毒理学第五讲-生殖毒理学

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2.雌性生殖毒性的评价
三代两窝
F０ （断奶或出生８周）
第一次交配 第二次交配 给予受试物８到１２周
F１ a
观察三个月，喂饲普通饲 料，观察其生长发育情况
F１ b
断乳后给予受试 物８到１２周
F２ a
观察三个月，喂饲普通饲 料，观察其生长发育情况
F２ b
断乳后给予受试 物８到１２周
F３ a
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Ⅲ段：出生前后发育毒性试验 （围生期毒性试验）
目的：评价母体从着床至断乳期间接触受试物对妊娠 /哺乳
母体和对胎仔及仔代直至性成熟的有害效应。
给药期：着床期开始，至仔鼠断乳。大鼠孕 15 天至产后 28
天。
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一、一般生殖毒性实验方法原则
受试动物：多用性成熟大鼠，也可用小鼠或家兔
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基本概念
1. 发育毒性(developmental toxicity)
指出生前经父体和(或)母体接触外源性理化因素引起的在子 代到达成体之前出现的有害作用。具体表现可分为 :

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。

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
官表现形态结构异常。

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。

胚胎死亡: 某些外源化学物在一定剂量范围内，可在胚胎或胎仔
发育期间对胚胎或胎仔具有损害作用，并使其死亡。
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基本概念
2. 畸形、畸胎和致畸物

畸形(malformation):器官形态的异常。 致畸物或致畸原(teratogen):凡在一定剂量下，能通过母

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
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Leabharlann Baidu28
生殖是对亲代动物而言，从配子生成、受精到 胎体分娩是一生殖过程。 发育主要是对子代而言，从受精卵到性成熟的 青春期甚至一直到衰老都属于发育过程。发育毒性 也成为胚胎毒性。
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发育毒理学的发展简史
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重大历史事件
反应停 thalidomide
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发育毒理学
developmental toxicology
是研究发育中的生物体从受精卵、妊娠以及出生 后直到性成熟期间，由于暴露于外源性理化因素而产 生的各种发育异常及其机制，为理化因素的危险度或 安全性评价和预防措施提供依据的一门学科。
F３ b
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两代一窝(和一代一窝)生殖试验
出生第８周给予受试物（F０） 第16-19周 雌雄交配
F１（每窝选留幼仔８只，雌雄各半）
断奶，给予受试物
F１交配 F２出生，每窝留８只幼仔 F２断奶，检查发育情况
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观察指标：

受孕率（％）:反映雌性动物生育能力以及雌性动物受孕情况
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20世纪早期
20世纪早期发现多种环境因素（温度、微生物毒素、药物）可 以干扰鸟、爬虫类、鱼和两栖类的发育。开始人们以为哺乳动
物胚胎对致畸因子具有耐受性，要么直接致死，要么受母体的
保护，对胚胎没什么影响。1935年，Hale首次报道维生素A缺 乏诱导母猪产下突眼和腭裂的畸形后代。此后又有一些研究发 现母体营养缺乏和许多环境因素，如氮芥、锥蓝、激素、抗代 谢药、烷化剂、缺氧和X射线等可以引起哺乳动物畸形。
胎致死作用。）
4. 母体毒性作用(maternal toxicity)
母体毒性作用是指外源化学物在一定剂量下，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。
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评价方法
1.雄性生殖毒性评价 动物实验 精子生成分析（精子计数、形态学及存活率） 精子功能检测 睾丸标志酶活性检测 交配实验 显性致死试验
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小鼠精子头部是钩状！
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连续、完整的生殖发育过程的六个阶段
• A. 从交配前到受孕：检查成年雄性生殖功能、配子的发育 与成熟，交配行为、受精。 B. 从受孕到着床：检查成年雌性生殖功能、胚胎着床前 发育、着床。 C. 从着床到硬腭闭合：检查成年雌性生殖功能、胚体发 育、主要器官形成。 D. 从硬腭闭合到妊娠结束：检查成年雌性生殖功能、胎 体的发育与生长、器官的发育与生长。 E. 从出生到断乳：检查成年雌性生殖功能、新生仔对宫 外生活的适应性、断乳前的发 育与生长。 F. 从断乳到性成熟：检查断乳后的发育与生长、对独立 生活的适应、达到完全的性功能。
生殖毒性表现
外源化学物对生殖的过程的损害作用可以 表现为性淡漠，性无能或各种形式的性功能减 退。雌性可出现排卵规律改变，月经失调或失
经，卵巢萎缩，受孕减少，胚胎死亡，生殖能
力的降低不孕或不育等。雄性可表现为睾丸萎
缩或坏死，精子数目减少。
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对雄性生殖系统的毒作用
直接损伤睾丸中的细胞群 对睾丸的毒性 继发性的影响精子发生
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I段：生育能力和早期胚胎发育毒性试验 （一般生殖毒性试验）
目的：评价受试物对配子成熟、交配行为、生育力、胚胎 着床的影响（前述生殖周期的A和B阶段）。 给药期：雄性从交配前 4 周开始染毒，并持续至交配成功； 雌性交配前2周开始染毒（以覆盖3~4个动情周期），至妊 娠第6天受精卵着床。
体对胚胎或胎儿正常发育过程造成干扰，使子代出生后具 有畸形的化合物。

畸胎(terate):具有畸形的胚胎或胎仔。
致畸试验:评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。
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基本概念
3. 胚胎毒性作用(embryotoxicity)
外源化学物引起的胎仔生长发育迟缓和功能缺陷不 全的损害作用，对母体无显著的毒效应。（其中不包括致畸和胚
殖危害的关系至今仍不清楚 。
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生殖毒理学历史

过去半个世纪震惊全球的系列中毒或灾难事件 的发生，在世界范围内提高了人们对用药的安 全意识，高度关注新的化学物对生殖内分泌系 统或妊娠结局的不良影响，促进了与生殖内分 泌系统安全相关法律的产生和研究方法指南的
问世。
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一、一般生殖毒性实验方法原则
染毒途径:动物接触受试物的方法应参照人类实 际接触途径
• 交配前雄性动物应染毒4-10周，雌性动物2周 • 一般可混入饲料或饮水中，也可采用灌胃或胶囊法。

动物：至少采用一种动物， 推荐用大鼠；每组 雌雄各20只；雌性动物妊娠13-15天处死，雄性 交配成功处死。
畸胎学（古代）
现代实验畸胎学（19世纪）
发育毒理学
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畸胎学 （古代）
畸胎学是发育毒理学的基础。 畸胎学作为一门描述性科学在文字之前就已经存在了，四大文 明古国都有畸胎的记载。最早可以追溯到公元前6500年土耳其 的联体婴儿石刻。5000年前埃及壁画所描述的唇腭裂和软骨发 育不全等。 当时人们相信出生异常的婴儿是上天的惩罚、星象的反应和未 来的预兆，有的则以为是人和动物之间杂交的结果。随着 16~17世纪生物科学的发展，才逐渐对畸胎有了科学的认识。 William Harvey于1651年提出了发育受阻学说，认为畸形起因 于器官或结构的不完全发育。
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观察指标：

幼仔哺育成活率（％）:反映雌性动物授乳哺育幼仔的能力
幼仔哺乳成活率 (%) 21天断乳幼仔存活数 100% 出生后4天幼仔存活数

除上述４个指标外，还应该注意出生幼仔是否有畸形存在，
对死亡的幼仔应进行畸形检查，可为下一步致畸试验提供参 考
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第三节 发育毒性及其评定
外源化学物对生殖发育损害作用的特点
生殖发育过程较机体其他系统更为敏感； 外源化学物对生殖发育过程影响的范围较为广 泛和深远 。不仅直接涉及雌雄两个个体，同时 还可以在其第二代个体表现出损害作用，而且 此种损害甚至在第二代以后的个体中表现出来。


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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
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生殖毒理学历史

1950年美国霍普金斯大学医院发现，怀孕期间 服用黄体酮，先后有600多名女婴出现生殖器 男性化畸形 。

1956年用于治疗妊娠反应的反应停，1961年后
出现近万例短肢畸形儿(海豹畸形)。

二恶英(TCDD)造成的大面积污染及其与人群生
妊娠雌性动物数 受孕率(%) 100% 交配雌性动物数

正常分娩率（％）:反映雌性动物妊娠过程是否受到影响
正常分娩率(%) 正常分娩雌性动物数 100% 妊娠动物数

幼仔出生存活率（％）:反映雌性动物分娩过程是否正常
幼仔出生存活率 (%)
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出生后4天存活幼仔数 100% 分娩时出生幼 仔数
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Ⅱ段：肧体-胎体毒性试验（致畸试验）
目的：评价自胚泡着床到硬腭闭合阶段暴露受试物对妊娠 母体和胚胎与胎仔发育的有害效应。包括母体毒性、胚胎
或胎儿死亡、生长改变和结构异常。
给药期：为着床期到硬腭闭合，即器官形成期；大、小鼠
为受孕第6~15天，家兔为第6~18天。
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现代实验畸胎学 （19世纪）
现代实验畸胎学始于19世纪初，当时的胚胎学家使用各种物理
因素（震动、倒置、针刺）和化学毒物处理鸡蛋，产生了畸形
小鸡，有神经管缺陷、无脑、脊柱裂、独眼、心脏缺陷、位置
颠倒和联体双胞胎等。他们还注意到作用时间在决定畸形类型
方面比损伤的性质更为重要。
对精子发生 的有害作用
改变下丘脑-垂体功能
直接影响睾丸细胞功能
精子生成障碍 性欲异常，丧失生育能力 引起生殖细胞突变，造成可遗传损害
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对雌性生殖系统的毒作用
卵母细胞数下降/突变 对卵巢的损害 生长卵泡和成熟卵泡降低，排 卵抑制，受孕力下降 干扰卵巢内分泌，影响受精/着 床/胚胎发育 生殖道的损害： 影响运送卵子/受精/受精卵发育 对下丘脑-垂体系统的损害：闭经，受孕力降低

主要是根据发育阶段的区别来设计的，每一段试验大 致相当于上述两个阶段。 I段：生育能力和早期胚胎发育毒性试验（一般生殖毒

性试验，主要反映妊娠前及妊娠初期的情况）

II段：胚体—胎体毒性试验（致畸试验） III段：出生前后发育毒性试验 （围生期毒性试验，反映外源化合物对胚胎发育 后期、母代分娩过程、哺乳期的影响）
外源化学物的生殖发育 毒性及其评价
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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 用的特点
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哺乳动物的生育繁殖过程
概 述


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。
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生殖毒性的评价

评定的主要依据是交配后母体受孕情况（受孕率）、 妊娠过程情况（正常妊娠率）、子代动物分娩出生情 况（出生存活率）、授乳哺育（哺育成活率）以及断
奶后发育情况等。

是检查外源化学物对动物生育繁殖机能有无损害作用
的试验。
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三阶段生殖毒性试验

剂量分组:一般设立三个剂量组和两个对照组
• 高剂量组产生轻微毒性症状，但其死亡率不大于10%，也不能 完全丧失生育能力。相当于1/10LD50。 • 低剂量组则不应产生任何可观察到的损害效应。相当于高剂量 组的1/30。 • 中剂量组应仅能出现极为轻微的中毒症状。 • 如果1000mg/kg体重剂量对生育能力无损害作用，或最高剂量 可引起亲代动物表现一般毒性作用，但对生育力无不利影响， 则可不进行其它剂量试验。
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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。 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。

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 。
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