生殖發(fā)育毒性11研課件

1、生殖與發(fā)育毒性主講教師 陳華生殖過(guò)程也稱繁殖過(guò)程 生殖細(xì)胞的發(fā)生形成 交配 受精 合子形成 著床 胚胎形成及發(fā)育 分娩 哺乳外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育的影響干擾生殖發(fā)育的任何環(huán)節(jié)，并造成損害作用?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)，特別是對(duì)性腺的作用，發(fā)生間接的影響。神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌功能也有調(diào)節(jié)作用，通過(guò)下丘腦-垂體-睪丸軸(下丘腦-垂體-卵巢軸) 途徑作用于生殖發(fā)育過(guò)程 。生殖毒性和發(fā)育毒性常用的術(shù)語(yǔ)3、胚胎毒性 指化學(xué)物對(duì)胚胎的選擇毒 性作用。4、胚胎毒物 具有胚胎毒性的物質(zhì)。5、致畸性 指胚胎在器官發(fā)育期接觸化 學(xué)物后，造成永久性結(jié)構(gòu)或 功能畸形。6、致畸劑 具有致畸性并使出生缺陷發(fā)生率明顯增加的物質(zhì)。7、

2、母體毒性 指對(duì)懷孕動(dòng)物的毒性效應(yīng)。8、發(fā)育毒性（developmental toxicity）指出生前后接觸外源性理化因素引起的在子代發(fā)育為成體之前出現(xiàn)的任何對(duì)發(fā)育有害的表現(xiàn)，包括：結(jié)構(gòu)畸形，生長(zhǎng)遲緩，功能缺陷及死亡。發(fā)育毒物（developmental toxicant）能造成發(fā)育毒性的物質(zhì)稱為發(fā)育毒物。通常指在未誘發(fā)母體毒性的劑量下產(chǎn)生發(fā)育毒性的物質(zhì)。9、出生缺陷（birth defect） 是指嬰兒出生前即已形成的發(fā)育障礙，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)異常（畸形）和功能缺陷（如智力低下，代謝和行為的異常）。10、不良妊娠結(jié)局（adverse pregnancy outcome） 包括子代所有的不良結(jié)果：

3、流產(chǎn)、死胎、死產(chǎn)、宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩、發(fā)育異常、新生兒和嬰幼兒期死亡等。生殖毒性外源化學(xué)物對(duì)生殖的過(guò)程的損害作用可以表現(xiàn)為性淡漠，性無(wú)能或各種形式的性功能減退。雌性可出現(xiàn)排卵規(guī)律改變，月經(jīng)失調(diào)或失經(jīng)，卵巢萎縮，受孕減少，胚胎死亡，生殖能力的降低不孕或不育等。雄性可表現(xiàn)為睪丸萎縮或壞死，精子數(shù)目減少。精子的產(chǎn)生過(guò)程下丘腦-垂體-性腺軸激素調(diào)節(jié) 下丘腦-垂體-性腺軸 雄激素 黃體生成素（LH） 促性腺激素釋放激素（GnRH）卵細(xì)胞毒性 阻滯原始卵母細(xì)胞，影響進(jìn)一步的成熟和排卵。如抗癌藥-白消安。卵巢體細(xì)胞和生殖道毒性 卵巢體萎縮環(huán)氧樹脂、呋喃妥因 輸卵管和子宮萎縮鎘女性生殖功能激素調(diào)節(jié)和相關(guān)毒性 下丘腦

4、-垂體-性腺軸 促性腺激素釋放激素 （GnRH） 黃體生成素LH 促卵泡素FSH 雌激素 孕激素生殖毒性的評(píng)價(jià)外源化學(xué)物對(duì)生殖過(guò)程作用的評(píng)定主要通過(guò)生殖毒性試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。生殖毒性試驗(yàn)可以全面反映外源化學(xué)物對(duì)性腺功能、發(fā)情周期、交配行為、受孕、妊娠過(guò)程、分娩、授乳以及幼仔斷乳后生長(zhǎng)發(fā)育可能發(fā)生的影響。生殖毒性的評(píng)價(jià)評(píng)定的主要依據(jù)是交配后母體受孕情況（受孕率）、妊娠過(guò)程情況（正常妊娠率）、子代動(dòng)物分娩出生情況（出生存活率）、授乳哺育（哺育成活率）以及斷奶后發(fā)育情況等。生殖毒性的評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法原則受試動(dòng)物：性成熟大鼠、小鼠或家兔劑量分組:一般設(shè)立三個(gè)劑量組（至少兩個(gè)劑量組）和一個(gè)對(duì)照組染毒途徑:動(dòng)物接觸

5、受試物的方法應(yīng)參照人類實(shí)際接觸途徑 兩代一窩(和一代一窩)生殖試驗(yàn) F斷奶，檢查發(fā)育情況F出生，每窩留只幼仔F交配斷奶，給予受試物F（每窩選留幼仔只，雌雄各半）第周雌雄交配出生第周給予受試物（F）繁殖試驗(yàn)觀察指標(biāo)受孕率（）:反映雌性動(dòng)物生育能力以及雌性動(dòng)物受孕情況正常分娩率（）:反映雌性動(dòng)物妊娠過(guò)程是否受到影響幼仔出生存活率（）:反映雌性動(dòng)物分娩過(guò)程是否正常幼仔哺育成活率（）:反映雌性動(dòng)物授乳哺育幼仔的能力除上述個(gè)指標(biāo)外，還應(yīng)該注意出生幼仔是否有畸形存在，對(duì)死亡的幼仔應(yīng)進(jìn)行畸形檢查，可為下一步致畸試驗(yàn)提供參考畸胎學(xué)最早可以追溯到6500 D.B.。古希臘的名醫(yī)希波克拉底和亞里斯多德認(rèn)為異常的發(fā)

6、育可以被子宮內(nèi)的創(chuàng)傷或應(yīng)激的物理因素引起，母體的印象和情緒可以影響兒童的發(fā)育。隨著十六、十七世紀(jì)生物科學(xué)的興旺發(fā)展，William Harvey于1651年提出了畸形起因于器官或結(jié)構(gòu)的不完全發(fā)育的發(fā)育障礙學(xué)說(shuō)，認(rèn)為可解釋除遺傳起源以外的所有畸形。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)開始于十九世紀(jì)初，許多十九和二十世紀(jì)的胚胎學(xué)家，使用各種不同的物理（震動(dòng)，倒置，針刺）和化學(xué)因素處理雞蛋，產(chǎn)生了畸形小雞，有神經(jīng)管缺陷、無(wú)腦畸型、脊柱裂，獨(dú)眼畸型，心臟缺陷，位置顛倒和聯(lián)體雙胞胎。重要的是，他們注意到作用時(shí)間在決定畸形類型方面比損傷的性質(zhì)更重要。 發(fā)育毒理學(xué)19611962年，西德的兒科病房中出現(xiàn)了大量罕見的

7、短肢畸形兒，多數(shù)為四肢缺陷、無(wú)眼、腭裂、骨骼發(fā)育不全，十二指腸和肛門閉鎖。同一時(shí)期，全球出現(xiàn)了5850個(gè)短肢畸形兒。McBride和Lenz在德國(guó)和澳洲的獨(dú)立研究，均確認(rèn)反應(yīng)停是其原因。反應(yīng)停事件是人類歷史上的一個(gè)悲劇。但由此，促進(jìn)了化學(xué)致畸的研究以及管理法規(guī)的建立。1966年美國(guó)FDA提出了三段生殖毒性試驗(yàn)指南，包括了對(duì)致畸等發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)。短肢畸形兒短肢畸形兒發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)1.著床前期 又稱分化前期，從受精時(shí)算起，到完成著床之前。其期限在人類為d11d12；嚙齒動(dòng)物為前6d。受損的是相對(duì)未分化細(xì)胞，致胚泡死亡稱為著床前丟失（preimplantation loss）。一般認(rèn)為

8、，此時(shí)很少發(fā)生特異的致畸效應(yīng)。發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)2.器官形成期 著床后孕體即進(jìn)入器官形成期，直到硬腭閉合。人是3周8周。一般認(rèn)為大鼠、小鼠、兔的著床時(shí)間為妊娠d6d7天，硬腭閉合時(shí)間為妊娠d15d18。器官形成期特別容易感受致畸物的作用而誘發(fā)器官結(jié)構(gòu)的缺陷，即結(jié)構(gòu)畸形，故又稱為致畸敏感期或致畸作用危險(xiǎn)期（critical period）。此期以結(jié)構(gòu)畸形最突出，也可有胚胎死亡、生長(zhǎng)遲緩。 人胚胎主要器官的致畸敏感期妊娠3周時(shí)的胚胎妊娠6周時(shí)的胚胎發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)3.胎兒期 器官形成結(jié)束（以硬腭閉合為標(biāo)志）后即進(jìn)入胎兒期（人類從d56d58起），直到分娩。在胎兒期接觸發(fā)育毒物

9、不良作用主要表現(xiàn)為：全身生長(zhǎng)遲緩、特異的功能障礙、經(jīng)胎盤致癌和偶見死胎。 免疫系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和生殖器官的功能異常，包括行為的，精神的，運(yùn)動(dòng)的缺陷和生殖力降低等。這些臨床表現(xiàn)需要出生后對(duì)子代的仔細(xì)觀察和測(cè)試才能發(fā)現(xiàn)。妊娠11周時(shí)的胎兒妊娠18周時(shí)的胎兒 發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)4.圍生期和出生后的發(fā)育期 圍生期從第二十六周至出生后4周，出生后的發(fā)育期 指出生后5周至成體。圍生期是一生中對(duì)致癌物最敏感的時(shí)期，許多兒童期高發(fā)的腫瘤（急性淋巴細(xì)胞性白血病、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、骶骨前畸胎瘤、胚性腺肌瘤等）都可能與出生前因素有關(guān)。妊娠期或圍生期接觸外源化學(xué)物，會(huì)嚴(yán)重影響出生后T細(xì)胞、B細(xì)胞和吞噬細(xì)胞的發(fā)

10、育、遷移、歸巢和功能。 出生前后接觸具有發(fā)育神經(jīng)毒性的化學(xué)物，表現(xiàn)為對(duì)感覺、運(yùn)動(dòng)、自主和認(rèn)知的影響。 出生后發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式和閾值的概念三 發(fā)育毒性劑量-反應(yīng)（效應(yīng)）關(guān)系十分復(fù)雜，并且因化學(xué)物的類型，暴露的時(shí)間和劑量而改變。致畸帶 指從NOAEL到胚胎死亡劑量之間的劑量范圍。發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式主要有以下三類：1.除了在較高劑量幾乎全窩胚胎死亡外，正常胎、生長(zhǎng)遲緩和結(jié)構(gòu)畸形同時(shí)存在。 2.在遠(yuǎn)低于胚胎致死劑量下即可出現(xiàn)致畸，甚至全窩致畸。3.有生長(zhǎng)遲緩和胚胎致死但沒有畸形發(fā)生。閾值哺乳動(dòng)物的發(fā)育毒性通常被認(rèn)為是一種閾值現(xiàn)象。假定的閾值是低于它有害的反應(yīng)不會(huì)發(fā)生的母體的劑量。但是，發(fā)

11、育毒性是否有閾值還有爭(zhēng)論。 是否產(chǎn)生畸形依賴于在致病過(guò)程中的每個(gè)步驟在損傷和修復(fù)之間的平衡。發(fā)育毒性的物種差異物種差異以及個(gè)體差異在致畸作用中較為明顯。同一物質(zhì)在不同動(dòng)物并不一定都具有致畸作用，引起畸形的類型也不一致。種間差異即同一物種中不同品系之間存在的差異，在致畸作用中也極明顯。母體毒性（materna1 toxicity）與發(fā)育毒性母體毒性 是指化學(xué)毒物對(duì)孕母產(chǎn)生的損傷作用，表現(xiàn)為增重減慢、功能異常、臨床癥狀，甚至死亡。目前常常用增重減慢和死亡率來(lái)表示。發(fā)育毒性可能是直接對(duì)孕體的效應(yīng)或間接通過(guò)對(duì)母體及胎盤的毒性，以及直接、間接效應(yīng)的組合毒性。母體毒性與胚胎毒性的關(guān)系 具有發(fā)育毒性，但無(wú)母

12、體毒性。表示致畸作用有特定的機(jī)理，與母體毒性無(wú)關(guān)。如反應(yīng)停。這類化學(xué)物最容易被忽視也最危險(xiǎn)。出現(xiàn)發(fā)育毒性也出現(xiàn)母體毒性：尤其是當(dāng)發(fā)育毒性只在母體毒性存在時(shí)才能被觀察到的時(shí)候，發(fā)育效應(yīng)可能是間接的，往往不具有特定的致畸機(jī)理。如乙醇和可卡因，主要在母體毒性水平對(duì)胚胎/胎兒有有害影響，他們的發(fā)育毒性可能部份歸咎于母體生理學(xué)的紊亂的繼發(fā)效應(yīng)。母體毒性與胚胎毒性的關(guān)系具有母體毒性，但不具有致畸作用：這類物質(zhì)在妊娠期很容易引警覺，避而遠(yuǎn)之。在一定劑量下，既無(wú)母體毒性，也不表現(xiàn)發(fā)育毒性。致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制1.基因突變與染色體畸變 2.干擾基因表達(dá)3.細(xì)胞損傷和死亡4.干擾細(xì)胞-細(xì)胞交互作用 5.通過(guò)胎

13、盤毒性引起發(fā)育毒性 6.干擾母體穩(wěn)態(tài) 發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)一 動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)已為國(guó)際接受的試驗(yàn)程序生殖毒性的ICH三階段實(shí)驗(yàn)指南。提供了動(dòng)物種/系選擇，給藥途徑，劑量水平，給藥次數(shù)和間隔，暴露期間，實(shí)驗(yàn)的樣本大小，觀察技術(shù)，統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)告要求的指南。發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)三階段試驗(yàn)：I階段試驗(yàn)：檢測(cè)對(duì)生殖能力、早期胚胎發(fā)育的影響（一般生殖毒性試驗(yàn)）；染毒 雌雄性交配前-受孕-雌性受精-雌性著床期間；觀察 受試物對(duì)成年雌雄性的生殖功能、配子的發(fā)生及成熟、交配行為、受精、著床前的發(fā)育和著床的影響。受精過(guò)程發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)II階段試驗(yàn)：檢測(cè)對(duì)胚胎和胎兒發(fā)育的影響（致畸試驗(yàn)

14、） ；染毒 從著床-硬腭閉合期間；觀察 受試物對(duì)成年雌性生殖功能、胚胎發(fā)育、器官形成期的發(fā)育毒性。致畸試驗(yàn)動(dòng)物選擇: 致畸試驗(yàn)的動(dòng)物選擇，除參照毒性試驗(yàn)中選擇動(dòng)物的一般原則，即食性和對(duì)受試物代謝過(guò)程與人類接近，體型小，馴服，容易飼養(yǎng)和繁殖及價(jià)廉外，還應(yīng)特別注意妊娠過(guò)程較短、每窩產(chǎn)仔數(shù)較多和胎盤構(gòu)造及厚度與人類接近等特點(diǎn)。多選擇小鼠或大鼠。致畸試驗(yàn)劑量分組一般應(yīng)先進(jìn)行預(yù)試，目的是找出引起母體中毒的劑量。最少設(shè)3個(gè)劑量組，另設(shè)對(duì)照組。原則上最高劑量組，可以引起母體輕度中毒，即進(jìn)食量減少、體重減輕、死亡不超過(guò)10%。最低劑量組不應(yīng)觀察到任何中毒癥狀；中間劑量組可以允許母體出現(xiàn)某些極輕微中毒癥狀。其劑

15、量與高劑量和低劑量成等比級(jí)數(shù)關(guān)系。一般最高劑量不超過(guò)LD50的1/51/3，低劑量可為1100130。致畸試驗(yàn)動(dòng)物交配處理每組動(dòng)物大鼠或小鼠為1220只，家兔812只，狗等大動(dòng)物34只。性成熟雌雄動(dòng)物按雌雄l：1或2：1比例同籠交配。每日將已確定受孕雌鼠隨機(jī)分入各劑量組和對(duì)照組。出現(xiàn)陰栓或精子之日即為受孕0日，也有人作為第1日。致畸作用有極為明確的敏感期，應(yīng)精確掌握動(dòng)物接觸受試物的時(shí)間，必須在器官發(fā)生期。致畸試驗(yàn)胎仔檢查自然分娩前1-2日將受孕動(dòng)物處死，剖腹取出子宮及活產(chǎn)胎仔，并另行記錄死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第19-20天，小鼠第18-19天，家兔在第29天。致畸試驗(yàn)下列幾方面進(jìn)行畸形

16、檢查：外觀畸形肉眼檢查，例如露腦；肉眼檢查內(nèi)臟及軟組織畸形，例如腭裂；骨骼畸形檢查，例如顱頂骨缺損，分叉肋等?；螜z查只限活產(chǎn)胎仔。致畸試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定活產(chǎn)幼仔平均畸形出現(xiàn)數(shù):即根據(jù)出現(xiàn)的畸形總數(shù)，計(jì)算每個(gè)活產(chǎn)幼仔出現(xiàn)的畸形平均數(shù)?；纬霈F(xiàn)率:即作為畸胎的幼仔在活產(chǎn)幼仔總數(shù)中所占的百分率。母體畸胎出現(xiàn)率 :即出現(xiàn)畸形胎仔的母體在妊娠母體總數(shù)中所占的百分率。致畸試驗(yàn)確定受試物是否具有致畸作用時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：任何結(jié)果必須通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行劑量組與對(duì)照組對(duì)比；必須具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義才能認(rèn)為是陽(yáng)性結(jié)果.應(yīng)該掌握所用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品系的自然畸形發(fā)生率。致畸作用中動(dòng)物物種和品系差異較為顯著，因此要求在兩種動(dòng)物進(jìn)行試

17、驗(yàn)。由于物種差異，對(duì)動(dòng)物不具有致畸作用的外源化學(xué)物對(duì)人是否致畸的問(wèn)題，應(yīng)格外認(rèn)真對(duì)待。發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)III階段試驗(yàn)：檢測(cè)對(duì)出生前后及哺乳期發(fā)育的影響（圍生期毒性試驗(yàn)）；染毒 孕母從著床到幼仔斷乳期間；觀察 從著床到子代性成熟的母體生殖毒性（成年雌性生殖功能：妊娠、分娩和哺乳）和子代的發(fā)育毒性（胚胎、胎兒生長(zhǎng)發(fā)育，新生幼仔宮外生活的適應(yīng)性，斷乳前后的生長(zhǎng)發(fā)育，獨(dú)立生活能力和成熟的性功能）。發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)二 流行病學(xué)研究和人類的證據(jù)可以用流行病學(xué)方法來(lái)研究環(huán)境發(fā)育毒物對(duì)人類發(fā)育的影響，包括其性質(zhì)、程度以及原因。 要發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的增加，需要正確發(fā)現(xiàn)異常結(jié)局和暴露，需要足夠大的效應(yīng)和研究人群。病例報(bào)告和出生缺陷監(jiān)測(cè)登記對(duì)獲得對(duì)人類的發(fā)育毒性證據(jù)是有用的。 發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)美國(guó)FDA(l979)對(duì)于藥物在妊娠期的使用用字母A，B，C，D和X來(lái)進(jìn)行等級(jí)評(píng)定 A類表示，在妊娠人群中控制良好的研究未能證實(shí)有危險(xiǎn)。X類表示在妊娠期用藥是不當(dāng)?shù)摹?C類，表示危險(xiǎn)不能夠被排除。 B和D分別代表與危險(xiǎn)的關(guān)系相對(duì)地較小，或較大。 Wilson 曾提出確認(rèn)人類新的致畸物的標(biāo)準(zhǔn)：1.某種特異的缺陷或幾種缺陷綜合