药物毒理学-药物的安全性评价试验方法1

化学致癌过程
生物化学改变 致癌因素 正常DNA 正常DNA 修 DNA 受损 复 突 变 肿瘤DNA
促癌剂
细胞学改变 正常细胞
肿瘤细胞 肿瘤细胞分裂增殖 可见的肿瘤
肿瘤RNA 肿瘤蛋白质
（2）非遗传毒性致癌过程
• 化学物对DNA 以外的靶点所起的致癌作 用成为非遗传毒性机制，或非突变学说
特点：肿瘤促进剂的化学本质不具有致癌性。它 们并不与DNA 结合，而是通过提供一个选择生长 的有利条件，使得被激发的纯系细胞生长。
细菌回复突变试验 果蝇伴性隐性致死试验 染色体畸变试验 微核试验 （一）短期试验
2、细胞转化试验 • 细胞转化：指受试物与正常细胞在体外 接触，如有致癌作用，可使正常细胞形 态、功能发生变化，发生与癌细胞相似 的过程。 • 观察终点：恶性变细胞（如细胞的形态 改变、核发生变化等） • 优点：可检出遗传毒性致癌物和非遗传 毒性致癌物。
数量较多
2、剂量设计
• 一般设3个染毒剂量（无作用剂量组、阈 剂量组、发生肿瘤的剂量组）和一个对 照组
3、试验期限与染毒时间
• 长期或终生：试验周期因不同物种生命 周期的不同而有差异。
4、结果的观察、分析与评定
（1）肿瘤发生率
（2）多发性
（3）潜伏期
（三）流行病学调查
• 流行病学调查是判别化学物是否为动物 或人类致癌物的唯一手段
双头小猪
臀部结合
阶段Baidu Nhomakorabea
发育过程
接触毒物后的后果
早胚期：容易引起胚胎死亡 后胚期（器官发生期）:关键期
胎儿期：生长迟缓、神经内分泌系统机 能的改变。
围产期：胎儿发育的后期和新生儿阶段。
（一）自发流产和胚胎丢失
• 药物对早期胚胎发育毒性最明显的指标
一般，药物影响早期胚胎的最终结果呈 “全”或“无”模式，即胚胎细胞受到严重损 伤而不能成活导致流产，若损伤仅涉及小范围 的细胞死亡，则胚胎可完全修复不留任何异常。 药物：抗肿瘤药、重金属、中药（活血化淤药）
化学致癌过程
• 引发阶段：化学致癌物对靶细胞DNA产生损伤 作用，经细胞分裂增殖固定下来，造成少量细 胞发生不可逆的遗传性改变，成为突变细胞。
• 促长阶段：促进引发形成肿瘤细胞分裂生长的 作用阶段。
• 进展阶段：在肿瘤形成过程中，促进过程中， 细胞表现出不可逆的遗传学改变，其标志为衣 穿不稳定性增加和恶性变化。
• 通过临床观察发现怀疑动物或人类致癌 物，再进行分析性流行病学调查。
第十四章
药物生殖和发育毒 性作用
历史
反应停 (沙利度胺; 酞胺哌啶酮)
1957 – 61
•
生殖与发育毒理学是研究毒物对亲 代的生殖功能及子代发育过程的有害影 响作用。
生殖毒理学和发育毒理学常用术语
• 胚胎毒性: 指在一定剂量下，药物对胚胎的 选择性毒性作用。 胚胎毒性具体表现：胚胎死亡、生长迟缓、 功能发育不全、畸形 • 母体毒性：指在一定剂量下，药物仅对怀孕 动物产生的选择性毒性作用。 具体表现：母体体重减轻、某些临床症状、 死亡
下丘脑-垂体-性腺轴激素调节
下丘脑-垂体-性腺轴 雄激素 黄体生成素（LH） 促性腺激素释放激素（GnRH）
乙醇、阿片制剂、抗高 血压药普萘洛尔等
（二）雌性生殖毒理学 1、卵细胞毒性
阻滞原始卵母细胞，影响进一步的成熟 和排卵。如抗癌药--白消安。
2、卵巢体细胞和生殖道毒性
卵巢体萎缩—环氧树脂、呋喃妥因 输卵管和子宫萎缩—镉
3、生殖功能激素调节和相关毒性
下丘脑-垂体-性腺轴 促性腺激素释放激素 （GnRH） 黄体生成素LH 促卵泡素FSH 雌激素 孕激素 铅、林丹等
第二节 发育毒理学
• 研究发育生物体在受精卵、妊娠期、出 生后直到性成熟的发育过程中，由于出 生前，接触导致异常发育的理化因素或 环境条件后的发病机制和结果。
石棉、免疫抑制剂、激素、促癌剂等
二、化学致癌机制
体细胞突变学说
非遗传毒性致癌作用
（1）体细胞突变学说：认为肿瘤的发生与体
细胞突变有关，即正常细胞在致癌物质的作用， 其基本遗传物质DNA 结构和功能发生改变，引起 癌变。
内涵：癌症是细胞水平的遗传改变
肿瘤在本质上是纯系的 许多致癌剂或其活性代谢产物与DNA 形成共价键导致突变 受影响的个体基因中某些隐性突变遗传具有基因组队癌症 完整的易感性 大多数癌症显示染色体畸变 肿瘤细胞的显性特征能通过DNA 转染而转移给非肿瘤细胞。
（一）雄性生殖毒理学
雄性生殖毒性学
•
• • • 精子的产生 精子输送 神经系统 内分泌系统
特定靶位—睾丸内环境
与精子快速生成过程有关的细胞分裂和 代谢活性，对某些类型的损伤特别敏感。 药物特别容易损害DNA或影响快速生 长组织需要的细胞蛋白或细胞呼吸。
DNA损害：烷化剂 蛋白质损伤：阿霉素、环磷酰胺、 长春碱等
（二）胚胎毒反应
• 先天性缺陷：指出生前任何形态、生化 或功能的异常。 • 致畸剂：指能导致先天性缺陷发生的化 学物质
药物：沙立度胺、异维A酸、己烯雌酚、四环素类、 环磷酰胺等
第三节
毒性试验
三段生殖毒性实验
（一）一般毒性试验：检测药物对生殖细胞的发 生和形成是否有影响。 实验方法： 1、动物：至少一种动物 2、剂量与给药途径：高中低三个剂量组 临床用药途径 3、给药时间：交配前 4、对照组：阴性对照、阳性对照 5、观察与报告：动物的一般状况、体重变化、 受孕率、死胎数、活胎重量、外观和内脏及骨 骼的变化等。
1、生殖细胞的遗传损伤危害
• 对后代产生致死性或非致死性的影响。 非致死性效应表现为后代出现显性或隐 形遗传性疾病。
2、体细胞遗传损伤的危害
• 只影响接触到该诱变剂的个体。体 细胞突变可能与肿瘤、衰老有关。
•
二、遗传损伤的类型
• 基因突变：基因中DNA 序列的改变 • 染色体畸变：染色体结构的改变
• 致畸性：指胚胎在器官发生期接触药物 后，能够引起永久性结构或功能改变而 引起畸形的作用。 • 致畸剂：具有致畸性并使出生缺陷发生 率明显增加的物质称为致畸剂。 • 致畸指数：指药物对母体的半数致死量 （LD50）与最小致畸量的比值。
第一节
生殖毒理学
哺乳动物的生育繁殖过程
• 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。
功能减退。雌性动物可出现排卵规律改变，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。雄性动物可表现为睾丸萎缩
或坏死，精子数目减少等。
生殖毒性的评价
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。 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、交配行为、受孕、妊娠过程、 分娩、授乳以及幼仔断乳后生长发育可能发生 的影响。
• 基因组：突变基因组中染色体数目的改 变。
碱基改变
蛋白质间交联 单链断裂
DNA－蛋白质交联
无碱基位点
双链断裂
链内交联
链间交联
DNA损伤的常见类型
遗传学终点
• 1983年提出致突变试验的遗传学终点分 为五类： • DNA 完整性的改变 • DNA 重排或交换 • DNA 碱基序列的改变 • 染色体完整性的改变 • 染色体分离改变
第十五章
药物遗传毒性作用
遗传毒理学：研究理化因素引起遗传物质（DNA）
改变，预测并防止潜在的有害效应。
一、遗传改变产生和潜在结果
突变：指有机体遗传物质发生变化引起遗传信息 的变化，并发生新的表型效应。
自发突变：在自然条件下发生的突变。
诱发突变：由人工利用物理因素或化学药剂诱发 的突变称为诱发突变。
化学致癌作用的分子机制
癌基因：指一类在自然或实验条件下具有诱发恶性 转化的潜在基因，它们是化学致癌作用的主要靶 分子，在细胞癌变过程中起着关键作用。
原癌基因：指机体内正常细胞所具有的能致癌的遗 传信息。原癌基因发生恶性转化即形成癌基因。
抑癌基因：指正常细胞分裂生长的负性调节因子， 其编码的蛋白质能降低或抑制细胞分裂活性。
三、致癌物的分类
遗传毒性致癌物：
直接致癌物：烷化剂、 亚硝胺类 前致癌物：偶氮化合 物、乌拉坦 无机致癌物：重金属
非遗传毒性致癌物:
促癌剂：糖精、巴豆油
细胞毒物：氯仿
激素：己烯雌酚
免疫抑制剂：硫唑嘌呤
过氧化物酶体增生剂： 三氯乙烯
四、化学致癌活性试验
1、致突变试验：主要是对致癌物的初步筛选
• 依据：化学物的致突变性与致癌性具有一定 内在联系 • 缺点：无法检出非遗传毒性致癌物（假阴性） 和具有遗传毒性的非致癌物（假阳性） • 优点：可检出基因遗传毒性的致癌物
第十三章
化学致癌作用
切除的肝肿瘤
背部纤维细胞瘤
一、化学致癌作用
• 致癌作用：指导致癌症的一系列内在或 外部因素的多步骤过程，包括任何良性 或恶性的肿瘤的起源或发生
• 致癌剂：能在人类或动物引起肿瘤的化 学物质
• 直接致癌物或初发致癌原：指未经代谢或生 物转化就足以激发致癌效应的母体化合物 • 前致癌剂：需要经过代谢或生物转化为另一 种化合物，才能诱发致癌作用的化学物质 • 辅致癌物质：指当与其它致癌剂同时存在时， 能增加后者致癌活性的化学物质，但其本身 并无致癌作用。
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 。
生殖毒性的评价
外源化学物对生殖的过程的损害作用可以 表现为不发情，发情周期紊乱或各种形式的性
遗传毒性致癌物：大多数化学致癌物进入细胞
后与DNA共价结合，引起基因突变或染色体结构 和数目的改变，最终导致癌变，这类毒物作用靶 部位是机体的遗传物质，称为遗传毒性致癌物。
非遗传毒性致癌物：通过促进细胞的过度增殖，
改变细胞的克隆扩增而发挥致癌作用的药物，并 不直接作用于遗传物质，因而称之为非遗传毒性 致癌物。
原理：利用一组鼠伤寒沙门氏菌突变型菌株，
即一系列组氨酸缺陷型菌株，在加入哺乳动物 肝微粒体酶活化的条件下，测定化学物质诱导 回复突变成野生型菌株的能力。当营养缺陷型 细菌回复突变为野生型时，细菌不能合成组氨 酸到能合成组氨酸，从而能在不加组氨酸的培 养基上生长。
（三）围产期试验：检测药物对胚胎发育 后期、母代分娩过程、哺乳和新生幼仔 是否有影响。
实验方法： 1、动物：小鼠或大鼠 2、剂量与给药途径：高中低剂量组 临床给药途径 3、给药时间：大鼠、小鼠于妊娠第15天开始给 药，至分娩后21天（小鼠）和28天（大鼠） 4、对照组：阴性对照、阳性对照 5、观察与报告：观察动物一般状态、记录胎仔 数、一般发育状况、外观畸形等
（二）致畸胎试验：确定药物是否具有胚胎 毒性或致畸性。
实验方法： 1、动物：至少一种，首选大鼠 2、剂量与给药途径：高中低剂量组 临床给药途径 3、给药时间：胚胎器官形成期内连续给药 4、对照组：溶剂对照、阳性对照 5、观察与检查：纪录孕鼠重、黄体数、死胎 数、活胎数、活胎重、外观异常等。 6、报告 7、判定
3、哺乳动物短期致癌试验 • 小鼠肺肿瘤诱发试验 • 小鼠皮肤肿瘤诱发试验 • 雌性大鼠乳腺癌诱发试验 • 大鼠肝转变灶试验
试验方法：给予动物受试药物后，多次持续给
予促长剂，在20~30周左右观察局部组织（如肺、 肝、乳腺、皮肤等）有无肿瘤发生。
（二）慢性动物试验 1、动物选择
易感动物
新生动物
雌雄各半（一般情况）
特殊毒性试验分为三阶段 1、第一阶段：六个试验
• • • • • • 微生物回复突变试验 致突变 哺乳动物培养细胞染色体畸变试验 啮齿动物微核试验 一般生殖毒性试验 生殖毒性 动物致畸胎试验 围产期毒性试验
2、第二阶段：八个试验
基因突变试验-2个试验 致突变性 染色体畸变试验-2个试验 DNA修复试验-2个试验 动物短期致癌试验 短期致癌试验 哺乳动物培养细胞恶性转化试验
3、第三阶段：动物长期致癌试验
动物长期致癌试验
三、致突变试验的方法
致突变试验又称遗传毒理学试验， 旨在检测化学物对生殖细胞和体细胞的 致突变性，对遗传危害性作出初步评价， 并预测其致癌的可能性。
（一）鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试 验 简称Ames试验，用于检测受试物诱发大 鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型突变株回 复突变成野生型的能力。