外源化学物生殖及发育毒性作用.pdf

外源性化学物的生殖与发育毒性作用外源性化学物的生殖与发育毒性作用卫秦芝公共卫生与热带医学学院卫秦芝公共卫生与热带医学学院内容概述：生殖过程，生殖发育毒性相关的基本概念生殖毒性及其评价发育毒性及其评价第一节概 述?生殖，生殖过程（六个阶段）?作用途径：直接作用：干扰生殖发育的任何环节间接作用：通过神经-内分泌-性腺调控性成熟性成熟婴儿婴儿-儿童发育儿童发育新生儿适应新生儿适应分娩分娩胎儿发育胎儿发育胚胎分化胚胎分化胚胎植入胚胎植入合子合子-胚胎转运胚胎转运受精受精配子生成、释放配子生成、释放性腺成熟性腺成熟生殖周期生殖周期AABCBDEDEF生殖和发育毒性一 概 念生殖毒性(reproductive toxicity)：外源化学物对生殖过程影响及损害作用，其主要表现为生殖系统器官（睾丸、附睾、前列腺、卵巢、子宫等）的变化，动情（月经）周期、性行为和功能的影响，以及对生育力和生殖（妊娠）结局的影响等。生殖毒理学（reproductive toxicology）研究外源化学物损害生殖过程的机制，规律及其毒作用对后代影响的学科生殖毒性试验(reproductive toxicity test)一 概 念发育毒理学(developmental toxicology)：研究这些有害影响的原因、作用机制及其规律和评价的科学。发育毒性（developmental toxicity）：某些理化因素或母亲的健康状态对发育中的子代所造成的从胚胎或胎仔发育到出生后青春期之前的有害作用发育毒物（developmental toxicant）：暴露可发生在怀孕前（双亲）、孕期和出生后的个体发育到成熟的各个阶段。一 概 念发育毒性的四种主要表现：?发育生物体死亡：早早孕丢失、自然流产、死胎?生长迟缓：低于正常均值的2个标准差?结构异常：畸形和变异?功能缺陷：生理、生化、免疫、行为、智力等异常出生缺陷?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)和功能缺陷(如智力低下，代谢和行为的异常)。出生缺陷发育毒性一 概 念畸形、致畸性、致畸作用畸形、致畸性、致畸作用?畸形：发育生物体的解剖学形态结构的缺陷。对生长、发育、生理功能和或寿命可产生有害影响。严重畸形，轻微畸形?致畸性/致畸作用：引起后代结构畸形的特性或作用。?致畸物：能引起子代畸形的环境因素。一 概 念一 概 念不良妊娠结局：指妊娠后不能分娩外观和功能正常的子代，包括：流产、死胎、死产、宫内发育迟缓、发育异常、新生儿和婴幼儿期死亡等。胚体-胎体毒性胚体-胎体毒性?孕体：从受精卵直到出生的整个发育生物体，包括胚胎（胚体）、胎儿（胎体）和胎膜。?胚体毒性：对着床前后直到器官形成期结束的孕体所产生的毒性。?胎体毒性：对器官形成期结束后的孕体所产生的毒性表现。?胚体-胎体毒性：统称胚胎毒性一 概 念二 生殖和发育毒性的特点?整个生殖与发育过程所涉及的细胞或器官都可能成为外源化学物毒作用的靶。?生殖与发育过程的损害：亲性腺作用、亲胚体作用、亲胎盘作用二 生殖和发育毒性的特点?损害作用的多种多样，取决于机体接触化学物时间?生殖发育过程（生殖系统）较为敏感。?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，影响范围广泛和深远。生殖与发育毒作用有三个主要的特点三 历史和发展?古代，公元前古代，公元前?畸胎学形成于16、17世纪，是研究出生缺陷的一门学科。畸胎学形成于16、17世纪，是研究出生缺陷的一门学科。?1651年 发育停止学说1651年 发育停止学说?1973年，出生缺陷的原因：遗传（1973年，出生缺陷的原因：遗传（25%）、环境（、环境（10%）、其他（、其他（65%）?二十世纪80年代，美国EPA提出了发育毒物危险度评价二十世纪80年代，美国EPA提出了发育毒物危险度评价三 历史和发展重大事件1935Hale，VA缺乏母猪产下秃眼和腭裂的畸形后代1940 澳大利亚 风疹白内障、耳聋、智力发育不全1945 日本原子核辐射小头畸形和智力低下1961 欧洲日本反应停短肢畸形1968 日本多氯联苯米糠油事件 孕妇死亡，早产儿和油症儿1969 乙烯雌酚女性后代阴道和宫颈透明细胞癌1970 Jones 胎儿酒精综合症面部畸形 宫内生长 迟缓神经系统等的症状三 历史和发展评 价1966年，美国FDA，三段生殖毒性实验1986和1991年，美国EPA，可疑发育毒物危险度20世纪60年代前后在欧洲和日本广泛作为安全有效的20世纪60年代前后在欧洲和日本广泛作为安全有效的抗早孕反应抗早孕反应药物，口服剂量50200mg/d1961-1962年，联邦德国的儿科病房中出现了大量罕见的药物，口服剂量50200mg/d1961-1962年，联邦德国的儿科病房中出现了大量罕见的短肢畸形短肢畸形儿，多数为四肢缺陷、无眼、腭裂、骨骼发育不全，十二指肠和肛门闭锁儿，多数为四肢缺陷、无眼、腭裂、骨骼发育不全，十二指肠和肛门闭锁反应停反应停沙立度胺短肢畸形沙立度胺短肢畸形三 历史和发展同一时期，全球出现了5850个短肢畸形儿同一时期，全球出现了5850个短肢畸形儿反 应 停th a lid o m id e动物模型复制成功，致畸剂量:1 mg/(kgd)时间：末次月经后6-8周，口服200 mg其他发育毒性：流产，早产和死胎等发生动物模型复制成功，致畸剂量:1 mg/(kgd)时间：末次月经后6-8周，口服200 mg其他发育毒性：流产，早产和死胎等发生三 历史和发展我国，我国，完全正常出生的健康婴儿不到受孕的一半异常妊娠结局异常妊娠结局早早孕丢失31%明显出生缺陷占2%-3%轻微出生缺陷为14%低出生体重7%第二节生殖毒性及其评价第二节生殖毒性及其评价人群流行病学调查，整体动物生殖毒性试验资料，体外试验资料生殖毒性的评价方法新化学物生殖毒性的评价：整体动物生殖毒性试验一 人群流行病学调查生殖流行病学：研究父体和母体、孕体特定的暴露与生育结局之间统计学关联的科学，更为可信。评价化学物对男性生殖功能影响：通过精液调查、男工妻子生育史及其子代发育情况评价化学物对女性生殖功能影响:月经情况、妊娠结局、子代发育二 生殖毒性试验?试验目的：研究外源性化学物对哺乳动物生殖过程的有害影响，并推测可能对人体造成的生殖危险?评价依据：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）以及断乳后发育情况等二 生殖毒性试验生殖毒性试验类型生殖毒性试验类型3种致畸试验：孕母暴露于外源化学物，检查出生前胎仔的发育情况一代生殖试验：在配子发生和形成时暴露于外源化学物，检查对生殖功能的影响多代生殖（繁殖）试验：对仔代进行多代的观察二 生殖毒性试验生殖毒性试验类型生殖毒性试验类型?选择依据：接触方式、试验目的?药物：三段生殖毒性试验?食品添加剂、农药以及环境污物：长期连续反复接触，三段生殖毒性试验+多代生殖（繁殖）试验二 生殖毒性试验生殖毒性试验原则生殖毒性试验原则1 动物选择?哺乳动物，首选啮齿类中的大鼠?实验动物对受试物的动力学、毒效学及其他有关参数应与人最接近?必要时选择两个种属二 生殖毒性试验生殖毒性试验原则生殖毒性试验原则2 分组与剂量选择?三个剂量组和对照组?低剂量：无任何中毒症状，高剂量的1/30?中剂量：轻微的中毒症状，根据低高剂量间等比定位?高剂量：略高于亚慢的NOAEL,或1/10LD50，轻度中毒，死亡率小于10%，未完全丧失生育能力二 生殖毒性试验生殖毒性试验原则生殖毒性试验原则3 接触途径和频率?人的实际接触途径?每日一次，固定时间染毒二 生殖毒性试验三段生殖毒性实验三段生殖毒性实验?生育力和早期胚胎发育毒性试验?胚体-胎体毒性试验(致畸试验)?出生前后发育毒性试验(围产期毒性试验)根据染毒时期划分段与段之间染毒至少重合一天二 生殖毒性试验三段生殖毒性试验三段生殖毒性试验I阶段试验：阶段试验：雌雄性交配前雌雄性交配前受孕受孕雌性受精雌性受精雌性着床期间染毒，研究对成年雌雄性的生殖功能、配子的发生及成熟、交配行为、受精、着床前的发育和着床的影响（雌性着床期间染毒，研究对成年雌雄性的生殖功能、配子的发生及成熟、交配行为、受精、着床前的发育和着床的影响（A,B）阶段试验：阶段试验：从着床到硬腭闭合期间染毒，研究对成年雌性生殖功能、胚胎发育、器官形成期的发育毒性（从着床到硬腭闭合期间染毒，研究对成年雌性生殖功能、胚胎发育、器官形成期的发育毒性（C）阶段试验：阶段试验：从着床到幼仔断乳期间对孕母从着床到幼仔断乳期间对孕母(及乳母及乳母)染毒，研究包括从着床到子代性成熟的母体生殖毒性和子代的发育毒性（染毒，研究包括从着床到子代性成熟的母体生殖毒性和子代的发育毒性（C,F）二 生殖毒性试验不同阶段的染毒时间和研究目的三段生殖毒性试验三段生殖毒性试验二 生殖毒性试验一代和多代生殖（繁殖）试验一代和多代生殖（繁殖）试验?一代生殖（繁殖）试验：实验动物在出生或断乳时处理，仅对一个生殖周期进行观察。?多代生殖（繁殖）试验：整个生命期内接触受试物，同一指标观察两代或三代，可弥补一代生殖试验中的不足（未能观察生殖毒性在子代的表现），更符合人类长期低剂量接触的情况主要区别：染毒时间，观察时间二 生殖毒性试验一代生殖毒性试验染毒时间：亲代(F0代)动物直接接触受试物，子一代(F1)将在宫内及经哺乳接触受试物观察时间：主要评价受试物对亲代青春期前后和成年动物亚慢性暴露的影响（A-F）二 生殖毒性试验两代（多代）生殖毒性试验染毒时间：F0代交配前-F1断乳，F1断乳后（交配前）-F2断乳后观察时间：多代生殖周期的生殖毒性（A-F）评价指标：交配指数(%)，受精指数(%)，受孕率(%)，正常分娩率(%)，活产率(%)，妊娠率(%)，存活率(%)优点：直接生殖毒性和间接生殖二 生殖毒性试验两代（多代）生殖毒性试验F Fa aF Fb bF Fb bF Fb bF Fa aF Fa aF F（断乳后）给予受试物到周（断乳后）给予受试物到周观察三个月，喂饲普通饲料，观察其生长发育情况观察三个月，喂饲普通饲料，观察其生长发育情况断乳后给予受试物到周断乳后给予受试物到周观察三个月，喂饲普通饲料，观察其生长发育情况观察三个月，喂饲普通饲料，观察其生长发育情况断乳后给予受试物到周断乳后给予受试物到周二 生殖毒性试验生殖毒性的检测-雄性生殖毒性的检测内分泌黄体生成素卵泡刺激素睾酮促性腺激素释放激素生育率暴露率.饪振率每个孕妇(或怀孕动物)的胚胎数或产仔数胚胎成活率.黄体数2-8细胞卵每卵精子数体外试验介质中精子孵育仓鼠卵穿透试验需要考虑的其他试验睾丸密度张力测量睾丸定性组织学睾丸定量组织学精子释放循环周期精子活率时间-暴露照相术多重-暴露照相术显微电视照相术精子膜特征精子代谢评价精子中荧光Y小体流式细胞术检测精子人精子原核核型宫颈黏液穿透试验睾丸原位大小重量精子细胞储量大体与组织学评价非功能性生精小管（%)具有精子的生精小管（%)生精小管直径细线期精母细胞计数附睾重量及组织学附睾体精子数附睾尾精子前力（%)附睾尾大体精子形态学（%)附睾尾详细精子形态学（%)生化分析附属性腺组织学比重测定(重量分析)精液总体积无凝胶体积精子浓度精子总数/射精精子总数/禁欲日肉眼观察精子活率（%)录像磁带上精子活率（%和速率大体精子形态学详细精子形态学内分泌黄体生成素卵泡刺激素睾酮促性腺激素释放激素生育率暴露率.饪振率每个孕妇(或怀孕动物)的胚胎数或产仔数胚胎成活率.黄体数2-8细胞卵每卵精子数体外试验介质中精子孵育仓鼠卵穿透试验需要考虑的其他试验睾丸密度张力测量睾丸定性组织学睾丸定量组织学精子释放循环周期精子活率时间-暴露照相术多重-暴露照相术显微电视照相术精子膜特征精子代谢评价精子中荧光Y小体流式细胞术检测精子人精子原核核型宫颈黏液穿透试验睾丸原位大小重量精子细胞储量大体与组织学评价非功能性生精小管（%)具有精子的生精小管（%)生精小管直径细线期精母细胞计数附睾重量及组织学附睾体精子数附睾尾精子前力（%)附睾尾大体精子形态学（%)附睾尾详细精子形态学（%)生化分析附属性腺组织学比重测定(重量分析)精液总体积无凝胶体积精子浓度精子总数/射精精子总数/禁欲日肉眼观察精子活率（%)录像磁带上精子活率（%和速率大体精子形态学详细精子形态学二 生殖毒性试验生殖毒性的检测-雌性生殖毒性的检测输卵管组织学配子转运受精早期胚胎转运子宫细胞学和组织学宫腔液分析(外源化学物，蛋白质)脱膜反应功能障碍性出血子宫颈/外阴/阴道细胞学组织学黏液生成量黏液质量(精子穿透试验生育率暴露率；妊娠率每个怀孕动物的胚胎数或产仔数胚胎存活率:黄体数着床率:黄体数2-8细胞卵体外试验应用超排卵的卵子与化学物共培养或处理组雌性动物的卵子进行体外受精体重卵巢脏器重量组织学卵母细胞数卵泡闭锁率卵泡类固醇生成卵泡成熟卵母细胞成熟排卵黄体功能下丘脑组织学神经递质、神经调节剂和神经激素 合成与释放的改变垂体组织学营养激素合成与释放的改变内分泌促性腺激素绒毛膜促性腺激素水平雌激素和孕酮输卵管组织学配子转运受精早期胚胎转运子宫细胞学和组织学宫腔液分析(外源化学物，蛋白质)脱膜反应功能障碍性出血子宫颈/外阴/阴道细胞学组织学黏液生成量黏液质量(精子穿透试验生育率暴露率；妊娠率每个怀孕动物的胚胎数或产仔数胚胎存活率:黄体数着床率:黄体数2-8细胞卵体外试验应用超排卵的卵子与化学物共培养或处理组雌性动物的卵子进行体外受精体重卵巢脏器重量组织学卵母细胞数卵泡闭锁率卵泡类固醇生成卵泡成熟卵母细胞成熟排卵黄体功能下丘脑组织学神经递质、神经调节剂和神经激素 合成与释放的改变垂体组织学营养激素合成与释放的改变内分泌促性腺激素绒毛膜促性腺激素水平雌激素和孕酮第三节发育毒性及其评价一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系直接作用间接作用母源性发育毒性母体接触毒物母体接触毒物胎盘毒性：胎盘缺陷、过小、低血流量、运输改变、代谢改变胎盘毒性：胎盘缺陷、过小、低血流量、运输改变、代谢改变发育异常发育异常直接经胎盘转运直接经胎盘转运毒物毒物代谢物代谢物潜在母体效应：贫血或毒血症、内分泌失衡、营养缺陷、电解质失衡、酸碱紊乱、子宫血流减少、器官功能紊乱、乳汁数量/质量下降潜在母体效应：贫血或毒血症、内分泌失衡、营养缺陷、电解质失衡、酸碱紊乱、子宫血流减少、器官功能紊乱、乳汁数量/质量下降母体易感因素：年龄、遗传背景、代谢状态、疾病状态、应激、营养状态、其它暴露、配偶等等母体易感因素：年龄、遗传背景、代谢状态、疾病状态、应激、营养状态、其它暴露、配偶等等胎盘胎盘一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系影响发育的母体因素影响发育的母体因素?遗传学遗传学?疾病疾病?营养营养?应激应激一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系影响发育的母体因素影响发育的母体因素1 遗传学遗传学?孕母的遗传结构孕母的遗传结构是孕体发育结果的一个是孕体发育结果的一个决定因素决定因素?唇腭裂CL(P)的发病率取决于母体的基因型，白人发病率唇腭裂CL(P)的发病率取决于母体的基因型，白人发病率黑人。黑人。一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系影响发育的母体因素影响发育的母体因素2 疾病疾病?间接间接或或直接直接经胎盘的感染对孕体有不利的影响经胎盘的感染对孕体有不利的影响.?巨细胞病毒感染巨细胞病毒感染与胎儿死亡，小头畸形，心智发育延滞、盲目和耳聋有关联与胎儿死亡，小头畸形，心智发育延滞、盲目和耳聋有关联.?母体发热母体发热与中枢神经系统畸形有关。与中枢神经系统畸形有关。一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系影响发育的母体因素影响发育的母体因素3 营养营养：蛋白质、热量、维生素，微量元素及酶辅因子的缺乏已知对妊娠有不利的影响：蛋白质、热量、维生素，微量元素及酶辅因子的缺乏已知对妊娠有不利的影响4 应激应激：不同形式的母体毒性可能通过诱导生理学的应激反应产生发育毒性：不同形式的母体毒性可能通过诱导生理学的应激反应产生发育毒性一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系胎盘毒性胎盘毒性?胎盘功能胎盘功能?胎盘毒性物质：胎盘毒性物质：5-羟色胺、甲基汞、5-羟色胺、甲基汞、乙烯雌酚乙烯雌酚?动物实验，动物实验，40种40种经胎盘致癌的化学物质经胎盘致癌的化学物质一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系母体毒性母体毒性?母体毒性母体毒性：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，甚至死亡。：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，甚至死亡。?目前常常用目前常常用增重减慢增重减慢和和死亡率死亡率来表示。来表示。一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系母体毒性母体毒性安全安全安全，避而远之安全，避而远之多间接作用，如乙醇多间接作用，如乙醇直接作用，最直接作用，最危险危险，如反应停，如反应停意义意义胚胎毒性胚胎毒性母体毒性母体毒性一 母一 母/父源性因素与发育毒性的关系父源性因素与发育毒性的关系父源性毒性父源性毒性父源性出生缺陷父源性出生缺陷：与男性因素有关的出生缺陷：与男性因素有关的出生缺陷遗传缺陷男性本身有出生缺陷年龄因素20-24岁外界暴露因素职业和环境暴露、化疗和放疗，药物，不良嗜好遗传缺陷男性本身有出生缺陷年龄因素20-24岁外界暴露因素职业和环境暴露、化疗和放疗，药物，不良嗜好环境因子通过环境因子通过父亲父亲对发育个体产生不良影响对发育个体产生不良影响原因二 发育毒性的敏感期和终末期二 发育毒性的敏感期和终末期致畸的基本原理?不同发育阶段发育特点不同?不同系统和器官的发育不完全同步?不同的化学毒物作用模式不同?受精期、着床期、器官形成期、胎儿期、围生期、出生后的发育期二 发育毒性的敏感期和终末期二 发育毒性的敏感期和终末期?时间：配子发生和受精过程时间：配子发生和受精过程?发育毒性：生殖细胞受损、不孕、不育发育毒性：生殖细胞受损、不孕、不育1 受精期受精期2 着床期着床期?时间：从时间：从受精卵至完成着床受精卵至完成着床?发育毒性：着床前丢失，偶有畸形发育毒性：着床前丢失，偶有畸形二 发育毒性的敏感期和终末期二 发育毒性的敏感期和终末期3 器官形成期器官形成期?时间：时间：着床直到硬腭闭合着床直到硬腭闭合，人是，人是3-8周。周。?发育发育特点特点：细胞增殖，细胞移动，细胞间交互作用和形态发生的组织改造。：细胞增殖，细胞移动，细胞间交互作用和形态发生的组织改造。细胞增殖细胞增殖的速度尤为重要的速度尤为重要?致畸敏感期致畸敏感期：器官形成期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，又称或特别容易感受致畸物的作用而诱发器官结构的缺陷，又称或致畸作用危险期致畸作用危险期，易形成结构畸形。反应停，易形成结构畸形。反应停?形成畸形形成畸形特点特点：时间特异性和致畸物特异性。：时间特异性和致畸物特异性。?发育毒性：发育毒性：畸形畸形、生长迟缓、胚胎死亡生长迟缓、胚胎死亡反应停的敏感期：末次月经后第34到50天第35-37天：耳朵畸形和听力缺失第39-41天：胎儿上肢缺失第43-44天：双手呈海豹样3指畸形第46-48天：胎儿拇指畸形二 发育毒性的敏感期和终末期二 发育毒性的敏感期和终末期3 器官形成期器官形成期二 发育毒性的敏感期和终末期二 发育毒性的敏感期和终末期4 胎儿期胎儿期?时间：时间：器官形成结束直到分娩器官形成结束直到分娩，人类从第56，人类从第5658天起。58天起。?发育发育特点特点：组织分化，生长和功能的完善，包括形态结构和生化功能的成熟。：组织分化，生长和功能的完善，包括形态结构和生化功能的成熟。?毒性特点：影响组织器官生长和功能成熟。毒性特点：影响组织器官生长和功能成熟。?发育毒性：生长迟缓、功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。发育毒性：生长迟缓、功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。5 围生期围生期?围生期：自怀孕第围生期：自怀孕第2828周到周到出生后一周出生后一周?生命脆弱期，对生命脆弱期，对致癌物致癌物最敏感的时期最敏感的时期细胞增殖快药物代谢酶的个体发生不全免疫监视功能低细胞增殖快药物代谢酶的个体发生不全免疫监视功能低6 出生后的发育期出生后的发育期?自胎儿娩出脐带结扎时开始，人类发育进入新生儿期、婴儿期、幼儿期、学龄前期、学龄期直到青春发育期自胎儿娩出脐带结扎时开始，人类发育进入新生儿期、婴儿期、幼儿期、学龄前期、学龄期直到青春发育期?研究较多的是发育研究较多的是发育免疫免疫毒性、毒性、神经行为神经行为发育异常和儿童期发育异常和儿童期肿瘤肿瘤二 发育毒性的敏感期和终末期二 发育毒性的敏感期和终末期三 发育毒性的剂量反应模式和阈值三 发育毒性的剂量反应模式和阈值阈值阈值是否存在？是否存在？?需要极大的样本数，难以用实验找出一个发生率很低的剂量-反应关系?多数发育毒性机制还不了解，或支持或不支持阈值的存在?考虑个体的阈值和群体的阈值之间的区别三 发育毒性的剂量反应模式和阈值三 发育毒性的剂量反应模式和阈值剂量反应模式剂量反应模式：受化学物的类型、暴露时间、剂量影响，主要有：受化学物的类型、暴露时间、剂量影响，主要有三三种类型种类型1 常见反应模式1 常见反应模式：较大剂量致全窝胚胎死亡，一般剂量下正常、畸形和生长迟缓共存，毒性反应随剂量增加而增加。三 发育毒性的剂量反应模式和阈值三 发育毒性的剂量反应模式和阈值剂量反应模式：剂量反应模式：2 强致畸剂模式：2 强致畸剂模式：在远低于胚胎致死剂量下即出现致畸，甚至全窝致畸，常伴有生长迟缓。强致畸剂，少见。在远低于胚胎致死剂量下即出现致畸，甚至全窝致畸，常伴有生长迟缓。强致畸剂，少见。三 发育毒性的剂量反应模式和阈值三 发育毒性的剂量反应模式和阈值剂量反应模式：剂量反应模式：3 非致畸作用模式非致畸作用模式：低剂量引起生长迟缓，高剂量引起胚胎死亡（全或无）。无畸形发生。低剂量引起生长迟缓，高剂量引起胚胎死亡（全或无）。无畸形发生。四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价?结构和理化性质?动物实验?人群监测四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）段：段：胚体胚体-胎体毒性试验胎体毒性试验，在器官形成期（着床到，在器官形成期（着床到硬腭闭合期间）硬腭闭合期间）染毒，染毒，研究研究对成年雌性生殖功能、胚胎发育、器官形成期的发育毒性。）对成年雌性生殖功能、胚胎发育、器官形成期的发育毒性。）致畸试验致畸试验性成熟性成熟婴儿婴儿-儿童发育儿童发育新生儿适应新生儿适应分娩分娩胎儿发育胎儿发育胚胎分化胚胎分化胚胎植入胚胎植入合子合子-胚胎转运胚胎转运受精受精配子生成、释放配子生成、释放性腺成熟性腺成熟图图2 生殖周期生殖周期AABCBDEDEF四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）实验方案动物选择动物选择?基本原则基本原则?妊娠周期较短妊娠周期较短?窝产仔数较多窝产仔数较多?胎盘构造及厚度与人类接近等特点。胎盘构造及厚度与人类接近等特点。首选大鼠（首选大鼠（15-20只）小鼠（只）小鼠（15-20只）家兔（只）家兔（10-12只）只）四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）实验方案剂量分组剂量分组预试找出母体中毒的剂量最少设预试找出母体中毒的剂量最少设3个剂量组，另设对照组，必要设阳性对照个剂量组，另设对照组，必要设阳性对照?最高剂量组最高剂量组：引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减轻、死亡不超过：引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减轻、死亡不超过10%。不超过不超过LD50的的1/51/3?低剂量组：低剂量组：不应观察到任何中毒症状，不应观察到任何中毒症状，1100130 LD50。?中间剂量组：中间剂量组：允许母体出现某些极轻微中毒症状。允许母体出现某些极轻微中毒症状。四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）实验方案动物交配处理动物交配处理性成熟按雌雄性成熟按雌雄l：1或或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。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出现阴栓或精子之日即为受孕0日，也有人作为第日，也有人作为第1日日动物接触受试物的时间，必须在动物接触受试物的时间，必须在器官发生期接触方式与人的实际接触方式一致器官发生期接触方式与人的实际接触方式一致四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）观察指标时间：时间：自然分娩前自然分娩前1-2日处死受孕动物，剖腹取出子宫及活产胎仔，记录死胎及吸收胎。大鼠、小鼠、家兔在受孕后第日处死受孕动物，剖腹取出子宫及活产胎仔，记录死胎及吸收胎。大鼠、小鼠、家兔在受孕后第18、20、29天。天。畸形检查只限活产胎仔畸形检查只限活产胎仔肉眼检查外观畸形肉眼检查外观畸形:露脑；露脑；肉眼检查内脏及软组织畸形肉眼检查内脏及软组织畸形:腭裂；腭裂；骨骼畸形检查骨骼畸形检查:颅顶骨缺损，分叉肋颅顶骨缺损，分叉肋四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）结果评价胎体评价：受影响的窝比数、每窝受影响胎体数的组间均数、受影响的胎体总比数、畸胎率和某单项畸胎率母体终点：体重及其变化、食物消耗量、母体毒性体征及其畸胎出现率。四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价体内动物实验（致畸试验）体内动物实验（致畸试验）结果评价?母体畸胎出现率母体畸胎出现率:出现畸形胎仔的母体在妊娠母体总数中所占的百分率。出现畸形胎仔的母体在妊娠母体总数中所占的百分率。?活产幼仔平均畸形出现数活产幼仔平均畸形出现数: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。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。?畸形出现率畸形出现率:作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所占的百分率。作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所占的百分率。四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒性替代实验发育毒性替代实验?细胞培养实验?体外胚体培养实验?短期体内实验四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒性替代实验发育毒性替代实验体内初筛试验体内初筛试验C.K试验试验?大多数出生前受到的损害将在出生后表现为存活力下降和（或）生长障碍大多数出生前受到的损害将在出生后表现为存活力下降和（或）生长障碍?观察仔鼠出生后的外观畸形，胚胎死亡，生长迟缓等发育毒性表现，而不进行常规试验中内脏和骨骼检查，就可以达到初筛目的观察仔鼠出生后的外观畸形，胚胎死亡，生长迟缓等发育毒性表现，而不进行常规试验中内脏和骨骼检查，就可以达到初筛目的?优点：检测终点少，实验周期短动物数少，又获得了发育毒性的初步资料优点：检测终点少，实验周期短动物数少，又获得了发育毒性的初步资料四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒性替代实验发育毒性替代实验大鼠全胚胎培养大鼠全胚胎培养：取出第：取出第9-10天天大鼠胚胎大鼠胚胎，剥去，剥去Reichert膜，在培养液中培养，加入膜，在培养液中培养，加入受试物受试物，观察其发育情况，观察其发育情况。筛试化学物的发育毒性、探讨剂量反应关系和作用机制筛试化学物的发育毒性、探讨剂量反应关系和作用机制。大鼠胚胎枝芽微团培养：大鼠胚胎枝芽微团培养：从第从第11天的大鼠胚胎取得天的大鼠胚胎取得脑和枝芽细胞微团脑和枝芽细胞微团，加入不同浓度的，加入不同浓度的受试物受试物共同培养，观察细胞分化情况。评价共同培养，观察细胞分化情况。评价化学毒物的细胞毒性和发育毒性。化学毒物的细胞毒性和发育毒性。小鼠胚胎干细胞试验：小鼠胚胎干细胞试验：利用小鼠胚胎干细胞在特定条件下可利用小鼠胚胎干细胞在特定条件下可定向分化为机体多种细胞定向分化为机体多种细胞的能力，将其作为生物测试系统，用于的能力，将其作为生物测试系统，用于细胞分化、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。体外初筛试验体外初筛试验四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价人 群 研 究人 群 研 究生殖流行病学 特定暴露 生育结局研究目的：1 寻找导致出生缺陷的原因2 了解出生缺陷发生的趋势3 保护公众健康首选四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价人 群 研 究人 群 研 究?包括流行病学调查、个别案例和群体事件报告?通过病例-对照研究或队列研究来寻找因果关系明显的毒性和足够大样本量人群中妊娠失败率高研究的同质性、记录的专业性以及对混杂因素的处理等明显的毒性和足够大样本量人群中妊娠失败率高研究的同质性、记录的专业性以及对混杂因素的处理等四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价动物致畸试验4100种无致畸66%对单种动物致畸7%对多是动物致畸18%结果可疑9%动物致畸阳性1000种人类致畸物40种剂量低物种差异流病资料临床研究结果四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价确认人类致畸物的标准?某种特异缺陷或几种缺陷并发的频率突然增加某种特异缺陷或几种缺陷并发的频率突然增加?缺陷的增加与某种已知的环境改变相关联缺陷的增加与某种已知的环境改变相关联?在妊娠的特殊阶段已知暴露于某种环境的改变，产生有特征性的缺陷综合征在妊娠的特殊阶段已知暴露于某种环境的改变，产生有特征性的缺陷综合征?缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他共同的因子缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他共同的因子四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒性资料的用途?药物对人体的危险性（暴露多是自愿、剂量较高）的评价?环境物质对人体的影响（暴露多是被动、剂量较低）的评价四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价药物A、B、C类：仅在明显需要，或证明可能受益与对胎儿可能的危险比较是可取时，在怀孕期间可以使用D类：在怀孕期间使用，应通知病人对胎儿可能的危害X：怀孕或可能怀孕的妇女中禁止使用四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价环境化学物动物试验NOAEL人相对安全的暴露水平安全系数四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价环境化学物以NOAEL为孩子计算允许摄入量时，除了考虑其他的不肯定因素外，额外增加了10倍的安全系数美国食物质量防护行动(FQPA)四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价环境化学物分类致畸指数：化合物对母体动物的LD50与胎体最小致畸剂量的比值小于10：一般不具致畸作用10100：有致畸作用大于100：强致畸作用四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价环境化学物国际生命科学研究所（International Life Sciences Institute，ILSI）1989年根据动物试验中发育毒性效应的类型、严重性和发生率将化学物分为四类，并规定各类型的不同的安全系数范围，用以评定待测物发育毒性的危险度分类100不详-母体中毒时无致畸D250泛化，非特定细胞无特异性，广泛多发低，但与剂量有关1C300特定细胞一般为多发性，也可能有特定的特点高，与剂量有关1或两剂量间有很大重叠B400特定细胞有特定的器官系统高，与剂量有关远1A安全系数范围靶细胞较低剂量时畸形类型畸胎率最小母体中毒剂量与最小致畸量的比值分类四 发育毒性的评价四 发育毒性的评价发育毒物的确定和危险性评价发育毒物的确定和危险性评价环境化学物脊柱裂脊柱裂发育迟缓发育迟缓多肋多肋骨化不全骨化不全肋骨融合肋骨融合