第九章發(fā)育毒性與致畸作用課件

第九章

發(fā)育毒性與致畸作用

第九章

發(fā)育毒性與致畸作用2本章內(nèi)容：概述發(fā)育毒性與致畸性致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)2本章內(nèi)容：概述教學(xué)目的與要求掌握基本概念和發(fā)育毒性的終點(diǎn)、發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)；發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式和閾值的概念。熟悉發(fā)育毒性（致畸作用）的機(jī)制。發(fā)育毒性與致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)；了解母體毒性與發(fā)育毒性；發(fā)育毒性資料的使用。3教學(xué)目的與要求掌握基本概念和發(fā)育毒性的終點(diǎn)、發(fā)育各階段發(fā)育毒第一節(jié)概述

第一節(jié)概述

外源化學(xué)物生殖過程生殖毒性(reproductivetoxicity)生殖毒理學(xué)(reproductivetoxicology)發(fā)育過程發(fā)育毒性(developmentaltoxicity)發(fā)育毒理學(xué)(developmentaltoxicology)第一節(jié)概述外源化學(xué)物生殖過程生殖毒性生殖毒理學(xué)發(fā)育過程發(fā)育毒性發(fā)育毒理第一節(jié)概述發(fā)育毒理學(xué)（developmenttoxicology）是研究出生前暴露于環(huán)境有害因子導(dǎo)致的異常發(fā)育結(jié)局及有關(guān)的作用機(jī)制、發(fā)病原理、影響因素和毒物動(dòng)力學(xué)等。是毒理學(xué)的重要分支學(xué)科，評(píng)定方法稱為發(fā)育毒性試驗(yàn),其中主要為致畸試驗(yàn)。6第一節(jié)概述發(fā)育毒理學(xué)（developmenttoxi第一節(jié)概述從畸胎學(xué)到發(fā)育毒理學(xué)畸胎學(xué)（古代）現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）發(fā)育毒理學(xué)7第一節(jié)概述從畸胎學(xué)到發(fā)育毒理學(xué)畸胎學(xué)（古代）現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸畸胎學(xué)（古代）獨(dú)眼巨人海妖古埃及、古巴比倫、中國(guó)、古印度6500B.C.記載畸胎；1651年，WilliamHarvey提出發(fā)育受阻學(xué)說，認(rèn)為“畸形起因于器官或結(jié)構(gòu)的不完全發(fā)育”?；W(xué)（古代）獨(dú)眼巨人海妖古埃及、古巴比倫、中國(guó)、古印度19世紀(jì)初期，對(duì)哺乳動(dòng)物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)研究?，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）物理因素（震動(dòng)、倒置、針刺）化學(xué)因素產(chǎn)生了畸形小雞神經(jīng)管缺陷無腦畸形脊柱裂獨(dú)眼畸形…………作用時(shí)間在決定畸形類型方面比損傷性質(zhì)更為重要。19世紀(jì)初期，對(duì)哺乳動(dòng)物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)研究。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)很多環(huán)境因素（溫度、微生物毒素、藥物）可以干擾鳥類、爬蟲類、魚和兩棲類的發(fā)育。1935年，Hale首次報(bào)道：VitA缺乏→母豬后代突眼、腭裂畸形發(fā)生；10現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)很多環(huán)境因素（溫度致畸研究簡(jiǎn)史年份原因異常類型1935年VitA缺乏母豬后代突眼和腭裂畸形。1940年澳大利亞風(fēng)疹大流行，孕婦感染風(fēng)疹病毒嬰兒先天性白內(nèi)障、耳聾、智力發(fā)育不全、先天性心臟病發(fā)生率顯著增高。1945年日本廣島、長(zhǎng)崎原子彈核輻射胎兒小頭畸形、智力低下，一年死亡率高達(dá)25%。1950年甲基汞中毒（日本）先天性水俁病。1960-1962年孕婦服用沙利度胺出現(xiàn)上萬例海豹畸形胎兒。1968年多氯聯(lián)苯污染米糠油事件孕婦出現(xiàn)死產(chǎn)、早產(chǎn)或產(chǎn)下“油癥兒”1969年孕婦服用乙烯雌酚女性后代青春期陰道和宮頸透明細(xì)胞癌；男性附睪囊腫、睪丸囊性硬結(jié)等異常。1970’s母親或父親飲酒胎兒酒精綜合征11致畸研究簡(jiǎn)史年份原因異常類型1935年VitA缺乏母豬后代1959年，日本水俁灣，汞廢水污染引發(fā)先天水俁病。1959年，日本水俁灣，汞廢水污染引發(fā)先天水俁病。1960年前后，英、德、日本等國(guó)婦女“反應(yīng)?！保╰halidomide）事件。1960年前后，英、德、日本等國(guó)婦女“反應(yīng)?！保╰hali14酒精綜合征胎兒酒精綜合征（fetalalcoholsyndrome,FAS）由父母嗜酒引起的后代出生缺陷，典型的表現(xiàn)為面部畸形、宮內(nèi)和產(chǎn)后生產(chǎn)遲緩、精神運(yùn)動(dòng)和智力發(fā)育障礙等。14酒精綜合征胎兒酒精綜合征（fetalalcohols第九章發(fā)育毒性與致畸作用課件第九章發(fā)育毒性與致畸作用課件第一節(jié)概述現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，人類成功妊娠結(jié)局的比率出人意料的低，只有不到半數(shù)的受孕能產(chǎn)生完全正常的健康嬰兒。美國(guó)統(tǒng)計(jì)資料表明，著床后丟失（流產(chǎn)和死胎）31%，嬰兒出生時(shí)嚴(yán)重畸形2~3%，輕微畸形14%，低出生體重7%，1歲前死亡率1.4%，神經(jīng)功能異常16~17%。我國(guó)每年有30~40萬名嚴(yán)重先天畸形兒出生，其中很大比例在一年內(nèi)死亡。第一節(jié)概述現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，人類成功妊娠結(jié)局的比率出人意料的第二節(jié)

發(fā)育毒性與致畸性第二節(jié)

發(fā)育毒性與致畸性一、基本概念畸形（Malformation）：發(fā)育生物體解剖學(xué)上形態(tài)結(jié)構(gòu)的缺陷。對(duì)外觀、生理功能和（或）壽命有影響。19嚴(yán)重畸形（MajorMalformation）輕微畸形（MinorMalformation）致畸原（teratogen）：能引起畸形的環(huán)境因子。致畸作用（teratogenesis）：致畸物引起后代結(jié)構(gòu)畸形的過程。致畸性（teratogenicity）：致畸物引起后代畸形的能力。一、基本概念畸形（Malformation）：發(fā)育生物體解剖20一、基本概念變異（variation）：由遺傳和遺傳外因素控制的外觀變化，或者由于分化改變而引起差異（deviation）。子代與親代之間或子代的個(gè)體之間，出現(xiàn)不完全相同的現(xiàn)象。一般是小的或次要的結(jié)構(gòu)改變。不影響任何生理功能。變異：同種生物世代之間或同代生物不同個(gè)體之間在形態(tài)、生理等方面表現(xiàn)出來的差異。-來源：漢語同韻大詞典20一、基本概念變異（variation）：由遺傳和遺傳外因一、基本概念21胚體-胎體毒性胚體毒性（embryotoxicity）：外源性理化因子對(duì)孕體著床前后到器官形成期結(jié)束時(shí)的有害影響。胎體毒性或胎兒毒性（fetoxicity）：外源性理化因子對(duì)孕體器官形成期結(jié)束以后的有害影響。胚胎毒性（embryo-fetaltoxicity）一、基本概念21胚體-胎體毒性發(fā)育生物體死亡（DeathoftheDevelopingOrganism）生長(zhǎng)改變（AlteredGrowth-GrowthRetardation)結(jié)構(gòu)異常（StructuralAbnormality）功能缺陷（FunctionalDeficiency）一、基本概念發(fā)育毒性（Developmentaltoxicity）：出生前后接觸有害因素，子代個(gè)體發(fā)育為成體之前誘發(fā)的任何有害影響。主要表現(xiàn)：22著床受精卵未發(fā)育即死亡胚泡未著床即死亡早早孕丟失被吸收或自然流產(chǎn)前發(fā)育至某一階段死亡后死胎早期晚期包括生理、生化、免疫、行為、智力等方面的異常。當(dāng)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)低于正常對(duì)照均值2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，可認(rèn)定為生長(zhǎng)遲緩。發(fā)育生物體死亡（DeathoftheDevelopin一、基本概念出生缺陷（birthdefect）指嬰兒出生前即已形成的發(fā)育障礙，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)異常（畸形）和功能缺陷（如智力低下，代謝和行為的異常）。先天性心臟病、唇腭裂、神經(jīng)管畸形、尿道下裂、隱睪癥、低出生體重等。23一、基本概念出生缺陷（birthdefect）23一、基本概念不良妊娠結(jié)局（adversepregnancyoutcomes）指妊娠后不能產(chǎn)生外觀和功能正常的子代，包括所有的不良結(jié)果，如流產(chǎn)、死胎、死產(chǎn)、宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩、發(fā)育異常、新生兒和嬰幼兒期死亡等。24一、基本概念不良妊娠結(jié)局（adversepregnanc二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**機(jī)體不同系統(tǒng)和器官的形成與發(fā)育不完全同步；分娩時(shí)多數(shù)器官胎兒期發(fā)育成熟，但神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)直到兒童期、少年期、性成熟期才告完成。不同化學(xué)毒物作用于不同發(fā)育階段，產(chǎn)生不同效應(yīng)；最容易引起畸形的階段是器官形成期。25（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**機(jī)體不同系統(tǒng)和器官的形成（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期1.著床前期2.器官形成期3.胎兒期4.圍生期和出生后的發(fā)育期26二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期26二、發(fā)育毒1.著床前期從受精時(shí)算起，到完成著床之前;

人類為第11~12天，嚙齒類動(dòng)物為前6天;

很少發(fā)生特異的致畸效應(yīng)，未分化細(xì)胞受化學(xué)毒物損傷而致胚泡死亡，又稱著床前丟失;

也有著床前期接觸毒物導(dǎo)致胎兒畸形的例子,如環(huán)氧乙烷，甲基亞硝脲等；27（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**1.著床前期27（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**2.器官形成期孕體著床后直到硬腭閉合的一段時(shí)間；致畸敏感期或致畸作用危險(xiǎn)期；此階段受損后果：28（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期器官結(jié)構(gòu)畸形（最突出）胚胎死亡和生長(zhǎng)遲緩吸收胎（resorption）流產(chǎn)（abortion）為什么“反應(yīng)?！笔录牡湫秃蠊呛１危慷?、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**2.器官形成期28（一）3.胎兒期器官形成結(jié)束（以硬腭閉合為標(biāo)志）后即進(jìn)入胎兒期（人類從第56~58天起），直到分娩。胎兒期以組織分化、生長(zhǎng)和生理學(xué)的成熟為主。胎兒期外源化學(xué)物的不良作用主要表現(xiàn)為：全身生長(zhǎng)遲緩、特異的功能障礙（免疫、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、生殖）、經(jīng)胎盤致癌和偶見死胎。29（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**3.胎兒期29（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期4.圍生期和出生后的發(fā)育期研究較多的是發(fā)育免疫毒性、神經(jīng)行為發(fā)育異常和兒童期腫瘤。圍生期還是一生中對(duì)致癌物最敏感的時(shí)期；30（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**4.圍生期和出生后的發(fā)育期30（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（二）發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式和閾值問題311.在遠(yuǎn)低于胚胎致死劑量下即可出現(xiàn)致畸，甚至全窩致畸。（高度致畸，較少見）2.除了在較高劑量幾乎全窩胚胎死亡外，正常胎、生長(zhǎng)遲緩和結(jié)構(gòu)畸形同時(shí)存在。（較常見）3.有生長(zhǎng)遲緩和胚胎致死但沒有畸形發(fā)生。二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（二）發(fā)育毒性的劑量-反（三）發(fā)育毒性的物種差異一種化學(xué)物對(duì)不同物種的致畸作用可能不一致，對(duì)不同動(dòng)物并不一定都具有致畸作用，引起畸形的類型也可能不同。造成差異的原因：不同物種之間代謝變化、胎盤種類、胚胎發(fā)育速度和方式存在差異。32二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（三）發(fā)育毒性的物種差異一種化學(xué)物對(duì)不同物種的致畸作用可能不三、母體毒性與發(fā)育毒性（一）母體因素對(duì)發(fā)育毒性的影響母體毒性（matermaltoxicity）是指化學(xué)毒物對(duì)孕母產(chǎn)生的損傷作用，表現(xiàn)為增重減慢、功能異常、臨床癥狀，甚至死亡。目前常用增重減慢和死亡率來表示。影響發(fā)育的母體因素包括：遺傳、疾病、營(yíng)養(yǎng)、應(yīng)激、對(duì)胎盤的毒性。33三、母體毒性與發(fā)育毒性（一）母體因素對(duì)發(fā)育毒性的影響33三、母體毒性與發(fā)育毒性（二）母體毒性與發(fā)育毒性的關(guān)系1.具有胚胎毒性，但無母體毒性。2.出現(xiàn)胚胎毒性也出現(xiàn)母體毒性。3.具有母體毒性，但不具有致畸作用。4.在一定劑量下即無母體毒性，也不表現(xiàn)胚胎毒性。34三、母體毒性與發(fā)育毒性（二）母體毒性與發(fā)育毒性的關(guān)系34四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)父源性出生缺陷（PaternalBirthDefect）：遺傳缺陷、年齡、環(huán)境暴露因素等通過父親對(duì)發(fā)育個(gè)體產(chǎn)生不良影響。引起父原性出生缺陷的因素：遺傳缺陷年齡因素外界暴露因素（職業(yè)和環(huán)境暴露、化療和放療、不良嗜好）35四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)35四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)：自然流產(chǎn)或出生缺陷兒童期腫瘤男女出生比例失調(diào)。36四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)36五、已知的人類發(fā)育毒物或致畸物37見表9-3已知的人類發(fā)育毒物或致畸物五、已知的人類發(fā)育毒物或致畸物37見表9-3已知的人類第三節(jié)

致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制

38第三節(jié)

致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制

38致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：基因突變與染色體畸變干擾基因表達(dá)細(xì)胞損傷與死亡干擾細(xì)胞-細(xì)胞交互作用39致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：基因突變與染色體畸變39致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：通過胎盤毒性引起發(fā)育毒性干擾母體穩(wěn)態(tài)發(fā)育免疫毒性機(jī)制發(fā)育神經(jīng)毒性機(jī)制40致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：通過胎盤毒性引起發(fā)育毒性40第四節(jié)發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)**

第四節(jié)哺乳動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)人群流行病學(xué)調(diào)查發(fā)育毒性替代實(shí)驗(yàn)化學(xué)毒物的結(jié)構(gòu)與活性資料外源化學(xué)物發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)哺乳動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)外源化學(xué)物發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)一、動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)*三段生殖毒性試驗(yàn)，1966年，美國(guó)FDA提出。（評(píng)價(jià)藥物的生殖發(fā)育毒性）

一代或多代生殖毒性試驗(yàn)，由美國(guó)EPA提出，用于評(píng)價(jià)食品添加劑、農(nóng)藥及其他化學(xué)物。一、動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)*三段生殖毒性試驗(yàn)，1966年，美國(guó)FD44生殖發(fā)育過程及三段生殖毒性試驗(yàn)斷乳分娩硬腭閉合著床受孕檢查生殖功能配子發(fā)育與成熟交配行為受精檢查雌性動(dòng)物生殖功能、胚胎著床前發(fā)育著床雌性動(dòng)物生殖功能、胎體發(fā)育、器官形成雌性動(dòng)物生殖功能、胎體發(fā)育生長(zhǎng)、器官發(fā)育生長(zhǎng)雌性動(dòng)物生殖功能、新生仔對(duì)宮外生活的適應(yīng)斷乳前的發(fā)育生長(zhǎng)斷乳后的生長(zhǎng)發(fā)育獨(dú)立生活的適應(yīng)達(dá)到完全的性功能生育力和早期胚胎發(fā)育毒性(一般生殖毒性試驗(yàn))胚體-胎體毒性試驗(yàn)（致畸試驗(yàn)）出生前后發(fā)育毒性（圍產(chǎn)期毒性試驗(yàn)）44生殖發(fā)育過程及三段生殖毒性試驗(yàn)斷乳分娩硬腭閉合著床受孕檢三段生殖毒性試驗(yàn)示意圖45I段：生育力和早期胚胎發(fā)育毒性試驗(yàn)(一般生殖毒性試驗(yàn))Ⅱ段：胚體-胎體毒性試驗(yàn)(致畸試驗(yàn))Ⅲ段：出生前后發(fā)育毒性試驗(yàn)(圍生期毒性試驗(yàn))三段生殖毒性試驗(yàn)示意圖45I段：生育力和早期胚胎發(fā)育毒性試驗(yàn)三段生殖毒性試驗(yàn)三段生殖毒性試驗(yàn)雌鼠受孕成功的判定：雌鼠受孕成功的判定：48胎盤蘭顯示妊娠5d小鼠子宮著床點(diǎn)1.缺指、短指畸形；2.短肢畸形，生長(zhǎng)遲緩；3.缺肢畸形；4.枕骨發(fā)育不良，腦膨出48胎盤蘭顯示妊娠5d小鼠子宮著床點(diǎn)1.缺指、短指畸形；2.胎鼠取出的過程胎鼠內(nèi)臟檢查胎鼠骨骼檢查胎鼠取出的過程胎鼠內(nèi)臟檢查胎鼠骨骼檢查（一）發(fā)育毒性的流行病學(xué)導(dǎo)致罕見不良妊娠結(jié)局的事件多數(shù)情況通過病歷對(duì)照研究或隊(duì)列研究尋找關(guān)聯(lián)關(guān)系；目的：尋找導(dǎo)致出生缺陷的原因；了解出生缺陷的發(fā)生趨勢(shì)；引起公眾注意，并保護(hù)公眾健康。二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定（一）發(fā)育毒性的流行病學(xué)二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定（二）人類發(fā)育毒物的確定據(jù)估計(jì)目前經(jīng)過動(dòng)物致畸實(shí)驗(yàn)化學(xué)物有4100多種，約66%沒有致畸作用，7%對(duì)一種以上動(dòng)物有致畸作用，18%對(duì)大多數(shù)受試動(dòng)物有致畸性，9%結(jié)果可疑。因?yàn)闆]有完全合適的動(dòng)物模型，在確定人類新的致畸物時(shí)，不能把動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果輕易外推到人，而應(yīng)以流行病學(xué)研究和有控制的臨床研究結(jié)果為主要依據(jù)。二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定（二）人類發(fā)育毒物的確定二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定（二）人類發(fā)育毒物的確定二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定確認(rèn)人類致畸物的標(biāo)準(zhǔn)：1.一種特殊的缺陷或幾種缺陷并發(fā)（綜合征）的頻率增加；2.缺陷的增加與某種已知的環(huán)境改變相關(guān)聯(lián)（如一種新藥的廣泛使用）；3.在妊娠的特殊階段已知暴露于某種環(huán)境改變，產(chǎn)生有特征性缺陷的綜合征；4.缺少妊娠是引起特征性缺陷的其他共同的因子。（二）人類發(fā)育毒物的確定二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定（三）致畸物及發(fā)育毒物的危險(xiǎn)性分類二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育毒物的確定基準(zhǔn)A類B類C類D類1.最小母體中毒劑量與最小致畸劑量的比值遠(yuǎn)大于1>1或兩劑量間有很大重疊<1母體中毒時(shí)物致畸2.畸胎率高，與劑量有關(guān)高，與劑量無關(guān)低，與劑量有關(guān)—3.較低劑量時(shí)畸形的類型有特定的器官系統(tǒng)一般為多發(fā)性，也可能有特定的特點(diǎn)無特異性，廣泛多發(fā)—4.靶細(xì)胞特定細(xì)胞特定細(xì)胞泛化、非特定細(xì)胞不詳5.安全系數(shù)范圍~400~300~250~100表9-5化學(xué)物致畸作用的分類（ILSI）（三）致畸物及發(fā)育毒物的危險(xiǎn)性分類二、流行病學(xué)研究和人類發(fā)育1.大鼠全胚胎培養(yǎng)（wholeembryoculture,WEC）2.胚胎細(xì)胞微團(tuán)培養(yǎng)（micromassculture)3.小鼠胚胎干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)(mouseembryonicstemcelltest，EST)4.發(fā)育毒性的體內(nèi)預(yù)篩實(shí)驗(yàn)（C.K試驗(yàn)）三、發(fā)育毒性的的初篩和替代實(shí)驗(yàn)WEC:從孕期第9~10天大鼠子宮取出胚胎，剝?nèi)eichert膜，放入培養(yǎng)液中加入受試物，在含O2、CO2、N2環(huán)境中旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)。觀察胚胎發(fā)育情況，記錄胚胎存活，檢測(cè)胚芽、卵黃囊直徑、體節(jié)和體長(zhǎng)等。用于篩試化學(xué)物的發(fā)育毒性、探討其劑量反應(yīng)關(guān)系和作用機(jī)制。胚胎細(xì)胞微團(tuán)培養(yǎng)（MMC）:孕期第11天的大鼠胚胎取得代表CNS的原代中腦細(xì)胞微團(tuán)、肢芽區(qū)或其他區(qū)的細(xì)胞微團(tuán)，在培養(yǎng)瓶中分別加入不同濃度的受試物共同培養(yǎng)5天。評(píng)價(jià)化學(xué)毒物的細(xì)胞毒性和發(fā)育毒性。小鼠胚胎干細(xì)胞實(shí)驗(yàn)（EST）:小鼠胚泡內(nèi)細(xì)胞團(tuán)衍生的胚胎干細(xì)胞在特定條件下，可定向分化為機(jī)體多種細(xì)胞，因此可作為生物測(cè)試系統(tǒng)，用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞分化、組織形成過程的發(fā)育毒性研究。1.大鼠全胚胎培養(yǎng)（wholeembryoculture思考題：發(fā)育毒性的概念是什么？影響發(fā)育毒性的因素有哪些？外源化學(xué)物引起發(fā)育毒性的機(jī)制可能有哪些？如何評(píng)價(jià)外源化學(xué)物的發(fā)育毒性？55思考題：發(fā)育毒性的概念是什么？影響發(fā)育毒性的因素有哪些？55小結(jié)Theend!小結(jié)Theend!第九章

發(fā)育毒性與致畸作用

第九章

發(fā)育毒性與致畸作用58本章內(nèi)容：概述發(fā)育毒性與致畸性致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)2本章內(nèi)容：概述教學(xué)目的與要求掌握基本概念和發(fā)育毒性的終點(diǎn)、發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)；發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式和閾值的概念。熟悉發(fā)育毒性（致畸作用）的機(jī)制。發(fā)育毒性與致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)；了解母體毒性與發(fā)育毒性；發(fā)育毒性資料的使用。59教學(xué)目的與要求掌握基本概念和發(fā)育毒性的終點(diǎn)、發(fā)育各階段發(fā)育毒第一節(jié)概述

第一節(jié)概述

外源化學(xué)物生殖過程生殖毒性(reproductivetoxicity)生殖毒理學(xué)(reproductivetoxicology)發(fā)育過程發(fā)育毒性(developmentaltoxicity)發(fā)育毒理學(xué)(developmentaltoxicology)第一節(jié)概述外源化學(xué)物生殖過程生殖毒性生殖毒理學(xué)發(fā)育過程發(fā)育毒性發(fā)育毒理第一節(jié)概述發(fā)育毒理學(xué)（developmenttoxicology）是研究出生前暴露于環(huán)境有害因子導(dǎo)致的異常發(fā)育結(jié)局及有關(guān)的作用機(jī)制、發(fā)病原理、影響因素和毒物動(dòng)力學(xué)等。是毒理學(xué)的重要分支學(xué)科，評(píng)定方法稱為發(fā)育毒性試驗(yàn),其中主要為致畸試驗(yàn)。62第一節(jié)概述發(fā)育毒理學(xué)（developmenttoxi第一節(jié)概述從畸胎學(xué)到發(fā)育毒理學(xué)畸胎學(xué)（古代）現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）發(fā)育毒理學(xué)63第一節(jié)概述從畸胎學(xué)到發(fā)育毒理學(xué)畸胎學(xué)（古代）現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸畸胎學(xué)（古代）獨(dú)眼巨人海妖古埃及、古巴比倫、中國(guó)、古印度6500B.C.記載畸胎；1651年，WilliamHarvey提出發(fā)育受阻學(xué)說，認(rèn)為“畸形起因于器官或結(jié)構(gòu)的不完全發(fā)育”。畸胎學(xué)（古代）獨(dú)眼巨人海妖古埃及、古巴比倫、中國(guó)、古印度19世紀(jì)初期，對(duì)哺乳動(dòng)物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)研究?，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）物理因素（震動(dòng)、倒置、針刺）化學(xué)因素產(chǎn)生了畸形小雞神經(jīng)管缺陷無腦畸形脊柱裂獨(dú)眼畸形…………作用時(shí)間在決定畸形類型方面比損傷性質(zhì)更為重要。19世紀(jì)初期，對(duì)哺乳動(dòng)物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)研究。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)很多環(huán)境因素（溫度、微生物毒素、藥物）可以干擾鳥類、爬蟲類、魚和兩棲類的發(fā)育。1935年，Hale首次報(bào)道：VitA缺乏→母豬后代突眼、腭裂畸形發(fā)生；66現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)（19世紀(jì)）20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)很多環(huán)境因素（溫度致畸研究簡(jiǎn)史年份原因異常類型1935年VitA缺乏母豬后代突眼和腭裂畸形。1940年澳大利亞風(fēng)疹大流行，孕婦感染風(fēng)疹病毒嬰兒先天性白內(nèi)障、耳聾、智力發(fā)育不全、先天性心臟病發(fā)生率顯著增高。1945年日本廣島、長(zhǎng)崎原子彈核輻射胎兒小頭畸形、智力低下，一年死亡率高達(dá)25%。1950年甲基汞中毒（日本）先天性水俁病。1960-1962年孕婦服用沙利度胺出現(xiàn)上萬例海豹畸形胎兒。1968年多氯聯(lián)苯污染米糠油事件孕婦出現(xiàn)死產(chǎn)、早產(chǎn)或產(chǎn)下“油癥兒”1969年孕婦服用乙烯雌酚女性后代青春期陰道和宮頸透明細(xì)胞癌；男性附睪囊腫、睪丸囊性硬結(jié)等異常。1970’s母親或父親飲酒胎兒酒精綜合征67致畸研究簡(jiǎn)史年份原因異常類型1935年VitA缺乏母豬后代1959年，日本水俁灣，汞廢水污染引發(fā)先天水俁病。1959年，日本水俁灣，汞廢水污染引發(fā)先天水俁病。1960年前后，英、德、日本等國(guó)婦女“反應(yīng)?！保╰halidomide）事件。1960年前后，英、德、日本等國(guó)婦女“反應(yīng)?！保╰hali70酒精綜合征胎兒酒精綜合征（fetalalcoholsyndrome,FAS）由父母嗜酒引起的后代出生缺陷，典型的表現(xiàn)為面部畸形、宮內(nèi)和產(chǎn)后生產(chǎn)遲緩、精神運(yùn)動(dòng)和智力發(fā)育障礙等。14酒精綜合征胎兒酒精綜合征（fetalalcohols第九章發(fā)育毒性與致畸作用課件第九章發(fā)育毒性與致畸作用課件第一節(jié)概述現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，人類成功妊娠結(jié)局的比率出人意料的低，只有不到半數(shù)的受孕能產(chǎn)生完全正常的健康嬰兒。美國(guó)統(tǒng)計(jì)資料表明，著床后丟失（流產(chǎn)和死胎）31%，嬰兒出生時(shí)嚴(yán)重畸形2~3%，輕微畸形14%，低出生體重7%，1歲前死亡率1.4%，神經(jīng)功能異常16~17%。我國(guó)每年有30~40萬名嚴(yán)重先天畸形兒出生，其中很大比例在一年內(nèi)死亡。第一節(jié)概述現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，人類成功妊娠結(jié)局的比率出人意料的第二節(jié)

發(fā)育毒性與致畸性第二節(jié)

發(fā)育毒性與致畸性一、基本概念畸形（Malformation）：發(fā)育生物體解剖學(xué)上形態(tài)結(jié)構(gòu)的缺陷。對(duì)外觀、生理功能和（或）壽命有影響。75嚴(yán)重畸形（MajorMalformation）輕微畸形（MinorMalformation）致畸原（teratogen）：能引起畸形的環(huán)境因子。致畸作用（teratogenesis）：致畸物引起后代結(jié)構(gòu)畸形的過程。致畸性（teratogenicity）：致畸物引起后代畸形的能力。一、基本概念畸形（Malformation）：發(fā)育生物體解剖76一、基本概念變異（variation）：由遺傳和遺傳外因素控制的外觀變化，或者由于分化改變而引起差異（deviation）。子代與親代之間或子代的個(gè)體之間，出現(xiàn)不完全相同的現(xiàn)象。一般是小的或次要的結(jié)構(gòu)改變。不影響任何生理功能。變異：同種生物世代之間或同代生物不同個(gè)體之間在形態(tài)、生理等方面表現(xiàn)出來的差異。-來源：漢語同韻大詞典20一、基本概念變異（variation）：由遺傳和遺傳外因一、基本概念77胚體-胎體毒性胚體毒性（embryotoxicity）：外源性理化因子對(duì)孕體著床前后到器官形成期結(jié)束時(shí)的有害影響。胎體毒性或胎兒毒性（fetoxicity）：外源性理化因子對(duì)孕體器官形成期結(jié)束以后的有害影響。胚胎毒性（embryo-fetaltoxicity）一、基本概念21胚體-胎體毒性發(fā)育生物體死亡（DeathoftheDevelopingOrganism）生長(zhǎng)改變（AlteredGrowth-GrowthRetardation)結(jié)構(gòu)異常（StructuralAbnormality）功能缺陷（FunctionalDeficiency）一、基本概念發(fā)育毒性（Developmentaltoxicity）：出生前后接觸有害因素，子代個(gè)體發(fā)育為成體之前誘發(fā)的任何有害影響。主要表現(xiàn)：78著床受精卵未發(fā)育即死亡胚泡未著床即死亡早早孕丟失被吸收或自然流產(chǎn)前發(fā)育至某一階段死亡后死胎早期晚期包括生理、生化、免疫、行為、智力等方面的異常。當(dāng)胎兒生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)低于正常對(duì)照均值2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，可認(rèn)定為生長(zhǎng)遲緩。發(fā)育生物體死亡（DeathoftheDevelopin一、基本概念出生缺陷（birthdefect）指嬰兒出生前即已形成的發(fā)育障礙，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)異常（畸形）和功能缺陷（如智力低下，代謝和行為的異常）。先天性心臟病、唇腭裂、神經(jīng)管畸形、尿道下裂、隱睪癥、低出生體重等。79一、基本概念出生缺陷（birthdefect）23一、基本概念不良妊娠結(jié)局（adversepregnancyoutcomes）指妊娠后不能產(chǎn)生外觀和功能正常的子代，包括所有的不良結(jié)果，如流產(chǎn)、死胎、死產(chǎn)、宮內(nèi)生長(zhǎng)遲緩、發(fā)育異常、新生兒和嬰幼兒期死亡等。80一、基本概念不良妊娠結(jié)局（adversepregnanc二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**機(jī)體不同系統(tǒng)和器官的形成與發(fā)育不完全同步；分娩時(shí)多數(shù)器官胎兒期發(fā)育成熟，但神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)直到兒童期、少年期、性成熟期才告完成。不同化學(xué)毒物作用于不同發(fā)育階段，產(chǎn)生不同效應(yīng)；最容易引起畸形的階段是器官形成期。81（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**機(jī)體不同系統(tǒng)和器官的形成（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期1.著床前期2.器官形成期3.胎兒期4.圍生期和出生后的發(fā)育期82二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期26二、發(fā)育毒1.著床前期從受精時(shí)算起，到完成著床之前;

人類為第11~12天，嚙齒類動(dòng)物為前6天;

很少發(fā)生特異的致畸效應(yīng)，未分化細(xì)胞受化學(xué)毒物損傷而致胚泡死亡，又稱著床前丟失;

也有著床前期接觸毒物導(dǎo)致胎兒畸形的例子,如環(huán)氧乙烷，甲基亞硝脲等；83（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**1.著床前期27（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**2.器官形成期孕體著床后直到硬腭閉合的一段時(shí)間；致畸敏感期或致畸作用危險(xiǎn)期；此階段受損后果：84（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期器官結(jié)構(gòu)畸形（最突出）胚胎死亡和生長(zhǎng)遲緩吸收胎（resorption）流產(chǎn)（abortion）為什么“反應(yīng)停”事件的典型后果是海豹畸形？二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**2.器官形成期28（一）3.胎兒期器官形成結(jié)束（以硬腭閉合為標(biāo)志）后即進(jìn)入胎兒期（人類從第56~58天起），直到分娩。胎兒期以組織分化、生長(zhǎng)和生理學(xué)的成熟為主。胎兒期外源化學(xué)物的不良作用主要表現(xiàn)為：全身生長(zhǎng)遲緩、特異的功能障礙（免疫、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、生殖）、經(jīng)胎盤致癌和偶見死胎。85（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**3.胎兒期29（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期4.圍生期和出生后的發(fā)育期研究較多的是發(fā)育免疫毒性、神經(jīng)行為發(fā)育異常和兒童期腫瘤。圍生期還是一生中對(duì)致癌物最敏感的時(shí)期；86（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和致畸敏感期二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**4.圍生期和出生后的發(fā)育期30（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（二）發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式和閾值問題871.在遠(yuǎn)低于胚胎致死劑量下即可出現(xiàn)致畸，甚至全窩致畸。（高度致畸，較少見）2.除了在較高劑量幾乎全窩胚胎死亡外，正常胎、生長(zhǎng)遲緩和結(jié)構(gòu)畸形同時(shí)存在。（較常見）3.有生長(zhǎng)遲緩和胚胎致死但沒有畸形發(fā)生。二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（二）發(fā)育毒性的劑量-反（三）發(fā)育毒性的物種差異一種化學(xué)物對(duì)不同物種的致畸作用可能不一致，對(duì)不同動(dòng)物并不一定都具有致畸作用，引起畸形的類型也可能不同。造成差異的原因：不同物種之間代謝變化、胎盤種類、胚胎發(fā)育速度和方式存在差異。88二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)和影響因素**（三）發(fā)育毒性的物種差異一種化學(xué)物對(duì)不同物種的致畸作用可能不三、母體毒性與發(fā)育毒性（一）母體因素對(duì)發(fā)育毒性的影響母體毒性（matermaltoxicity）是指化學(xué)毒物對(duì)孕母產(chǎn)生的損傷作用，表現(xiàn)為增重減慢、功能異常、臨床癥狀，甚至死亡。目前常用增重減慢和死亡率來表示。影響發(fā)育的母體因素包括：遺傳、疾病、營(yíng)養(yǎng)、應(yīng)激、對(duì)胎盤的毒性。89三、母體毒性與發(fā)育毒性（一）母體因素對(duì)發(fā)育毒性的影響33三、母體毒性與發(fā)育毒性（二）母體毒性與發(fā)育毒性的關(guān)系1.具有胚胎毒性，但無母體毒性。2.出現(xiàn)胚胎毒性也出現(xiàn)母體毒性。3.具有母體毒性，但不具有致畸作用。4.在一定劑量下即無母體毒性，也不表現(xiàn)胚胎毒性。90三、母體毒性與發(fā)育毒性（二）母體毒性與發(fā)育毒性的關(guān)系34四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)父源性出生缺陷（PaternalBirthDefect）：遺傳缺陷、年齡、環(huán)境暴露因素等通過父親對(duì)發(fā)育個(gè)體產(chǎn)生不良影響。引起父原性出生缺陷的因素：遺傳缺陷年齡因素外界暴露因素（職業(yè)和環(huán)境暴露、化療和放療、不良嗜好）91四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)35四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)：自然流產(chǎn)或出生缺陷兒童期腫瘤男女出生比例失調(diào)。92四、父源性發(fā)育毒性（一）父源性發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)36五、已知的人類發(fā)育毒物或致畸物93見表9-3已知的人類發(fā)育毒物或致畸物五、已知的人類發(fā)育毒物或致畸物37見表9-3已知的人類第三節(jié)

致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制

94第三節(jié)

致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制

38致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：基因突變與染色體畸變干擾基因表達(dá)細(xì)胞損傷與死亡干擾細(xì)胞-細(xì)胞交互作用95致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：基因突變與染色體畸變39致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：通過胎盤毒性引起發(fā)育毒性干擾母體穩(wěn)態(tài)發(fā)育免疫毒性機(jī)制發(fā)育神經(jīng)毒性機(jī)制96致畸（發(fā)育毒性）作用機(jī)制：通過胎盤毒性引起發(fā)育毒性40第四節(jié)發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)**

第四節(jié)哺乳動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)人群流行病學(xué)調(diào)查發(fā)育毒性替代實(shí)驗(yàn)化學(xué)毒物的結(jié)構(gòu)與活性資料外源化學(xué)物發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)哺乳動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)外源化學(xué)物發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)一、動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)*三段生殖毒性試驗(yàn)，1966年，美國(guó)FDA提出。（評(píng)價(jià)藥物的生殖發(fā)育毒性）

一代或多代生殖毒性試驗(yàn)，由美國(guó)EPA提出，用于評(píng)價(jià)食品添加劑、農(nóng)藥及其他化學(xué)物。一、動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)*三段生殖毒性試驗(yàn)，1966年，美國(guó)FD100生殖發(fā)育過程及三段生殖毒性試驗(yàn)斷乳分娩硬腭閉合著床受孕檢查生殖功能配子發(fā)育與成熟交配行為受精檢查雌性動(dòng)物生殖功能、胚胎著床前發(fā)育著床雌性動(dòng)物生殖功能、胎體發(fā)育、器官形成雌性動(dòng)物生殖功能、胎體發(fā)育生長(zhǎng)、器官發(fā)育生長(zhǎng)雌性動(dòng)物生殖功能、新生仔對(duì)宮外生活的適應(yīng)斷乳前的發(fā)育生長(zhǎng)斷乳后的生長(zhǎng)發(fā)育獨(dú)立生活的適應(yīng)達(dá)到完全的性功能生育力和早期胚胎發(fā)育毒性(一般生殖毒性試驗(yàn))胚體-胎體毒性試驗(yàn)（致畸試驗(yàn)）出生前后發(fā)育毒性（圍產(chǎn)期毒性試驗(yàn)）44生殖發(fā)育過程及三段生殖毒性試驗(yàn)斷乳分娩硬腭閉合著床受孕檢三段生殖毒性試驗(yàn)示意圖101I段：生育力和早期胚胎發(fā)育毒性試驗(yàn)(一般生殖毒性試驗(yàn))Ⅱ段：胚體-胎體毒性試驗(yàn)(致畸試驗(yàn))Ⅲ段：出生前后發(fā)育毒性試驗(yàn)(圍生期毒性試驗(yàn))三段生殖毒性試驗(yàn)示意圖45I段：生育力和早期胚胎發(fā)育毒性試驗(yàn)三段生殖毒性試驗(yàn)三段生殖毒性試驗(yàn)雌鼠受孕成功的判定：雌鼠受孕成功的判定：104胎盤蘭顯示妊娠5d小鼠子宮著床點(diǎn)1.缺指、短指畸形；2.短肢畸形，生長(zhǎng)遲緩；3.缺肢畸形；4.枕骨發(fā)育不良，腦膨出48胎盤蘭