某些环境毒物对人体具有致畸、致突变和致癌作用，目前许多国家已规定农药等化学物质，在投产、使用前将致畸、致突变、致癌试验列为常规毒性鉴定的项目。

致畸试验 化学物质通过母体作用于胚胎，影响其器官分化发育过程，胎儿出现形态畸形或功能不全，这种作用称为致畸作用。具有致畸作用的物质称为致畸原。致畸试验是鉴定受试物质是否具有致畸作用及其作用强度的一种方法。在胚胎器官分化与形成期中，给于怀孕动物一定量的受试物，然后观察胎仔是否出现畸形。

常用试验动物是大鼠或小鼠，试验前先将性发育成熟的雌性动物按一雄二雌(或一雄一雌)比例交配，每日检查阴道涂片有无精子或检查有无阴道栓，记录出现的日期，以此作为受孕的第一天，并将孕鼠随机分组。推算实验动物胚胎器官分化形成期(一般在受孕后6～15d)，并在这段时间内以不同剂量(可以1/2～1/3LD5₀为高剂量，1/30～1/50LD50为低剂量，再设1～2个中间剂量)分组给药，并设一阳性对照组。给药应根据孕鼠体重每3～4d调整剂量。于动物分娩前1～2d，将孕鼠处死剖腹检查活胎数、死胎数、吸收胎数，主要检查成熟胎仔有无畸形，包括外观、内脏和骨胳系统检查，与对照组比较，作出评价。其统计方法有二种： 一是以母体数为单位，即每一胎出现一种或一种以上畸形，作为一个畸胎处理; 另一种是以胎仔数为单位，即根据各组动物产胎仔中所出现畸形的次数，计算畸形的总数，同一胎仔出现二种畸形，即作为二次畸形计算。常见的胎鼠畸形表现见表。

致畸作用存在种属差异，所以不能肯定对动物致畸的物质对人也致畸，但为了保护人类健康，凡对动物致畸的物质，也应从人类环境中排除或尽量减少与人的接触。

致突变试验 致突变试验是检验环境毒物有无致突变作用的试验。具有致突变作用的物质称为致突变物。突

畸形胎鼠的常见表现

变是细胞中遗传物质发生的突然改变，在细胞分裂过程中，可传递到后代细胞，使后代细胞及生物体具有新的遗传特性。

生物体的生殖细胞和体细胞都可发生突变，如哺乳动物的生殖细胞发生突变，则可影响正常的妊娠过程，导致不育、胚胎死亡、后代出现畸形或遗传缺陷，影响下一代甚至数代之后才表现出来。突变如发生在体细胞，可使体细胞发生不正常的分裂，这种异常增生如发展下去，可表现为癌的形成。如果致突变物能透过母体胎盘作用于胚胎的体细胞，使其发生突变，也可以出现畸胎。

致突变作用可以使染色体结构或数目发生改变，即染色体畸变，可用光学显微镜直接观察;也可以是染色体某一部分(基因范围内)发生改变，即基因突变，必须通过遗传过程才能被察觉，但这两种类型突变，仅为程度之分，并无本质区别。致突变试验方法较多，可用以发现不同状况的突变。目前常用的致突变试验法也可分为两类，即染色体畸变分析法 (细胞染色体畸变分析、微核试验、姐妹染色单体互换试验、显性致死突变试验等)和基因突变试验法(体外接触平板培养试验、宿主间介试验、Ames试验等)。最好同时采用两种以上的方法进行试验，结果比较可靠。各种致突变试验的阳性结果均应存在剂量一反应关系或剂量一效应关系，即要求剂量增大时，反应或效应随之增大。

染色体畸变分析法 利用细胞遗传学的方法观察细胞染色体数目和形态结构的变化，检测受试物质是否具有致突变性。

(1) 细胞染色体畸变分析： 在体细胞或生殖细胞中进行。体细胞一般以骨髓细胞或外周血淋巴细胞为代表，生殖细胞以睾丸精原细胞为代表。

染色体的数目和形态在细胞有丝分裂中期最容易观察，染色体畸变的分析都在分裂中期细胞进行。受试动物常为8～15周龄的雄性大鼠或小鼠，分2～3个试验组。每试验组至少5只动物同时设对照组，必要时也可设阳性对照组。一般可分三种试验法，急性试验染毒1～2次;亚急性试验每天染毒一次，连续5d;慢性试验持续染毒3个月或更长时间。剂量设组，急性可按1/2～1/10LD₅₀;亚急性按1/5～1/25LD5₀;慢性以最大无作用剂量为高剂量组，以人体实际接触剂量为低剂量组。最后一次染毒后6小时，给动物腹腔注射秋水仙素使细胞有丝分裂停留在中期，并使染色体分散易于观察。2h后处死动物取出胸骨或股骨骨髓或睾丸精原细胞，经染色体低渗处理、固定、制片、染色、最后镜检染色体有无裂隙、断裂、缺失、易位、倒置、环状等结构变化或数目改变，按下式计算畸变百分率，与对照组进行比较并作显著性测验，确定试验的阳性或阴性。

(2)微核试验： 是通过动物骨髓中多染红细胞中微核的出现率，来反映骨髓细胞染色体畸变率，从而判断受试物质是否具有致突变作用。微核是骨髓中正在分裂的细胞受到引起染色体畸变的毒物作用后，残留下来的染色体断片，在间期细胞中表现为一个或几个圆形小核，在临床骨髓相检查中称它为豪一杰两氏小体。由于有核细胞中的微核，往往易与主核的分叶相混，而红细胞系统中当细胞成熟时，主核被排斥于细胞外，微核仍留在细胞内，而且大多数微核存在于较年幼的多染红细胞中，故一般选这类细胞进行微核(大小一般为红细胞直径的1/5～1/20)计数。

实验动物选用7～12周龄的小鼠，设2～3个试验组，2个对照组(阴性及阳性)，以腹腔注射或灌胃方式于动物处死前30h和6h染毒二次，或仅在30h前染毒一次。所用剂量与骨髓细胞染色体分析法同。从胸骨或股骨取新鲜骨髓混以小牛血清制片、固定、吉姆萨染色，每只受试动物计数1000～3000个多染红细胞，求出具有微核细胞的百分率，其正常值随实验条件而异，一般为0.1～0.6%。

经多种动物实验发现，微核检出率与染色体畸变率之间有显著相关关系。本法简便、快速，但不够灵敏，鉴定致突变物时易出现假阴性，一般常用以此法筛选致突变物。

(3)姐妹染色单体交换试验： 姐妹染色单体交换试验是应用5-溴脱氧尿苷(BrdU)标记方法，观察在环境毒物的某种剂量(mg/kg)作用下细胞中姐妹染色单体的互换率。一条染色体由两个染色单体组成，两个染色单体之间的DNA相互交换，即姐妹染色单体交换(SCE)，可在分裂中期的染色体出现。实验证明，多种环境致突变物的亚急性剂量，可诱发姐妹染色单体互换率增高，其出现频率与染色体畸变频率之间呈相关关系，而且有些致突变物在不能引起其它类型染色体畸变浓度下，仍可使姐妹染色单体交换数目显著增加，因此，它可作化学物致突变作用的灵敏指标。

检查姐妹染色单体交换时可将外周血淋巴细胞与不同量的受试化学物于避光下作短期培养用5-溴脱氧尿苷标记，培养72h加秋水仙素后4h，低渗染色，镜检20～30个中期分裂相的细胞，求出平均每个细胞姐妹染色单体互换的数目，并与对照组进行比较，确定阳性或阴性。本法是研究化学物质致突变作用的一种快速、灵敏的检验方法。

(4) 显性致死突变试验： 用预先接触某种受试物质的雄性动物与未接受过受试物的健康雌性动物进行交配的试验。如果受试物具有致突变作用，可使雄性动物生殖细胞的染色体发生改变，使受精卵细胞在着床前消失、着床数减少、胚胎早期死亡或发育畸形等。将这些异常现象出现率的高低与对照组比较，以确定受试物是否具有致突变作用及其作用的强弱。

试验动物常用成熟雄性大鼠或小鼠，10只一组，设3～4个试验组和对照组。一般高剂量组应使实验动物能耐受接近致死量，低剂量组应为最大无作用剂量。受试物可经灌胃或腹腔注射给予，染毒时间分一次染毒或连续染毒5～7d或1～3个月，然后将其与雌性动物按一雄二雌的比例交配，每周更换一批雌鼠，连续交配5～8周，以反映精子形成的整个周期和周期的各个阶段。每批母鼠在同笼交配后第19天，将每只母鼠剖腹检查子宫受孕和着床情况，记录活胎数、早期死亡胎数、晚期死亡胎数、吸收胎数和总着床数。并计算致突变指数，与对照组进行比较。一般纯品系的对照小鼠致突变指数在0～3之间。

因着床数可受到其它非遗传因素的影响，近年来改用受孕母鼠数为分母计算致突变指数。

本法在哺乳动物体内进行，不需特殊设备条件，结果容易观察，是一种较为实用的方法，但灵敏度较差。

基因突变试验 基因突变试验是利用一些经人工诱变了的微生物作为指示微生物来检测某种化学物质是否具有致突变作用。微生物的突变可由原来的野生型(能够合成某种氨基酸的微生物)用人工方法使基因变为突变型或营养缺陷型(微生物失去合成某种氨基酸的能力)，也可由突变型变为野生型。前者称为正向突变，后者称为回复突变。

目前一般基因突变试验是采用营养缺陷型微生物进行回复突变试验，主要采用的指示微生物是鼠伤寒沙门菌组氨酸缺陷型和大肠杆菌色氨酸缺陷型。具体方法有：

(1) 点试法： 测定时先将灭菌的小圆滤纸片(直径6mm左右)，浸以不同浓度的受试物的溶液，置于接种有细菌的不含组氨酸的培养基表面上，于37℃培养48h，观察细菌生长情况。如受试物具有致突变作用，便可见到纸片周围生长一圈比较粗大的菌落。同时设对照组。本法简单、快速，但仅适用于能在琼脂上扩散的物质。此外有些致突变物本身不具有直接致突变性，需在哺乳动物体内经过代谢活化后才有致突变作用，这类化学物质用本法试验，常获得假阴性结果。与此相反，有些化学物质虽然能直接引起微生物突变，但在哺乳动物体内经代谢转化后可失去其原有的致突变性，则体外试验可获得假阳性结果。

(2) 宿主间介试验： 将指示微生物接种到哺乳动物腹腔内，同时投以受试物质，使两者在动物体内接触，相隔一定时间后再从动物腹腔内取出指示微生物，接种到两种不同培养基(有组氨酸及无组氨酸)上，观察是否发生回复突变以及突变菌落数与总菌落之比值，比值高出对照组10倍以上时，试验物具有致突变作用。本法正确可靠，但操作不够简便。

(3) Ames试验(鼠伤寒沙门菌/哺乳动物微粒体酶试验)： 美国学者Ames根据绝大多数化学物质进入机体后都经肝微粒酶激活的原理，在一般微生物致突变实验的基础上，采用加入哺乳动物肝微粒体酶的方法，把在哺乳动物体内的反应移到体外，在试管内进行试验，大大提高了基因突变试验的敏感性。本法所采用的指示微生物是鼠伤寒沙门菌组氨酸缺陷型，最常用TA1535、TA1537、TA1538、TA98和TA100五种。这一组突变菌株几乎可检出所有已知的基因突变类型。

用大鼠肝脏制备肝微粒体酶，大鼠生前先用多氯联苯进行肝微粒体酶诱导，然后取其肝匀浆经9000g离心后的上清液，使用时再加入微粒体酶转化作用所需的辅助因子，即辅酶Ⅱ(NADP)和葡糖-6-磷酸，此种混合液简称S-9混合液。

试验时将受试化合物与突变型微生物及S-9混合液混合，在琼脂平皿上37℃培养48h。如试验组平皿上的诱发回变菌落数为对照组自发回变菌落数的2倍以上，即为致突变阳性。

本法简易、经济、迅速，是一种有效的筛选环境致变物与致癌物的方法，其不足之处是微生物细胞中的遗传信息较哺乳动物的数量少而简单，另有少数化学物质的代谢转化不在肝脏中进行，本法亦不能检出其致突变性。

致癌试验 致癌试验的目的是检测某种环境毒物是否具有致癌性，致癌作用的强弱及引发肿瘤的靶器官或组织。致癌试验多利用完整动物进行长期试验，这种方法需要时间长，化费人力物力较多，但结果比较可靠。

(1)慢性致癌试验： 要求实验动物的肿瘤自然发生率低，寿命较短，费用较低。一般首先选年幼(初断奶)的大鼠或小鼠，其次是兔和豚鼠。动物数目必须考虑在实验结束时，肿瘤发生率具有统计学上的显著性，每组应有雌、雄各50只。剂量选择时，高剂量可用慢性中毒阈剂量或略高于阈剂量，再以相当于高剂量的1/3和1/9为低剂量组，同时设对照组。通过与人摄入相似的途径如经口、经皮或经呼吸道给动物染毒。试验期限，小鼠1年半以上，大鼠2年，甚至动物终生寿命。在实验不同阶段检查动物各器官有无肿瘤形成，记录肿瘤的部位、性质、恶变程度，计算肿瘤发生率，与对照组相比，有显著性差异时为阳性结果。

(2)哺乳动物细胞体外转化法： 即将受试物在体外与哺乳动物细胞株接触，如受试物是一种致癌物，则细胞发生“癌变”，可与正常细胞相区别。此外，DNA修复测定，在间接预测潜在化学致癌物中也有一定的价值，一般用雄性大鼠，事先给予腹腔注射²H-胸苷标记肝DNA，然后给予潜在的化学致癌物，用肝作离心分析，以测定机体对DNA的修复能力，如修复能力差，则对该物质敏感。此法也可用于其它器官，如肾、肺、脑等。