第七章-化学毒物的致畸作用ppt课件.ppt

第七章第七章 食品中化学毒食品中化学毒物的致畸作用物的致畸作用第一节第一节 概述概述第二节第二节 致畸作用试验与评价致畸作用试验与评价第一节 概述 生殖生殖是使种族延续的各种生理过程的总称。生殖过程一般是指从配子形成直到胎儿娩出的整个过程，因此具有广泛的含义，其中包括精子的发生、卵的形成、配子的释放、受精、卵裂和胚泡发育、着床、胚胎发生、胎儿发育、分娩。而胎儿的娩出也并不意味着胎儿发育成熟的终止，从广义上说还应包括胎儿娩出后的新生儿期、哺乳期、直到性成熟的整个过程。图解胎儿生长的全过程 怀孕：当一个精子遇见并穿透卵细胞，他们就完成了受精。这就是大家所知道的怀孕。与此同时，也完成了基因重组，包括婴儿性别。大约3天之后受精卵开始迅速分裂成许多的细胞，通过输卵管进入子宫并植入在子宫内壁上。这时候开始形成为胎儿提供营养的胎盘。发育4周的胎儿。这个时期的胎儿面部和颈部已经开始变得明显，心脏和血管继续发育，同时肺、胃和肝也开始发育。8周的胎儿。现在胎儿大约有一英寸大。眼睑和耳朵正在形成，我们甚至可以隐约见到胎儿的鼻尖。同时胎儿的手臂和腿已经形成，手指和脚指正在长长，并越来越明显。12周的胎儿。目前胎儿大约有2.5英寸，并且已经开始有她自己的动作了。医生通过特殊的仪器能听到婴儿的心跳声。这时候胎儿的性器官也开始变得清楚了。16周的胎儿。胎儿现在已经长到大约有4.3到4.6英寸，重约2.8盎司了。16周的胎儿已经可以眨眼了，同时心脏和血管已经完全形成，胎儿的手指和脚趾指纹也长出来了。20周的胎儿。目前重约9盎司，有6英寸长。这个阶段的胎儿可以作吮吸拇指、打哈欠、伸懒腰并做鬼脸等动作。妊娠20周。超声通常是在孕妇妊娠20周时开始做的。通过超声，医生可以确认胎盘是否健康以及发育中的胎儿是否正常等。在超声中甚至可以看到婴儿的心跳以及在子宫中的一些小动作。宫中移动身体、胳膊和腿的情景。通常婴儿的性别在20周基本就可以确定了。24周的胎儿。目前胎儿体重约1.4磅。他(她)开始对声音有了反应。28周的胎儿。体重大约是2磅6盎司。过了28周出生的早产儿是有可能存活下来的。32周的胎儿。这个时期的胎儿体重近4磅。胎儿皮肤皱纹减少，同时皮肤下开始形成脂肪层。这个时期的胎儿将获得出生时一半的体重。36周的胎儿。一般而言，这个时期的胎儿大概长12.5英寸，重5.5英镑。大脑已经发育完全，肺部几乎充分的发育。这个时候胎儿的位置通常是头部朝下并下降到妈妈的骨盆中，她(他)已经做好了出生的准备了！出生：在第40周末是进入母亲预产期的标志。一般完整的妊娠期可能持续38至 42周。出于安全的考虑，大多数婴儿会在42周出生，包括自然分娩和剖腹产。世界约有3%新生儿出生时有严重先天畸形。我国目前共有先天性畸形患者2000多万人，每年大约有60万缺陷婴儿出世，出生后近半数的缺陷婴儿存活下来。先天缺陷的发生率比肿瘤高8倍，比心血管病高5倍，已经是围生期新生儿死亡的主要原因。人类先天缺陷的成因归为三大类。即遗遗传因素传因素(染色体畸变和基因突变，占25)，环境因素环境因素(物理因素、宫内感染、母体疾病、药物与环境化学物质，占10)，和原因不明的出生缺陷原因不明的出生缺陷(可能是由于遗传因素与环境因素相互作用，占65)。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。19401940年年澳大利亚发生风疹大流行，次年婴儿中流行先天性白内障、耳聋、智力不全和先天心脏病。19451945年年美国在日本广岛和长崎爆炸原子弹，受到核幅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。19531953年年日本水俣湾因氮肥厂排放含汞工业废水污染了水体，居民因食用污染的鱼类引起甲基汞中毒，两年后发现先天水俣病。19601960年前后年前后，英、德、日本等国妇女以反应停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13。我国是发展中国家，优生优育，提高人口素质是我国的基本国策，所以应将发达国家已出现的问题引为前车之鉴。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。化学品对生殖发育的损害不仅与妊娠母体有关，带有致畸因子的雄性也会使胎仔发生畸形。例如给雄鼠经口染毒反应停反应停，使之与未染毒的雌鼠交配，引起严重的胎仔畸形。接触二硫化碳男工的配偶发生流产，早产或分娩畸胎儿增多。对生殖发育有害的化学品不仅能作用于妊娠器官形成期，造成形态畸形，对妊娠前期的影响还可发生不育，对胎期的毒效应，可在出生后观察到发育、行为、代谢功能的障碍或子代肿瘤发生率增高。生殖毒性：男性吸入最低中毒浓度(TCL0)：40mg/m3(91周)，引起精子生成变化。大鼠吸入最低中毒浓度(TCL0)：100mg/m3，8小时(孕1-21天用药)，引起死胎，颅面部发育异常。所以综合考虑有害环境因素对母体和父体的影响，将形态致畸与行为致畸结合起来进行观察，将生殖毒性和发育毒性结合起来进行研究已是发展的趋势。反应停反应停 反应停于20世纪50至60年代初期在全世界广泛使用，它能够有效地阻止女性怀孕早期的呕吐，但也妨碍了孕妇对胎儿的血液供应，导致大量“海豹畸形婴儿”出生。自60年代起，反应停就被禁止作为孕妇止吐药物使用，仅在严格控制下被用于治疗某些癌症、麻疯病等。生殖毒性与发育毒性生殖毒性与发育毒性 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生殖毒性生殖毒性和发育毒性发育毒性。两者关系密切，但不同研究者对其研究的侧重面有所不同，多数主张对生殖毒性和发育毒性应有所区分。1.生殖毒性(reproductive toxicity)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。表现为外源化学物对生殖过程的影响，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。2.发育毒性(developmental toxicity)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。发育毒性的主要表现为：（1 1）发育生物体死亡）发育生物体死亡(death of the developing organism)：指受精卵未发育即死亡，或胚泡未着床即死亡，或着床后生长发育到一定阶段死亡。早期死亡被吸收或自子宫排出(即自然流产)，晚期死亡成为死胎。（2 2）生长改变）生长改变(altered growth)：即生长迟缓。能引起胚胎死亡和畸形的毒物多数能引起生长迟缓。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。（3 3）功能缺陷）功能缺陷(functional deficiency)：包括器官系统、生化、免疫等功能的变化。功能缺陷往往要在出生后经过相当时间才能诊断。如听力或视力异常、行为发育迟缓等。（4 4）结构异常）结构异常(structural abnormality)：指胎儿形态结构异常，即畸形。u致畸性致畸性(teratogenicity)是指化学物在胚胎发育期间引起永久的结构与功能异常的性质。u致畸物致畸物(teratogen)是指出生前接触，诱发永久的结构与功能异常的物质。畸形人 致畸作用在外源化学物发育毒性的具体表现中，对存活后代机体影响较为严重，往往是一种不可逆过程，具有重要的毒理学意义，在有些文献中，将致畸作用称为发育毒性，可以理解为发育毒性的狭义概念。一、致畸作用 致畸作用致畸作用是指外源化学物作用于发育期的胚胎，引起胎儿出生时具有永久性的形态结构异常，是一种特殊的胚胎毒性。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成干扰，使子代出生后具有畸形的化学物称作致畸物致畸物或致畸剂或致畸剂。畸形畸形（malformation）仅指解剖结构上可见的形态发育缺陷。具有畸形的胚胎或胎儿称为畸胎（terate）。畸胎学畸胎学（teratology）是研究胚胎、胎儿和未成熟个体发育异常的原因、机理和表现的科学。广义的畸形也包括生物化学的、生理功能的和精神行为的发育缺陷。遗传因素和环境因素可引起畸形，在多数情况下，畸胎是这两类因素综合作用的结果。已知的人类主要致畸物已知的人类主要致畸物电离辐射电离辐射药物和化学品药物和化学品放射治疗放射治疗 反反 应应 停停 放射性碘放射性碘 阿巴克丁抗寄生阿巴克丁抗寄生虫药虫药锂锂 原子武器原子武器 酒酒 精精 甲巯咪唑甲巯咪唑 感感 染染氨基蝶呤氨基蝶呤 有机汞化合物有机汞化合物 风风 疹疹 麻麻 醉醉 剂剂 有机溶剂类有机溶剂类 巨细胞病毒感染巨细胞病毒感染 抗甲状腺药物抗甲状腺药物 苯苯 妥妥 因因 单纯性疱疹单纯性疱疹 白白 消消 安安 腐腐 霉霉 利利 梅梅 毒毒 异维异维A A酸酸四四 环环 素素伊拉克费卢杰婴儿畸形率近伊拉克费卢杰婴儿畸形率近10%10%可能与美军有关可能与美军有关 美国海军陆战队2004年在伊拉克战略重镇费卢杰发动“幻影愤怒”行动。2010年，费卢杰医疗人员报告，这座城市出现了空前可怕的婴儿畸形率。具体表现为惊人的先天性婴儿心脏畸形率和快速增长的婴儿神经系统畸形率。2003年，费卢杰平均每2个月出现一例畸形新生儿，而如今这一数字攀升到每天数例。2010年1月统计数字显示，当月畸形新生儿比率达到9.5%，是欧洲畸形新生儿比率的13倍。研究人员认为，美军在当年行动中动用了非常规武器白磷弹和贫铀弹可能是致畸原因。具有致畸作用的药物具有致畸作用的药物 苯妥英钠类与巴比妥类 早在20世纪60年代初就有人怀疑苯妥英钠(为抗癫痫药、抗心律失常药)有致畸作用。70年代中期，Hanson等报告了5例孕妇在妊娠期间因服用苯妥英钠而出现先天性畸形的病例。临床表现为：短鼻，鼻梁宽而扁平、眼距过宽、眼睑下垂、斜视、短颈、唇裂或腭裂、小头畸形、智力低下等。苯妥英钠致畸作用的机理可能是，进入体内后，在细胞色素氧化酶作用下形成环氧化代谢物，这种代谢物与胚胎组织共价结合，干扰处于胚胎组织大分子的功能，产生致畸作用所致。巴比妥类抗癫痫药也具有类似的致畸作用，与苯妥英钠类合用可能加重致畸作用，故患癫痫的孕妇在妊娠期间需使用抗癫痫药治疗时，选药应十分慎重。碳酸锂（抑制躁狂症作用，可以改善精神分裂症的情感障碍）妊娠头3个月服用此药，导致胚胎畸形的发生率为6%左右，特别是心血管畸形的发生率明显高于正常人群。心脏畸形的表现为三尖瓣狭窄合并房间隔缺损，称艾布斯坦综合征，正常人群的发病率为1/20000，而孕妇妊娠期间服用此药发病率可提高400倍。其它畸形诸如脑积水合并脊柱裂或脊髓膜突出、畸形足、小耳畸形等也可发生。碳酸锂 己烯雌酚 己烯雌酚临床常用于治疗阴道炎，抑制泌乳，治疗更年期综合征的某些症状治疗等。1971年美国人首先报道，孕妇妊娠期间使用己烯雌酚可使新生儿发生罕见的阴道腺癌，还可造成生殖器畸形的新生儿。女女性性新新生生儿儿表现为生殖道结构畸形、子宫颈糜烂、宫颈外翻等。男男性性新新生生儿儿表现为附睾或睾丸网囊肿、睾丸发育不全、隐睾、尿道下裂以及男性假两性畸形等。大部分畸形在青春期开始显现，90%以上在1528岁有明确诊断，平均年龄为19岁。避孕药 避孕药在临床应用已有60多年的历史，现在全世界约有5亿以上的妇女在用此类药物。避孕药可引起包括肢体、心血管和神经系统的多种畸形:1.脊柱-肛门-心脏-食道-肾-四肢畸形综合征：患儿至少同时出现上述3种畸形。肢弯曲（Camptomelic）综合征：1970年报道过因妊娠期间使用避孕药而引起包括全身骨胳畸形、小颌、腭裂及呼吸困难等临床表现10例，还出现过罕见的胫骨前曲。3.胎儿外源性性激素类接触综合征：表现为特殊面容、脐外翻、骶骨 凹陷、下尿道裂、生长发育迟缓 及智力低下等。4.四肢畸形：妊娠早期（14周以内）使用避孕药或接受性激素类治疗可 引起子代四肢畸形，表现为缺肢畸 形、短肢畸形及肩部畸形等。链霉素（用于结核病的治疗）早在1950年勒鲁（Leroux）报道了链霉素致畸作用，发现一位妊娠末期妇女，由于使用了链霉素而出生先天性耳聋的婴儿。随后越来越多的报道证实了有关链霉素可能导致新生儿第八对脑神经损害的猜测，其损害程度与孕妇妊娠期间使用此药物的剂量并无直接关系，但使用此药物越早，其对胚胎发育的不良影响就越大。动物实验结果也说明，链霉素可造成大鼠内耳的损害，但其它抗结核药物如异烟肼、乙胺丁醇、利福平等目前均未证实与先天性畸形有直接关系。四环素族（广谱抑菌剂）以荧光化合物的形式在钙化的牙齿和骨骼中沉积，引起牙齿和骨胳发育不全。人乳牙的钙化始于妊娠的第4个月末，止于出生后1114个月，孕妇妊娠中期以后使用四环素族药物，可引起胎儿乳牙黄斑沉着及牙釉质的钙化不全。动物实验四环素也有致畸的报道。四环素片 维生素A类 维生素A又称视黄醇，具有广泛的生物活性，在人类生殖功能、胚胎发育、骨骼和上皮的生长分化、免疫机制和视觉功能方面，发挥重要的生理作用。20世纪20年代起就有人发现，“外源性脂溶因子”（即维生素A类和维生素D类）可引起哺乳动物的先天性畸形。随后近百个实验证实，过量的维生素A类可引起不同种属实验动物的先天性畸形。临床上也陆续报道了孕妇妊娠期间使用过量的维生素A类而引起后代先天性畸形的病例。美国在将它投放市场时除注明孕妇禁用外，还曾对妊娠期间使用过维生素A酸的妇女进行追踪。估计至少有1000余人因服用维生素A酸而生产出先天性畸形的婴儿。表现：耳道狭窄、双向腭裂、小头 畸形、无右耳、内脏反位、小眼畸 形、无 左 眼、眼 距 过 宽、脑 积 水 等。虽然孕妇在妊娠期间维生素A的需求量 相 对 增 加，但 每 日 5000国 际 单 位 的 需求量完全可在摄食中获得，不必 另外补充。一次大剂量或长时间大 剂量服用均属不当。抗凝药（可以通过影响凝血过程中的不同环节，降低血液凝固性，以防止血栓形成和扩大）临床常用的抗凝药有维生素K、肝素和香豆素类等。香豆素已被肯定具有致畸作用。虽然孕妇在妊娠期间患栓塞性疾病的不多见，但临床上由此类药物所引起先天性畸形的病例并不罕见。根据孕妇服用的时间不同，对胚胎的致畸影响可分为两种类型：妊娠早期（妊娠前3个月）使用而引起香豆素畸形综合征和妊娠中、后期使用而引起胎儿其它畸形。妊妊娠娠早早期期使用香豆素而引起的畸形综合征的几率为25%50%。畸形表现为鼻发育不全（因鼻软骨发育不全而形成的鼻过小并且上耸，鼻扁平并凹陷于面部、鼻孔窄小等）、骨胳发育异常、眼畸形、低体重、智力低下及耳畸形等。患儿鼻的外观和功能可随年龄的增长而改善，一般仅会遗留鼻过小并且上耸。妊妊娠娠中中、后后期期使用香豆素及其衍生物不会引起香豆素畸形综合征，而主要造成中枢神经系统畸形。畸形的表现为：小脑萎缩、脑积水、小头畸形脊柱侧凸、脊柱中段发育不全、眼萎缩、先天性心脏畸形、肺部畸形、肾脏畸形、先天性失明、先天性耳聋等。妊娠妇女应避免服用香豆素类抗凝药，如有必要应以肝素代替。抗恶性肿瘤药已肯定具有致畸作用的：甲氨蝶呤、某些抗癌抗生素及抗代谢药。甲氨蝶呤在临床上除了用于治疗白血病外，还可用于治疗风湿性关节炎、牛皮癣、葡萄胎、绒毛膜上皮癌等。有人观察了20例妊娠早期使用了甲氨蝶呤的孕妇，其中3例发生自发性流产，3例出现畸胎。甲氨蝶呤引起畸形的表现为脑积水、脊髓脊膜突出、颅骨骨化迟缓、人字缝骨性连接异常、无顶骨、眼距过宽、眼眶发育不全、鼻唇沟过短、耳畸形、前臂短小、内翻足等。引起畸形的机制是干扰人体叶酸代谢的结果，补充适量的叶酸可能有预防作用。即便没有使用甲氨蝶呤的孕妇，在妊娠期间补充适量的叶酸也有预防畸形的作用。有报道妊娠期间补充适量的叶酸，可使神经管缺陷的再发率下降71%。糖皮质激素（抗炎、抗毒素、抗免疫作用）临床报道妊娠早期使用糖皮质激素的孕妇，其新生儿腭裂的发病率为1.5%，而腭裂自然发病率为0.040.1%。根据一项动物实验结果，地塞米松、倍他米松和去炎松能使小鼠产生腭裂，而强的松龙和氢化可的松很少使小鼠产生腭裂。（十一）抗甲状腺药 硫氧嘧啶类抗甲状腺药可使先天性畸形增加，表现为头皮和头发缺损，但在临床调查中发现，使用甲状腺激素治疗甲状腺功能低下的一些病人中，先天性畸形的发病率也增加，因此有人提出先天性畸形可能由于甲状腺功能异常所致，而不是抗甲状腺药的致畸作用。（十二）（十二）酒精的致畸作用酒精的致畸作用 慢性酒精成瘾妇女的后代中，约30%有轻微或严重的先天性畸形发生并表现出剂量依赖性。重度酒精成瘾妇女的后代先天性畸形发生率可达50%以上。畸形的表现为：子宫内胎儿生长缓慢、小头畸形、出生后智力发育迟缓、颌骨发育不全、唇裂或腭裂，被称为胎儿酒精综合征。据报道，孕妇每日摄取的纯酒精量在28g以上，则可使胎儿的体重低于正常值，自发性流产的发生率也高于正常人群24倍；每日摄取的纯酒精量在85g以上时，约有30%45%的孕妇娩出酒精综合征的婴儿。（十三）吸烟与先天性畸形 早在1957年就有人报道孕妇大量吸烟可导致胎儿体重不足、流产以及胎儿死亡等。致畸的原因可能是由于吸烟过程中产生大量的CO与O2竞争血红蛋白结合点所致，因CO与血红蛋白的亲和力是O2的200倍，致使红细胞不能携带氧气而导致胎儿缺氧。烟草中的尼古丁对胎儿可能也有致畸作用。大量吸烟还可使新生儿心脏的先天性畸形发生率有增加趋势。前置胎盘、胎盘过早剥离等现象在吸烟妇女的发生率也高。烟草中的尼古丁对交感神经和副交感神经都有影响，微量的尼古丁即可引起反射性血压增高。动物实验已经证明，尼古丁可引起子宫血流量减少40%，动物怀孕期缩短，子代体重减轻及中枢神经损害等现象发生。致畸作用的毒理学特点：致畸作用的毒理学特点：（一）发育阶段致畸效应的特异性 有性生殖动物由受精卵发育成为成熟个体的过程，可概括为胚泡形成、着床、器官发生、胎儿发育以及新生儿发育等阶段。胚胎所处的阶段不同，对于致畸作用呈现不同的敏感性。有性生殖动物的着床前胚泡对致死作用较为易感，对致畸作用较差。在胚胎发育后期和新生儿期的发育毒性表现为，生长迟缓和神经、内分泌以及免疫系统机能的改变。在致畸作用中，最敏感的阶段是器官发生期器官发生期，一般称为危险期或关键期(critical period）。致畸物与胚胎接触，可能造成器官发生期的形态结构异常。同一剂量同种致畸物在敏感期中与胚胎接触，可因胚胎所处发育阶段不同而出现不同的畸形。例如在受精后第8至12日期间，以20mg/kg体重剂量每日给予小鼠环磷酰胺,畸形种类可因给予的日期不同而分别为多趾、并趾、缺趾和无趾。各种不同器官对致畸作用的敏感时间存在很大差异。大鼠器官发生期为受精后9至17天，其中，眼的敏感期在受孕后9天，心脏和主动脉弓约为910天，脑约在第10天，头与脊椎骨约在第11天，泌尿生殖器官约在15天。明确致畸作用敏感期的意义，在于致畸试验中必须正确掌握动物接触受试物的时间（器官发生期），否则不能得到正确的试验结果。（二）剂量与效应关系较为复杂1.剂量与效应关系较为复杂的表现及原因（1）机体在器官形成期间与具有发育毒性的外源化学物接触，可能导致畸形，也可能导致胚胎死亡。当剂量增加时，毒性作用增强，但二者增强程度并不一定成比例，往往胚胎致死作用增强更较明显，而致畸作用并不如此。由于胚胎死亡增加，畸胎数将因而减少。（2）某种致畸物可以引起一定的畸形，但在同一条件下，给予更高的剂量，并不出现同一类型畸形。可能由于较高剂量往往造成较为严重的畸形，较低剂量一般引起的轻度畸形，而严重畸形有时可将轻度畸形掩盖。例如一种致畸物在低剂量时，可以诱发多趾，中等剂量时则诱发肢长骨缩短，高剂量时可造成缺肢或无肢。（3）许多致畸物除具有致畸作用外，还有可能同时出现胚胎死亡和生长迟缓；而且不同表现还可以相互影响，又无一定规律。因此剂量效应关系更为复杂。2.致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭 最大无作用剂量与100%致畸剂量之间距离较小，一般相差1倍，曲线斜率也较大，亦即致畸带较为狭小。往往100%致畸剂量即可出现胚胎死亡，剂量再增加，即引起母体死亡。还有人观察到致畸作用最大无作用剂量与引起100%胚胎死亡的最低剂量仅相差23倍。例如剂量为510mg/kg体重的环磷酰胺给予受孕小鼠不表现致畸作用，但增加到40mgkg体重，可引起100%胚胎死亡。致畸物剂量与反应关系说明在致畸试验中，剂量的选择具有重要意义。因致畸试验主要观察指标为活产胎仔出生时存在的畸形，所以如果胚胎或胎仔大量死亡，则影响对致畸作用的观察，即使受试物有致畸作用，亦将被掩盖，无法被观察到。（三）物种差异以及种间差异在致畸作用中较为明显 任何外来化合物的损害作用都存在物种以及种间差异，但在致畸作用中更较突出。物种差异：同一致畸物在不同动物并不一定都具有致畸作用，引起畸形的类型也不一致。例如，杀虫剂西维因对豚鼠具有致畸作用，对家兔和仓鼠并不致畸。农药二嗪农和除草剂草完隆对豚鼠与家兔致畸，但对仓鼠未见致畸作用。反应停对人类以及其它灵长类动物具有强烈致畸作用，但对小鼠和家兔即使接触较大剂量，其致畸作用仍极为轻微。种间差异：即同一物种中不同品系之间存在的差异，在致畸作用中也极明显。同一物种动物的不同品系对一种致畸物敏感性的差别很大。例如，脱氢皮质酮和生物染料锥虫蓝以及反应停都有这种现象。原因：物种及种间差异，可能由于同一致畸物在不同物种和同一物种的不同品系动物的代谢过程有一定差异；再由于致畸物主要是通过母体胎盘作用于胚胎或胎仔，而不同物种动物胎盘构造也不相同。这些差异可能是由于遗传因素，即基因型差异。二、致畸作用的机制 目前已知有很多因素可以诱发畸形，如物理性的辐射能、生物性的病毒感染以及化学性药品、农药等，其中最主要的是化学因素，即某些外源化学物。致畸作用的机制可以归纳为下列几个方面：1.基因突变和染色体畸变有些外源化学物作用于生殖细胞或体细胞，可诱发基因突变和染色体畸变，使DNA结构和功能受损，造成胚胎发育障碍，导致畸形的发生。其中，基因突变引起的人类畸形占5%左右，染色体畸变引起的人类畸形占10%左右。2.致畸物的细胞毒性作用 由于致畸物对细胞复制、转录和翻译或细胞分裂等过程的由于致畸物对细胞复制、转录和翻译或细胞分裂等过程的干扰，影响细胞的增殖，即表现出细胞毒性作用，引起某干扰，影响细胞的增殖，即表现出细胞毒性作用，引起某些组织细胞死亡。因此些组织细胞死亡。因此,在出生时形成畸形。在出生时形成畸形。如果接触致畸物的剂量较低如果接触致畸物的剂量较低,也可引起细胞死亡，但速度也可引起细胞死亡，但速度及数量可被存活细胞的增殖所补偿，因此出生时未能形成及数量可被存活细胞的增殖所补偿，因此出生时未能形成畸形。畸形。若致畸物剂量较高，在短期内造成大量细胞死亡，胚胎出若致畸物剂量较高，在短期内造成大量细胞死亡，胚胎出现无法代偿的严重损伤，则表现出胚胎致死作用。只有接现无法代偿的严重损伤，则表现出胚胎致死作用。只有接触超过致畸阈剂量一定范围的胚胎，细胞增殖速度才降低。触超过致畸阈剂量一定范围的胚胎，细胞增殖速度才降低。不能对受损组织进行补偿，但并不危及生命，所以出生时不能对受损组织进行补偿，但并不危及生命，所以出生时有畸形出现。有畸形出现。在某些情况下，同一剂量外源化学物的损害作用，在各窝在某些情况下，同一剂量外源化学物的损害作用，在各窝之间或每窝幼仔之间，同时出现胚胎致死和致畸作用。可之间或每窝幼仔之间，同时出现胚胎致死和致畸作用。可能是由于外源化学物在不同胚胎体内生物转运和代谢情况能是由于外源化学物在不同胚胎体内生物转运和代谢情况不同；不同窝内或同一窝内，不同胚胎发育阶段存在一定不同；不同窝内或同一窝内，不同胚胎发育阶段存在一定差异结果。差异结果。3.母体及胎盘的正常功能受到干扰 母体必需的某种营养素,例如维生素A和叶酸的缺乏，某些重要营养素的拮抗物的作用例如EDTA（乙二胺四乙酸）,为某些微量元素的拮抗物、母体营养失调(例如蛋白质和热能供给不足)、营养素由母体至胚胎的转运受阻、子宫和胎盘血液循环障碍包括高血压症和接触5羟色胺、麦角胺、肾上腺素等作用于血管的化学物都可都可破坏母体及胎盘稳态，造成畸形，甚至出破坏母体及胎盘稳态，造成畸形，甚至出现胚胎死亡和生长迟缓。现胚胎死亡和生长迟缓。4.酶的抑制 在细胞分化增殖过程中，一些重要酶类的抑制或破坏，将影响胚胎正常发育过程，并引起畸形，例如核糖核酸酶、DNA聚合酶、碳酸苷酶等。5.对细胞膜造成损伤 在细胞膜正常结构以及渗透性等生物物理性质改变的情况下，也可出现畸形。例如，美国科学家发现，高浓度的维生素A会破坏胚胎的细胞膜结构，孕妇过量服用维生素A可能导致新生婴儿畸形。这一结论是美国波士顿大学医学院对2.2万怀孕妇女研究后所得的。他们把这些孕妇分成2组，一组每天摄入5000国际单位的维生素A，第二组摄入量则超过1万国际单位。结果第一组新生儿中畸形的比例是1.3%，而第二组的比例是3.2%。6.细胞分化过程的某一特定阶段、步骤或环节受到干扰 此种机理与上述细胞毒性作用引起坏死机理不同。例如,除草醚其立体结构与甲状腺激素相似,可引起心脏、肾畸形和肺发育不全，其作用机理主要是干扰甲状腺激素功能。除草醚在母体及胚胎体内代谢产物为4-羟基-2，5-二氯-4-氨基二苯基醚，此种代谢物具有甲状腺激素T3的活性,T3不能透过胎盘,但此种代谢物能透过胎盘，以致引起胚胎早熟以及心脏等畸形。7.细胞内必需的能量和前体物供应不足或代谢过程受到干扰 母体中维生素和无机盐营养失调、低血糖、缺氧等都可造成畸形。由于胚胎组织增殖速度极快，在短时间内需要消耗大量代谢能量，当能量代谢环节，例如三羧酸循环受到破坏和外源化学物对生物合成前体物呈现竞争性抑制，也可造成畸形。第二节 致畸作用试验与评价 致畸作用是发育毒性中最重要的一种表现，所以外来化合物发育毒性的评定，主要是通过致畸试验。在致畸试验中除可观察到出生幼仔畸形外，也可同时发现生长发育迟缓和胚胎致死。传统常规致畸试验是评定外来化合物是否具有致畸作用的标准方法，多年来很多国家和机构都采用和推荐这一方法。一、传统常规致畸试验1动物选择 致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中选择动物的一般原则，即食性和对受试物代谢过程与人类接近，体型小，驯服，容易饲养和繁殖及价廉外，还应特别注意妊娠过程较短、每窝产仔数较多和胎盘构造及厚度与人类接近等特点。根据上述原则综合考虑，致畸试验可选用二种哺乳动物，一般首先考虑大鼠大鼠，此外可采用小鼠或家免。优点：大鼠受孕率高，每窝产仔810只，易于得到足够标本数；而且经验证明，大鼠对大多数外来化合物代谢过程，基本与人类近似，故可首先考虑。缺点：但大鼠对一般外来化合物代谢速度，往往高于小鼠和家兔，以致对化学致畸物耐受性强、易感性低，所以对人类来说有时出现假阴性。大鼠在器官发生期初期，其胎盘具有卵黄囊，称为卵黄囊胎盘，有些外来化合物，例如锥虫蓝可以干扰通过卵黄囊胎盘对胚胎的正常营养过程，并因此致畸，出现阳性结果；而人类胎盘不具有卵黄囊胎盘阶段，不存在同样问题，所以有时此种结果对人类为假阳性。小鼠自然畸形发生率较大鼠高，但低于家兔，对形成腭裂的致畸物更较敏感。家兔为草食动物，与人类代谢功能差异较大，妊娠期不够恒定，有时延长至36天，自然畸形发生率也较高。2剂量分组由于致畸作用的剂量反应关系曲线较为陡峭，斜率较大，最大无作用剂量与引起胚胎大量死亡以及母体中毒死亡的剂量极为接近。因此在确定剂量时，一方面要求找出最大无作用剂量以及致畸阈剂量；同时还要保持母体生育能力，不致大批流产和过多胚胎死亡；较多母体死亡也应避免。一般应先进行预试，预试的目的是找出引起母体中毒的剂量。剂量/mg10.1致畸率根据预试结果可以确定正式试验剂量。应最少设3个剂量组，另设对照组。原则上最高剂量组，可以引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减轻、死亡不超过10%。最低剂量组不应观察到任何中毒症状；中间剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒症状。其剂量与高剂量和低剂量成等比级数关系。一般最高剂量不超过LD50的1/51/3，低剂量可为1/1001/30。这一原则在预试验中也可试用。如已掌握或能估计人体实际接触量，也可将实际接触量作为低剂量，并以其10倍左右为最高剂量。凡急性毒性较强的受试物，所采用剂量应稍低，反之可较高。每组动物大鼠或小鼠为1220只，家兔812只，狗等大动物34只。在一般常规试验中，除设有3个剂量组和一个对照组外，如受试物溶于某种溶剂或介质中给予动物，则另设溶剂对照组。有时为了更好地验证试验结果，另设阳性对照组，按大鼠每kg体重15 000IU维生素A剂量，或将每ml含50 000IU维生素A的浓鱼肝油，按每100g体重1 ml剂量给大鼠灌胃。此外敌枯双、五氯酚钠等也可采用。3动物交配处理将性成熟雌雄动物按雌雄l：1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。确定受孕方法是阴栓检查或阴道涂片精子检查。出现阴栓或精子之日即为受孕0日，也有人作为第1日。准确确定受孕日对精确掌握动物接触受试物时间、最后处死动物及确定进行检查的日期非常重要。孕鼠鉴定方法 1 一般阴栓检查法:用滴管轻触阴门口处，如发现有乳白色、固态胶状物即阴道栓，阻塞阴道口而使滴管不能进入阴道内，可判定为阳性；否则为阴性。2.托盘阴栓检查法:拉出鼠盒下的托盘，仔细观察，如发现乳白色（有时全部或部分为粉红色）、鼠便形、固态胶状颗粒物，即脱落的阴栓，可判定为阳性；否则为阴性。3.精子检查法:用一滴管取少量生理盐水释放于被检母鼠的阴道内，再吸出少许阴道内容物，滴于载玻片，用光学显微镜在100倍下检查，发现精子者为阳性；否则为阴性。由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动物接触受试物的时间，必须在器官发生期。如果提前在着床前接触，将影响受精卵的着床。如在胚胎发育的最初阶段，例如裂卵期和囊胚期接触受试物，往往可使胚胎死亡，不能造成畸形。如在器官发生期以后接触受试物，则各种器官已发育成熟，致畸作用不易表现。只有器官发生期的胚胎，对致畸物最为敏感，易于出现畸形。大鼠和小鼠一般可自受孕后第5天开始给予受试物，每日一次，持续到第15天。接触受试物的方式与途径应与人体实际接触情况一致，一般多经口给予。也可采用灌胃方式，以保证剂量准确，效果较混入饲料喂给为好。在特殊情况下，也可采用腹腔注射法，效果与经口近似。试验期间每23天称取母鼠体重。一方面可根据体重增长，随时调整给予受试物的剂量，同时也可观察受孕动物的妊娠情况和胚胎发育情况。受孕动物的体重如持续增长，则表示妊娠过程及胚胎发育正常；如体重停止增长或下降，可能由于受试物的毒性作用或母体的其它原因，引起胚胎死亡或流产。4胎仔检查自然分娩前12日将受孕动物处死，剖腹取出子宫及活产胎仔，并另行记录死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第1920天，小鼠第1819天，家兔在第29天。活产胎仔取出后，先检查性别，逐只称重，并按窝计算平均体重，然后由下列几方面进行畸形检查：外观畸形肉眼检查，例如露脑；肉眼检查内脏及软组织畸形，例如腭裂；骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。畸形检查只限活产胎仔。露脑颅骨部分或完全缺失，脑组织部分或全部暴露。腭裂腭裂腭：为口腔上壁，前面部分，称“硬腭”；后面部分是结缔组织和肌肉构成的，称“软腭”。腭裂：口腔与鼻腔间有缺裂存在。通常腭裂可分为四种类型：软腭裂，不并发唇裂；软硬腭裂，常并发单侧不完全性唇裂；单侧完全腭裂，常并发单侧完全性唇裂；双侧完全性腭裂，常与双侧完全性唇裂并存。在临床上以种腭裂最为多见，种最少见。软腭裂单侧完全性腭裂（左侧），合并左侧完全性唇裂双侧完全性腭裂软硬腭裂，常并发单侧不完全性唇裂以上检查只能检出结构与形态异常的畸形，不能检出可能发生的生化功能或神经行为缺陷。因此有人主张将试验雌鼠保留1/4左右，待其自然分娩，并将出生幼仔饲养观察，至少到断奶，以便检查可能存在的先天缺陷和生理功能异常。5结果评定 在致畸试验结果评定时，主要计算畸胎总数和畸形总数。计算畸胎总数时，每一活产幼仔出现一种或一种以上畸形均作为一个畸胎。计算畸形总数时，在同一幼仔每出现一种畸形，即作为一个畸形；如出现二种或二个畸形，则作为二个畸形计，并依此类推。计算时还要对剂量反应关系加以分析。更重要的是按下列指标将各剂量组与对照组结果进行比较。（1）活产幼仔平均畸形出现数：即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。对较为重要的畸形，还可分别单独进行计数。畸形总数活产幼仔平均畸形出现数=活产幼仔总数（2）畸胎出现率：即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所占的百分率。出现畸形的胎仔总数畸胎出现率=100%活产胎仔总数（3）母体畸胎出现率：即出现畸形胎仔的母体在妊娠母体总数中所占的百分率。计算出现畸形母体数时，同一母体无论出现多少畸形胎仔或多少种畸形，一律按一个出现畸胎的母体计算。出现畸胎的母体数母体畸胎出现率=100%妊娠母体数6致畸物以及发育毒性作用物危险度评定（1）欧共体（EEC）和经济合作与发展组织（OECD）建议的致畸物分级标准。主要根据动物试验和人群调查资料，具体分级标准：1级，已确定人类母体接触后可引起子代先天性缺陷；2A级，对动物肯定致畸，但对人类致畸作用尚未确定因果关系；2B级，动物试验结果肯定致畸，但无人类致畸资料；3级，尚无结论性肯定致畸证据或资料不足；4级，动物试验阴性，人群中调查结果未发现致畸。（2）致畸指数：母体LD50与胎仔最小致畸作用剂量之比，即母体LD50胎仔最小致畸作用剂量。这一比值愈大，致畸作用愈强，一般认为比值10以下者，不具致畸作用，10100具致畸作用，100以上致畸作用强烈。（3）相对致畸指数（RTI）：成年动物最小致死剂量（LD01）与引起5%活产胎仔出现畸形的剂量（tD05）之比值，即LD01tD05。（4）母体毒性与发育毒性比值：或称成年毒性与发育毒性比值，即对母体最低损害作用剂量（A）与胎仔最低损害作用剂量（D）之比（AD）。一般认为AD比值为3或3以上者，则具有发育毒性危险性。比值越大，危险性越高，3以下者，相对危险性较低或不具危险性。在一般情况下，大多数化合物AD比值均在3以下，以及12范围内。关于母体和胎仔最低损害作用的具体表现，在母体主要为体重增长减少，出现某些临床症状以及死亡，对胎仔则为致畸以及其它发育毒性表现。二、致畸物体内筛检试验法 体内筛检试验法。主要研究筛检对象为受孕小鼠或大鼠。实验最少设两个剂量组和一个对照组。高剂量组给予未孕鼠最小有作用剂量，允许产生明显母体毒性。在妊娠6-15日期间，每日记录母鼠体重，待其自然分娩。本法是利用孕鼠对外源化学物是否具有致畸作用,进行初步筛检的体内试验。除可初步观察大体畸形外,还可观察胚胎致死、生长迟缓等其它发育毒性表现，其特点是简单易行，不进行传统常规致畸试验中需要的检查，时间、费用和人力都较节约，可满足大量外源化学物进行致畸试验的需要。此外，还可确定生长发育迟缓是否为可逆性。三、体外致畸作用试验法 传统的动物整体致畸试验需要大量的试验动物，耗费大量的人力、物力、财力和时间，且不适于探讨致畸作用的机制。因此，应用短期的体外致畸试验方法评价外源化学物的致畸作用受到了广泛的重视。常见的方法包括以下几种：1.全胚胎培养法 全胚胎培养法是将试验动物的全胚胎在一定的培养基中进行培养，观察在接触受试物的情况下，是否呈现致畸作用及发育毒性。胚胎可来自大鼠、小鼠、家兔，也可来自鸡、鱼和蛙类。根据胚胎所处的发育阶段不同，可分为着床前培养和着床后培养。由于着床后培养是在器官发生期，因此培养效果较好，一般采用着床后培养。观察指标为胚胎存活力和形态异常变化，如胚胎外形、卵黄囊、体节数等的发育情况。2.器官培养法器官培养法是将胚胎或胎仔组织、器官或器官的一部分，如胚胎肢芽、腭板、后肾、肺等在体外培养，观察外源化学物对其发育过程的影响。器官培养法分为静态悬浮培养法和非静态悬浮培养法两种。前者是将器官置于一支持物上