致突变实验是什么?如何检测?
致突变效应是指环境污染物或其他环境因素引起生物细胞的遗传物质发生突然改变的一种作用,这种变化的遗传物质,在细胞分裂繁殖过程中可传递给子代细胞,使其具有新的遗传特性。
致突变作用可分为基因突变和染色体畸变两大类。基因突变只涉及染色体的某一部分,并未涉及整个染色体,是属于分子水平的变化,因此不能用普通光学显微镜直接观察,只能借助其他方法加以测定。染色体畸变是一个或几个染色体的结构或数目发生变化,这种变化可用光学显微镜进行直接观察。这两种突变类型仅有程度之分,而无本质差别。致突变试验也常叫做基因突变试验和染色体畸变试验。
致突变试验的目的是检验受试物有无致突变作用,也可用作致癌物快速筛检试验。致突变试验方法很多,常用的有:
艾姆斯(Ames)试验法:即鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法,亦称微粒体间介法,是一种利用微生物进行的体外基因突变试验法。此法由Ames氏首创,因之而命名。本法是利用突变型微生物,即组氨酸缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌菌株(这些菌株丧失合成生长所必需的组氨酸的能力,在组氨酸缺乏的培养基上不能生长),在缺乏组氨酸的琼脂平皿上培养,如果受试物不具致突变性,则突变型鼠伤寒沙门氏菌不能正常生长。如果受试物具有致突变作用,则可使此种突变型菌株发生回复突变,成为野生型,恢复其合成组氨酸的能力,故可在组氨酸含量不足的培养基上生长并形成菌落。
染色体畸变分析试验:直接观察在受试物作用下,生物细胞染色体所发生的结构或数目的改变。试验可用体细胞或生殖细胞进行。一般以骨髓细胞或外周血细胞代表体细胞,以睾丸精原细胞代表生殖细胞。通常设2~3个试验组和一个对照组,必要时设阳性对照组。在*后一次饲喂受试物后6小时,给动物注射秋水仙碱,使细胞有丝分裂停留在中期,以利观察。2~3小时后宰杀动物,取出胸骨(或股骨)骨髓或睾丸,将骨髓细胞或精原细胞经制片处理和染色,镜检染色体有无结构异常和数目改变,计算细胞畸变率和染色体畸变率。
骨髓细胞微核试验:微核是骨髓中正在分裂的细胞经致突变物作用后,染色体发生断裂,有一部分断片存留在间期细胞内形成的一个或几个圆形结构,较普通细胞核小,故称微核。微核的出现,表明遗传物质已发生突变。试验按一定剂量与次数给予受试物后,将动物宰杀,取出骨髓,混以胎牛或小牛血清,制片染色后镜检,计数多染红细胞中的微核,求出微核出现率。
显性致死突变试验:其原理是根据哺乳动物的生殖细胞发生突变时,常不能与异性生殖细胞结合,易出现受精卵在着床前死亡或着床后胚胎早期死亡现象。试验时先使成年雄性大鼠或小鼠摄入受试物,然后将其与未摄入受试物的雌性动物按1雄2雌的比例同笼交配。小鼠连续交配6~8周,大鼠8~12周,每周更换一批雌鼠。在雌鼠受孕后12~13天,将其剖腹取出子宫,检查并记录活胎数、早期死亡胚胎数和晚期胚胎死亡数。由于显性致死突变主要表现为早期胚胎死亡,故一般以每剂量组受孕雌鼠平均早期胚胎死亡数来表示受试物致突变作用的强弱。
姊妹染色单体交换试验:简称SCE试验。一般每条染色体是由两个染色单体组成。很多化学致突变物可使两个染色单体中的脱氧核糖核酸发生互换。因此,姊妹染色单体交换出现频率如果增高,即表明受试物具有致突变作用。试验可在体外也可在体内进行。体外试验法常用外周血淋巴细胞,将经不同剂量受试物处理的细胞在含有5一溴脱氧尿嘧啶核苷的培养液中作短期培养,再加入秋水仙碱培养,然后制片、染色镜检,求出平均每个细胞姊妹染色单体互换的数目。体内试验法常用哺乳动物,饲喂受试物后,取骨髓细胞制片、染色和镜检计数。
DNA修复合成试验:致突变物及致癌物可使细胞DNA(脱氧核糖核酸)受到损伤,然后还将发生修复合成。但此时的DNA合成不是发生在细胞周期的S期(正常的DNA合成期),而是在S期以外,区别于正常合成程序,所以称为程序外DNA合成。试验多用大鼠原代肝细胞或二倍体人类成纤维细胞,在体外进行细胞培养时加入受试物,并加入DNA合成所需的胸腺嘧啶核苷,根据DNA中参入胸腺嘧啶核苷的数量来判断DNA受损情况。
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