第八章 生殖发育毒性作用及其评价

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某些化学物质可对胎盘造成损伤,改变胎盘血流量, 降低胎盘对营养物质的转运,特异地干扰胎盘功能(如内 分泌和代谢功能)。
例如,5-羟色胺使小鼠动、静脉狭窄,胎盘血流量减 少,胎盘转运功能障碍,引起死胎和先天畸形。甲基汞改 变人胎盘滋养层微绒毛对不能代谢的氨基酸的摄取,而致 功能致畸,即先天水俣病;患儿严重神经迟钝,共济失调, 步行困难,语言、咀嚼,下咽困难和大发作性癫痫。
❖ 自受精零日计算,大鼠器官发生期约为9~17天;小 鼠为7.5~16天;家兔为11~20天。
❖ 也有称大小鼠为6~15天,家兔 6~18天
其它阶段接触发育毒物可能带来的损害:
1)着床前期 又称分化前期,细胞迅速分裂而形成胚囊, 分化很少,受损的是相对未分化细胞。一般认为,此时 很少发生特异的致畸效应,通常是未分化细胞受化学毒 物损伤而致胚泡死亡,称为着床前丢失 (preimplantationloss)。 然而,也有着床前期接触毒物导致胎儿畸形的例子。如 环氧乙烷、甲基亚硝脲、乙基亚硝基脲、乙基磺酸甲烷 和三乙烯三聚氰胺等。小鼠妊娠前第2.5d、第3.5d和第 4.5d用甲基亚硝脲处理可造成子代神经管缺陷和腭裂。
二、发育毒性
1、发育毒性 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。
2、发育毒性的表现 1)生长迟缓。 一般认为胎儿的生长发育指标比正常对 照的均值低2个标准差时,即可定为生长迟缓。胎鼠胸骨 及枕骨骨化迟缓及低出生体重等是生长迟缓的较敏感指 标。生长迟缓造成的局部发育不全可视为畸形,如脑小 畸形和眼小畸形等。
三、化学物质影响生殖发育毒性的途径及特点 1、亲性腺作用(性腺毒性)
生殖细胞受损的结果也包括不育、流产、死胎、畸胎和其 他先天缺陷。 但 生殖细胞突变造成的畸胎与妊娠期内接触 毒物的致畸作用不同,前者突变发生于父体或母体的性细 胞中,突变诱发的畸形可传给后代。后者发生在胚胎的体 细胞中,引起的畸形不具有遗传性。
人们对先天缺陷和环境关系的认识是经历了一系列重大人 间悲剧后才得到的。大量资料表明许多生殖内分泌系统 疾病也与化学物质有关。
❖ 1945年美国在日本广岛和长崎爆炸原子弹,受到核辐射 的胎儿出生后患小头畸形和智力低下,婴儿一年内死亡 率达25%。
❖ 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;
已知的亲性腺毒物有多种,包括固醇类药物,化疗药物, 有机磷和有机氯农药,镉、铅、汞和二硫化碳等。
三、化学物质影响生殖发育毒性的途径及特点
2、亲胚体作用和亲胎体作用(胚胎毒性)
某些化学物质可作用于妊娠早期(即从受孕到胚体形 成阶段),对胚体发育产生损害作用。
某些化学物质可以降低胚体对必需营养素的利用度, 如EDTA降低胚体对微量元素的利用度,氨基嘌呤降低胚 体对叶酸的利用度。当给予母体这些化学物质时,可导致 与缺乏这些必需营养素相似的胚体毒性。
严重者可出现体重增长大幅度抑制、持久性呕吐、过 度安静或兴奋、生育机能明显受损、呼吸窘迫甚至死亡。
1.具有致畸作用,但无母体毒性出现。 表明此种外来化 合物具有特定的致畸作用机理,与母体毒性无关,此种致 畸作用往往较强,应予以特别注意。
2.出现致畸作用,同时出现母体毒性。此种情况可能有两 种原因:
① 该物质对胚胎可能有特定的致畸作用机理,同时对 母体亦有损害作用,但二者并无直接联系;
②不具特定致畸作用机理,但可破坏母体的正常生理 稳态,以致对胚胎有非特异性的影响,并造成畸形。
3.仅具有母体毒性,但不具有致畸作用
4.在一定剂量下,既不呈现母体毒性,也未见致畸作用。 (1)受试物确实不具有致畸作用,也不具有母体毒性。 (2)动物接触的剂量未达到致畸作用的最小有作用剂
❖ 1960年前后,日本妇女以反应停(thalidomide)作镇静 剂减轻早孕反应,出生了近万名短肢畸形儿(海豹畸 形),约占早孕期服药者新生儿的1/3。
❖ 1968年和1978年在日本,1979年在台湾曾先后发生因多 氯联苯(PCBs)污染米糠油而导致的中毒事件,中毒 孕妇发生死产、早产和畸胎等。
2、剂量效应关系复杂
1) 机体在器官形成期与致畸物接触,除出现畸形外,也可出 现生长迟缓和胚胎死亡,当剂量增加时,各种效应增强程 度并不一定成比例。一胎多子动物(如啮齿类)胚胎死亡 后被吸收,称为吸收胎(resorption),在人和灵长类则 以流产告终。只是在这一时期,化学物质表现出发育毒性, 以结构畸形最突出。
以上四种发育毒性的具体表现并非一定在一种化学物 质作用下同时出现,有时只出现其中的一种或一部分。
三、化学物质影响生殖发育毒性的途径及特点 1、亲性腺作用(性腺毒性)
➢ 某些化学物质可作用于性腺,影响生殖器官的发育与性 腺成熟,或造成性腺组织病理学改变。例如氯乙烯单体可 使睾丸曲细精管萎缩,氯化镉可引起小鼠卵巢出血,排卵 抑制。 ➢ 某些化学物质可影响配子的发生、增殖和成熟,使生 殖细胞数量减少,功能减退及突变。例如过量接触二硫化 碳的男工多见性机能减退,表现为性欲下降、阳萎。铅作 业工人,特别是铅中毒患者易发生生殖细胞受损,导致精 子数目减少,精子活动力降低,精子畸变率增加。
过程。
特点
❖ 生殖发育过程较为敏感。例如,妊娠期接触过不足以引 起肿瘤的低剂量二乙基亚硝胺(diethyllnitrosamine),子 鼠成年后再次接触,则肿瘤发生率增加。
❖ 影响的范围广泛而深远。损害作用不仅表现在接触化学 物质的机体本身,还可影响其后代。例如母鼠接触高浓 度二硫化碳引起致畸作用,其子一代即使不再接触二硫 化碳,所生的子二代也出现几乎完全相同的畸变类型。
如氯氰菊酯诱导儿茶酚胺释放引起胸腺细胞分布和功能 改变;干扰某些细胞因子的产生和释放。
许多化学物质具有发育神经毒性,表现为对感觉、运动、 自主和认知的影响。如妊娠期饮酒造成的乙醇综合征胎儿 (FAS),出现包括小头、颅面畸形,子宫内和出生后生长 迟缓,精神、运动和智力发育滞后,智商低,终身神经行为 紊乱等神经发育异常。
一、生殖毒性
1、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。
2、生殖毒性的表现 为化学物质对生殖过程的影响,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。具体可表现为性淡漠、 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、月经失调或闭经、卵巢萎缩、受孕减少、胚胎死亡、 生殖力降低、不孕或不育等。雄性可表现为睾丸萎缩或坏 死、精子数目减少等。
❖ 1961~1970年间,美国在侵越战争中多次使用超过允许 用量13倍剂量的2,4,5-T和2,4-D脱叶剂,其中含有杂 质四氯二苯二恶英TCDD(tetra-chlorodibenzo-pdioxin),污染了大面积耕地和森林,导致妇女流产、 死胎、畸胎的发生率明显增加。
从70年代起,我国已开始了对药品、农药、食品添加剂 和环境污染物的致畸研究,并把致畸试验、生殖毒性试 验列为新药、农药、食品及首次进口化学品的安全性毒 理学评价的重要组成部分。
其它阶段接触发育毒物可能带来的损害:
4)出生后的发育期 人在出生前后从母乳、空气、食物、环境、玩具中摄入
铅,会引起幼儿认知功能发育和学习障碍。 父母亲吸烟(烟碱)可改变胎儿中枢神经系统烟碱受体
发育,增加出生后的学习、行为和注意力障碍。 妊娠期接触人类致畸物抗惊厥药丙戊酸盐的妇女,生育
脊柱裂的孩子的预期危险是1.2%。 5岁以下儿童在家庭内接触菊酯类和有机磷类杀虫剂,
脑癌相对危险度增高,且与母体经食物摄入亚硝酸盐量有关。 所以,儿童肿瘤的发生与出生前和出生后的接触有关。
表不现同为系:统器和官器致官畸的高形峰成时与间发不育同是,不即完使全同一步致的畸,物有,不在同器速 官度形,成即期有中先不有同后时,间日染期毒不也同会。诱不发同不器同官器的官敏畸感形期;也同不一同天, 染且毒有也交可叉引重起叠多。个器官受损。
胚体毒性、胎体毒性(fetotoxicity)和胚胎毒性(embryofetal toxicity)是指由出生前接触引起对孕体的任何有害影 响,包括结构和功能异常,或这种影响在出生后的表现。 这些术语与有害作用诱发的瞬间或时期有关,而不考虑检 测的时间。
三、化学物质影响生殖发育毒性的途径及特点 3、亲胎盘作用(胎盘毒性placental toxicity)
某些结构变化在胎儿期也能发生,但是这些通常是变形 或异常而非畸形。
在胎儿期毒性暴露的一些效应可能需要多年才变得明显。 所以,胎儿期化学物质的不良作用主要表现为:全身生长迟 缓、特异的功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。
其它阶段接触发育毒物可能带来的损害:
3)围生期 研究较多的是发生期接触某些化学物质,会 严重影响出生后T细胞、B细胞和吞噬细胞的发育、迁移等 功能。可能暂时或永久地损伤机体的免疫系统。
3、物种差异以及个体差异在致畸作用中更为明显
五、母体毒性与致畸作用的关系
母体毒性:指在生殖发育毒性试验中,外来化合物在一
定剂量下,对受孕母体产生的损害作用。 具体表现为:体重减轻,出现某些临床症状,直至死亡。 轻度母体中毒表现应限于母体体重下降,正常增长受
抑制,受抑制程度应不超过对照组的10%,肝重可略有增 加,但在生殖机能应正常;
第八章 外来化合物生殖 发育毒性作用及其评价
第一节 生殖发育毒性概述
生殖发育 是哺乳动物繁衍种族的生理过程的总称。其 中包括生殖细胞(精子和卵细胞)的发生,卵细胞受精、 胚泡的形成、着床(人受精后10~14天,大、小鼠6~7 天) 、胚胎形成(8周前称胚,以后称胎)、胚胎发育、 器官发生(或称器官形成)、胎仔发育、分娩。从广义 上说还应包括胎儿娩出后的新生儿期、哺乳期、直到性 成熟的整个发育过程。
2) 某种致畸物随剂量增加,除可引起一定畸形数量增加外, 还可造成更为严重的畸形,甚至引起不同 的畸形。
如:小鼠孕第8d~12d的不同时间给予环磷酰胺20mg/kg, 虽然均引起趾畸形,但随着给药时间的不同分别出现多趾、 并趾、缺趾、无趾。
2、剂量效应关系复杂
3)剂量—反应关系曲线较为陡峭,即曲线斜率较大。最大 无作用剂量与100%致畸剂量之间距离较小, 而100% 致畸量即可出现胚胎死亡,剂量再增加,又可引起母体 死亡。
2、发育毒性的表现 2)功能不全或异常: 指胎仔生理、代谢、免疫、神经活 动及行为的缺陷或异常,其往往在出生后一定时间内被发 现。因正常情况下,有些功能在出生后一定时间才发育完 全,如听力或视力异常、行为发育迟缓等。 3)致畸作用: 活产胎仔胎儿出生时,某种器官表现形态 结构异常。 4)胚胎或胎仔致死作用: 具体表现为流产、死产、死胎 及其发生率增加等。
四、致畸作用的毒理学特点
1、致畸作用具有特定的敏感期
❖ 化学毒物作用于不同发育阶段,过早或过迟接触都可能 不产生效应。
❖ 在胎儿期,多数器官形成、长大和功能成熟,但神经系 统和生殖系统等功能的完全成熟延伸至出生后的儿童期、 少年期、青春期。
❖ 在致畸作用中,对致畸物最敏感的阶段为器官发生期, 一般称致畸危险期或关键期。
其它阶段接触发育毒物可能带来的损害:
2)胎儿期 器官形成结束后即进入胎儿期,直到分娩。 胎儿期以组织分化,生长和生理学的成熟为基本特色,
在胎儿期接触发育毒物很可能对生长和功能成熟产生效应。 如免疫系统、中枢神经系统和生殖器官的功能异常,包括行 为的、精神的、运动的缺陷和生殖力降低等。
这些临床表现出生前不明显,需要出生后对子代子细观 察和测试。
此外,化学物质还可引起哺乳期毒性(通过乳汁致婴 儿中毒,如铅中毒)和通过对中枢神经系统及全身机能状 态的毒作用来影响生殖过程。
三、化学物质影响生殖发育毒性的途径及特点 影响途径
❖直接作用于生殖发育过程; ❖通过对内分泌系统特别对性腺的作用,产生间接影响; ❖作用于神经系统,影响内分泌功能,间接影响生殖发育
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