯醛(4-hydroxynonenylaldehyde,4-HNE)的水平上升,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性显著受损,心脏处于明显的氧化应激状态。自EDD13给予1 mg/kg褪黑素,可降低缺氧鸡胚心脏3-NT和4-HNE水平并恢复心脏的NOx水平,提高心脏过氧化氢酶活性,但不影响心脏超氧化物歧化酶表达,提示褪黑素可明显减少鸡胚的氧化应激,提高内源性抗氧化系统水平和恢复血管内皮细胞生长因子(Vascular endothelial cell growth factor,VEGF)表达以及NO生物利用度,进而缓解了鸡胚心脏的收缩和舒张能力以及外周循环中的内皮功能障碍。为研究GDM引起的高血糖与胚胎血管发育之间的关系,Jin等[47]用鸡胚卵黄囊膜(Yolk sac membrane,YSM)和鸡胚绒毛尿囊膜(Chorioallantoic membrane,CAM)研究了高糖对鸡胚血管生成的影响。具体实验方法为:将38 ℃和70%湿度下孵育2.5 d的受精蛋的蛋殼去除,内容物放进一个无菌玻璃器皿中,上面覆盖一个水晶盘继续孵育1h以使胚胎适应其新环境。然后将胚胎定位在中心,把硅环放置YSM的前缘上,向含有胚胎的皿中加入50 ?L甘露醇(对照)或葡萄糖(25、50、100 mM)。在孵育12、24、36、48 h后分别测定并拍摄血管生成的图像。由于高糖导致的渗透压变化,使得胚胎血管丛的生长和扩展在高糖作用下受到阻碍,血管丛的密度与葡萄糖浓度呈负相关。Wang等[48]在鸡胚HH3阶段时给予鸡胚50 mM葡萄糖,孵育到HH11阶段时,高糖环境孵育中的鸡胚表现出3种类型的心脏畸形:心室肥厚,右心室肥厚 ,心脏管的融合异常。Tan等[49]发现在EDD0给予胚胎葡萄糖,胚胎发育迟缓,卵黄囊血管发育会受损,给予抗氧化剂白藜芦醇预保护,可降低鸡胚死亡率,缓解发育迟缓及血管损伤。

除缺氧及高糖环境对胚胎心血管发育不利外,高盐和农药等也是影响心脏发育的常见因素。利用鸡胚模型,人们证实了高盐对胚胎心血管发育有致畸作用。Wang等[50]向孵育36 h的受精鸡蛋,分别给予500 ?L的0.7% NaCl(蛋的最终渗透压为240 mosm/L,对照组)、16.85% NaCl(蛋的最终渗透压为300 mosm/L)和维生素C(0.5 mg/蛋),继续孵育72 h取出鸡胚。试验结果表明,高盐组胚胎死亡率为67%,并出现异常心管循环和心腔充血两种异常的心脏发育表型,细胞周期蛋白D1及G1期其他蛋白表达上调,心肌细胞出现异常增殖和凋亡,导致心肌肥大。与正常鸡胚的YSM中相同位置的血管丛比较,高盐鸡胚的血管丛密度降低,说明高盐抑制YSM中的血管生成。此外,高盐过量导致ROS生成可能干扰心脏发育相关基因特异性同源盒转录因子(Nkx2.5)和人心肌转录因子4(GATA4)以及血管生成基因缺氧诱导因子(HIF2)和成纤维细胞生长因子2(FGF2)的表达。

吡虫啉是现代农业生产中广泛使用的杀虫剂,人群易于直接或间接接触。Gao等[51] 向EDD0的受精种蛋注入500 μM(127.8 mg/L)吡虫啉,到HH4阶段再次注射吡虫啉,然后继续孵育至EDD4.5和EDD14。与对照组相比,给予吡虫啉后,无论是EDD4.5还是EDD14的胚胎,心室壁的厚度和小梁肌均减少,心脏更小且重量更低。同时发现吡虫啉处理21 h的胚胎比对照组鸡胚生长的快,但至给药48 h,发育较正常鸡胚稍有延迟。结果表明吡虫啉影响了胚胎心脏血管形成过程中的细胞迁移和细胞分化。综上,目前鸡胚模型越来越被广泛用于心血管疾病的研究,但大多数研究并未深入探讨其作用机制。

2.3 鸡胚在表观遗传学研究中的应用

表观遗传学指研究由潜在DNA序列改变以外的机制引起的基因表达或细胞表型的变化,基因表达的表观遗传调控是通过外部环境与核酸编码信息的转录和翻译相互作用实现的。常见的表观修饰有:甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等。温度、营养、卫生条件、压力等各种外部因素均会导致表观遗传变化,可能会影响个体的表型特征[10]。由于鸡胚在母体外发育,在体内和体外都较容易操作,而且可以严格控制孵化温度和湿度等环境因素,使个体间的环境变异性实现最小化[52]。因此,鸡胚模型是进行表观遗传学研究的常用模型。

班谦等[53]检测了家鸡鸡胚在发育3、7、12、15日龄时的DNA甲基化水平,提取基因组DNA并采用甲基敏感扩增片段多态性(Methylation sensitive amplified polymorphism, MSAP)技术对其甲基化水平进行了初步检测,发现在880个CCGG位点中,单链外侧的胞嘧啶甲基化位点比例为20.48%,双链CCGG位点的内侧胞嘧啶甲基化为19.30%,两者总比例为39.78%,说明鸡胚发育过程中DNA甲基化水平呈升高趋势,即DNA甲基化基因组印记等表观遗传现象在胚胎发育中都有着相应的体现。同时,该研究还表明当减少3倍的甲基胞嘧啶,在胚胎干细胞的增殖或生命力中没有出现可检测的影响;但减少相同量的胚胎DNA甲基化则会导致异常的生长发育和胚胎的致死现象。因此证明了这种甲基化水平递升的结果和表观遗传观点是符合的。李世召[54]以维生素C为营养素,以鸡胚给养为手段,在获取鸡胚DNA甲基化模式的基础上,在胚胎EDD2~4、EDD5~13、EDD14~19不同时间给予维生素C,初步探究了胚胎期补充维生素C调控肉鸡生长和免疫的机理。实验结果表明,胚胎发育后期肝脏的DNA甲基化水平显著高于心脏和肌肉。在胚胎期第11天和第15天给予3 mg维生素C能提高种蛋的孵化率并在一定程度上改善了肉鸡的生产性能、抗氧化能力、免疫功能和肠道形态均有所提升。免疫功能的提高可能与DNA甲基化和组蛋白乙酰化水平的提高有关。还有研究将不同胚胎发育点(EDD7、EDD11、EDD17)鸡胚的肌肉组织全基因组DNA甲基化图谱和转录本分别用于全基因组亚硫酸盐测序(WGBS)和RNA测序,发现差异甲基化基因(Differential methylation gene,DMGs)与胚胎肌肉器官发育、骨骼肌卫星细胞增殖调控和肌动蛋白细丝解聚显著相关。胚胎发育中的重要转录因子TBX1、MEF2D、SpeG、CFL2和TWF2与甲基化引起的表达转换密切相关[55]。Li等[56]通过高效液相色谱检测了鸡胚发生过程中基因组DNA甲基化的变化,用亚硫酸氢盐测序聚合酶链式反应方法鉴定两个特定基因(IGF2和肿瘤坏死因子-α)所涉及的启动子和基因体的甲基化程度及检测了IGF2、肿瘤坏死因子-α和DNA甲基转移酶1、3a和3b的表达水平。结果表明,胚胎发育过程中肝脏、心脏和肌肉的基因组DNA甲基化水平显著升高,肝脏的甲基化水平在胚胎发育中后期显著升高。在肌肉和肝脏中,肿瘤坏死因子-α的启动子甲基化水平先升高后降低,而基因体甲基化水平在胚胎EDD8、EDD11和EDD14时保持较低水平,在EDD17时显著升高。IGF2启动子甲基化水平持续下降,而基因体甲基化水平持续上升。肿瘤坏死因子-α的表达在胎龄EDD8、EDD11和EDD14三个胎龄间无明显差异,但在EDD17有顯著升高。IGF2的表达水平在受检的胚胎阶段呈上升趋势。尽管人类与鸡胚组织间存在一定的差异,但是已经有许多研究确证了表观遗传修饰水平的改变对发育相关基因的调控是广泛存在的[57-58]。

2.4   鸡胚模型在免疫学及抗病毒、微生物感染研究中的应用

免疫系统失调与许多疾病有关,包括心血管疾病、糖尿病和癌症等,与其他经典模型相比,鸡胚胎及其绒毛尿囊膜具有成本低、省时、操作简便等优点。在鸡胚发育过程中,首先发育的淋巴器官是胸腺,胸腺原基首先出现在EDD3,在EDD10~11时可以检测到T细胞,B细胞可以在EDD11~12检测到,器官在EDD12时完全发育,免疫球蛋白基因仅在卵黄囊中约EDD10时可以检测到[12]。因此,鸡胚模型用于免疫学研究时至少在胚胎发育10d后才能检测。最近的一项研究表明,鸡脾脏中的几个不同巨噬细胞亚群可能在抗原提呈和免疫反应中发挥重要作用[59]。除了免疫学研究外,Khan等[60]用鸡胚模型评估黄芪根水提取物和甲醇提取物对禽流感H9病毒的抗病毒活性,将不同浓度(400、200、100、50、25、12.5、6.25、3.12 ?g/mL)的黄芪根水和甲醇提取物与标准病毒接种剂混合,并在37 ℃下孵育30 min,再将其注入鸡胚。在接种72 h后收集绒毛尿囊液,用血凝试验评估病毒的生长。结果表明,黄芪根水提物和甲醇提取物均具有一定的抗病毒活性。Quereda等[61]在尿囊腔感染的鸡胚中评估了流行谱系I单增李斯特菌菌株的磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C、广泛磷脂酶C、李斯特菌溶血素O和李斯特菌溶血素S这四种外毒素的毒力影响,先将受精蛋孵育9 d,再接种100 μL细菌悬浮液,继续孵育48 h。结果表明磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C在单增李斯特菌的感染生命周期中可能发挥着重要作用。总之,鸡胚模型已经为我们理解免疫学做出了有价值的贡献,是公认的研究免疫的极佳模型[62]。

2.5 雞胚在发育毒理学研究中的应用

由于鸡胚生长快速,且不受母体代谢影响,因而鸡胚在用于毒性发育研究的动物模型中占有特殊地位,为研究发生在早期阶段的药物或其他物质对器官发育、体重和氧化应激的毒性作用提供了敏感模型。除前述用于评价对神经系统以及心血管系统发育的影响外,鸡胚也广泛应用于其它器官的毒理学研究,Nguyen等[63]利用鸡胚模型评价叔丁基苯基磷酸盐和异丙基苯基磷酸盐对不同发育阶段鸡胚的发育毒性及肝脏基因表达的影响,结果表明两种化合物在肝脏基因表达上有显著差异,最显著的转录组效应发生在孵化中期,与外源代谢、胆汁酸/胆固醇调节和氧化应激相关的基因明显失调。Samak等[15]详细评估了在鸡胚模型中胚胎开始发育时给予各种类型的炭黑纳米材料的毒性。现在,鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)试验已是评估纳米毒性和纳米颗粒在体内累积分布的一种常规试验[64]。综上所述,这些研究及发现可能为未来发育毒理学在鸡胚模型上的应用提供有益的参照并使创新纳米疗法的风险评估方法合格。

2.6   鸡胚在其他研究中的应用

鸡胚在病毒学、免疫学、毒理学和胚胎学等多个研究领域已被用作替代实验动物,除以上研究领域外,还可以作为药效和疗法评价的体内模型。向携带肿瘤的15日龄鸡胚中给予依他硝唑和X射线照射3 d,发现8GyX射线照射和1.0 mg依他硝唑的联合治疗能显著抑制35%的肿瘤生长,成功评价了依他硝唑的体内放射增敏活性[65]。该研究表明使用携带肿瘤的鸡胚模型可能是评估放射增敏活性的一种有前途的一部分。目前,鸡胚广泛应用于多种癌症的研究,包括胰腺癌[66]、肾细胞癌[67]、妇科癌症和尿路上皮癌[68]。由于鸡胚来源方便,数量大,方便操作,可作为候选药物的前期筛选。Song等[69]利用鸡胚和斑马鱼评价8-羟基喹啉衍生物PH151和PH153的抗真菌活性和毒理学参数,结果表明PH151和PH153具有治疗系统性念珠菌病的潜力,并证明它们是利用哺乳动物模型进行进一步研究的合适候选药物。

3 总结与展望

鸡胚模型因在母体外发育,易操作且血管丰富,组织结构和血管可以通过照明灯直接观察胚胎发育过程。由于鸡胚所需设备及孵育条件简易、发育周期短、成本低廉,来源广,且发育过程与哺乳动物相似,也被用于发育学、毒理学、免疫学、药物评价以及疫苗生产。近年来,鸡胚模型除了应用于生物医药领域,还逐渐被用于化妆品对皮肤、眼部的刺激及毒性研究。然而,鸡胚模型也存在一定的局限性,例如抗体的种类有限、采血困难等,相信随着实验技术的发展,这些问题可得到解决。在未来鸡胚模型会在生物医学领域发挥更大作用,受到越来越多研究者们的关注和喜爱。

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Applied Research on Chicken Embryo Model

LI Xiyou, HUANG Rongping, GU Xiaoyuan, HAN Shaocong, WANG Wei, LI Weixi

(College of Traditional Chinese Medicine, Yunnan University of Traditional Chinese Medicine, Kunming  650500, Yunnan, China)

Abstract:  Chicken embryos are used as a model system for study of embryonic development, toxicology, pharmacology and immunology. Comparing with mammalian animals, chicken embryos have several important advantages: embryo maturation ex utero until hatching, simplicity of direct manipulation, low-cost, and abundant supply. Moreover, the developmental morphological change and angiogenesis can be easily observed. This review summarized the current application of the chick embryo model, and provided the beneficial reference for the future application.

Keywords:  Chicken embryo model; Neural tube malformation; Cardiac malformation; Epigenetics; Immunology

*基金項目:国家自然科学基金(81960780);云南省基础研究中医联合专项[2019FF002(-007)];云南省教育厅科学研究基金项目(2023J0543)。

第一作者简介:李希尤(1997—),女,硕士研究生,研究方向:中药活性成分研究,E-mail:18468295405@163.com。

**通信作者简介:李维熙(1982—),女,博士,副教授,研究方向:中药活性及物质基础研究,E-mail:liweixi1001@163.com。

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