1、生殖發育毒性作用和機理第一節 生殖毒性生殖毒性（reproduction toxicity） 是指對雄性和雌性生殖功能的損害和對后代的影響。故包括對父母雙方和對胚胎/胎兒、新生兒的損害。1.外源化學物對雄性生殖系統的損害對雄性生殖系統的直接影響 棉酚、重金屬、有機氯殺蟲劑、有機磷殺蟲劑、殺線蟲劑和工業污染物 干擾睪丸的功能及結構。對內分泌功能的影響 干擾下丘腦垂體睪丸軸的正常功能，主要影響促性腺釋放激素的釋放。 2.外源化學物對雌性生殖系統的損害對卵巢的直接影響：CS2導致卵巢萎縮干擾下丘腦垂體性腺軸：苯及同系物干擾下丘腦，作用于垂體卵巢系統，引起雌性生殖系統功能異常。第二節 發育毒性發育毒性

2、（developmental toxicity）：指出生前經父體和/或母體接觸外源性理化因素引起的在子代到達成體之前出現的有害作用。 包括 結構畸形 （structural abnormality） 生長遲緩 （growth retardation） 功能障礙 （functional deficiency） 胚胎死亡（embryo death）一、基本概念 胚胎毒性(embryotoxicity)：通常是指外源性理化因素造成的孕體著床前后直到器官形成期結束的所有的毒性。 表現為：胚胎期染毒而出現畸胎、生長遲緩、著床數減少和吸收胎，也偶有晚死胎。 胎兒毒性(fetotoxicity) ：指器官形

3、成期結束后的因素引發的任何毒性表現(包括死亡、體重降低、骨化遲緩、功能缺陷以及結構異常，甚至腫瘤)。 在實驗動物發育毒性試驗中，通常不去區分胎兒與胚胎，所以使用胚胎-胎兒毒性更恰當。 出生缺陷 （birth defect）：是指嬰兒出生前即已形成的發育障礙。 包括： 形態結構異常：畸形 功能缺陷：如智力低下，代謝 和行為的異常 畸形(malformation) ：指出生前因素引起發育生物體的嚴重的解剖學上形態結構的缺陷(異常)，對發育、生長、生理功能、生育力和（或）壽命可產生有害影響，可以存活也可能不能存活。 致畸作用(teratogenic effect)：均指在妊娠期（出生前）接觸外源性理

4、化因素引起后代結構畸形的特性或作用。 致畸作用所表現的形態結構異常，在出生后立即可被發現。 致畸物(teratogen)：凡在一定劑量下，能通過母體對胚胎或胎兒正常發育過程造成干擾，使子代出生后具有畸形的化合物稱為致畸物或致畸原。 發育毒物（developmental toxicant）:能造成發育毒性的物質，發育毒物應是在未誘發母體毒性的劑量下產生發育毒性的物質二、發育各階段發育毒性作用的特點包括：（一）著床前期 （二）器官形成期 （三）胎兒期 （四）圍生期和出生后的發育期卵子受精后一直至出生為止，都稱為孕體(conceptus) 著床前期發育毒性從受精算起，到完成著床之前（人類為11-12

5、天，嚙齒類動物為前6天）； 通常是未分化細胞受化學毒物損傷而致胚泡死亡，即著床前丟失 ；也有著床前接觸毒物導致畸形的例子，如環氧己烷、甲基亞硝脲等。器官形成期（胚胎發育期）在致畸作用中，對致畸物最敏感的階段是器官發生期，一般稱為危險期(critical period)或關鍵期 。人是3-8周；在常用試驗動物中，自受精日計算，大鼠器官發生期約為917天，小鼠器官發生期為16天，家兔為1120天。在器官發生期中，致畸物與胚胎接觸可能造成形態結構異常；也有可能發生胚胎死亡、生長遲緩。發育中的胚胎對致畸作用的敏感期雖然主要在器官發生期，但在此期間，各種不同器官還各有特別敏感的時間，即“靶窗”(targ

6、et window)。 如大鼠器官發生期為受精后917天，但眼的最敏感期為受孕后9天，心臟和主動脈弓約為910天之間。同一劑量的一種致畸物在敏感期中與胚胎接觸，可因胚胎所處發育階段不同而出現不同的畸形 。 如將大量維生素A在受精后第8天給予大鼠，主要出現骨骼畸形；如在第12天給予，則誘發腭裂 。 胎兒期 器官形成結束后(以硬顎閉合為標志)即進入胎兒期(人類從56-58天起) ，直到分娩。 特點：以組織分化、生長和生理學的成熟為主 最容易表現的發育毒性是生長遲緩、特異的功能障礙（如神經、內分泌以及免疫系統機能的改變）、經胎盤致癌和偶見死胎。 胎仔或胎兒對胚胎致死作用的易感性雖較胚胎為低，但仍有一

7、定數目的死產胎發生。圍生期和出生后的發育期發育免疫毒性 妊娠期或圍生期接觸某些外源性化合物，會嚴重影響出生后T細胞、B細胞和吞噬細胞的發育、遷移、歸巢和功能。 發育神經毒性 妊娠期飲酒造成的乙醇綜合癥胎兒； 妊娠期安定暴露對F1 代大鼠有一定的發育及神經行為毒性,表現為早期生理發育和神經行為發育滯后等。兒童期腫瘤 圍生期是一生中對致癌物最敏感的時期，例如許多兒童期高發的腫瘤（急性淋巴細胞性白血病、神經母細胞瘤、骶骨前畸胎瘤、胚性腺瘤等）都可能與出生前因素有關，因為這一時期細胞增殖快，藥物代謝酶的個體發生不全，免疫監視功能低。三、母體毒性母體毒性作用(maternal toxicity) 母體毒

8、性作用是指外來化合物在一定劑量下，對受孕母體產生的損害作用。具體表現包括體重減輕、出現某些臨床癥伏、直至死亡 輕度母體中毒的表現應限于母體體重下降，正常增長受到抑制。抑制程度，不超過不接觸受試物對照組動物的10%。 嚴重母體中毒可出現體重增長大幅度抑制、持久性嘔吐、過度安靜或活動過度、呼吸困難、生育機能明顯受損及其它中毒癥狀，甚至死亡。母體毒性作用可分為母體毒性作用與致畸作用關系 1.具有致畸作用，但無母體毒性出現，稱為非共效應致畸物(non-coeffective teratogen) 此種外源化學物的致畸作用具有特定的作用機理，與母體毒性無關。如反應停致畸作用較強，應特別注意。2.出現致畸

9、作用的同時也表現母體毒性。稱為共效應致畸物(coeffective teratogen) 此種受試物可能既對胚胎有特定的致畸機理，同時也對母體具有損害作用，但二者并無直接聯系 3.僅具有母體毒性，但不具有致畸作用 4.在一定劑量下，既不呈現母體毒性，也未見致畸作用 應在動物可能耐受條件下，最大限度地增加劑量，使其遠遠高于人類或其它動物實際可能接觸的水平，如仍未出現致畸作用，才可做出結論。 母體毒性與致畸作用的劑量關系之間，并無固定比值；一般情況下，致畸作用劑量較母體毒性作用劑量為低第六節 發育毒性和致畸作用 試驗與評價一、一般生殖毒性試驗為FDA提出的“三段試驗”中的I段：雌雄性交配前分別給藥

10、14天和60天 (分別相當于卵子和精子發育的一個多周期),雌鼠受孕后繼續給藥至器官發生期末,孕期20天處死孕鼠,剖腹檢查子宮和胎鼠.研究對成年雌雄性生殖功能、配子的發生及成熟、交配行為、受精、著床前的發育和著床的影響。二、 傳統常規致畸試驗（致畸試驗）相當于美國FDA致畸和繁殖毒性三階段試驗的第二段(phase II)； 傳統致畸試驗是評價孕體在胚胎發育期(器官形成期)接觸受檢物的有害影響。致畸作用是發育毒性中最重要的一種表現，所以外來化合物發育毒性的評定，主要是通過致畸試驗； 在致畸試驗中除可觀察到出生幼仔畸形外，也可同時發現生長發育遲緩和胚胎致死； 傳統常規致畸試驗是評定外源化學物是否具有

11、致畸作用的標準方法。試驗設計動物選擇 劑量和分組 給藥時期 給藥途徑 其他(一)動物選擇1.選擇動物原則最好能符合以下標準 (1)胎盤的結構和功能盡可能與人或其它生產實踐中的動物一致 (2)妊娠過程較短、每窩產仔數較多 (3)自發畸形率低2.選擇動物的種類致畸試驗通常選用兩種哺乳動物 一種是嚙齒類，一般首先考慮大鼠，其次是小鼠；另一種是家兔 雌性用性成熟的，未交配過的動物3.動物數量每組動物數足以對實驗數據進行有意義的解釋 對大鼠、小鼠，一般是每個劑量組用16-20只； 家兔，一般是每個劑量組用8-12只； 對較大的動物，如狗、靈長類動物，則每組動物數可少些。(二)劑量和分組應最少設3個劑量組

12、，另設對照組 最高劑量組：可以引起母體輕度中毒，即進食量減少、體重減輕、死亡不超過10%； 最低劑量組：不應觀察到任何中毒癥狀； 中間劑量組：可以允許母體出現某些極輕微中毒癥狀。其劑量與高劑量和低劑量成等比級數關系。 亞急性毒性試驗的最大耐受劑量作為致畸試驗的最高劑量，以其1/30為最低劑量 以LD50的1/2-1/3為最高劑量，LD50的1/30-1/50為最低劑量 人體或實踐中動物實際接觸量可供劑量設計參考的數據有3方面：(三)給藥時期 給藥時期的正確與否是致畸試驗成敗的關鍵之一。不同物種的動物，器官形成期不同。給藥時期應包括器官形成期的主要階段。大鼠小鼠兔交配90d 120d60d 90

13、d成年未交配過著床期孕 d4 d5孕 d5 d6孕 d7 d8染毒期孕 d7 d16孕 d6 d15孕 d6 d18處死期孕 d20孕 d28孕 d29致畸試驗日程(四)給藥途徑 原則上是依據受檢物的性質及人類和其它動物可能接觸的方式等情況而定，可經呼吸道、經口、經皮、腹腔注射或靜脈注射等 致畸試驗，一般應在春秋兩季進行。因為在這兩個季節氣候比較適宜，動物受孕率較高，其他季節在保持恒溫和光線適宜的標準動物房內合籠，受孕率也可能較高。 (五)其他六、觀察指標外觀檢查：頭部、軀干部和四肢骨骼檢查：茜素紅染色，囟門大小，頭骨、脊柱骨、四 肢骨、肋骨、胸骨等內臟檢查：Bouins液固定2周后檢查取出子

14、宮，稱取子宮、胎盤和活胎的重量，記錄黃體數、著床數、活胎數、死胎數及吸收胎數（大鼠和家兔）（七）結果分析與評價畸胎總數：每一活產幼仔出現一種或一種以上畸形均作為一個畸胎 ；畸形總數：在同一幼仔每出現一種畸形，即作為一個畸形；如出現二種或二個畸形，則作為二個畸形計，并依此類推； 計算時還要對劑量效應（反應）關系加以分析。 即根據出現的畸形總數，計算每個活產幼仔出現的畸形平均數。對較為重要的畸形，還可分別單獨進行計數。 （1）活產幼仔平均畸形出現數活產幼仔平均畸形出現數畸形總數活產幼仔總數=100% 即作為畸胎的幼仔在活產幼仔總數中所占的百分率 。 （2）畸形出現率畸胎出現率出現畸形的胎仔總數活產

15、胎仔總數=100% 即出現畸形胎仔的母體在妊娠母體總數中所占的百分率。計算出現畸形母體數時，同一母體無論出現多少畸形胎仔或多少種畸形，一律按一個出現畸胎的母體計算 （3）母體畸胎出現率母體畸胎出現率出現畸胎的母體數妊娠母體數=100%三、圍生期毒性試驗 即美國的III段試驗，目的是評價藥物于孕后期至斷乳之間給予孕鼠、哺乳鼠和胎兒潛在的不良作用。 試驗大鼠于孕期15天開始給藥至生產后28天為止。圍生期試驗其它方面與一般生殖毒性試驗大致相同，但孕鼠處死時間是在斷乳期末（大鼠產后28天），故只檢查新生仔。 觀察指標：出生存活率、4天存活率、21天存活率，出牙、開眼、睪丸下降、陰道開口；行為反射指標：平面翻正、懸崖回避、負趨地性、聽覺驚愕、空中翻正、視覺定向等。對新藥品的評價以上三個試驗是必須的。交配前交配孕期哺乳期斷乳后一般生殖毒性試驗圍生期毒性試驗致畸試驗三段生殖發育毒性試驗給藥時間比較（顏色部位為給藥時期）四、繁殖試驗 評價化學物