【教学课件】第九章发育毒性与致畸作用.ppt

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1、第第 九九 章章 发发育育毒毒性性与与致致畸畸作作用用 卫生毒理学教研室卫生毒理学教研室2004.5基本概念基本概念致畸作用的毒理学特点致畸作用的毒理学特点致畸作用机理致畸作用机理外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 第一节发育毒性及其评定第一节发育毒性及其评定 第二节发育毒性及其评定第二节发育毒性及其评定 基本概念基本概念 发育毒性发育毒性(developmental toxicity)(developmental toxicity)指出生前经父体和指出生前经父体和(或或)母体接触外源性理化因素引起的在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。具体表现可分为子

2、代到达成体之前出现的有害作用。具体表现可分为:v生长迟缓生长迟缓:即胚胎与胎仔的发育过程在外源化学物影响下，较正常的发即胚胎与胎仔的发育过程在外源化学物影响下，较正常的发育过程缓慢。育过程缓慢。v致畸作用致畸作用:由于外源化学物干扰，活产胎仔胎儿出生时，某种器官表现由于外源化学物干扰，活产胎仔胎儿出生时，某种器官表现形态结构异常。形态结构异常。v功能不全或异常功能不全或异常:即胎仔的生化、生理、代谢、免疫、神经活动及行为即胎仔的生化、生理、代谢、免疫、神经活动及行为的缺陷或异常。的缺陷或异常。v胚胎或胎仔致死作用胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化学物在一定剂量范围内，可在胚某些外源化学物在一定剂

3、量范围内，可在胚胎或胎仔发育期间对胚胎或胎仔具有损害作用，并使其死亡。胎或胎仔发育期间对胚胎或胎仔具有损害作用，并使其死亡。发发育育毒毒性性及及其其评评定定畸形、畸胎和致畸物畸形、畸胎和致畸物 v畸形畸形(malformation)(malformation):器官形态的异常。器官形态的异常。v畸胎畸胎(terateterate):具有畸形的胚胎或胎仔。具有畸形的胚胎或胎仔。v致畸物或致畸原致畸物或致畸原(teratogenteratogen):凡在一定剂量下，能通凡在一定剂量下，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

4、合物。出生后具有畸形的化合物。v致畸试验致畸试验:评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。发发育育毒毒性性及及其其评评定定基本概念基本概念 胚胎毒性作用胚胎毒性作用(embryotoxicityembryotoxicity)外源化学物引起的胎仔生长发育迟缓和功能外源化学物引起的胎仔生长发育迟缓和功能缺陷不全的损害作用。其中不包括致畸和胚胎致缺陷不全的损害作用。其中不包括致畸和胚胎致死作用。死作用。母体毒性作用母体毒性作用(maternal(maternaltoxicity)toxicity)母体毒性作用是指外源化学物在一定剂量下，母体毒性作用是指外源化学物在

5、一定剂量下，对受孕母体产生的损害作用。具体表现包括体重对受孕母体产生的损害作用。具体表现包括体重减轻、出现某些临床症伏、直至死亡。减轻、出现某些临床症伏、直至死亡。发发育育毒毒性性及及其其评评定定基本概念基本概念 母体毒性作用与致畸作用关系母体毒性作用与致畸作用关系v具有致畸作用，但无母体毒性出现。v出现致畸作用的同时也表现母体毒性。v不具有特定致畸作用机理，但可破坏母体正常生理稳态。v仅具有母体毒性，但不具有致畸作用。v在一定剂量下，既不呈现母体毒性，也未见致畸作用。发发育育毒毒性性及及其其评评定定基本概念基本概念 畸形与变异畸形与变异v在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称为畸形。在胚胎或胎儿

6、出现器官形态结构异常称为畸形。v机体的形态结构或生理功能，在同一物种的子代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，有时出现不完全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，即为变异。相同的现象，即为变异。发发育育毒毒性性及及其其评评定定基本概念基本概念 致畸作用的毒理学特点致畸作用的毒理学特点 器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感剂量与效应关系较为复杂剂量与效应关系较为复杂v剂量效应关系复杂的表现及原因v致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭v致畸作用最大无作用剂量问题尚有不同意见 发发育育毒毒性性及及其其评评定定物种差异以及个体差异

7、在致畸作用中较为明显物种差异以及个体差异在致畸作用中较为明显v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。v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。发发育育毒毒性性及及其其评评定定致畸作用的毒理学特点致畸作用的毒理学特点 致畸作用机理致畸作用机理 Wilsom(1977)Wilsom(1977)提出了畸形发生的提出了畸形发生的9 9种机制，种机制，包括包括突变、染色体断裂、有丝分裂改变、改突变、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变核酸完整性或功能、减少前体或底物的补给、减少能源支持、改变膜特性、渗透压不给、减少能源支持、改

8、变膜特性、渗透压不平衡和酶抑制作用平衡和酶抑制作用。近年来在分子水平的研。近年来在分子水平的研究有很大的进展，虽然胚胎有代偿机制弥补究有很大的进展，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步骤在损伤和修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。复之间的平衡。发发育育毒毒性性及及其其评评定定干扰基因干扰基因表达基因突变与染色体畸变表达基因突变与染色体畸变损伤细胞和分子水平的翻译损伤细胞和分子水平的翻译细胞调亡细胞调亡干扰细胞干扰细胞通过胎盘毒性引起发育毒性通过胎盘毒性引起发育毒性干扰母体稳态干扰母体稳态内

9、分泌干扰作用内分泌干扰作用 发发育育毒毒性性及及其其评评定定致畸作用机理致畸作用机理 外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 传统常规致畸试验传统常规致畸试验v动物选择动物选择v剂量分组剂量分组v动物交配处理动物交配处理v胎仔检查胎仔检查发发育育毒毒性性及及其其评评定定v动物选择动物选择:致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中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、繁殖及价廉外，还应特别注意妊

10、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每窝产仔数较多和胎盘构造及厚度与人类接近等特点等特点。外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 发发育育毒毒性性及及其其评评定定v剂量分组剂量分组 一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂量。最少设量。最少设3 3个剂量组，另设对照组。原则上最高剂量个剂量组，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、死亡不超过轻、死亡不超过10%10%。最低剂量组不应观察到任何中毒。最低剂量组不应观察到任何中毒症状；中间剂量

11、组可以允许母体出现某些极轻微中毒症状；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。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一般最高剂量不超过LD50的的1/51/3，低剂量可为，低剂量可为1100130。外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 发发育育毒毒性性及及其其评评定定v动物交配处理动物交配处理 每组动物大鼠或小鼠为每组动物大鼠或小鼠为1220只，家兔只，家兔812只，狗等只，狗等大动物大动物34只。只。将性成熟雌雄动物按雌雄将性成熟雌雄动物按雌雄l l：1 1或或2 2：1 1比例同笼交配。每比例同笼交配。每日将已

12、确定受孕雌鼠随机分入各剂量组和对照组。日将已确定受孕雌鼠随机分入各剂量组和对照组。出现阴出现阴栓或精子之日即为受孕栓或精子之日即为受孕0 0日，也有人作为第日，也有人作为第1 1日。日。由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动物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。接触受试物的时间，必须在器官发生期。外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 发发育育毒毒性性及及其其评评定定v胎仔检查胎仔检查 自然分娩前自然分娩前1-21-2日将受孕动物处死，日将受孕动物处死，剖腹取出子宫及活产胎仔，并另行记录剖腹取出子宫及活产胎仔，并另行记录死胎及吸收胎

13、。一般大鼠在受孕后第死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第19-19-2020天，小鼠第天，小鼠第18-1918-19天，家兔在第天，家兔在第2929天。天。外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 发发育育毒毒性性及及其其评评定定下列几方面进行畸形检查下列几方面进行畸形检查：外观畸形肉眼检查外观畸形肉眼检查，例如露脑；，例如露脑；肉眼检查内脏及软组织畸形，肉眼检查内脏及软组织畸形，例如腭裂；例如腭裂；骨骼畸形检查骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。畸形检查只限活产胎仔。畸形检查只限活产胎仔。外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 发发育育毒毒性性及

14、及其其评评定定v结果评定结果评定活产幼仔平均畸形出现数活产幼仔平均畸形出现数:即根据出现的畸形总数，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。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:即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所占的百分率。占的百分率。母体畸胎出现率母体畸胎出现率:即出现畸形胎仔的母体在妊娠母体即出现畸形胎仔的母体在妊娠母体总数中所占的百分率。总数中所占的百分率。发发育育毒毒性性及及其其评评定定外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几点：确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几

15、点：任何结果必须通过统计计算方法进行剂量组与对照组对比；任何结果必须通过统计计算方法进行剂量组与对照组对比；必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两种动物进行试验。由于物种差异，对动物不具有致畸作用的种动物进行试验。由于物种差异，对动物不具有致畸作用的外源化学物对人是否致畸的问题，应格外认真对待。外源化学物对人是否致畸的问题，应格外认真对待。外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 发发育育毒毒性性及及其其评评定定发育毒性的替代试验发育毒性的替代试验 v大鼠全胚胎培养大鼠全胚胎培养 v胚胎细胞微团培养胚胎细胞微团培养v小鼠胚胎干细胞试验小鼠胚胎干细胞试验v发育毒性的体内预筛试验发育毒性的体内预筛试验(C.K.(C.K.试验试验)发发育育毒毒性性及及其其评评定定外源化学物发育毒性的评价外源化学物发育毒性的评价 问 题n1 1、致畸作用的毒理学特点是什么？、致畸作用的毒理学特点是什么？n2 2、发育毒性的评定指标是什么？、发育毒性的评定指标是什么？