[笔记·食品安全风险评估]第2章.第3节.体外试验
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本系列专栏使用的教材是由化学工业出版社发行，宁喜斌主编的《食品安全风险评估》，版次为第1版。
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1.1.体外试验的优点
体外方法具有简单快速、试验条件易控制、易标准化与仪器化、较好地解决物种差异的优点，作为替代动物实验的一个方向，已经受到广泛的重视。
1.2.体外试验系统的先天性不足
体外试验系统的先天性不足主要表现为：
①缺乏研究吸收、分布、代谢和排泄（ADME）方法；
②缺乏体内的免疫、内分泌和神经系统，很难获取某些细胞、组织，并维持完全分化的状态。
③组织培养的细胞与体内原位细胞不仅在结构、形态学和种类上都存在差异，而且提诶原位细胞还有附件成分和细胞之间可进行信息交流，这样就导致了对毒性攻击产生的行为和反应不同。
1.3.食品安全风险评估中，进行危害识别研究的三种主要体外试验
食品安全风险评估中，进行危害识别研究的三种主要体外试验为：①体外细胞培养试验②体外组织培养试验③脏器离体灌流试验
2.1.体外细胞培养的基本原理
体外细胞培养的基本原理：将离体细胞在体外模拟体内环境，维持其代谢生存，并进行传代与培养。
2.2.体外细胞培养的分类
细胞培养可分为细胞株培养和原代细胞培养物培养。
细胞株培养因其在细胞的生长分化过程中多自身形成细胞毒性而抑制分化，因此作为筛选系统使用不多。
国外应用较普遍，认为比较可靠的方法多用原代细胞培养系统。原代细胞通过高密度培养技术在体外生长分化（包括细胞分化和生化分化），经特殊处理观察细胞生长分化情况，如用蛋白多糖特异染色、同位素标记观察、胸腺嘧啶渗入DNA等。
2.3.体外细胞培养的研究内容
体外细胞培养技术可以研究各种类型的细胞接受外源性有害物质所引起的一系列结构和功能的改变。
①研究外源性有害因子对机体的细胞毒性作用及特异细胞毒作用；
②研究细胞毒物代谢；
③研究细胞的毒效应作用机制；
④研究外源性有害因子的致癌作用；
2.4.体外细胞培养的取材
细胞培养可取材于哺乳动物的不同组织，通常以幼龄动物或人胚细胞为佳。
在毒理学研究中，较常用的细胞有胚胎肢芽细胞、人胚肺成纤维细胞、血管内皮细胞等。
在工业毒理及药物毒物的研究中，对已明确损害某脏器的毒物，最好应用靶细胞。
分离细胞时可用含有细胞的体液（血液、羊水、灌洗液等）离心分离。对离体组织应先剪碎，经消化后制成高密度的细胞悬液备用。
2.5.与毒性有关的细胞生物学特征
细胞的生物学特征，可从多方面描述，与毒性有关的有如下几个方面：
①生存能力，首先观察细胞培养液的改变，检查细胞的完善性、贴壁能力、细胞存活率、增长率、覆盖面积，测定细胞内蛋白质和DNA总量。
②化学成分与酶的活性：如糖、脂类、乳酸与氢脯氨酸的量、乳酸脱氢酶（LDH）、酸性磷酸酶（ACP）、溶菌酶（LZ）以及细胞内K+与Na+含量等。
③特殊功能的测定与观察，如用同位素标记细胞代谢，或用扫描电镜观察巨噬细胞的吞噬过程等。
3.1.体外组织培养的概念
体外组织培养：生物体内取出组织或将组织分散成单个细胞，在无菌、适当温度和一定营养条件下，模拟体内生理环境，使之生存和生长并维持其结构和功能的一种方法。它包括细胞培养、组织培养和器官培养。[1]
3.2.组织工程研究和开发的核心
组织工程研究和开发的核心是构建细胞与细胞支架结合的三维复合体，以保证为细胞提供充足的营养和进行气体交换，同时可作为排泄废物和生长代谢的场所，并最终由细胞产生细胞外基质替代生物材料并与细胞通过自组装形成复杂的组织。
3.3.生物人工肝（bioartificialliver）
生物人工肝（bioartificialliver）由肝细胞、专用反应器和体外三大循环部分组成，是将患者的血浆在体外循环代谢的一种辅助装置。
4.1.脏器离体灌流的概念
脏器离体灌流是指动物器官离体后，在特定条件下，把待研究的物质加入灌流液中或在灌流中直接注入，然后检测分析通过脏器流动的液体。
目前常做的脏器灌流试验有肠灌流、肝脏灌流、心脏灌流等试验。
4.2.脏器离体灌流的首要目的
4.3.脏器离体灌流试验与整体动物实验的不同
脏器离体灌流试验与整体动物实验的不同之处是：它可以排除其他脏器和系统与所研究脏器间的相互作用，而单独地研究特定器官对外源性和内源性物质的处置和反应，并可从质与量方面准确地给予评价。
4.4.脏器离体灌流试验与其他体外试验的不同
4.5.脏器离体灌流试验的优点
（1）脏器离体灌流试验中，较好地保留了肠、肝等器官的完整性，实验结果具有更高的仿真性；
（2）克服了以往检测血药浓度时实验动物血量不足的困难。
（3）可以认为控制、改变实验条件（如流速、浓度、灌流液的成分等），并可分析各种外加因素对受试物代谢过程的影响。
（4）一个动物对应一组动态数据，既减少了动物数，又减少了试验的系统误差，提高了试验结果可信度。
（5）灌流液成分相对比较简单，不仅简化样品前处理过程，而且避免血清本身成分对实验结果的干扰。