使用鸡胚胎作为评估发育性心脏病的有力工具
2021年3月21日
鸡胚胎作为一种经典的发育模型，在我们的实验室中用于评估接触各种环境污染物后的发育性心毒性。本手稿中介绍了暴露方法和建立的形态/功能评估方法。
大家好。我是青岛大学公共卫生学院毒理学系副教授蒋启晓。我将代表我的研究小组介绍使用鸡胚胎进行心毒性评估的资产。
鸡胚胎是一种经典的发育模式，具有操作方便、可访问性高、封闭式独立系统等多种优点。处理多种环境污染物，如酚类晒黑酸。柴油排气，尤其是碳纳米管上的物质。
我们在实验室中建立了多种暴露方法，但对于更大的原因，功能评估也定期执行。在这段视频中，我将向您展示曝光方法和形态功能评估方法的细节。如果您有兴趣，请随时与我们联系。
谢谢。以下是我们可以向您介绍的暴露方法。现在，我要介绍的第一种方法是空气细胞注射，在那里你将直接注射到空气细胞。
用多碘化物溶液清洁鸡蛋表面。这是市售的多碘化物溶液，用去离子水稀释，1/5。然后，我用纸巾擦干蛋壳，不擦洗。
这很重要，因为擦洗会打破外壳的保护层涂层。用铅笔清洁黑暗房间里所有的鸡蛋和空气电池的标记。排除壳上有裂缝的鸡蛋。
也排除有空气细胞的鸡蛋在一边。如果这有一个钝尖，这些都是极不可能正常孵化。用 75% 的酒精对空气电池区域以及金属探头进行消毒。
擦干它们，然后用探头在空气电池区域的中心钻一个小洞。不要将探针深入空气电池。相反，只需用探头的尖端打破外壳。
如果孔仍然不够大，请在现有孔附近再次打破外壳，直到它足够大，允许您插入尖端。将移液器尖端插入孔中，尖端接触内膜。慢慢地，注射混合物，并在那里举行至少10秒。
这是为了让已分配的石油得到充分分配。然后取下提示。现在，用刷子和一滴融化的石蜡封住这个洞。
小心不要将融化的石蜡滴到内记忆中。一旦密封，将卵子放在孵化器中，直到它们达到所需的胚胎阶段。第二，我要介绍的方法是微注射。
首先，鸡蛋需要按照空气注入部分的描述进行清洁和处理。此程序需要在绝育罩中执行。用丙酮消毒空气细胞区和仪器。
用金属探头在空气电池区域中心钻一个小洞。不要将探针深入到空气单元中，否则内记忆可能会受损。然后，使用相同的过程小心地放大孔，直到直径约为两毫米。
这可以允许内记忆的比例确认。然后将溶液装入微型喷油器中，小心地将针头通过孔插入内膜，总长约三毫米。轻轻分配溶液，然后取出针头。
保持针头尽可能垂直。用一小块胶带把洞封住。完全覆盖孔，以防止胚胎脱水和死亡在随后的孵化。
我要介绍的第三种方法是空气细胞输液。将气体污染物灌输到空气细胞中。清洁和处理空气细胞注射部分所述的鸡蛋。
然后你可以读鸡蛋直到胚胎第17天。在胚胎日17时处理卵子，以标记空气细胞区域。在胚胎18日，从孵化器中取出卵子，用丙酮对空气细胞区和仪器进行消毒。
然后小心地在空气电池的两侧钻两个小孔。一种是用于注入气体或气溶胶。另一个是扩大我们的空气。
小心地控制孔的大小，使注射孔的侧面足以插入导管针，而膨胀孔的直径应稍大一些。直径约一毫米。现在，这是我们用来容纳目标气体或气溶胶的样品袋。
您可以用您使用的任何设备替换。轻轻将 10 mL 的气体或气溶胶倒入注射器中。然后，小心地将注射器与内针遥控连接到导管针上，使其柔软。
轻轻地将导管针插入输液孔。一旦它在那里，对导管针施加压力。这是为了尽量减少注射部位的泄漏。
另一个手指可以放在周围与驱逐孔为您的输液确认。如果你轻轻地输液，应该很容易感觉到从驱逐孔流出的空气流。那是被驱逐的空气室里的原始空气。
输液完成后，立即密封两个孔。这些磁带和返回鸡蛋到您的孵化器。我可以介绍我们的端点评估流程。
用五巴比妥33毫克/千克完全麻醉动物。通过打开测试的 IP 喷射。然后把鸡放在手术台上。
用乙醇消毒腹部区域和电极。然后，连续从腹部子的两侧插入两个针电极。通过抬起皮肤一点点，确保针头不会进入腹腔。
并从那里插入针头。插入后，小心地向前推针，直到针头到达胸腔的一侧。确保针头不会深入身体或从皮肤伸出来。
然后用心电图仪进行测量。其他能够进行电子政务的神学院仪器也可使用。这是我们的第二个终点评估方法是为莫特林绘制地图。
这是 HME 方式中心脏的横截面。这是我们要测量的正确的心室。为此，我们使用两个统治者。
标尺 1 和标尺 2。现在，我们只是复制尺子一到屏幕，我们调整到适当的大小，然后旋转。我们移动它，使水平线的两端休息在3右心室墙壁的两端。
现在我们有七条测量线穿过我们的三个右心室壁。现在我们也把次要的尺子复制到图片上。我们还调整了一点大小，并旋转和更换，以便它将被放置一样。
此水平线与右心室的外壁平行。垂直的一个会穿过点，统治者的白质线满足内壁或右心室。然后我们制作测量点，以便以后可以用图像 J 进行测量，我们每个样品重复这个过程 7 次，以便我们代表测量右心室。
我给你看一份目前结果的摘要。这是孵化前向卵子注射的全氟辛烷磺酸，你可以看到，随着注射的增加，血清中的血清浓度 LPF 会有效增加。根据示范，效果，微注射。
你可以看到，A是控制，而B，是注射大荧光q蛋白的杀毒表达的地方。你可以看到强烈的荧光。这是上皮输液有效性的证明。
你可以看到，通过输液，心肌组织中观察到了巨大的光纤变化。好。你还可以看到孵化鸡0，1和2周的R-R间隔。输注柴油废气后，情况也发生了显著变化。
表明您考虑了这一点，此方法。在这里，您还可以在此示例中看到上皮输注的有效性。你可以看到，心脏的右心室有效地增加后，气溶胶注入柴油排气。
当然，在这里我们使用的是组织形态测量方法。我们只是告诉你这是相当有效的。好。
这就是我要呈现给你的所有方法。我希望这能促进其他人的工作与鸡胚胎作为一个强大的研究工具，在发展毒理学。祝你今天愉快。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
概述
本研究利用鸡胚作为经典发育模型，评估环境污染物引起的心脏毒性。本文详细介绍了研究中使用的暴露方法以及形态学和功能评估技术。
关键研究组成部分
科学领域
- 发育毒理学
- 环境健康
- 心脏毒性评估
背景
- 鸡胚广泛应用于发育生物学。
- 它们为研究毒理学效应提供了受控环境。
- 环境污染物可能对心脏发育产生重大影响。
- 了解这些影响对公共健康至关重要。
研究目的
- 评估各种环境污染物的心脏毒性效应。
- 建立可靠的暴露和评估方法。
- 为发育毒理学的理解做出贡献。
使用的方法
- 将鸡胚暴露于环境污染物中。
- 评估心脏结构的形态学变化。
- 评估心脏功能。
- 利用已建立的毒理学评估协议。
主要结果
- 确定引起心脏毒性的特定污染物。
- 证明评估方法的有效性。
- 了解环境暴露对发育的影响。
- 确立鸡胚作为未来研究的有价值模型。
结论
- 鸡胚适用于研究心脏毒性效应。
- 环境污染物对心脏发育构成风险。
- 需要进一步研究以探讨长期效应。
常见问题
Executive Industry Relevance
The chicken embryo model provides a physiologically relevant, accessible system for early-stage assessment of developmental cardiotoxicities, enabling mechanistic de-risking of environmental contaminants before mammalian studies. Its well-defined cardiac development timeline and structural similarity to mammalian hearts support predictive confidence in target validation and pathway interrogation. This approach aids in prioritizing compounds for further investigation and reducing late-stage attrition in safety profiling.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to cardiac developmental pathways and functional target validation.
- Operational Value: Supports biological de-risking by assessing cardiotoxic effects of pollutants such as PFAS, particulate matter, diesel exhaust, and nanomaterials.
- Predictive Value: Facilitates portfolio triage through quantitative endpoints including electrocardiography, histomorphometry, and molecular biomarkers.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized exposure methods (air-cell injection, microinjection, air-cell inhalation) for reproducible compound screening.
- Quantitative Outputs: Generates functional (ECG-derived R-R intervals) and morphometric (ventricular wall measurements) data for hit-to-lead decision-making.
- Scalability: Enables timed exposure from embryonic day 0 to pre-hatch, supporting dose-response and window-of-susceptibility studies.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Leverages conserved four-chambered heart development to bridge findings to mammalian models.
- Mechanistic De-risking: Uses immunohistochemistry, qRT-PCR, and Western blotting to assess molecular pathways altered by contaminant exposure.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on structural and functional cardiac endpoints.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing a vertebrate model for mechanistic insight prior to rodent studies, enhancing predictive value in lead identification.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on cardiac developmental toxicity pathways through controlled pollutant exposure.
- Screening: Delivers assay-ready systems with functional and structural readouts for compound evaluation.
- Analytics: Enables quantitative comparison of cardiac function (ECG) and morphology (histomorphometry) across treatment groups.
- Translational Research: Connects developmental findings to preclinical validation via conserved cardiogenic mechanisms.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for assessing diverse environmental contaminants in developmental safety profiling.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation by reducing mechanistic ambiguity in developmental cardiotoxicity.
- Operational Value: Promotes standardization and reproducibility through defined exposure windows and validated assessment endpoints.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early de-risking of compounds with cardiac liability.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization through translatable developmental toxicity data.
Implementation Considerations
- Requires expertise in embryological handling, microinjection techniques, and cardiac electrophysiology.
- Dependent on incubation infrastructure and sterile procedure execution for exposure and assessment.
- Necessitates cross-team alignment on exposure timing, dosing, and endpoint selection for reproducible outcomes.
- Involves adaptation considerations due to species-specific antibody availability for immunohistochemical assays.
- Limited by the absence of placental transfer modeling, which may affect extrapolation to certain maternal exposure scenarios.
