1、青海大学医学院12023-1-5青海大学医学院22023-1-5第一节第一节：概述：概述第二节：发育毒性第二节：发育毒性与致畸性与致畸性第三节：致畸（发育毒性）第三节：致畸（发育毒性）作用机制作用机制第四第四节：发育毒性和致畸作用实验节：发育毒性和致畸作用实验与评价与评价青海大学医学院32023-1-5发育毒理学发育毒理学(developmental toxicology)是研究出生前暴露与环境有害因子导致异是研究出生前暴露与环境有害因子导致异常发育结局及有关的作用机制、发病原理、常发育结局及有关的作用机制、发病原理、影响因素和毒物动力学等的科学。影响因素和毒物动力学等的科学。发育毒理学是在畸
2、胎学基础上发展起来的发育毒理学是在畸胎学基础上发展起来的现代毒理学分支学科。现代毒理学分支学科。畸胎学、结构缺陷畸胎学、结构缺陷青海大学医学院42023-1-5William Harvey于于1651年提出发育障碍学年提出发育障碍学说。说。现代实验畸胎学开始于十九世纪初，发现现代实验畸胎学开始于十九世纪初，发现作用时间在决定畸形类型方面比损伤的性作用时间在决定畸形类型方面比损伤的性质更重要。质更重要。1935年，年，Hale第一次报道，维生素第一次报道，维生素A缺乏缺乏诱导哺乳动物母猪产下包括突眼和颚裂的诱导哺乳动物母猪产下包括突眼和颚裂的畸形后代。畸形后代。青海大学医学院52023-1-51
3、940年年 澳大利亚澳大利亚 风疹病毒风疹病毒1945年年 日本日本 原子弹爆炸原子弹爆炸1950年年 日本日本 水俣病水俣病1960-1962 欧洲欧洲 反应停反应停 1968年年 日本日本 米糠油米糠油1969年年 美国美国 乙烯雌酚乙烯雌酚1970年年 胎儿酒精综合症胎儿酒精综合症青海大学医学院62023-1-520世纪世纪60年代，反应停年代，反应停事件事件青海大学医学院72023-1-51966年美国年美国FDA提出了提出了三段生殖毒性试验三段生殖毒性试验指南指南，包括对致畸等发育毒性的评价。，包括对致畸等发育毒性的评价。直到直到1986年美国环境保护局（年美国环境保护局（EPA）提
4、出）提出可疑发育毒物危险度评价指南可疑发育毒物危险度评价指南，第一次明确，第一次明确提出了对发育毒性的评价。提出了对发育毒性的评价。青海大学医学院82023-1-5现在研究发现，正常生育率出乎意料地低！正常生育率只现在研究发现，正常生育率出乎意料地低！正常生育率只有有50%左右。左右。着床后的丢失（流产和死胎）估计为着床后的丢失（流产和死胎）估计为31%；自发单一畸形的比率相当小，大约自发单一畸形的比率相当小，大约10，严重畸形总率在出生时约有严重畸形总率在出生时约有23%，到，到1岁时约岁时约67%。较小的出生缺陷有较小的出生缺陷有14%；低出生体重低出生体重7%；l岁之前婴儿死亡率岁之前婴
5、儿死亡率1.4%；神经功能异常占神经功能异常占1617%先天畸形占围生期死亡原因的第二、第三位。先天缺陷致寿命缩短先天畸形占围生期死亡原因的第二、第三位。先天缺陷致寿命缩短是肿瘤和心血管疾病的是肿瘤和心血管疾病的8倍和倍和5倍。倍。青海大学医学院92023-1-5畸形与变异畸形与变异在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称为在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称为畸形畸形。机体的形态结构或生理功能，在同一物种的子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，即为完全相同的现象，即为变异变异。青海大学医学院10202
6、3-1-5畸胎、致畸物和致畸性畸胎、致畸物和致畸性畸胎畸胎(terate)：具有畸形的胚胎或胎仔。具有畸形的胚胎或胎仔。致畸物或致畸原致畸物或致畸原(teratogen)：凡在一定剂量凡在一定剂量下，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的化合物。成干扰，使子代出生后具有畸形的化合物。致畸性（致畸性（teratogenicity）和致畸作用）和致畸作用（teratogenic effect）：）：均指在妊娠期（出生均指在妊娠期（出生前）接触外源性理化因素引起后代结构畸形的前）接触外源性理化因素引起后代结构畸形的特性或作用。特性或
7、作用。青海大学医学院112023-1-5发育毒性发育毒性(developmental toxicity)：指出生前经：指出生前经父体和父体和(或或)母体接触外源性理化因素引起的在子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。具体表现可分代到达成体之前出现的有害作用。具体表现可分为为:发育生物体死亡发育生物体死亡生长改变生长改变结构异常：即畸形。结构异常：即畸形。功能缺陷。功能缺陷。出生缺陷（出生缺陷（birth defect）是指婴儿出生前即已形是指婴儿出生前即已形成的发育障碍，包括形态结构异常（畸形）和功成的发育障碍，包括形态结构异常（畸形）和功能缺陷。能缺陷。青海大学医学
8、院122023-1-5胚胎毒性胚胎毒性胚体毒性（胚体毒性（embryo toxicity）通常指外源性理化因素通常指外源性理化因素造成的孕体着床前后直到器官形成期结束的所有的毒造成的孕体着床前后直到器官形成期结束的所有的毒性；性；胎体毒性（胎体毒性（fetoxicity）指器官形成期结束后的因素引指器官形成期结束后的因素引发的任何毒性表现；发的任何毒性表现；在实验动物发育毒性试验中，通常不去区分胚体与胎在实验动物发育毒性试验中，通常不去区分胚体与胎体，所以往往使用体，所以往往使用胚胎毒性胚胎毒性。一般情况下，胚胎毒性是指孕体的死亡和生长发育迟一般情况下，胚胎毒性是指孕体的死亡和生长发育迟缓，缓
9、，不包括畸形不包括畸形。青海大学医学院132023-1-5一、发育各阶段发育毒性作用的特点一、发育各阶段发育毒性作用的特点1、着床前期、着床前期 又称分化前期又称分化前期，从受精时算起，从受精时算起，到完成着床之前；又可分为受精、卵裂、囊胚到完成着床之前；又可分为受精、卵裂、囊胚形成形成。一般认为，此时很少发生特异的致畸效应，通常是一般认为，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（床前丢失（preimplantation loss）。）。也有着床前期接触毒物导致胎儿畸形的例子。也有着床前期接触毒物导致胎
10、儿畸形的例子。青海大学医学院142023-1-5一、发育各阶段发育毒性作用的特点一、发育各阶段发育毒性作用的特点2、器官形成期、器官形成期 又称致畸敏感期又称致畸敏感期，着床后孕体，着床后孕体即进入器官形成期，直到硬腭闭合。即进入器官形成期，直到硬腭闭合。器官形成的迅速变化需要细胞增殖，细胞移动，细器官形成的迅速变化需要细胞增殖，细胞移动，细胞与细胞交互作用和形态发生的组织改造胞与细胞交互作用和形态发生的组织改造 器官形成期特别容易感受致畸物的作用而诱发器官器官形成期特别容易感受致畸物的作用而诱发器官结构的缺陷结构的缺陷 不同器官的敏感期有不同步性和重叠性（时间靶窗）不同器官的敏感期有不同步性
11、和重叠性（时间靶窗）青海大学医学院152023-1-5一、发育各阶段发育毒性作用的特点一、发育各阶段发育毒性作用的特点3、胎儿期、胎儿期 器官形成结束（以硬腭闭合为标志）器官形成结束（以硬腭闭合为标志）后即进入胎儿期（人类从后即进入胎儿期（人类从d56d58起），直到起），直到分娩。胎儿期以组织分化，生长和生理学的成分娩。胎儿期以组织分化，生长和生理学的成熟为基本特色，这一过程一般在器官形成完成熟为基本特色，这一过程一般在器官形成完成之前就开始并持续到出生后的生长期。之前就开始并持续到出生后的生长期。如免疫系统、中枢神经系统和生殖器官的功能异常如免疫系统、中枢神经系统和生殖器官的功能异常胎儿期
12、外源化学物的不良作用主要表现为：全身生胎儿期外源化学物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。长迟缓、特异的功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。青海大学医学院162023-1-5一、发育各阶段发育毒性作用的特点一、发育各阶段发育毒性作用的特点4、围生期和出生后的发育期、围生期和出生后的发育期 不同系统和器官不同系统和器官的形成与发育是不完全同步的。神经系统和生的形成与发育是不完全同步的。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。期、少年期、青春期。妊娠期或围生期接触某些外源化学物，会严重影响妊娠
13、期或围生期接触某些外源化学物，会严重影响出生后出生后T细胞、细胞、B细胞和吞噬细胞的发育、迁移、归细胞和吞噬细胞的发育、迁移、归巢和功能。可能暂时或永久地损伤机体免疫系统。巢和功能。可能暂时或永久地损伤机体免疫系统。许多化学物具有发育神经毒性，表现为对感觉、运许多化学物具有发育神经毒性，表现为对感觉、运动、自主和认知的影响。动、自主和认知的影响。围生期是一生中对致癌物最敏感的时期。围生期是一生中对致癌物最敏感的时期。青海大学医学院172023-1-5二、发育毒性的剂量二、发育毒性的剂量-反应模式反应模式 在出生时观察到的出生以前暴露的发育毒性效应在出生时观察到的出生以前暴露的发育毒性效应主要是
14、主要是胚胎致死，畸形和生长迟缓胚胎致死，畸形和生长迟缓。其剂量。其剂量-反应反应（效应）关系十分复杂，并且因化学物的类型，（效应）关系十分复杂，并且因化学物的类型，暴露的时间和剂量暴露的时间和剂量而改变。主要有以下三类而改变。主要有以下三类：1.除了在较高剂量几乎全窝胚胎死亡外，正常胎、生长除了在较高剂量几乎全窝胚胎死亡外，正常胎、生长迟缓和结构畸形同时存在，这一类型较常见。对某些迟缓和结构畸形同时存在，这一类型较常见。对某些化学物，低剂量导致生长迟缓，随剂量增加导致畸形化学物，低剂量导致生长迟缓，随剂量增加导致畸形和致死，这些终点能代表逐渐增加的毒性效应。和致死，这些终点能代表逐渐增加的毒性
15、效应。青海大学医学院182023-1-52.在远低于胚胎致死剂量下即可出现致畸，甚至全窝致在远低于胚胎致死剂量下即可出现致畸，甚至全窝致畸，致畸胎儿常有生长迟缓。当剂量增加到远远超过畸，致畸胎儿常有生长迟缓。当剂量增加到远远超过全窝畸形时才出现胚胎死亡，后者的剂量范围常与明全窝畸形时才出现胚胎死亡，后者的剂量范围常与明显的母体毒性剂量范围重叠。这种模式表示受试物有显的母体毒性剂量范围重叠。这种模式表示受试物有高度致畸作用，较少见。高度致畸作用，较少见。3.有生长迟缓和胚胎致死但没有畸形发生有生长迟缓和胚胎致死但没有畸形发生 往往生长迟往往生长迟缓首先出现，曲线较平缓，较大剂量才出现胚胎死亡，缓
16、首先出现，曲线较平缓，较大剂量才出现胚胎死亡，其曲线较陡，近乎于其曲线较陡，近乎于“全或无全或无”。表明胚胎的存活有。表明胚胎的存活有明显的界限值。出现这种曲线时，应在开始生长迟缓明显的界限值。出现这种曲线时，应在开始生长迟缓到致死的剂量之间多设几组重复实验，以确证无畸形。到致死的剂量之间多设几组重复实验，以确证无畸形。这类化学物可被认为是有胚胎毒性（包括胚胎致死性）这类化学物可被认为是有胚胎毒性（包括胚胎致死性）的，但是不是致畸性的。的，但是不是致畸性的。青海大学医学院192023-1-5青海大学医学院202023-1-5哺乳动物的发育毒性通常被认为是一种阈值现象，哺乳动物的发育毒性通常被认
17、为是一种阈值现象，假定的阈值是低于它就不会发生有害效应的母体假定的阈值是低于它就不会发生有害效应的母体的剂量。的剂量。发育毒性是否有阈值还有争论。发育毒性是否有阈值还有争论。首先，很难用实验找出一个发生率很低的剂量反应关首先，很难用实验找出一个发生率很低的剂量反应关系，系，因为需要因为需要极大的极大的样本数样本数，如每剂量组几百到几千，如每剂量组几百到几千窝的动物；窝的动物；第二，多数发育毒性第二，多数发育毒性机制机制还不了解，有的已知的机制还不了解，有的已知的机制支持阈值的存在，而有些机制则不支持。如基因突变支持阈值的存在，而有些机制则不支持。如基因突变导致发育异常。导致发育异常。青海大学医
18、学院212023-1-5三、母体毒性（三、母体毒性（maternal toxicity）与发）与发育毒性育毒性母体毒性母体毒性是指化学毒物对孕母产生的损伤作用，是指化学毒物对孕母产生的损伤作用，表现为增重减慢、功能异常、临床症状，甚至表现为增重减慢、功能异常、临床症状，甚至死亡。目前常用增重减慢和死亡率来表示。死亡。目前常用增重减慢和死亡率来表示。（一）、母体因素对发育毒性的影响（一）、母体因素对发育毒性的影响 遗传学、疾病遗传学、疾病、营养、应激、对胎盘的毒性、营养、应激、对胎盘的毒性 青海大学医学院222023-1-5（二）、母体毒性与胚胎毒性的关系（二）、母体毒性与胚胎毒性的关系1.具有
19、胚胎毒性，但无母体毒性具有胚胎毒性，但无母体毒性 表示致畸作用有特表示致畸作用有特定的机理，与母体毒性无关。如反应停。这类化学定的机理，与母体毒性无关。如反应停。这类化学物最容易被忽视也最危险。物最容易被忽视也最危险。2.出现胚胎毒性也出现母体毒性出现胚胎毒性也出现母体毒性 尤其是当发育毒性尤其是当发育毒性只在母体毒性存在时才能被观察到的时候，效应可只在母体毒性存在时才能被观察到的时候，效应可能是间接的，往往不具有特定的致畸机理。能是间接的，往往不具有特定的致畸机理。3.具有母体毒性，但不具有致畸作用具有母体毒性，但不具有致畸作用 这类物质在妊这类物质在妊娠期很容易引警觉，避而远之。娠期很容易
20、引警觉，避而远之。4.在一定剂量下，既无母体毒性，也不表现胚胎毒在一定剂量下，既无母体毒性，也不表现胚胎毒性。性。青海大学医学院232023-1-5四、父源性发育毒性四、父源性发育毒性引起父源性出生缺陷的因素主要有：遗传、年引起父源性出生缺陷的因素主要有：遗传、年龄和环境因素。龄和环境因素。父源性暴露可以引起的子代发育异常包括：流父源性暴露可以引起的子代发育异常包括：流产、死胎、低出生体重、畸形、功能障碍等。产、死胎、低出生体重、畸形、功能障碍等。父源性发育毒性和出生缺陷的机制还不清楚。父源性发育毒性和出生缺陷的机制还不清楚。青海大学医学院242023-1-5表表8-68-6 已知的人类致畸物
21、已知的人类致畸物 电离辐射 放射治疗 放射性碘 原子武器 感 染 风 疹 巨细胞病毒感染 单纯性疱疹 梅 毒 弓形体病 代谢失调 克 汀 病 糖 尿 病 苯丙酮酸尿 男性化肿瘤 高 温 药物和化学品 反 应 停 Abameetin 酒 精 氨基蝶呤 雄性激素 麻 醉 剂 抗甲状腺药物 白 消 安 咖 啡 因 氯代联苯类 香豆素抗凝剂 环磷酰胺 二已基乙烯雌酚 敌 螨 普 三氟氯溴乙烷 异维A酸 锂 甲巯咪唑 有机汞化合物 有机溶剂类 苯 妥 因 腐 霉 利 四 环 素 三甲恶唑烷二酮 丙(基)戊酸 青海大学医学院252023-1-5致畸作用的毒理学特点致畸作用的毒理学特点（一）器官发生期的胚胎
22、对致畸物最为敏感（一）器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感不同步性和重叠性不同步性和重叠性即接触时间不同，畸形可能不同；同时间接触，出现多种即接触时间不同，畸形可能不同；同时间接触，出现多种畸形畸形（二）剂量与效应关系较为复杂（二）剂量与效应关系较为复杂 原因是：原因是：接触剂量不同，畸形可能不同接触剂量不同，畸形可能不同致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭 即剂量范围狭窄，剂量即剂量范围狭窄，剂量过低不足以显示确实存在的致畸作用；剂量过高可使大量过低不足以显示确实存在的致畸作用；剂量过高可使大量胚胎死亡或对母体毒性作用过强，掩盖致畸作用。胚胎死亡或对母体毒性作用过强，掩盖
23、致畸作用。（三）物种差异以及个体差异在致畸作用中较为明显（三）物种差异以及个体差异在致畸作用中较为明显 青海大学医学院262023-1-5化学毒物对发育损伤的机制十分复杂，多数还不化学毒物对发育损伤的机制十分复杂，多数还不清楚。清楚。发育的特点是变化：在大小、生物化学和生理学、发育的特点是变化：在大小、生物化学和生理学、形态和功能方面的改变。形态和功能方面的改变。Wilson（1977）提出了畸形发生的）提出了畸形发生的9种机制种机制，包，包括：突变，染色体断裂，有丝分裂改变，改变核括：突变，染色体断裂，有丝分裂改变，改变核酸完整性或功能，减少前体或底物的补给，减少酸完整性或功能，减少前体或底
24、物的补给，减少能源支持，改变膜特性，渗透压不平衡和酶抑制能源支持，改变膜特性，渗透压不平衡和酶抑制作用。作用。虽然胚胎有代偿机制弥补外源性化学物的影响，虽然胚胎有代偿机制弥补外源性化学物的影响，但是，是否产生畸形依赖于在致病过程中的每个但是，是否产生畸形依赖于在致病过程中的每个步骤在损伤和修复之间的平衡。步骤在损伤和修复之间的平衡。青海大学医学院272023-1-5一、基因突变与染色体畸变一、基因突变与染色体畸变 已发现诱变原有潜在致畸性，如电离辐射、烷化剂、已发现诱变原有潜在致畸性，如电离辐射、烷化剂、亚硝酸盐、多数致癌物都可能致畸。亚硝酸盐、多数致癌物都可能致畸。环磷酰胺环磷酰胺(CP)是
25、一种烷化剂，也是典型的发育毒物，是一种烷化剂，也是典型的发育毒物，常作为动物致畸实验的阳性对照。常作为动物致畸实验的阳性对照。有报道染色体畸变占人类发育缺陷原因的有报道染色体畸变占人类发育缺陷原因的3%左右。这左右。这数字可能比实际低得多，因为常染色体数目的过多或数字可能比实际低得多，因为常染色体数目的过多或缺少常常使胚胎死亡，难以发现或未作检查，生殖丢缺少常常使胚胎死亡，难以发现或未作检查，生殖丢失占很大比例。自发流产的胚胎中至少失占很大比例。自发流产的胚胎中至少50%存在染色存在染色体畸变（主要是不分离）。体畸变（主要是不分离）。电离辐射，病毒以及能引起染色体畸变的某些化学毒电离辐射，病毒
26、以及能引起染色体畸变的某些化学毒物都有致畸作用。物都有致畸作用。青海大学医学院282023-1-5二、干扰基因表达二、干扰基因表达 胚胎发育过程受各种基因在时间、空间上高度胚胎发育过程受各种基因在时间、空间上高度有序的调控。有序的调控。发育的不同时期，基因表达的调控可能发生在发育的不同时期，基因表达的调控可能发生在不同水平（转录、转录后加工、翻译），以不不同水平（转录、转录后加工、翻译），以不同机制进行。同机制进行。涉及基因本身和基因表达调控。涉及基因本身和基因表达调控。表观遗传学的改变，也可影响胚胎的发育。表观遗传学的改变，也可影响胚胎的发育。青海大学医学院292023-1-5三、细胞损伤与
27、死亡三、细胞损伤与死亡在胚胎中细胞增殖、分化和凋亡之间有精致的平衡。在胚胎中细胞增殖、分化和凋亡之间有精致的平衡。四、干扰细胞四、干扰细胞-细胞交互作用细胞交互作用胚胎发育的各个阶段都有不同的细胞通讯方式存在，胚胎发育的各个阶段都有不同的细胞通讯方式存在，细胞通讯受到破坏就可以影响正常的细胞生物学过程，细胞通讯受到破坏就可以影响正常的细胞生物学过程，引起畸形或其他发育毒性。引起畸形或其他发育毒性。反应停的代谢活化产物引起胚胎细胞的粘连受体反应停的代谢活化产物引起胚胎细胞的粘连受体（adhesive receptors）下调，阻碍发育过程中细胞）下调，阻碍发育过程中细胞与细胞和细胞与基质之间的相
28、互作用，干扰了细胞之与细胞和细胞与基质之间的相互作用，干扰了细胞之间的通讯从而导致肢芽结构异常。间的通讯从而导致肢芽结构异常。青海大学医学院302023-1-5五、通过胎盘毒性引起发育毒性五、通过胎盘毒性引起发育毒性已知对卵黄囊或绒（毛）膜尿囊胎盘有毒性的已知对卵黄囊或绒（毛）膜尿囊胎盘有毒性的毒物有毒物有46个，包括镉（个，包括镉（Cd），砷或汞，香烟烟，），砷或汞，香烟烟，乙醇，可卡因，内毒素和水杨酸钠等。如乙醇，可卡因，内毒素和水杨酸钠等。如Cd在在妊娠中晚期通过引起胎盘毒性（坏死，减少血妊娠中晚期通过引起胎盘毒性（坏死，减少血流）和抑制对营养物质的传送导致发育毒性。流）和抑制对营养物质
29、的传送导致发育毒性。青海大学医学院312023-1-5六、干扰母体稳态六、干扰母体稳态某些化学物只有出现母体毒性时才引起发育毒性，或某些化学物只有出现母体毒性时才引起发育毒性，或在出现母体毒性时，发育毒性明显增加。在出现母体毒性时，发育毒性明显增加。二氟苯水杨酸对兔的致畸性或许是由于母体的贫血造成缺氧的二氟苯水杨酸对兔的致畸性或许是由于母体的贫血造成缺氧的结果。结果。苯妥英在实验动物中能影响母体的叶酸代谢致畸。苯妥英在实验动物中能影响母体的叶酸代谢致畸。减少子宫的血流被认为是羟基脲引起致畸的一种机制。减少子宫的血流被认为是羟基脲引起致畸的一种机制。MT合成的诱导可导致孕母肝合成的诱导可导致孕母
30、肝MT浓度大大高於正常，降低血浆浓度大大高於正常，降低血浆Zn浓度，进而使孕体可利用的浓度，进而使孕体可利用的Zn减少、锌缺乏而导致发育毒减少、锌缺乏而导致发育毒性。性。孕妇缺乏代谢前体或基质也是致畸机制之一。孕妇缺乏代谢前体或基质也是致畸机制之一。青海大学医学院322023-1-5外源化学物发育毒性的评价可分为：外源化学物发育毒性的评价可分为：哺乳动物发育毒性实验哺乳动物发育毒性实验人群流行病学调查人群流行病学调查发育毒性替代实验发育毒性替代实验青海大学医学院332023-1-5三段三段生殖毒性试验评价生殖毒性试验评价药物药物的生殖发育毒性。的生殖发育毒性。一代或多代一代或多代生殖毒性试验主
31、要用于：生殖毒性试验主要用于：食品添加剂、环境污食品添加剂、环境污染物（如农药）染物（如农药）等。等。环境有害因素造成对亲代的生殖功能及对子代发育过程的环境有害因素造成对亲代的生殖功能及对子代发育过程的有害影响的作用称为有害影响的作用称为生殖毒性和发育毒性生殖毒性和发育毒性。两者关系密切，。两者关系密切，但不同研究者对其研究的侧重面有所不同，多数主张对生但不同研究者对其研究的侧重面有所不同，多数主张对生殖毒性和发育毒性应有所区分。殖毒性和发育毒性应有所区分。青海大学医学院342023-1-5研究应包括成年动物和从受孕到子代性成熟的研究应包括成年动物和从受孕到子代性成熟的各各个发育阶段个发育阶段
32、接触受试物（染毒期限）。接触受试物（染毒期限）。观察期应贯穿一个观察期应贯穿一个完整的生命周期完整的生命周期，即从亲代受，即从亲代受孕到子一代受孕，以检测近、远期效应。孕到子一代受孕，以检测近、远期效应。为清楚地阐述各试验方案的组合，现将完整的生为清楚地阐述各试验方案的组合，现将完整的生殖发育过程细分为如下殖发育过程细分为如下阶段：阶段：青海大学医学院352023-1-5A阶段阶段 交配前到受孕：交配前到受孕：检查成年雄性和雌性生殖功能，配子的发育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。与成熟，交配行为，受精。B阶段阶段 受孕到着床：受孕到着床：检查成年雌性生殖功能，胚胎
33、着床前发育、着检查成年雌性生殖功能，胚胎着床前发育、着床。床。C阶段阶段 着床到硬腭闭合：着床到硬腭闭合：检查成年雌性生殖功能，胎体发育，主要检查成年雌性生殖功能，胎体发育，主要器官形成。器官形成。D阶段阶段 硬腭闭合到妊娠结束：硬腭闭合到妊娠结束：检查成年雌性生殖功能、胎体的发育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。与生长，器官的发育与生长。E阶段阶段 出生到断乳：出生到断乳：检查成年雌性生殖功能，新生仔对宫外生活的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。适应，断乳前的发育与生长。F阶段阶段 断乳到性成熟：断乳到性成熟：检查断乳后的发育与生长，对
34、独立生活的适应，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。达到完全的性功能。青海大学医学院362023-1-5三段生殖毒性试验：三段生殖毒性试验：一、生育力和早期胚胎发育毒性试验（一般生一、生育力和早期胚胎发育毒性试验（一般生殖毒性试验）殖毒性试验）二、胚体二、胚体胎体毒性试验胎体毒性试验(致畸试验致畸试验)三、出生前和出生后发育毒性试验三、出生前和出生后发育毒性试验(围生期毒性围生期毒性试验试验)青海大学医学院372023-1-5图9-3 三段生殖试验图解 生育力和早期胚胎发育毒性试验 胚体一胎体毒性试验(致畸试验)出生前后发育毒性试验 青海大学医学院382023-1-5可
35、以用流行病学方法来研究环境发育毒物对人类可以用流行病学方法来研究环境发育毒物对人类发育的影响，包括其性质、程度以及原因。发育的影响，包括其性质、程度以及原因。在某些罕见的病例中，例如德国麻疹所致先心病、在某些罕见的病例中，例如德国麻疹所致先心病、反应停所致短肢畸形，危险相对较高，而且结局反应停所致短肢畸形，危险相对较高，而且结局是罕见的事件，可能不需要正式研究就可以识别是罕见的事件，可能不需要正式研究就可以识别异常出生结局的原因。异常出生结局的原因。青海大学医学院392023-1-5在其他的情况下，对老污染物或老产品只能采用在其他的情况下，对老污染物或老产品只能采用回顾性回顾性或或横断面横断面
36、调查，调查，除非人群接触除非人群接触剂量剂量很大（如事故性接触很大（如事故性接触80年代发生在印度博帕尔年代发生在印度博帕尔联合碳化公司的毒气泄漏事故，使污染区妇女流产率比对照区高联合碳化公司的毒气泄漏事故，使污染区妇女流产率比对照区高4.3倍，新生儿死亡率高倍，新生儿死亡率高4.1倍），这类调查较难获得明确的结论。倍），这类调查较难获得明确的结论。要发现危险的增加，需要正确发现异常结局和相关的暴露，需要要发现危险的增加，需要正确发现异常结局和相关的暴露，需要足够足够大的效应大的效应和和研究人群研究人群。这对流行病学家是困难的。据估计要发现有统。这对流行病学家是困难的。据估计要发现有统计学意义
37、的增加，需要对超过计学意义的增加，需要对超过1百万的出生进行监测。百万的出生进行监测。母亲的年龄和产次，饮食因素，疾病，药物使用和社会特性等母亲的年龄和产次，饮食因素，疾病，药物使用和社会特性等因素因素也也有影响。有影响。青海大学医学院402023-1-5Wilson曾提出确认人类新的致畸物的标准如下：曾提出确认人类新的致畸物的标准如下：（1）一种特异的缺陷或几种缺陷综合征的频率突然增）一种特异的缺陷或几种缺陷综合征的频率突然增加。加。（2）缺陷的增加与某种已知的环境改变）缺陷的增加与某种已知的环境改变(如某种新药如某种新药的广泛使用的广泛使用)相关联。相关联。（3）在妊娠的特殊阶段接触某种已
38、知的环境改变，产）在妊娠的特殊阶段接触某种已知的环境改变，产生有特征性的缺陷综合征。生有特征性的缺陷综合征。（4）缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他共同）缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他共同的因子。的因子。青海大学医学院412023-1-5常规整体动物生殖与发育毒性试验费钱、常规整体动物生殖与发育毒性试验费钱、费时，很难满足对大量投放市场的化学品费时，很难满足对大量投放市场的化学品进行生殖与发育毒性评价的需要，急需开进行生殖与发育毒性评价的需要，急需开发快速预筛系统。现将目前推荐的几种预发快速预筛系统。现将目前推荐的几种预筛试验介绍如下。筛试验介绍如下。青海大学医学院422023-1
39、-5近年来发展了一些发育毒物近年来发展了一些发育毒物体外筛选试验体外筛选试验。这些试验方法较简单，可严格控制实验条这些试验方法较简单，可严格控制实验条件，试验结果与没有母体毒性的整体动物件，试验结果与没有母体毒性的整体动物致畸试验有较好的相关。因此可利用这些致畸试验有较好的相关。因此可利用这些试验作发育毒物的初筛，预测对整体动物试验作发育毒物的初筛，预测对整体动物的致畸性，发现致畸作用的靶器官，或阐的致畸性，发现致畸作用的靶器官，或阐明致畸物的作用方式和致畸作用的机制等。明致畸物的作用方式和致畸作用的机制等。常见的体外预筛试验有：常见的体外预筛试验有：青海大学医学院432023-1-5大鼠全胚
40、培养大鼠全胚培养(whole embryo culture)取取9.5日龄大鼠胚胎，剥去日龄大鼠胚胎，剥去Reichert膜，在培膜，在培养液中接触受试物，在孵箱中通气旋转培养液中接触受试物，在孵箱中通气旋转培养养48小时后，观察心脏搏动和卵黄囊循环、小时后，观察心脏搏动和卵黄囊循环、轴向正常旋转在背凸位、尿囊和绒毛膜融轴向正常旋转在背凸位、尿囊和绒毛膜融合、眼囊和耳囊、前肢芽和三个腮弓、前合、眼囊和耳囊、前肢芽和三个腮弓、前后神经管闭合及体节数目等胚胎发育情况，后神经管闭合及体节数目等胚胎发育情况，记录胚胎存活。记录胚胎存活。青海大学医学院442023-1-5胚胎细胞微团培养胚胎细胞微团培养
41、(micromass culture)从从11日龄大鼠胚胎取得原代中脑细胞微团日龄大鼠胚胎取得原代中脑细胞微团(CNS)，肢芽区或其他区细胞微团，置于含，肢芽区或其他区细胞微团，置于含有不同浓度受试物的培养瓶中，培养有不同浓度受试物的培养瓶中，培养5天，天，用中性红判断细胞存活，用苏木精判断用中性红判断细胞存活，用苏木精判断CNS分化数量，用阿利新兰判断肢芽软骨分化数量，用阿利新兰判断肢芽软骨细胞的分化数量。细胞的分化数量。青海大学医学院452023-1-5小鼠胚胎干细胞试验（小鼠胚胎干细胞试验（the mouse embryonic stem cell test，EST）小鼠小鼠胚泡内细胞团
42、衍生的胚胎干细胞胚泡内细胞团衍生的胚胎干细胞（embryonic stem cells，ES细胞）在特细胞）在特定条件下，可定向分化为机体多种细胞，定条件下，可定向分化为机体多种细胞，因此可作为生物测试系统，用于哺乳动物因此可作为生物测试系统，用于哺乳动物细胞分化、组织形成过程的发育毒性研究。细胞分化、组织形成过程的发育毒性研究。青海大学医学院462023-1-5体外实验系统提供了宝贵的信息，使快速筛选致体外实验系统提供了宝贵的信息，使快速筛选致畸物畸物成为可能。成为可能。但但它们它们缺乏发育过程的复杂性缺乏发育过程的复杂性，也存在将这些实，也存在将这些实验结果验结果外推到人外推到人的问题，这
43、比常规动物试验对人的问题，这比常规动物试验对人的致畸危险的评估要困难得的致畸危险的评估要困难得多。多。另外另外这些试验系统均有待标准化及进行可靠性研这些试验系统均有待标准化及进行可靠性研究，故目前仅用于机制研究和筛查，尚未真正用究，故目前仅用于机制研究和筛查，尚未真正用于化学物的发育毒性的危险性评价。于化学物的发育毒性的危险性评价。青海大学医学院472023-1-5体内初筛实验体内初筛实验“生殖发育毒性筛选试验生殖发育毒性筛选试验”(Reproductiondevelopmental toxicology screening test)Chernoff-Kavlock试验试验 本法的依据是大多
44、数出生前受到的损伤将在出生后表本法的依据是大多数出生前受到的损伤将在出生后表现为存活力下降和或生长障碍。因此于仔鼠出生后，现为存活力下降和或生长障碍。因此于仔鼠出生后，观察其外观畸形，胚胎致死，生长迟缓等发育毒性表观察其外观畸形，胚胎致死，生长迟缓等发育毒性表现，而不进行传统常规试验中内脏和骨骼的检查，就现，而不进行传统常规试验中内脏和骨骼的检查，就可达到筛选的可达到筛选的目的。目的。青海大学医学院482023-1-5“生殖发育毒性筛选试验生殖发育毒性筛选试验”(Reproductiondevelopmental toxicology screening test)本本法所用动物少，检测终点少
45、，实验周期短，但能提法所用动物少，检测终点少，实验周期短，但能提供有关化学物对生殖和或发育可能发生影响的初步供有关化学物对生殖和或发育可能发生影响的初步信息，是一种比较满意的发育毒物体内预测试验，并信息，是一种比较满意的发育毒物体内预测试验，并已有效地用于现有化学物的初筛。已有效地用于现有化学物的初筛。青海大学医学院492023-1-5实验实验程序：程序：动物动物用性成熟大鼠，每性别每组至少用性成熟大鼠，每性别每组至少10只，以期提供只，以期提供8只孕鼠和只孕鼠和足够的足够的子代。子代。一般一般至少用三个试验组和一个剂量组，剂量间隔至少用三个试验组和一个剂量组，剂量间隔24倍。倍。至少至少在交
46、配前在交配前2周，两性别同时开始染毒，雄鼠持续染毒周，两性别同时开始染毒，雄鼠持续染毒4周周(包括包括交配前、交配期、直至处死交配前、交配期、直至处死)。雌雌鼠在整个研究期间染毒，包括交配前期、受孕、孕期和到分娩鼠在整个研究期间染毒，包括交配前期、受孕、孕期和到分娩后后4天，以交配期满天，以交配期满14天计，共天计，共54天。经口染毒。交配通常为天。经口染毒。交配通常为1 1，雌、雄鼠固定，雌、雄鼠固定搭配。搭配。雄雄鼠一般在染毒鼠一般在染毒4周后处死周后处死，必须进行雄性生殖器官仔细的组织学，必须进行雄性生殖器官仔细的组织学检查，以了解对雄性生育力和对精子发生的影响。检查，以了解对雄性生育力
47、和对精子发生的影响。母母鼠和仔鼠在分娩后鼠和仔鼠在分娩后4天处死，未孕雌鼠在最后一次交配后天处死，未孕雌鼠在最后一次交配后2426天处死天处死(图图8-5)。青海大学医学院502023-1-5生殖/发育毒性筛选试验图解 青海大学医学院512023-1-5观察观察项目：项目：雌雌、雄亲代应于染毒第一天以后，每周一次和终末处死前称重，、雄亲代应于染毒第一天以后，每周一次和终末处死前称重，仔鼠在出生仔鼠在出生0天，出生后天，出生后1天和天和4天称天称重。重。测定测定交配前至哺乳期间的食物消耗量，当受试物经饮水给予时，交配前至哺乳期间的食物消耗量，当受试物经饮水给予时，还应测定此期间的饮水还应测定此期
48、间的饮水量。量。在在染毒期每天观察毒性体征，研究期间死亡或终末处死的成年动染毒期每天观察毒性体征，研究期间死亡或终末处死的成年动物，应肉眼检查、称重并保存卵巢、睾丸、附睾和其他附件以及物，应肉眼检查、称重并保存卵巢、睾丸、附睾和其他附件以及所有显示肉眼可见损伤的器官，所有显示肉眼可见损伤的器官，Bouins固定，作组织病理学固定，作组织病理学检查。检查。仔仔鼠出生后，记录窝重、仔鼠数、性别、活产、死产、小仔，观鼠出生后，记录窝重、仔鼠数、性别、活产、死产、小仔，观察外观显著异常，以及亲代和子代的任何行为异常。察外观显著异常，以及亲代和子代的任何行为异常。青海大学医学院522023-1-5结果结
49、果评定：评定：根据根据观察到的毒性效应，尸检、肉眼和组织病理学发观察到的毒性效应，尸检、肉眼和组织病理学发现，评价受试物的剂量与异常的发生和严重性之间的现，评价受试物的剂量与异常的发生和严重性之间的关系。包括大的损伤、证实靶器官、不育、畸形、对关系。包括大的损伤、证实靶器官、不育、畸形、对生殖和仔鼠行为的影响、体重改变和死亡率生殖和仔鼠行为的影响、体重改变和死亡率等。等。由于由于本试验的动物少，终点选择少和周期短，只能用本试验的动物少，终点选择少和周期短，只能用作作初筛。初筛。筛选筛选结果即使是阴性的，也不表示对生殖发育的绝结果即使是阴性的，也不表示对生殖发育的绝对安全，虽然当实际接触剂量明显低于对安全，虽然当实际接触剂量明显低于NOAEL剂量时，剂量时，能提供可能安全的能提供可能安全的信息。信息。而而当结果是阳性的而又缺乏其它的生殖发育毒性资当结果是阳性的而又缺乏其它的生殖发育毒性资料时，则有助于决定是否有必要进一步试验。料时，则有助于决定是否有必要进一步试验。青海大学医学院532023-1-5
