基于人胚胎干细胞建立的心肌分化和神经分化模型评估双酚A的胚胎毒性

目的通过基于人胚胎干细胞H9建立的心肌分化(Myocardial differentiation,MD)和神经分化(Neural differentiation,ND)模型来更加全面地评价双酚A(Bisphenol A,BPA)的胚胎毒性。材料和方法首先使用已知的强胚胎毒性物质5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)和无胚胎毒性物质青霉素G(Penicillin 确认细节G,PN-G)对基于人胚胎干细胞H9建立的心肌分化模型(Myocardial differentiation model,MDM)和神经分化模型(Neural differentiation model,NDM)进行测试,以验证两种分化模型测试胚胎毒性的有效性。然后通过测定BPA对3T3细胞和H9细胞的50%增殖抑制浓度(50% inhibition of proliferation concentrations,IC50)得到IC503T3和IC50H9,以及测定BPA对MD和ND的50%分化抑制浓度(50% inhibition of differentiation concentration,ID_(50))得到ID_(50)MD和ID_(50)ND,并将IC50和ID_(50)代入函数Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中,通过比较3个函数值的大小确定BPA的胚胎毒性。结果在两种模型的验证阶段,使用MDM和NDM测试5-FU的胚胎毒性时,所得浓度为0.0644(IC503T3)、0.1034(IC50H9)、0.0186(ID_(50)MD)和0.1016μg/mAMG510临床试验L(ID_(50)ND),其函数值大小关系均为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,即两种模型均正确判断5-FU为强胚胎毒性物质;使用MDM和NDM测试PNG的胚胎毒性时,所得浓度为367.57(IC503T3)、2524.67(IC50H9)、1246.67(ID_(50)MD)和391.23μg/mL(ID_(50)ND),三个函数值的大小关系均为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,即两种模型均正确判断PN-G为无胚胎毒性物质。对于BPA,实验所得相应浓度分别为13.91(IC503T3)、30.38(IC50H9)、12.48(ID_(50)MD)和22.66μg/BioMonitor 2mL(ID_(50)ND)。对于MDM,函数Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的值分别为-4.29、0.66和-4.88;NDM的三个函数值分别为-0.40、2.14和-3.78。由于函数Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ,两种模型均判定BPA均具有弱胚胎毒性。结论 MDM和NDM均判定BPA具有弱胚胎毒性,同时由于排除了物种差异,人胚胎干细胞可能是评价化学物质胚胎毒性的可靠模型。