1、第八章第八章 化學毒物的生殖及發育毒性化學毒物的生殖及發育毒性第一節第一節 致畸試驗致畸試驗第二節第二節 繁殖試驗繁殖試驗第一節第一節 致畸試驗致畸試驗1 致畸作用致畸作用由于外源化學物干擾，活產胎仔出生時，某種器官表現形態結構異由于外源化學物干擾，活產胎仔出生時，某種器官表現形態結構異常的現象稱為外源化學物的致畸作用。常的現象稱為外源化學物的致畸作用。2 畸形畸形器官形態的異常。器官形態的異常。3 畸胎畸胎具有畸形的胚胎或胎仔。具有畸形的胚胎或胎仔。 4 致畸物（致畸原）致畸物（致畸原）在一定劑量下，能通過母體對胚胎或胎兒正常發育過程造成干擾，在一定劑量下，能通過母體對胚胎或胎兒正常發育過程

2、造成干擾，使子代出生后具有畸形的化合物。使子代出生后具有畸形的化合物。 5 生殖毒性生殖毒性生殖毒性指外源化學物對生殖過程的損害作用。主要包括對生殖細生殖毒性指外源化學物對生殖過程的損害作用。主要包括對生殖細胞發生、卵胞發生、卵細胞受精細胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳過程的損害作、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳過程的損害作用。評定方法用。評定方法即為生殖毒性試驗。即為生殖毒性試驗。6 發育毒性發育毒性發育毒性指外源化學物對胚胎發育、胎仔發育以及出生幼仔發育的發育毒性指外源化學物對胚胎發育、胎仔發育以及出生幼仔發育的損損害作用。評定方法稱為發育毒性試驗害作用。評定方法稱為發育毒性試驗，其中主要為

3、致畸試驗。，其中主要為致畸試驗。 發育毒性的表現形式：發育毒性的表現形式： 生長遲緩生長遲緩:即胚胎與胎仔的發育過程在外源化學物影響下，較正即胚胎與胎仔的發育過程在外源化學物影響下，較正常的發育過程緩慢。常的發育過程緩慢。 致畸作用致畸作用:由于外源化學物干擾，活產胎仔胎兒出生時，某種器由于外源化學物干擾，活產胎仔胎兒出生時，某種器官表現形態結構異常。官表現形態結構異常。 功能不全或異常功能不全或異常:即胎仔的生化、生理、代謝、免疫、神經活動即胎仔的生化、生理、代謝、免疫、神經活動及行為存在缺陷或異常。及行為存在缺陷或異常。 胚胎或胎仔致死作用胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化學物可在胚胎或胎仔

4、發育期間某些外源化學物可在胚胎或胎仔發育期間對其產生損害作用，并導致其死亡。對其產生損害作用，并導致其死亡。 7 致畸試驗目的致畸試驗目的確定一種受試物是否具有致畸作用。確定一種受試物是否具有致畸作用。8 致畸試驗的基本原理致畸試驗的基本原理胚胎在器官形成期，可因受到化學物或放射性物質的作用，使細胚胎在器官形成期，可因受到化學物或放射性物質的作用，使細胞分化、器官形成和正常發育受到組織，以致出現胎仔器官的器胞分化、器官形成和正常發育受到組織，以致出現胎仔器官的器質性缺陷兒呈現畸形。因此，可通過觀察妊娠母體在敏感期（胎質性缺陷兒呈現畸形。因此，可通過觀察妊娠母體在敏感期（胎兒器官形成期）接觸受試

5、物后胚胎及胎仔的發育狀況來評價某種兒器官形成期）接觸受試物后胚胎及胎仔的發育狀況來評價某種外源化學物有無致畸作用。外源化學物有無致畸作用。9 致畸試驗的基本方法致畸試驗的基本方法9.1 實驗動物實驗動物選用兩種成年哺乳動物，大鼠和小鼠，大鼠和家兔選用兩種成年哺乳動物，大鼠和小鼠，大鼠和家兔大鼠作為致畸試驗首選動物的原因：大鼠作為致畸試驗首選動物的原因：大鼠對大多數外源化學物的代謝過程與人類相似大鼠對大多數外源化學物的代謝過程與人類相似大鼠的受孕率較高，每窩產仔可達大鼠的受孕率較高，每窩產仔可達8-12只，易獲得所需樣本數只，易獲得所需樣本數胎仔大小適中，易觀察畸形情況胎仔大小適中，易觀察畸形情

6、況9.2 動物交配動物交配雌雄按照：雌雄按照：1:1或或2:1的比例同籠交配的比例同籠交配9.3 劑量分組劑量分組高劑量組可選擇雌鼠高劑量組可選擇雌鼠LD50的的1/5-1/3劑量，低劑量組取劑量，低劑量組取LD50的的1/50 -1/30 劑量。劑量。9.4 動物剖檢動物剖檢應在預期分娩前應在預期分娩前1-2d（大鼠受孕后（大鼠受孕后19-20d，小鼠受孕后，小鼠受孕后18-19d）處）處死母鼠，進行檢查。死母鼠，進行檢查。9.5 胎仔觀察胎仔觀察畸形觀察（外觀畸形、內臟畸形、骨骼畸形）、畸胎計數、死胎和畸形觀察（外觀畸形、內臟畸形、骨骼畸形）、畸胎計數、死胎和吸收胎計數吸收胎計數9.6 結

7、果判定方法結果判定方法畸胎出現率畸胎出現率(%)=(畸形胎仔總數畸形胎仔總數/活胎總數活胎總數)100%活胎仔平均畸形出現數活胎仔平均畸形出現數(%)=畸形總數畸形總數(活胎活胎)/活胎總數活胎總數100%著床后死亡率著床后死亡率(%)=(吸收胎數吸收胎數+死胎數死胎數)/著床數著床數 )100%1 1 試驗方法試驗方法（三代兩窩三代兩窩 ）（斷奶或出生周）（斷奶或出生周） 給予受試物到周給予受試物到周 第一次交配第一次交配第二次交配第二次交配觀察三個月，喂飼普通飼料，觀察三個月，喂飼普通飼料，觀察其生長發育情況觀察其生長發育情況 斷乳后給予受試斷乳后給予受試物到周物到周 觀察三個月，喂飼普通

8、飼料，觀察三個月，喂飼普通飼料，觀察其生長發育情況觀察其生長發育情況 斷乳后給予受試斷乳后給予受試物到周物到周 第二節第二節 繁殖試驗繁殖試驗2 觀察指標觀察指標第九章第九章 化學毒物的致突變作用化學毒物的致突變作用第一節第一節 遺傳學基礎遺傳學基礎第二節第二節 化學毒物致突變的類型化學毒物致突變的類型第三節第三節 化學毒物致突變的機制化學毒物致突變的機制第四節第四節 致突變作用的研究方法致突變作用的研究方法第一節第一節 遺傳學基礎遺傳學基礎1 1 突變突變遺傳物質結構本身的變化及其引起的變異稱為突變，突變實際上遺傳物質結構本身的變化及其引起的變異稱為突變，突變實際上是遺傳物質的一種可遺傳的變

9、異。分為自發突變和誘發突變兩種。是遺傳物質的一種可遺傳的變異。分為自發突變和誘發突變兩種。2 2 DNADNA與基因結構與基因結構DNADNA分子有一個脫氧核糖、一個磷酸根和一個堿基構成。分子有一個脫氧核糖、一個磷酸根和一個堿基構成。DNADNA的的堿堿基有四種：腺嘌呤基有四種：腺嘌呤A/A/胸腺嘧啶胸腺嘧啶T/T/胞嘧啶胞嘧啶C/C/鳥嘌呤鳥嘌呤G G基因是具有遺傳效應的基因是具有遺傳效應的DNADNA片段，是控制生物性狀的基本遺傳單片段，是控制生物性狀的基本遺傳單位。位。基因有多個基因有多個DNADNA分子構成。分子構成。數個數個DNADNA分子組成的具有完整功能的最小單位稱為基因。分子組

10、成的具有完整功能的最小單位稱為基因。3 3 染色體的結構染色體的結構染色體成對出現，基因也成對存在；在配子中每對基因只有一個，而每對同源染染色體成對出現，基因也成對存在；在配子中每對基因只有一個，而每對同源染色體也只有一條；個體中成對染色體（基因）一個來自父本，另一個來自母本。色體也只有一條；個體中成對染色體（基因）一個來自父本，另一個來自母本。4 4 體細胞和生殖細胞體細胞和生殖細胞 體細胞為二倍體，遺傳損傷不會傳遞給子代體細胞為二倍體，遺傳損傷不會傳遞給子代 生殖細胞為單倍體，突變可傳遞給子代生殖細胞為單倍體，突變可傳遞給子代 基因分為顯性表達基因和陰性表達基因基因分為顯性表達基因和陰性表

11、達基因 顯性突變無論是純合子還是雜合子子代均會出現表型異常顯性突變無論是純合子還是雜合子子代均會出現表型異常 隱性突變如為純合子，將出現表型異常隱性突變如為純合子，將出現表型異常 隱性突變如為雜合子，則表現為表型正常的攜帶者隱性突變如為雜合子，則表現為表型正常的攜帶者第二節第二節 化學毒物致突變的類型化學毒物致突變的類型1 1 基因突變基因突變1.1 1.1 堿基置換堿基置換1.21.2 移碼移碼1.3 1.3 大段損傷大段損傷大段損傷是大段損傷是DNADNA大段缺失或插入，這種損傷有時可跨越兩個甚至大段缺失或插入，這種損傷有時可跨越兩個甚至數個基因。數個基因。2 2 染色體畸變染色體畸變染色

12、體結構異常的類型：染色體結構異常的類型： 倒位倒位 易位易位 缺失缺失 重復重復2 2 染色體數目異常染色體數目異常整數倍畸變整數倍畸變 單倍體單倍體 三倍體三倍體 四倍體四倍體非整數倍畸變非整數倍畸變 4545條染色體條染色體 4747條染色體條染色體第第三三節節 化學毒物致突變的機理化學毒物致突變的機理1 1 以以DNADNA為靶的損傷機理為靶的損傷機理1 1.1 .1形成形成DNADNA加成物加成物毒物與毒物與DNADNA通過共價鍵形成加和物，引起堿基錯配或移碼突變。通過共價鍵形成加和物，引起堿基錯配或移碼突變。1 1.2 .2 平面大分子插入平面大分子插入DNADNA鏈條鏈條毒物以非共

13、價鍵（靜電吸附）的形式嵌入毒物以非共價鍵（靜電吸附）的形式嵌入DNADNA單鏈的堿基之間或單鏈的堿基之間或DNADNA雙螺旋結構的相鄰多核苷酸鏈之間，造成移碼突變。雙螺旋結構的相鄰多核苷酸鏈之間，造成移碼突變。1 1.3 .3 形成形成DNA-DNA-蛋白質交聯物蛋白質交聯物毒物導致毒物導致DNADNA與蛋白質發生共價交聯，改變與蛋白質發生共價交聯，改變DNADNA構象，導致構象，導致DNADNA不易修復或錯誤修復。不易修復或錯誤修復。1 1.4 .4 改變或破壞堿基的化學結構改變或破壞堿基的化學結構毒物可氧化堿基，改變其結構，引起毒物可氧化堿基，改變其結構，引起DNADNA鏈的斷裂，或導致其

14、在鏈的斷裂，或導致其在復制過程中發生堿基置換。復制過程中發生堿基置換。1 1.5 .5 堿基類似物取代堿基類似物取代DNADNA分子的堿基分子的堿基堿基類似物在堿基類似物在DNADNA合成期與正常堿基競爭，取代其位置，導致錯合成期與正常堿基競爭，取代其位置，導致錯誤配對、發生堿基置換。誤配對、發生堿基置換。1 1.6 .6 形成形成DNADNA二聚體二聚體紫外線等刺激紫外線等刺激DNADNA分子，可使其產生環丁烷嘧啶二聚體，這阻止分子，可使其產生環丁烷嘧啶二聚體，這阻止了了DNADNA的復制，引起細胞死亡。的復制，引起細胞死亡。2 2 以非以非DNADNA為靶的損傷機理為靶的損傷機理2 2.1

15、 .1 對對DNADNA合成和修復有關酶的影響合成和修復有關酶的影響某些毒物能破壞某些毒物能破壞DNADNA修復酶的結構，導致酶失活，間接導致修復酶的結構，導致酶失活，間接導致DNADNA損傷。損傷。2 2.2 .2 干擾紡錘體的功能干擾紡錘體的功能某些毒物可抑制紡錘體的功能。完全抑制可導致染色體整數倍畸某些毒物可抑制紡錘體的功能。完全抑制可導致染色體整數倍畸變，部分抑制則可導致染色體非整數倍畸變。變，部分抑制則可導致染色體非整數倍畸變。3 3 突變的后果突變的后果3 3.1 .1 體細胞體細胞如果致突變物作用于體細胞，致突變物僅影響接觸致突變物的個如果致突變物作用于體細胞，致突變物僅影響接觸

16、致突變物的個體，不影響下一代。導致個體產生腫瘤、畸形、動脈硬化、糖尿體，不影響下一代。導致個體產生腫瘤、畸形、動脈硬化、糖尿病及衰老等。病及衰老等。3 3.2 .2 生殖細胞生殖細胞導致遺傳易感性的改變；導致遺傳性疾病；致死性突變（配子死導致遺傳易感性的改變；導致遺傳性疾病；致死性突變（配子死亡、自發流產、死胎和畸胎）亡、自發流產、死胎和畸胎）第四節第四節 化學毒物致突變作用的研究方法化學毒物致突變作用的研究方法1 1 細菌回復突變試驗（細菌回復突變試驗（AmesAmes試驗）試驗）2 2 哺乳動物細胞基因突變試驗哺乳動物細胞基因突變試驗3 3 微核試驗微核試驗4 4 染色體畸變試驗染色體畸變

17、試驗5 5 顯性致死試驗顯性致死試驗6 6 程序外程序外DNADNA合成試驗合成試驗7 7 姐妹染色單體交換試驗姐妹染色單體交換試驗8 8 果蠅伴性隱性致死試驗果蠅伴性隱性致死試驗9 9 精子畸形試驗精子畸形試驗鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（AmesAmes試驗）的原理：試驗）的原理：AmesAmes試驗是采用鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型突變菌株作為試驗是采用鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型突變菌株作為指示物，檢測受試物能夠引起基因突變的試驗。其原理是鼠傷寒指示物，檢測受試物能夠引起基因突變的試驗。其原理是鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸營養缺陷型菌株在某個調控組氨酸合成的基因

18、沙門氏菌的組氨酸營養缺陷型菌株在某個調控組氨酸合成的基因上發生了點突變，喪失了合成組氨酸的能力，突變的菌株必須依上發生了點突變，喪失了合成組氨酸的能力，突變的菌株必須依賴外源性組氨酸才能生長，而在無組氨酸的選擇性培養基上不能賴外源性組氨酸才能生長，而在無組氨酸的選擇性培養基上不能存活。致突變物可使其基因發生回復突變，使其在缺乏組氨酸的存活。致突變物可使其基因發生回復突變，使其在缺乏組氨酸的選擇性培養基上也能生長，并形成可見菌落。根據選擇性培養上選擇性培養基上也能生長，并形成可見菌落。根據選擇性培養上回復菌落數的變化來判斷受試物是否有致突變性。回復菌落數的變化來判斷受試物是否有致突變性。（小鼠）

19、精子畸形試驗的原理：（小鼠）精子畸形試驗的原理：精子的成熟和正常形態受多種基因調控。當這些基因中的任何一精子的成熟和正常形態受多種基因調控。當這些基因中的任何一個在化合物的作用下發生突變，就會導致精子畸形率增高。某些個在化合物的作用下發生突變，就會導致精子畸形率增高。某些特殊的染色體重排，如性特殊的染色體重排，如性- -常染色體易位是精子產生畸形的主要機常染色體易位是精子產生畸形的主要機理。如在顯微鏡下觀察到精子畸形率顯著升高，則提示外源化學理。如在顯微鏡下觀察到精子畸形率顯著升高，則提示外源化學物可能存在潛在致畸的可能性。物可能存在潛在致畸的可能性。（感染和體溫升高也會導致精子（感染和體溫升

20、高也會導致精子出現畸形的可能性）。出現畸形的可能性）。第五節第五節 致突變毒性的評價致突變毒性的評價我國衛生部在我國衛生部在食品安全性毒理學評價程序食品安全性毒理學評價程序(1994)中對遺傳毒中對遺傳毒理學試驗的要求是：根據受試物的理化性質以及對遺傳物質作用理學試驗的要求是：根據受試物的理化性質以及對遺傳物質作用終點的不同，并兼顧體外和體內試驗以及體細胞和生殖細胞的原終點的不同，并兼顧體外和體內試驗以及體細胞和生殖細胞的原則，在則，在Ames試驗、小鼠骨髓微核試驗或骨髓細胞染色體畸變試驗試驗、小鼠骨髓微核試驗或骨髓細胞染色體畸變試驗、小鼠精子畸形試驗和睪丸染色體畸變試驗中選擇四項，如其中、小

21、鼠精子畸形試驗和睪丸染色體畸變試驗中選擇四項，如其中一項試驗為陽性，還應在其他備選試驗一項試驗為陽性，還應在其他備選試驗(V79細胞細胞HGPRT基因突基因突變試驗，顯性致死試驗，果蠅伴性隱性致死試驗，變試驗，顯性致死試驗，果蠅伴性隱性致死試驗，UDS試驗試驗)中再中再選擇兩項試驗進行。選擇兩項試驗進行。第十章第十章 外源化學物的致癌作用外源化學物的致癌作用第一節第一節 化學致癌物質化學致癌物質第二節第二節 化學致癌過程化學致癌過程第三節第三節 化學致癌物的評價化學致癌物的評價第一節第一節 化學致癌物質化學致癌物質1 化學致癌物化學致癌物凡能引起動物和人類腫瘤、增加其發病率和死亡率的化合物均稱

22、凡能引起動物和人類腫瘤、增加其發病率和死亡率的化合物均稱為化學致癌物。為化學致癌物。2 化學致癌作用化學致癌作用化學致癌物在體內引起腫瘤的過程稱為化學致癌作用。化學致癌物在體內引起腫瘤的過程稱為化學致癌作用。3 化學致癌物的分類化學致癌物的分類3.1 國際癌癥中心（國際癌癥中心（IARC）對化學物的分組（根據證據強度）對化學物的分組（根據證據強度） I類：已確證的人類致癌物：苯和黃曲霉毒素等類：已確證的人類致癌物：苯和黃曲霉毒素等87種種 II類：動物致癌物（類：動物致癌物（IIA和和IIB，甲醛和四氯化碳等，甲醛和四氯化碳等63+234種）種） III類：可疑致癌物（咖啡因等類：可疑致癌物（

23、咖啡因等493種）種） IV類：非致癌物（類：非致癌物（己內酰胺己內酰胺1種）種）3.2 按在致癌過程中所表現的作用按在致癌過程中所表現的作用分類分類 引發引發劑：具有誘發正常細胞突變的化學物質或其他因素稱為引劑：具有誘發正常細胞突變的化學物質或其他因素稱為引發劑。大多數是致突變物，作用不可逆。發劑。大多數是致突變物，作用不可逆。 促癌促癌劑：促進已被引發劑誘發突變的細胞迅速增殖的化學物質劑：促進已被引發劑誘發突變的細胞迅速增殖的化學物質或其他因素稱為促癌劑。是非致突變物，單獨使用無致癌性或其他因素稱為促癌劑。是非致突變物，單獨使用無致癌性（如巴豆油如巴豆油）。）。 催展劑：可促進致癌作用的全

24、過程。既能促進引發作用，也能催展劑：可促進致癌作用的全過程。既能促進引發作用，也能增強促癌作用。增強促癌作用。如：小鼠皮膚致癌試驗中典型的催展劑是如：小鼠皮膚致癌試驗中典型的催展劑是4-硝基喹啉硝基喹啉-N-氧化物。氧化物。3.3 按照致癌機理分類按照致癌機理分類 遺傳毒性致癌物遺傳毒性致癌物作用的靶分子是作用的靶分子是DNA。分為直接致癌物和間接致癌物。直接致癌。分為直接致癌物和間接致癌物。直接致癌物為親電子物質，如烷基胺，不依賴與代謝活化，能直接與物為親電子物質，如烷基胺，不依賴與代謝活化，能直接與DNA作用；間接致癌物（前致癌物）本身無生物活性，需經代謝活化作用；間接致癌物（前致癌物）本

25、身無生物活性，需經代謝活化后方能轉化為親電子劑（終致癌物），與后方能轉化為親電子劑（終致癌物），與DNA發生作用。發生作用。 非遺傳毒性致癌物非遺傳毒性致癌物作用于紡錘系統和作用于紡錘系統和DNA修復酶系統。修復酶系統。致癌物的代謝活化與滅活致癌物的代謝活化與滅活體內體內致癌物致癌物靶部位靶部位活性致癌物活性致癌物致癌性下降、極性高的產物體外體外靶分子靶分子代謝滅活代謝滅活代代謝謝滅滅活活代謝活化代謝活化致癌致癌有效劑量有效劑量4 4 化學致癌物代謝的特點化學致癌物代謝的特點代謝以氧化過程為主代謝以氧化過程為主, ,終致癌物有親電子性；終致癌物有親電子性；代謝活化可在多種組織、器官中進行，但以

26、肝臟為主；代謝活化可在多種組織、器官中進行，但以肝臟為主；第二節第二節 化學致癌過程化學致癌過程1 參與化學物致癌過程的基因參與化學物致癌過程的基因 原癌基因：包括細胞生長與增殖基因、各種轉錄因子或信號傳原癌基因：包括細胞生長與增殖基因、各種轉錄因子或信號傳遞功能的基因。遞功能的基因。rasras家族基因家族基因 抑癌基因：對細胞的生長、增殖和分化起調節作用，在腫瘤細抑癌基因：對細胞的生長、增殖和分化起調節作用，在腫瘤細胞發生過程中發揮抑癌作用。胞發生過程中發揮抑癌作用。Rb-1; p53Rb-1; p53 細胞程序性死亡的基因：細胞程序性死亡的基因：bcl-2; mycbcl-2; myc

27、腫瘤易感基因：增加個體患某種癌癥的風險性。腫瘤易感基因：增加個體患某種癌癥的風險性。BRCA1BRCA1突變基突變基因因;BRCA2;BRCA2突變基因。突變基因。原癌基因：原癌基因：原癌基因是參與細胞生長、細胞分裂和細胞分化的正常基因。但當原癌基因是參與細胞生長、細胞分裂和細胞分化的正常基因。但當其發生突變后，例如基因序列被改變，就會變成致癌基因。也就是其發生突變后，例如基因序列被改變，就會變成致癌基因。也就是說，原癌基因是致癌基因的前體。它們會在諸如放射性物質，化學說，原癌基因是致癌基因的前體。它們會在諸如放射性物質，化學物質和病毒的作用影響下過渡成引發癌癥的形式。截至物質和病毒的作用影響

28、下過渡成引發癌癥的形式。截至2004年，已年，已經發現超過經發現超過100種的原癌基因。種的原癌基因。2 細胞增殖如何影響致癌過程細胞增殖如何影響致癌過程細胞增殖可通過多種途徑影響致癌過程，在啟動、促癌、發展及細胞增殖可通過多種途徑影響致癌過程，在啟動、促癌、發展及轉移各個階段往往都有細胞增殖的參與。轉移各個階段往往都有細胞增殖的參與。2.1 啟動階段：致癌物作用于啟動階段：致癌物作用于DNA序列，引起基因突變，使單個或序列，引起基因突變，使單個或少數細胞發生永久性的、不可逆的遺傳性改變；少數細胞發生永久性的、不可逆的遺傳性改變；2.2 促癌階段：啟動細胞形成后，在某些因素（如促癌劑苯巴比妥）促癌階段：啟動細胞形成后，在某些因素（如促癌劑苯巴比妥）的作用下，進行擴增，形成細胞群（良性腫瘤）。的作用下，進行擴增，形成細胞群（良性腫瘤）。2.3 發展階段：腫瘤細胞與正常細胞之間進行存活競爭，不管宿主發