卫生毒理学发育毒性与致畸作用

外源化学物对生殖的过程的损害作用可以表
毒 现为性淡漠，性无能或各种形式的性功能减退。
性 雌性可出现排卵规律改变，月经失调或失经，
及 卵巢萎缩，受孕减少，胚胎死亡，生殖能力的
其 降低不孕或不育等。雄性可表现为睾丸萎缩或 评 定 坏死，精子数目减少。
生殖毒性的评价
生 殖
➢
外源化学物对生殖过程作用的评定主要通过生
述 ➢ 外源化学物对生殖发育过程影响的范围较为广
泛和深远
术语基本概念
概 述
➢ 生殖毒理学(reproductive toxicology)主要 研究外源化学物对生殖细胞发生、卵细胞受精、 胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的损害作用 及其评定，评定方法即为生殖毒性试验。
➢ 发育毒理学(developmental toxicology)主要 研究外源化学物对胚胎发育、胎仔发育以及出 生幼仔发育的影响及其评定，评定方法称为发 育毒性试验，其中主要为致畸试验。
问题
1、生殖毒性和发育毒性的概念是什么？ 2、生殖毒性的评定指标是什么？
外源化学物对生殖发育的影响
➢ 干扰生殖发育的任何环节，并造成损害作用。
概 ➢ 可以通过对内分泌系统，特别是对性腺的作用，
发生间接的影响。
述 ➢ 神经系统对内分泌功能也有调节作用，通过下 丘脑-垂体-睾丸轴(下丘脑-垂体-卵巢轴)两条 途径作用于生殖发育过程 。
外源化学物对生殖发育损害作用的特点
概 ➢ 生殖发育过程较机体其他系统更为敏感
毒 殖毒性试验来进行。
性 ➢ 生殖毒性试验可以全面反映外源化学物对性腺
及 其
功能、发情周期、交配行为、受孕、妊娠过程、
评 分娩、授乳以及幼仔断乳后生长发育可能发生
定 的影响。
生殖毒性的评价
生 ➢ 评定的主要依据是交配后母体受孕情况（受孕率）、
殖 毒
妊娠过程情况（正常妊娠率）、子代动物分娩出生情
性 况（出生存活率）、授乳哺育（哺育成活率）以及断
及 态。
其 评
❖
仅具有母体毒性，但不具有致畸作用。
定 ❖ 在一定剂量下，既不呈现母体毒性，也未见致畸作用。
基本概念
发 育 ➢ 畸形与变异
毒 ❖ 在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称为畸形。
性 ❖ 机体的形态结构或生理功能，在同一物种的子代
及 与亲代之间或子代的个体之间，有时出现不完全
其
评
相同的现象，即为变异。
性 ❖ 生长迟缓:即胚胎与胎仔的发育过程在外源化学物影响下，较正常的发 育过程缓慢。
及 ❖ 致畸作用:由于外源化学物干扰，活产胎仔胎儿出生时，某种器官表现
其 形态结构异常。 评 ❖ 功能不全或异常:即胎仔的生化、生理、代谢、免疫、神经活动及行为
的缺陷或异常。
定 ❖ 胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化学物在一定剂量范围内，可在
毒 ❖ 大鼠全胚胎培养
性 及 ❖ 胚胎细胞微团培养
其 ❖ 小鼠胚胎干细胞试验 评
定 ❖ 发育毒性的体内预筛试验(C .K.试验)
问题
1、致畸作用的毒理学特点是什么？ 2、发育毒性的评定指标是什么？
第十章 生殖毒理学
卫生毒理学教研室 2004.5
第一节 概
述
➢ 哺乳动物的生育繁殖过程 ➢ 外源化学物对生殖发育的影响 ➢ 外源化学物对生殖发育的影响以及损害作用
定 等特点。
外源化学物发育毒性的评价
发 ❖ 剂量分组
育
一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂
毒 量。最少设3个剂量组，另设对照组。原则上最高剂量
性 组，可以引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减
及 轻、死亡不超过10%。最低剂量组不应观察到任何中毒
其 症状；中间剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒
殖危害的关系至今仍不清楚 。
生殖毒理学历史
生 殖
➢ 过去半个世纪震惊全球的系列中毒或灾难事件
毒 的发生，在世界范围内提高了人们对用药的安
性 全意识，高度关注新的化学物对生殖内分泌系
及 统或妊娠结局的不良影响，促进了与生殖内分 其 评 泌系统安全相关法律的产生和研究方法指南的
定 问世。
生殖毒性
生 殖
及 奶后发育情况等。
其 评
➢
是检查外源化学物对动物生育繁殖机能有无损害作用
定 的试验。
生殖毒性的评价
生 ➢ 试验方法原则
殖 毒
❖ 受试动物：性成熟大鼠、小鼠或家兔
性 ❖ 剂量分组:一般设立三个剂量组（至少两个剂量
及 组）和一个对照组
其 ❖ 染毒途Байду номын сангаас:动物接触受试物的方法应参照人类实
评 际接触途径
定 ❖ 动物数:每组雌雄各16到20只，或雌16到20只，
第二节 生殖毒性及其评定
➢ 生殖毒理学历史 ➢ 生殖毒性 ➢ 生殖毒性的评价
生殖毒理学历史
生 ➢ 1950年美国霍普金斯大学医院发现，怀孕期间
殖 服用黄体酮，先后有600多名女婴出现生殖器
毒 性
男性化畸形 。
及 ➢ 1956年用于治疗妊娠反应的反应停，1961年后
其 出现近万例短肢畸形儿(海豹畸形)。 评 定 ➢ 二恶英(TCDD)造成的大面积污染及其与人群生
复之间的平衡。
致畸作用机理
发 ➢ 干扰基因 育 ➢ 表达基因突变与染色体畸变 毒 ➢ 损伤细胞和分子水平的翻译 性 ➢ 细胞调亡 及 ➢ 干扰细胞 其 ➢ 通过胎盘毒性引起发育毒性 评 ➢ 干扰母体稳态 定 ➢ 内分泌干扰作用
外源化学物发育毒性的评价
发 育
➢ 传统常规致畸试验
毒 ❖ 动物选择 性
评
定
由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动物 接触受试物的时间，必须在器官发生期。
外源化学物发育毒性的评价
发 育 ❖ 胎仔检查
毒
自然分娩前1-2日将受孕动物处死，
性 及 剖腹取出子宫及活产胎仔，并另行记录
其 死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第19-
评
定 20天，小鼠第18-19天，家兔在第29天。
及 ❖ 剂量分组
其
评 ❖ 动物交配处理
定 ❖ 胎仔检查
外源化学物发育毒性的评价
发 育
❖ 动物选择:
毒
致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中
性 选择动物的一般原则，即食性和对受试物代谢
及 过程与人类接近，体型小，驯服，容易饲养和
其 繁殖及价廉外，还应特别注意妊娠过程较短、
评 每窝产仔数较多和胎盘构造及厚度与人类接近
评 症状。其剂量与高剂量和低剂量成等比级数关系。
定
一般最高剂量不超过LD50的1/5～1/3，低剂量可为
1／100～1／30。
外源化学物发育毒性的评价
发 ❖ 动物交配处理
育
每组动物大鼠或小鼠为12～20只，家兔8～12只，狗等
毒 大动物3～4只。
性 及 其
将性成熟雌雄动物按雌雄l：1或2：1比例同笼交配。 每日将已确定受孕雌鼠随机分入各剂量组和对照组。出现 阴栓或精子之日即为受孕0日，也有人作为第1日。
F３a
F３b
生殖毒性的评价
生
两代一窝(和一代一窝)生殖试验
殖
毒
出生第８周给予受试物（F０）
性
第１６~１９周 雌雄交配
及
F１（每窝选留幼仔８只，雌雄各半）
其
断奶，给予受试物
评
定
F１交配
F２出生，每窝留８只幼仔
F２断奶，检查发育情况
受孕(率 %) 交 妊配 娠雌 雌性 性动 动 1物 物 0% 0数 数
评
母体毒性作用是指外源化学物在一定剂量下，
定 对受孕母体产生的损害作用。具体表现包括体重
减轻、出现某些临床症伏、直至死亡。
基本概念
发 ➢ 母体毒性作用与致畸作用关系
育 ❖ 具有致畸作用，但无母体毒性出现。
毒 ❖ 出现致畸作用的同时也表现母体毒性。
性 ❖ 不具有特定致畸作用机理，但可破坏母体正常生理稳
第一节 发育毒性及其评定
➢ 基本概念 ➢ 致畸作用的毒理学特点 ➢ 致畸作用机理 ➢ 外源化学物发育毒性的评价
第二节 发育毒性及其评定
反应停 thalidom ide
基本概念
发 ➢ 发育毒性(developmental toxicity)
育
指出生前经父体和(或)母体接触外源性理化因素引起的
毒 在子代到达成体之前出现的有害作用。具体表现可分为:
评
出生后具有畸形的化合物。
定
❖ 致畸试验:评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。
基本概念
发 ➢ 胚胎毒性作用(embryotoxicity)
育
外源化学物引起的胎仔生长发育迟缓和功能
毒 缺陷不全的损害作用。其中不包括致畸和胚胎致
性 及
死作用。
其 ➢ 母体毒性作用(maternal toxicity)
雄8到10只
生殖毒性的评价
生 殖 毒
➢ 试验方案 :
F０（断奶或出生８周）
❖ 三代两窝 第一次交配 给予受试物８到１２周
第二次交配
性 及
F１a
观察三个月，喂饲普通饲
其
料，观察其生长发育情况
F１b
断乳后给予受试 物８到１２周
评 定
F２a
观察三个月，喂饲普通饲 料，观察其生长发育情况
F２b
断乳后给予受试 物８到１２周
生殖毒性的评价
生 殖 ❖ 观察指标： 毒 受孕率（％）:反映雌性动物生育能力以及雌性动物受孕情况 性 正常分娩率（％）:反映雌性动物妊娠过程是否受到影响 及 幼仔出生存活率（％）:反映雌性动物分娩过程是否正常 其 幼仔哺育成活率（％）:反映雌性动物授乳哺育幼仔的能力 评 除上述４个指标外，还应该注意出生幼仔是否有畸形存在，对死 定 亡的幼仔应进行畸形检查，可为下一步致畸试验提供参考
性
计算每个活产幼仔出现的畸形平均数。
及 畸形出现率:即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所
其
评
占的百分率。
定 母体畸胎出现率 :即出现畸形胎仔的母体在妊娠母体
总数中所占的百分率。
外源化学物发育毒性的评价
发 确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几点： 育 毒 任何结果必须通过统计计算方法进行剂量组与对照组对比；
的特点
哺乳动物的生育繁殖过程
概 生殖发育是哺乳动物繁衍种族的生理过程， 其中包含生殖细胞发生，即精子发生和卵细 胞发生、配子的释放、性周期和性行为、卵 细胞受精、受精卵的卵裂、胚泡的形成、植
述 入或着床、胚胎形成、胚胎发育、器官发生 （或称器官形成）、胎仔发育、分娩和哺乳 过程。生殖发育也可称繁殖过程。
外源化学物发育毒性的评价
发 育
下列几方面进行畸形检查：
毒 外观畸形肉眼检查，例如露脑；
性 及
肉眼检查内脏及软组织畸形，例如腭裂；
其 骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。
评 定
畸形检查只限活产胎仔。
外源化学物发育毒性的评价
发 ❖ 结果评定
育 毒 活产幼仔平均畸形出现数:即根据出现的畸形总数，
胚胎或胎仔发育期间对胚胎或胎仔具有损害作用，并使其死亡。
基本概念
发 ➢ 畸形、畸胎和致畸物
育 ❖ 畸形(malformation):器官形态的异常。 毒 性 ❖ 畸胎(terate):具有畸形的胚胎或胎仔。
及 ❖ 致畸物或致畸原(teratogen):凡在一定剂量下，能通
其 过母体对胚胎或胎儿正常发育过程造成干扰，使子代
致畸作用机理
发
Wilsom(1977)提出了畸形发生的9种机制，
育 包括突变、染色体断裂、有丝分裂改变、改
毒 变核酸完整性或功能、减少前体或底物的补
性 给、减少能源支持、改变膜特性、渗透压不
及 平衡和酶抑制作用。近年来在分子水平的研
其 究有很大的进展，虽然胚胎有代偿机制弥补 评 外源性化学物的影响，但是，是否产生畸形 定 依赖于在致病过程中的每个步骤在损伤和修
性 必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。
及 应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。
其 致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两
评 定
种动物进行试验。由于物种差异，对动物不具有致畸作用
的外源化学物对人是否致畸的问题，应格外认真对待。
外源化学物发育毒性的评价
发 育
➢ 发育毒性的替代试验
定
致畸作用的毒理学特点
发
育 ➢ 器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感
毒 性
➢ 剂量与效应关系较为复杂
及 ❖ 剂量效应关系复杂的表现及原因
其 ❖ 致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭
评 定
❖ 致畸作用最大无作用剂量问题尚有不同意见
致畸作用的毒理学特点
发 育 ➢ 物种差异以及个体差异在致畸作用中较为明显 毒 ❖ 在不同动物并不一定都具有致畸作用，引起畸 性 形的类型也不一致。 及 ❖ 种间差异即同一物种中不同品系之间存在的差 其 评 异，在致畸作用中也极明显。 定