第七章 化学毒物的生殖毒性 食品毒理学
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第七章
化学毒物的生殖毒性
第一节 雄性生殖毒性
第二节 雌性生殖毒性
第三节 致畸试验
第四节 繁殖试验
第一节 雄性生殖毒性
一、 精子子的生成过程 精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精 子细胞→精子 二、毒物对雄性生殖影响 1、对睾丸生精细胞的影响； 2、对内分泌功能的影响； 3、对性功能和生殖功能的影响。
骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。畸形检查只 限活产胎仔。
五、外源化学物发育毒性的评价
5、数据处理
活产幼仔平均畸形出现数:即根据出现的畸形总数，计算每个活产幼仔出
现的畸形平均数。 畸形出现率:即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所占的百分率。 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 6、 结果评定 致畸指数越大，致畸作用越强，反之越小。一般认为致畸指数10以下 为不致畸，10－100为致畸，100以上为强致畸。 母体毒性与发育毒性比值，即母体最低损害作用剂量（A)与胎仔最低 损害作用剂量（D)之比，比值越大，危险性越高。
一、基本概念
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。
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:
五、外源化学物发育毒性的评价
3 、动物交配处理
每组动物大鼠或小鼠为12～20只，家兔8～12只，狗等 大动物3～4只。
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。
由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动
的化合物。
致畸试验:评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。
一、基本概念
畸形与变异
在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称
为畸形。
机体的形态结构或生理功能，在同一物
种的子代与亲代之间或子代的个体之间
，有时出现不完全相同的现象，即为变
异。
二、发育毒性机制
1、干扰基因表达 2、基因突变与染色体畸变 3损伤细胞和分子水平的翻译 4、细胞凋亡 5、干扰细胞-细胞交互作用 6、通过胎盘毒性引起发育毒理 7、干扰母体稳态 8、内分泌干扰作用
三、发育毒性的表现
1、生长迟缓。 2、致畸作用 3、功能不全或异常 4、胚胎或胎仔致死作用
四、发育毒性三阶段试验
五、外源化学物发育毒性的评价
传统常规致畸试验
动物选择 剂量分组 动物交配处理 胎仔检查
结果评定
致畸物以及发育毒性作用物危险度评定
五、外源化学物发育毒性的评价
1、动物选择: 致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中选择动物的一般原则，即
食性和对受试物代谢过程与人类接近，体型小，驯服，容易饲养和繁
殖及价廉外，还应特别注意妊娠过程较短、每窝产仔数较多和胎盘构 造及厚度与人类接近等特点。 2、剂量分组 一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂量。最少设3个剂 量组，另设对照组。原则上最高剂量组，可以引起母体轻度中毒，即 进食量减少、体重减轻、死亡不超过10%。最低剂量组不应观察到任何 中毒症状；中间剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒症状。其剂 量与高剂量和低剂量成等比级数关系。 一般最高剂量不超过LD50的1/5～1/3，低剂量可为1／100～1／ 30。
第三节 致畸试验
反应停 thalidomide
第三节 致畸试验
• 一、基本概念
• 生殖毒性(reproductive toxicity) 外源化学物对 生殖过程的损害作用，主要包括对生殖细胞发 生,卵细胞受精,胚胎形成,妊娠,分娩和哺乳过程 的损害作用。评定方法即为生殖毒性试验。 • 发育毒性(developmental toxicity) 外源化学物 对胚胎发育,胎仔发育以及出生幼仔发育的损害 作用。评定方法称为发育毒性试验,其中主要为 致畸试验.
五、外源化学物发育毒性的评价
7、致畸物以及发育毒性作用物危害度评价
欧共体（EEC）和经济合作与发展组织（OECD）建议 的致畸物分级标准。主要根据动物试验和人群调查资 料，具体分级标准： 1级，已确定人类母体接触后可引起子代先天性缺陷； 2A级，对动物肯定致畸，但对人类致畸作用尚未确定 因果关系； 2B级，动物试验结果肯定致畸，但无人类致畸资料； 3 级，尚无结论性肯定致畸证据或资料不足； 4级，动物试验阴性，人群中调查结果未发现致畸
幼仔出生存活率（％）:反映雌性动物分娩过程是否正常；
幼仔哺育成活率（％）:反映雌性动物授乳哺育幼仔的能力； 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。
以及幼仔断乳后生长发育可能发生的影响。 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。
第四节 繁殖试验
试验方法原则
受试动物：性成熟大鼠、小鼠或家兔
剂量分组:一般设立三个剂量组（至少两个剂量 组）和一个对照组 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 动物数:每组雌雄各16到20只，或雌16到20只 ，雄8到10只
• • • • •
确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几点：
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
；必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。
应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。
致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两
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。
物接触受试物的时间，必须在器官发生期。
五、外源化学物发育毒性的评价
4、胎仔检查 自然分娩前1-2日将受孕动物处死，剖腹取出子宫及活产胎仔 ，并另行记录死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第19-20天 ，小鼠第18-19天，家兔在第29天。
下列几方面进行畸形检查：
外观畸形肉眼检查，例如露脑；
肉眼检查内脏及软组织畸形，例如腭裂；
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。 胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化学物在一定剂量范围内，可
F３ b
第四节 繁殖试验
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
第四节 繁殖试验
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 正常分娩率（％）:反映雌性动物妊娠过程是否受到影响；
5、雄性激素检测 主要检测卵泡激素（FSH）、黄体激素（LH）和雄性激素 。 6、显性致死试验 接受受试化学物的雄性毒物与未经受试物处理的雌性动物 交配，观测雌性动物早期胚胎死亡情况，以评价受试动物 是否对雄性动物的生殖有损害作用。 7、雄性生殖细胞遗传毒性检测 判断生殖细胞DNA是否受毒物损伤的一个评价指标。常用 的方法为单细胞凝胶电泳试验，电泳结果呈彗星状，说明 DNA受损，电泳结果呈条状。 8、雄性生殖毒性病理检测
三、雄性生殖毒性的检测方法
• 1、精子生成分析 ①精子计数；②精子形态观测； ③精子 状态分析试验 2、精子穿透试验 判断精子的受精能力。 3、睾丸中标酶活性的测定 主要检测乳酸脱氢酶X（LDH-X)、山梨醇脱氢酶、6－磷 酸葡萄糖脱氢酶的变化，并结合精子生成过程中各阶段 细胞的功能和形态学改变，来探明其毒性作用的部位和 机理。 4、体外试验 主要将与生殖相关的细胞在体外条件下进行培养，并与 受试外源化学物接触，观测其与生殖相关细胞的变化。
第四节 繁殖试验
试验方法 : 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
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。
一、基本概念
畸形、畸胎和致畸物 畸形(malformation):器官形态的异常。 畸胎(terate):具有畸形的胚胎或胎仔。 致畸物或致畸原(teratogen):凡在一定剂量下，能通过母
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
发育毒性的替代试验 大鼠全胚胎培养 胚胎细胞微团培养
小鼠胚胎干细胞试验
发育毒性的体内预筛试验(C .K.试验)
第四节 繁殖试验
外源化学物对生殖过程作用的评定主要通过生殖毒性
试验来进行，也称为繁殖试验。
生殖毒性试验可以全面反映外源化学物对性腺功能、
发情周期、பைடு நூலகம்配行为、受孕、妊娠过程、分娩、授乳
第二节 雌性生殖毒性
一、雌性生殖细胞的生成过程 初级卵母细胞→次级卵母细胞→卵子 二、外源化学物的雌性生殖毒性表现 1、对卵细胞的影响 2、对内分泌功能的影响 3、其它毒性作用 如对子代造成畸形、死胎、功能发育不全等。
三、雌性生殖毒性的检测方法 1、体外试验 对外源化学物作用的雌性生殖部位进行相应的 检测。如下丘脑 GnRH的合成与分泌对应激素 检测；FSH、LH及甾体的受体进行分析。 2、动物试验观测 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
化学毒物的生殖毒性
第一节 雄性生殖毒性
第二节 雌性生殖毒性
第三节 致畸试验
第四节 繁殖试验
第一节 雄性生殖毒性
一、 精子子的生成过程 精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精 子细胞→精子 二、毒物对雄性生殖影响 1、对睾丸生精细胞的影响； 2、对内分泌功能的影响； 3、对性功能和生殖功能的影响。
骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。畸形检查只 限活产胎仔。
五、外源化学物发育毒性的评价
5、数据处理
活产幼仔平均畸形出现数:即根据出现的畸形总数，计算每个活产幼仔出
现的畸形平均数。 畸形出现率:即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所占的百分率。 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 6、 结果评定 致畸指数越大，致畸作用越强，反之越小。一般认为致畸指数10以下 为不致畸，10－100为致畸，100以上为强致畸。 母体毒性与发育毒性比值，即母体最低损害作用剂量（A)与胎仔最低 损害作用剂量（D)之比，比值越大，危险性越高。
一、基本概念
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。
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:
五、外源化学物发育毒性的评价
3 、动物交配处理
每组动物大鼠或小鼠为12～20只，家兔8～12只，狗等 大动物3～4只。
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。
由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动
的化合物。
致畸试验:评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。
一、基本概念
畸形与变异
在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称
为畸形。
机体的形态结构或生理功能，在同一物
种的子代与亲代之间或子代的个体之间
，有时出现不完全相同的现象，即为变
异。
二、发育毒性机制
1、干扰基因表达 2、基因突变与染色体畸变 3损伤细胞和分子水平的翻译 4、细胞凋亡 5、干扰细胞-细胞交互作用 6、通过胎盘毒性引起发育毒理 7、干扰母体稳态 8、内分泌干扰作用
三、发育毒性的表现
1、生长迟缓。 2、致畸作用 3、功能不全或异常 4、胚胎或胎仔致死作用
四、发育毒性三阶段试验
五、外源化学物发育毒性的评价
传统常规致畸试验
动物选择 剂量分组 动物交配处理 胎仔检查
结果评定
致畸物以及发育毒性作用物危险度评定
五、外源化学物发育毒性的评价
1、动物选择: 致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中选择动物的一般原则，即
食性和对受试物代谢过程与人类接近，体型小，驯服，容易饲养和繁
殖及价廉外，还应特别注意妊娠过程较短、每窝产仔数较多和胎盘构 造及厚度与人类接近等特点。 2、剂量分组 一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂量。最少设3个剂 量组，另设对照组。原则上最高剂量组，可以引起母体轻度中毒，即 进食量减少、体重减轻、死亡不超过10%。最低剂量组不应观察到任何 中毒症状；中间剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒症状。其剂 量与高剂量和低剂量成等比级数关系。 一般最高剂量不超过LD50的1/5～1/3，低剂量可为1／100～1／ 30。
第三节 致畸试验
反应停 thalidomide
第三节 致畸试验
• 一、基本概念
• 生殖毒性(reproductive toxicity) 外源化学物对 生殖过程的损害作用，主要包括对生殖细胞发 生,卵细胞受精,胚胎形成,妊娠,分娩和哺乳过程 的损害作用。评定方法即为生殖毒性试验。 • 发育毒性(developmental toxicity) 外源化学物 对胚胎发育,胎仔发育以及出生幼仔发育的损害 作用。评定方法称为发育毒性试验,其中主要为 致畸试验.
五、外源化学物发育毒性的评价
7、致畸物以及发育毒性作用物危害度评价
欧共体（EEC）和经济合作与发展组织（OECD）建议 的致畸物分级标准。主要根据动物试验和人群调查资 料，具体分级标准： 1级，已确定人类母体接触后可引起子代先天性缺陷； 2A级，对动物肯定致畸，但对人类致畸作用尚未确定 因果关系； 2B级，动物试验结果肯定致畸，但无人类致畸资料； 3 级，尚无结论性肯定致畸证据或资料不足； 4级，动物试验阴性，人群中调查结果未发现致畸
幼仔出生存活率（％）:反映雌性动物分娩过程是否正常；
幼仔哺育成活率（％）:反映雌性动物授乳哺育幼仔的能力； 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。
以及幼仔断乳后生长发育可能发生的影响。 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。
第四节 繁殖试验
试验方法原则
受试动物：性成熟大鼠、小鼠或家兔
剂量分组:一般设立三个剂量组（至少两个剂量 组）和一个对照组 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 动物数:每组雌雄各16到20只，或雌16到20只 ，雄8到10只
• • • • •
确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几点：
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
；必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。
应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。
致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两
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。
物接触受试物的时间，必须在器官发生期。
五、外源化学物发育毒性的评价
4、胎仔检查 自然分娩前1-2日将受孕动物处死，剖腹取出子宫及活产胎仔 ，并另行记录死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第19-20天 ，小鼠第18-19天，家兔在第29天。
下列几方面进行畸形检查：
外观畸形肉眼检查，例如露脑；
肉眼检查内脏及软组织畸形，例如腭裂；
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。 胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化学物在一定剂量范围内，可
F３ b
第四节 繁殖试验
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
第四节 繁殖试验
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 正常分娩率（％）:反映雌性动物妊娠过程是否受到影响；
5、雄性激素检测 主要检测卵泡激素（FSH）、黄体激素（LH）和雄性激素 。 6、显性致死试验 接受受试化学物的雄性毒物与未经受试物处理的雌性动物 交配，观测雌性动物早期胚胎死亡情况，以评价受试动物 是否对雄性动物的生殖有损害作用。 7、雄性生殖细胞遗传毒性检测 判断生殖细胞DNA是否受毒物损伤的一个评价指标。常用 的方法为单细胞凝胶电泳试验，电泳结果呈彗星状，说明 DNA受损，电泳结果呈条状。 8、雄性生殖毒性病理检测
三、雄性生殖毒性的检测方法
• 1、精子生成分析 ①精子计数；②精子形态观测； ③精子 状态分析试验 2、精子穿透试验 判断精子的受精能力。 3、睾丸中标酶活性的测定 主要检测乳酸脱氢酶X（LDH-X)、山梨醇脱氢酶、6－磷 酸葡萄糖脱氢酶的变化，并结合精子生成过程中各阶段 细胞的功能和形态学改变，来探明其毒性作用的部位和 机理。 4、体外试验 主要将与生殖相关的细胞在体外条件下进行培养，并与 受试外源化学物接触，观测其与生殖相关细胞的变化。
第四节 繁殖试验
试验方法 : 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
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。
一、基本概念
畸形、畸胎和致畸物 畸形(malformation):器官形态的异常。 畸胎(terate):具有畸形的胚胎或胎仔。 致畸物或致畸原(teratogen):凡在一定剂量下，能通过母
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
发育毒性的替代试验 大鼠全胚胎培养 胚胎细胞微团培养
小鼠胚胎干细胞试验
发育毒性的体内预筛试验(C .K.试验)
第四节 繁殖试验
外源化学物对生殖过程作用的评定主要通过生殖毒性
试验来进行，也称为繁殖试验。
生殖毒性试验可以全面反映外源化学物对性腺功能、
发情周期、பைடு நூலகம்配行为、受孕、妊娠过程、分娩、授乳
第二节 雌性生殖毒性
一、雌性生殖细胞的生成过程 初级卵母细胞→次级卵母细胞→卵子 二、外源化学物的雌性生殖毒性表现 1、对卵细胞的影响 2、对内分泌功能的影响 3、其它毒性作用 如对子代造成畸形、死胎、功能发育不全等。
三、雌性生殖毒性的检测方法 1、体外试验 对外源化学物作用的雌性生殖部位进行相应的 检测。如下丘脑 GnRH的合成与分泌对应激素 检测；FSH、LH及甾体的受体进行分析。 2、动物试验观测 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