化学物的生殖毒性

第一节 雄性生殖毒性
一、雄性生殖细胞的发生过程
精原细胞 精原细胞在精巢中，每一个精原细胞中的染色体 数都与体细胞的相同。
返回
同源染色体
同源染色体
初级精母细胞 在分裂间期完成了染色体的复制。 同源染色体是指分别来自父方和母方，形状和大 小一般都相同的两条染色体。 注意 非同源染色体 返回
初级精母细胞
（三）其他辅助实验 1、发情周期的观察 2、 排卵的观察 3、雌性激素检测 4、病理组织学检查
第三节 致畸试验
致畸作用(teratogenicity)系在外源化学物对 胚胎或胎儿发育过程的干扰作用下，造成胎儿在出 生时，某种器官表现形态结构异常的过程。 能诱发致畸作用的外源化学物称致畸物或致 畸剂(teratogen)。
小鼠精子慧星试验
Figure 1 DNA of a live cell. No DNA damage is observed.
Figure 3 More DNA damage but the cells are still alive (1 hr of sonication in the presence of encapsulated DOX).
（五）雄性激素的检测
FSH 睾丸
雄性 激素
支持细胞
雄性激素 结合蛋白
LH
雄激素
(睾酮)
间质细胞
睾酮
生殖功能
（六）显性致死试验（dominant lethal assay）
给予雄性动物化学物，将其与未经受试物处理的雌 性动物交配，观察雌性动物早期胚胎死亡情况，以评价受 试物对雄性动物的生殖细胞有无损害作用的试验。由于此 种损害在子代的第一代即可表现，故称为“显性”。该试 验观察指标为早期胚胎死亡，所以称之为显性致死试验。 （七）雄性生殖细胞遗传毒性检测 小鼠睾丸染色体畸变分析、小鼠精子畸变分析、 黑腹果蝇染色体隐性分析试验、单细胞凝胶电泳试验 （single cell gel assay，SCG），又称慧星试验（comet assay） 。
一、动物致畸试验
（一）基本原理： 妊娠母体接触某些具有致畸作用的化学 物质，对于处在器官形成期的胚胎发育可产生 不良影响，使胎仔形态结构发生缺陷而呈现畸 形。因此，可以通过观察妊娠母体在敏感期接 触受试物后胚胎及胎仔的发育状况来评价某种 化学物质有无致畸作用。
（二）基本方法 1. 动物选择 2.动物交配处理 3. 剂量分组 4. 孕鼠状况观察 5. 动物剖检 6. 胎仔检查
支持细胞
提供营养、保护、支持
(二)对内分泌功能的影响
下丘脑
垂体
促卵泡素 FSH
睾丸
雄性 激素
促性腺激素释放激素 GnRH
促性腺激素
黄体生成素 LH
(三)对性功能和生殖功能的影响
三、雄性生殖毒性的检测方法
（一）精子分析 (1)精子计数：是雄性性功能的一项重要 指标，可提供有关精子发育与成熟方面的 粗略信息 。 (2)精子形态观察：精子头和尾的形态学 改变可影响精子运动和穿透卵细胞的能力。 (3) 精子状态分析试验：包括有精液的pH、 液化时间，精子运动能力，蛋白质、脂质 和微量元素的含量等。可了解精子所处的 微环境及精子运动等情况。 （二）精子穿透实验 精子穿透实验实际上就是精子体外授精的 实验。
（八）雄性生殖器毒性病理检验
睾丸、附睾、前列腺以及精囊的重量和 大小的改变 。
第二节 雌性生殖毒性
一、雌性生殖细胞 的发生过程
（一）卵子生成
（二）排卵和受孕 卵细胞 卵泡 卵巢 颗粒细胞 膜细胞 排 出
退 化
ห้องสมุดไป่ตู้
精 子 黄 体
受孕
进一步形成
白 体
支持细胞
（三）内分泌调节 下丘脑
垂体
卵巢
雌激素
促性腺激素释放激素 GnRH
次级精母细胞 一个初级精母细胞形成了两个次级精母细胞。 在次级精母细胞中，染色体的数目只有初级精母 细胞的一半。
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次级精母细胞 染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板 上，每条染色体含有两个染色单体，由一个着 丝点连结在一起。
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着丝点分裂为二， 两个姐妹染色单体分离 成为两条染色体，分别 移向两极。
第 七 章 化学毒物的生殖毒性


教学内容： 第一节 雄性生殖毒性 一、雄性生殖细胞的发生过程 二、外援化学物的雄性生殖毒性 三、雄性生殖毒性的研究方法
第二节 雌性生殖毒性 一、雌性生殖细胞的发生过程 二、雌性生殖毒性 三、雌性生殖毒性的检测方法 第三节 致畸试验 第四节 繁殖试验 第五节 胚胎毒性
次级精母细胞 返回
精细胞
一个次级精母细胞经过减数第二次分裂形成 了两个精细胞。
返回
精子 一个精原细胞经过两次细胞分裂形成了四 个精子，每个精子细胞中含有数目减半的染色 体。 精子的染色体类型 返回
二、外源化学物的雄性生殖毒性 （一）对睾丸生精细胞的影响
生殖细胞 睾丸 曲细 精管 精原细胞 精母细胞 精细胞
2. 平均着床数（％）＝ 3. 平均活胎率= 4. 着床后死亡率（％）＝ 5. 活胎仔平均体重、体长、尾长。 6. 畸形（外观、内脏及骨骼）总数。 7. 畸胎出现率（％）＝ 8. 活胎仔畸形率（％）＝ 9. 母体畸胎率（％）＝
致畸指数： 母体LD50与胎仔最小致畸作 用剂量之比，这一比值愈大，致畸作用愈 强，一般认为比值 10以下者，不具致畸作 用，10－100具致畸作用，100以上致畸作 用强烈。
1. 动物选择
原则上应选择动物体内代谢途径与人类似，胎 盘结构也基本与人相近，妊娠期短而一致，产仔数多， 而且自发畸形率较低的实验动物，为此多选用大鼠或 小鼠。 大鼠首选原因： 对外源化学物代谢过程基本与人相似。 受孕率高，产仔多。 胎仔大小适中，易于观察。

2.动物交配处理
健康成年未曾孕产的大鼠，体重 200~250g，小鼠20~25g。雌雄动物2:1比例 于晚上合笼，次日早晨对雌鼠阴道涂片检查， 查见精子或发现阴栓者揭示已交配过，定为孕 鼠，以这一天作为妊娠第0天计算妊娠日数。 将查出的孕鼠按随机区组法分组，每组10~20 只。
（三）睾丸中标志酶活性检测
一类酶其含量和活性随着精子的形成、成熟而 增高，如乳酸脱氢酶同工酶、山梨醇脱氢酶、透明质 酸酶、α-磷酸甘油脱氢酶等；
一类则是随着精子的形成、成熟，其活性下降， 如6-磷酸葡萄糖脱氢酶、苹果酸脱氢酶、三磷酸甘油 醛脱氢酶以及异柠檬酸脱氢酶等。
（四）体外试验
1. 睾丸支持细胞的分离与培养 2. 睾丸间质细胞的分离和培养
二、体外致畸作用试验
1. 大鼠全胚培养(whole embryo culture) 2. 器官培养(organ culture) 3. 胚胎细胞微团培养(micmmass culture) 4. 水螅培养(hydraattenuata culture)
促性腺激素
促卵泡素 FSH
黄体生成素 LH
二、外源化学物的雌性生殖毒性
（一）对卵细胞的影响 （二) 对内分泌功能的影响 (三) 其它毒作用
三、雌性生殖毒性检测方法
（一）体外试验 应用超排卵的卵子与化学物共培养或处理 组雌性动物的卵子进行体外受精.
（二）动物试验
整体动物试验仍为主要评价方法。常用的有两 类： 1 . 一代繁殖试验或多代繁殖试验和致畸试验； 2. 是三段生殖试验，它分别在三个不同阶段给 予受试物，即妊娠前期及初期、器官形成期、围产期 及授乳期。 三阶段生殖试验的第一、二阶段与传统的繁殖 试验和传统的致畸试验基本相似，第三阶段是观察外 源化学物对胎儿出生后发育的影响。
二、发育毒性(developmental toxicity)
发育毒性指在到达成体之前诱发的任何 有害影响，包括在胚期(embryonic period) 和胎期(fetal period)诱发或显示的影响，以 及在出生后诱发和显示的影响。发育毒性的 主要表现为： 1. 发育生物体死亡(death of the developing organism) 2. 生长改变(altered growth) 3. 功能缺陷(functional deficiency) 4. 结构异常(structural abnormality)
同源染色体的两两配对现象叫做联会。
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初级精母细胞 联会后的每对同源染色体实际上含有四个染 色单体叫做四分体。
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初级精母细胞 四分体排列在细胞中央的赤道板上，每条 染色体的着丝点都附着在纺锤丝上。 注意 四分体的排列方式是随机的
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随着纺锤丝的收缩 变短，每对同源染色体 彼此分离，并且在纺锤 丝的牵引下移向两极， 结果细胞的每一极只得 到各对同源染色体中的 １条。 非同源染色体自由 组合到达两极。 初级精母细胞 返回
5. 动物剖检
应在预期分娩的前一天处死母鼠进行检查。 剖检前要称量交记录母鼠最终体重。做大体观察并记 录黄体数、活胎数及吸收胎数。
6. 胎仔检查
活胎数、晚期死胎数、早期死胎数、吸收胎数 及各种胎仔的特征。逐一记录胎仔外观所见，对活胎 仔要测量其体重、体长和尾长。
（三）结果判定
1. 母鼠妊娠期体重变化。
3. 剂量分组
一般高剂量组可选雌鼠LD50的1／3~1／5，低 剂量组取1／30~1／50LD50的剂量；也可以 亚慢性毒性实验中的最大无作用剂量为高剂量， 以其1／30为低剂量。 染毒：在雌鼠妊娠的第7~15天染毒，每日1 次。染毒途径采用灌胃。
4. 孕鼠状况观察
在受试期间内应密切观察孕鼠的一般状况，每 3天称量体重1次，通过体重的增减反映出受试物对孕 鼠及胚胎的毒性程度。
一、生殖毒性(reproductive toxicity)
生殖毒性指对雄性和雌性生殖功能或能力 的损害和对后代的有害影响。生殖毒性既可发 生于妊娠期，也可发生于妊前期和哺乳期。表 现为外源化学物对生殖过程的影响，例如生殖 器官及内分泌系统的变化，对性周期和性行为 的影响，以及对生育力和妊娠结局的影响等。
Figure 2 After 30 minutes of sonication in the presence of encapsulated DOX, most of the nuclear DNA is intact but small pieces have migrated.
Figure 4 The cell clearly dead by apoptosis. The DNA in the cell is fragmented and the nuclear DNA can barely be recognized (2 hours of sonication in the presence of encapsulated DOX).
—代生殖毒性试验 是指亲代(F0)动物直接染毒 受试物，仔一代(F1)在宫内和哺乳期接触受试物，其 交配仅在F0代间进行，主要评价受试物对F0代青春 期前后和成年动物亚慢性暴露的影响； 两代(多代)生殖毒性试验 是指仔代（F1和F2)从 怀孕到出生前的宫内持续暴露和断奶前的持续暴露， 即F0代直接染毒受试物，F1代既有直接接触，也有 经母体的间接接触，仔二代(F2)在官内和哺乳期接触 受试物，其交配在F0代间和F1代间进行，主要评价 从染毒到发育全过程受试物对生殖功能的影响。
概述
繁殖过程:
生殖毒理学
卵 (配子) 细 胞
生 殖 细 胞
精 子
发 生
卵 细 胞 受 精
卵 细 胞 着 床
胚 胎 形 成
胚 胎 发 育
器 官 发 生
胎 仔 发 育
分 娩 哺 乳
发育毒理学
幼仔 发育
完整的生殖发育过程
A阶段： 交配前到受孕：检查成年雄性和雌性生殖功 能，配子的发育与成熟，交配行为，受精。 B阶段 ： 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阶段 ： 着床到硬腭闭合：检查成年雌性生殖功能， 胎体发育，主要器官形成。 D阶段： 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阶段： 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，断乳前的发育与生长。 F阶段： 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。
遗传毒理学(genetic toxicologly)是研究 外源性化学物质或其他环境因素致突变作用及 对人体健康危害效应及其规律的科学，是毒理 学的一个分支。其主要目的是研究致突变作用 的机制及对人类的危害，检测发现致突变物， 提出评价和预防致突变物的方法。 突变是指遗传物质发生变化引起遗传信 息的改变，并发生新的表型效应。