研究人员把二氧化氮用动态的形式提供，意味着在1个小时的实验期间，二氧化氮浓度保持恒定。“这种精确性对模拟实际生活中的暴露非常重要。”俄勒冈州卫生与科学大学（Oregon Health & Science University）流行病学家WilliamLambert说。 他解释到，例如人们在公交站点候车时，暴露在汽车排放的短暂高浓度的二氧化氮中，或者用煤气灶烹饪膳食期间。相反，传统的实验方法把动物放在实验箱中，让动物在一段总的时间内不停吸入一定浓度的化学物。

发表在2005年8月出版的《毒物学离体实验》（Toxicology in Vitro）上的第3项系列实验中，研究人员把3种细胞暴露在11种火灾燃烧最常见的空气污染物中。火灾燃烧过程中释放多种气体和有机物蒸气，火灾相关的死亡中80% 是由于吸入了毒性物质，这些毒性物质在整个火灾过程期间的变化所知非常有限。被检测的化学物中，硫酸对3种细胞的毒性最大，而硝酸钠的毒性作用最小。

一些化学品显示对一些器官有特殊作用。例如，甲醛对肝细胞的作用是对肺细胞和皮肤细胞作用的2倍。这一发现显示了检测化学品毒性时采用多种细胞作实验的重要性。研究人员推断，离体实验可以追踪火灾时毒性物质的演变，评价建筑材料的安全性，以及为防火专业人员提供更多精确的安全性方面的信息。

未来的承诺

研究小组还在继续验证这种方法在现实生活中的有效性。根据Hayes的观点，一旦离体实验的方法被验证，新方法与动物实验相比较费用将会极其低廉，而且速度显著加快，检验的时间在4至24小时。因为检验在96孔平板上操作，所以可以同时马上检测许多种化学物。

约翰霍普金斯大学替代动物实验（CAAT）中心主任 Alan Goldberg称这种方法“是高度聚焦、有明确方向、并且是非常好的科学方法。”新方法符合了3R概念，即降低（reduction），精确（refinement）和替代（replacement），3R是科学家们致力于寻找动物实验替代方法的指导原则。“降低”指实验设计用较少的动物，“精确”代表改进方案以减轻动物的痛苦，“替代”倡导完全消除用整体动物作实验。Goldberg 说，正在由Hayes和他的后继者们创建之中这种替代方法，承诺减少和可能取消在空气毒物检测中使用动物。

在Hayes验证离体实验有效性后，她计划为环境采样和毒性监测建立一个简便的现场实验。Lambert说：“确实，需要一个离体暴露系统来研究空气污染物对呼吸道细胞的影响。”这种类型的现场实验或许能够帮助世贸中心在9.11袭击后的救援工作。Lambert说：“复杂而独特的烟雾混合物和热解决产物不能在呼吸道中模拟，而诸如此类的设备能够提供潜在毒性的快速评估。”

把这种方法带到现场有优点，位于新墨西哥Albuquerque的 Lovelace 呼吸研究所副教授JeanClare Seagrave说，只要离体实验方法对已知暴露的有效性完成验证，即实验的重复性好，并且包括适当的阳性和隐性对照组。

然而，采用上述方法有局限性，包括缺乏培养细胞和免疫系统之间的交互反应或体内的解毒机制。此外，空气中充满了诸如细菌、真菌和病毒生物原，它们可能会沉积在细胞和培养媒介中并增值。如果细胞与微生物而不是与毒物发生反应，或者细胞与毒物反应的基础上再与微生物反应，那么这些污染可能会使结果偏移。尽管如此，Seagrave说：“对于肺和皮肤细胞来说，空气－液体界面暴露较传统的浸没培养系统而言明显更具生理学相关性。”

-Carol Potera

译自 EHP 115:A148-A151 (2007)

参考读物

Bakand S, Winder C, Khalil C, Hayes A. 2006. A novel in vitro exposure technique for　toxicity testing of selected volatile organic compounds. J Environ Monit 8:100-105.

Bakand S, Winder C, Khalil C, Hayes A. 2006. An experimental in vitro model for　dynamic direct exposure of human cells to airborne contaminants. Toxicol Lett　165(1):1-10.

Goldberg AM, Hartung T. 2006. Protecting more than animals. Sci Am 294:84-91.

Lestari F, Hayes AJ, Green AR, Markovic B. 2005. In vitro cytotoxicity of selected chemicalscommonly produced during fire combustion using human cell lines. Toxicol In　Vitro 19:653-663.

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