發(fā)育毒性及其評價

發(fā)育毒性及其評價第一頁，共九十三頁，2022年，8月28日目的與要求：1.掌握基本概念2.掌握Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理3.了解發(fā)育毒性的作用機制4.熟悉發(fā)育毒性的評價第二頁，共九十三頁，2022年，8月28日第一節(jié)概述第三頁，共九十三頁，2022年，8月28日生殖與發(fā)育生殖是對親代動物而言，從配子生成、受精到胎體分娩是一生殖過程。發(fā)育主要是對子代而言，從受精卵到性成熟的青春期甚至一直到衰老都屬于發(fā)育過程。第四頁，共九十三頁，2022年，8月28日發(fā)育毒理學(xué)的發(fā)展簡史畸胎學(xué)（古代）現(xiàn)代實驗畸胎學(xué)（19世紀(jì)）發(fā)育毒理學(xué)第五頁，共九十三頁，2022年，8月28日畸胎學(xué)（古代）畸胎學(xué)是發(fā)育毒理學(xué)的基礎(chǔ)?；W(xué)作為一門描述性科學(xué)在文字之前就已經(jīng)存在了，四大文明古國都有畸胎的記載。最早可以追溯到公元前6500年土耳其的聯(lián)體嬰兒石刻。5000年前埃及壁畫所描述的唇腭裂和軟骨發(fā)育不全等。當(dāng)時人們相信出生異常的嬰兒是上天的懲罰、星象的反應(yīng)和未來的預(yù)兆，有的則以為是人和動物之間雜交的結(jié)果。隨著16~17世紀(jì)生物科學(xué)的發(fā)展，才逐漸對畸胎有了科學(xué)的認(rèn)識。WilliamHarvey于1651年提出了發(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。第六頁，共九十三頁，2022年，8月28日現(xiàn)代實驗畸胎學(xué)（19世紀(jì)）現(xiàn)代實驗畸胎學(xué)始于19世紀(jì)初，當(dāng)時的胚胎學(xué)家使用各種物理因素（震動、倒置、針刺）和化學(xué)毒物處理雞蛋，產(chǎn)生了畸形小雞，有神經(jīng)管缺陷、無腦、脊柱裂、獨眼、心臟缺陷、位置顛倒和聯(lián)體雙胞胎等。他們還注意到作用時間在決定畸形類型方面比損傷的性質(zhì)更為重要。第七頁，共九十三頁，2022年，8月28日20世紀(jì)早期20世紀(jì)早期發(fā)現(xiàn)多種環(huán)境因素（溫度、微生物毒素、藥物）可以干擾鳥、爬蟲類、魚和兩棲類的發(fā)育。開始人們以為哺乳動物胚胎對致畸因子具有耐受性，要么直接致死，要么受母體的保護(hù)，對胚胎沒什么影響。1935年，Hale首次報道維生素A缺乏誘導(dǎo)母豬產(chǎn)下突眼和腭裂的畸形后代。此后又有一些研究發(fā)現(xiàn)母體營養(yǎng)缺乏和許多環(huán)境因素，如氮芥、錐藍(lán)、激素、抗代謝藥、烷化劑、缺氧和X射線等可以引起哺乳動物畸形。第八頁，共九十三頁，2022年，8月28日重大歷史事件1940年澳大利亞發(fā)生風(fēng)疹大流行，次年出生嬰兒中先天性白內(nèi)障、耳聾、智力發(fā)育不全和先天性心臟病的發(fā)生率顯著增高。1945年日本廣島、長崎受原子彈核輻射的胎兒出生后患小頭畸形和智力低下，嬰兒一年內(nèi)死亡率高達(dá)25%。1950年日本水俁灣甲基汞中毒發(fā)生先天性水俁病。1960～1962年間沙利度胺作為抗妊娠反應(yīng)藥物應(yīng)用后，出現(xiàn)8000例海豹畸形兒，表現(xiàn)為四肢短缺陷、無眼、腭裂、骨骼發(fā)育不全、十二指腸和肛門閉鎖等。1968年日本多氯聯(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”。第九頁，共九十三頁，2022年，8月28日重大歷史事件1969年發(fā)現(xiàn)，母親妊娠18周前服用己烯雌酚，可誘發(fā)女性后代青春期陰道和宮頸透明細(xì)胞癌；男性后代則發(fā)生附睪囊腫、睪丸囊性硬結(jié)、小陰莖畸形及精子異常等。1970年Jone等描述了胎兒酒精綜合征，包括面部畸形、宮內(nèi)和產(chǎn)后生長遲緩、精神運動和智力發(fā)育障礙及其他畸形。孕期吸煙也可能引起不良妊娠結(jié)局，包括流產(chǎn)、圍生期死亡、嬰兒猝死綜合征的危險性增加，學(xué)習(xí)和行為及注意力障礙，低出生體重等?？煽ㄒ虮┞犊梢鸲喾N不良發(fā)育效應(yīng)，如胎盤早期剝離、早產(chǎn)和流產(chǎn)、小腦畸形、異常前腦發(fā)育、低出生體重、新生兒異常睡眠綜合征、震顫、泌尿生殖道畸形等。酒精綜合征第十頁，共九十三頁，2022年，8月28日發(fā)育毒理學(xué)在經(jīng)歷了一系列重大事件后，人們對先天出生缺陷與環(huán)境因子之間的關(guān)系才有了深刻的認(rèn)識，與此同時，發(fā)育毒理學(xué)也得到迅速地發(fā)展。第十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日第十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日馬丁·施奈德斯是荷蘭第一個“反應(yīng)停兒童”第十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日美國反應(yīng)停受害女孩第十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日第十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日第十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日第十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日第十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日浙江某藥廠一女工產(chǎn)后100天的女孩她只有一個半手指（2003）第十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日是研究發(fā)育中的生物體從受精卵、妊娠以及出生后直到性成熟期間，由于暴露于外源性理化因素而產(chǎn)生的各種發(fā)育異常及其機制，為理化因素的危險度或安全性評價和預(yù)防措施提供依據(jù)的一門學(xué)科。發(fā)育毒理學(xué)developmentaltoxicology第二十頁，共九十三頁，2022年，8月28日發(fā)育毒性的危害現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，人類成功妊娠結(jié)局的比率很低，只有不到半數(shù)的受孕能產(chǎn)生完全正常的健康嬰兒。美國的統(tǒng)計資料表明，著床后丟失（流產(chǎn)和死胎）占31%，著床前丟失（早早孕丟失）的比例更高。嬰兒出生時有嚴(yán)重畸形的占2%～3%（到1歲時因診斷明確使該比率上升為6%～7%

），輕微畸形占14%，低出生體重占7%。1歲前嬰兒死亡率1.4%，神經(jīng)功能異常占16%～17%。我國29個省市，1986～1987年1234284例圍生兒調(diào)查結(jié)果，先天畸形率1.3%。以此推算，我國每年有30萬～40萬嚴(yán)重先天畸形兒出生，其中很大比例在一年內(nèi)死亡。第二十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日小結(jié)發(fā)育毒理學(xué)(developmentaltoxicology）是研究發(fā)育中的生物體從受精卵、妊娠以及出生后直到性成熟期間，由于暴露于外源性理化因素而產(chǎn)生的各種發(fā)育異常及其機制，為理化因素的危險度或安全性評價和預(yù)防措施提供依據(jù)的一門學(xué)科。名詞解釋：第二十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)發(fā)育毒理學(xué)的基本原理第二十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、基本概念發(fā)育毒性developmentaltoxicity

指出生前后接觸有害因素，子代個體發(fā)育為成體之前誘發(fā)的任何有害影響。能造成發(fā)育毒性的物質(zhì)稱為發(fā)育毒物。發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)：1.發(fā)育生物體死亡2.生長改變3.結(jié)構(gòu)異常4.功能缺陷第二十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日發(fā)育毒性的主要表現(xiàn)：1.發(fā)育生物體死亡：指受精卵未發(fā)育即死亡，或胚泡未著床即死亡，或著床后生長發(fā)育到一定階段死亡。早期死亡被吸收或自子宮排出（即自然流產(chǎn)），晚期死亡成為死胎。2.生長改變：一般指生長遲緩。當(dāng)胎兒生長發(fā)育指標(biāo)低于正常對照的均值2個標(biāo)準(zhǔn)差時，可認(rèn)定為生長遲緩。3.結(jié)構(gòu)異常：指胎兒形態(tài)結(jié)構(gòu)異常，即畸形。4.功能缺陷：包括生理、生化、免疫、行為、智力等方面的異常。功能缺陷往往要在出生后經(jīng)過相當(dāng)時間才被發(fā)現(xiàn)，如聽力或視力障礙，生殖功能障礙等。另外，有時把子代對某些疾病的易感性增加也歸入發(fā)育毒性，如孕期接觸己烯雌酚，女性后代易患青春期陰道癌。近年來提出肥胖和糖尿病等成年疾病的胎源學(xué)說更增加了這方面的例子。第二十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日胚體毒性（embryotoxicity）是指外源性理化因子對孕體著床前后直到器官形成期結(jié)束時的有害影響。胎體毒性或胎兒毒性（fetotoxicity）是指對孕體器官形成期結(jié)束以后的有害影響。胚胎毒性（embryo-fetaltoxicity）在實驗動物發(fā)育毒性試驗中，往往籠統(tǒng)地將胚體毒性和胎兒毒性叫做胚體-胎體毒性或胚胎毒性。廣義地說胚胎毒性包括孕體結(jié)構(gòu)和功能方面的各種損害，但一般情況下胚胎毒性是指孕體的死亡和生長發(fā)育遲緩，而不包括結(jié)構(gòu)畸形。一、基本概念第二十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日畸形（malformation）是發(fā)育生物體解剖學(xué)上形態(tài)結(jié)構(gòu)的缺陷。能引起畸形的環(huán)境因子叫致畸物或致畸原，致畸物引起畸形的過程和特性叫致畸作用和致畸性。變異（variation）指同一種屬的子代與親代之間或子代的個體之間，有時出現(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。一、基本概念第二十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、基本概念出生缺陷（birthdefect）是指嬰兒出生前即已形成的發(fā)育障礙，包括畸形和功能缺陷。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)生長遲緩、發(fā)育異常、新生兒和嬰幼兒期死亡等。第二十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（一）對致畸的易感性取決于孕體的基因型及其與有害環(huán)境因子相互作用的方式。（二）對致畸的易感性隨著對有害因素暴露的發(fā)育時期的不同而變化。（三）致畸物以特異的方式（作用機制）作用于發(fā)育的細(xì)胞和組織，啟動一系列的異常發(fā)育事件（細(xì)胞病理機制）。（四）有害影響能否接近發(fā)育中的組織取決于有害影響本身的性質(zhì)。（五）異常發(fā)育的四種表型是：死亡、畸形、生長遲緩和功能缺陷。（六）隨著劑量的增加，異常發(fā)育表型的頻率和程度也隨之增加，從無毒作用到全部致死。第二十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（一）對致畸的易感性取決于孕體的基因型及其與有害環(huán)境因子相互作用的方式每種致畸物各有其易感物種和品系，易感性取決于機體的基因型。物種和品系的差異是因代謝變化、胎盤種類、胚體發(fā)育的速度和方式引起的。外源性化學(xué)物生物轉(zhuǎn)化成活性中間產(chǎn)物的速度和途徑與遺傳有關(guān)，而畸形僅發(fā)生在那些形成活化代謝物的物種中。例如反應(yīng)停4000mg/(kg·d)對大鼠和小鼠無致畸作用，而對人0.5~1.0mg/kg就有極強的致畸作用，這是由于人、猴和兔能將其代謝產(chǎn)生活性中間產(chǎn)物，而其他物種不能產(chǎn)生活性代謝產(chǎn)物。一種化學(xué)物在不同物種中的致畸作用，可能是不一致的，所以在篩選致畸物時，強調(diào)采用包括非嚙齒類在內(nèi)的兩種動物進(jìn)行試驗，以減少因?qū)嶒瀯游锊幻舾卸霈F(xiàn)的假陰性。第三十頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（二）對致畸的易感性隨著對有害因素暴露的發(fā)育時期的不同而變化研究證明器官形成期是發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)畸形的關(guān)鍵期，即致畸敏感期。在器官形成期的細(xì)胞分化階段，要發(fā)生多種復(fù)雜易變的生物學(xué)事件，各種組織開始快速的細(xì)胞分裂，同時胚體的代謝能力有限；此階段接觸發(fā)育毒物，最易發(fā)生結(jié)構(gòu)畸形，而一旦胚體的基本結(jié)構(gòu)業(yè)已形成，就很難再改變其結(jié)構(gòu)。人的器官形成期發(fā)生于妊娠的第3~8周。反應(yīng)停致畸事件就在懷孕后的20~35天內(nèi)，在無一般毒性的“安全劑量”[1mg/(kg·d)]下發(fā)生的，有的母親甚至在這階段內(nèi)只服過一次藥。第三十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（二）對致畸的易感性隨著對有害因素暴露的發(fā)育時期的不同而變化此外，大多數(shù)器官都具有其特殊的致畸敏感期，即“靶窗”。形態(tài)畸形和功能缺陷的敏感期也各不相同。因此，致畸實驗的染毒時間，必須安排在器官形成期，才有可能觀察到畸形。由于各物種妊娠期長短不同，敏感期的長短也不同，致畸試驗的染毒時間需隨動物種屬而異。第三十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（二）對致畸的易感性隨著對有害因素暴露的發(fā)育時期的不同而變化在細(xì)胞分化之前接觸發(fā)育毒物，則要么導(dǎo)致胚體死亡，要么從損傷中完全恢復(fù)。胎體發(fā)育期是功能成熟的階段，此期接觸發(fā)育毒物，其主要表現(xiàn)為生長遲緩、發(fā)育阻滯、生理功能紊亂和神經(jīng)行為異常。然而，若毒作用導(dǎo)致局部供血中斷，也同樣可引起結(jié)構(gòu)的退變即畸形。第三十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（二）對致畸的易感性隨著對有害因素暴露的發(fā)育時期的不同而變化第三十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（三）致畸物以特異的方式（作用機制）作用于發(fā)育的細(xì)胞和組織，啟動一系列的異常發(fā)育事件（細(xì)胞病理機制）脊椎動物的發(fā)育是一個循序漸進(jìn)、受到精細(xì)調(diào)節(jié)的過程，從細(xì)胞水平的生長增殖到組織、器官系統(tǒng)水平的形態(tài)形成無不是有條不紊的依次完成。每個過程或水平的異常改變，均可永久性的改變發(fā)育過程。一般而言，發(fā)育毒物對發(fā)育中的胚體的最初效應(yīng)往往是發(fā)生于分子水平，并構(gòu)成該毒物影響發(fā)育的分子機制。其后的事件則包括細(xì)胞、組織及機體水平上的發(fā)育偏差，并構(gòu)成發(fā)育異常的細(xì)胞病理機制。由于脊椎動物發(fā)育的復(fù)雜性，一種發(fā)育毒物可能通過多種機制在同一時間、對同一個生物體發(fā)揮作用，雖然有可能是某種機制發(fā)揮主要作用。同樣，發(fā)育毒物還可通過同種或不同的機制在不同的器官引發(fā)發(fā)育異常，導(dǎo)致多種畸形。第三十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（四）有害影響能否接近發(fā)育中的組織取決于有害影響本身的性質(zhì)有害影響能否接近發(fā)育中的組織一方面與其能否經(jīng)胎盤轉(zhuǎn)移有關(guān)，另一方面與孕體對毒物的暴露模式有關(guān)。過去，人們認(rèn)為母胎血流之間的多層細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)對胚體具有保護(hù)作用，并稱之為胎盤屏障。目前的研究則表明，這種保護(hù)頂多是一般性的，而胎盤膜事實上是一種超濾器。此外，還有多種化學(xué)物可利用胎盤對氨基酸和葡萄糖的特殊轉(zhuǎn)運機制，經(jīng)母體轉(zhuǎn)移進(jìn)入孕體。影響外源性化學(xué)物穿過胎盤的因素繁多，包括分子大小、荷電量、脂溶性、離子化程度、形成復(fù)合體、胎盤代謝和濃度梯度等。因此，胎盤僅能降低水溶性分子、大分子或電負(fù)性大的分子的轉(zhuǎn)運；而X射線、超聲和射頻輻射等可不經(jīng)胎盤，直接從體外作用于孕體?；瘜W(xué)物的發(fā)育毒性不僅取決于胚體的總暴露量，更取決于暴露速率。因為暴露速率過低，對細(xì)胞不能造成顯著的影響，同時胚體也有足夠的時間去修復(fù)損傷。第三十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（五）異常發(fā)育的四種表型是：死亡、畸形、生長遲緩和功能缺陷孕體死亡是指受精卵未發(fā)育即死亡，或胚泡未著床即死亡，或著床后生長發(fā)育到一定階段死亡。早期死亡被吸收或自子宮排出（即自然流產(chǎn)），晚期死亡成為死胎。能引起胚體死亡和畸形的毒物多數(shù)能引起生長遲緩。一般認(rèn)為胎體的生長發(fā)育指標(biāo)比正常對照的均值低2個標(biāo)準(zhǔn)差時，可認(rèn)定為生長遲緩。胎鼠胸骨和枕骨骨化遲緩及低出生體重等是生長遲緩的較敏感指標(biāo)。生長遲緩造成的局部發(fā)育不全可視為畸形，如腦小畸形和眼小畸形等。功能缺陷則包括器官系統(tǒng)、生化、免疫等功能的變化。功能缺陷往往要在出生后經(jīng)過相當(dāng)時間才能診斷，如聽力或視力異常、行為發(fā)育遲緩等。結(jié)構(gòu)異常是指胎體形態(tài)結(jié)構(gòu)的異常，即畸形。胚體死亡、畸形及生長遲緩之間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，并且可隨受試化學(xué)物的種類、染毒時間及劑量不同而發(fā)生改變。第三十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（六）隨著劑量的增加，異常發(fā)育表型的頻率和程度也隨之增加，從無毒作用到全部致死較大劑量致全窩胚胎死亡，一般劑量下正常、畸形和生長遲緩共存。常見反應(yīng)模式。ABC在遠(yuǎn)低于胚胎致死劑量下即出現(xiàn)致畸，甚至全窩致畸，常伴有生長遲緩。強致畸劑，少見。低劑量引起生長遲緩，高劑量引起胚胎死亡。無畸形發(fā)生。發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式致畸作用的劑量反應(yīng)曲線較為陡峭第三十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日發(fā)育毒性的影響因素1.機體因素：遺傳因素：種屬差異和個體差異2.化學(xué)物因素（1）化學(xué)物的理化性質(zhì)（2）化學(xué)物的作用時間（3）化學(xué)物的劑量自己總結(jié)第三十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素母體毒性胎盤毒性父源性發(fā)育毒性其他因素（一）（二）（三）（四）第四十頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素(一)母體毒性母體毒性是指受試物對妊娠母體的有害效應(yīng)，母體毒性可能特異（直接）的或非特異（間接）的影響發(fā)育過程，導(dǎo)致發(fā)育毒性。影響發(fā)育毒性的母體因素包括：1.遺傳2.疾病3.營養(yǎng)4.應(yīng)激第四十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素(一)母體毒性母體毒性與發(fā)育毒性之間的關(guān)系常見的有以下幾種：1.具有發(fā)育毒性，但無母體毒性，表示發(fā)育毒性有特定的機制，與母體毒性無關(guān)。如沙利度胺。這類化學(xué)物最容易被忽視也最危險。2.出現(xiàn)發(fā)育毒性也出現(xiàn)母體毒性，尤其是當(dāng)發(fā)育毒性只在母體毒性存在時才能被觀察到的時候，發(fā)育效應(yīng)可能是間接的，往往不具有特定的致畸機制。許多已知的人類發(fā)育毒物，包括乙醇和可卡因，主要在母體毒性水平對胚胎/胎兒有有害影響，它們的發(fā)育毒性可能部分歸因于母體生理學(xué)紊亂的繼發(fā)效應(yīng)。如嗜酒者通常營養(yǎng)狀態(tài)不良，而且酒精影響營養(yǎng)物的胎盤轉(zhuǎn)運，可增強對孕體的直接效應(yīng)。3.具有母體毒性，但不具有致畸作用。這類物質(zhì)在妊娠期容易引起警覺，避而遠(yuǎn)之。4.在一定劑量下，既無母體毒性，也不表現(xiàn)發(fā)育毒性。第四十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素(二)胎盤毒性某些化學(xué)物可對胎盤造成損傷，改變胎盤血流量，降低胎盤對營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，特異地干擾胎盤的內(nèi)分泌和代謝功能，間接地引起發(fā)育毒性。5-羥色胺引起的小鼠動、靜脈狹窄，胎盤血流量減少，胎盤轉(zhuǎn)運功能障礙，死胎和先天畸形。甲基汞可改變?nèi)颂ケP滋養(yǎng)層微絨毛對氨基酸的攝取，導(dǎo)致功能障礙（即先天性水俁?。純撼霈F(xiàn)嚴(yán)重的神經(jīng)遲鈍、共濟失調(diào)、步行困難、語言和下咽障礙以及癲癇大發(fā)作。第四十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素(三)父源性發(fā)育毒性越來越多的人群流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)某些出生缺陷也與男性因素有關(guān)，被稱為父源性出生缺陷。引起父源性出生缺陷的因素主要有：遺傳缺陷年齡因素外界暴露因素第四十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素(三)父源性發(fā)育毒性有出生缺陷的男性，其后代出現(xiàn)出生缺陷的幾率是正常人群的2倍，甚至高于母親有出生缺陷的后代，其中患與父親相同缺陷的危險性是正常人群的7倍。20~24歲的父親所生的后代，與25~29歲的父親所生的后代相比更容易得腹裂畸形，40歲以上父親所生的后代患13號染色體三體綜合征較少，但患乳腺癌的幾率增加。外界暴露因素包括職業(yè)和環(huán)境暴露、化療和放療、其他藥物以及飲酒、抽煙等不良嗜好。這些因子通過父親對發(fā)育個體產(chǎn)生不良影響，因此叫作父源性發(fā)育毒性。父源性暴露可以引起的子代發(fā)育異常包括流產(chǎn)、死胎、低出生體重、畸形、功能障礙等，甚至可能與兒童腫瘤相關(guān)。第四十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的間接影響因素(四)其他因素染毒途徑可影響致畸試驗的結(jié)果，大鼠受孕等7~14天經(jīng)口給予EDTA，引起70%的胎鼠畸形，但以同樣劑量皮下注射，對母體毒性增加，卻未見明顯的胎鼠畸形。反應(yīng)停對大鼠灌胃不引起胎鼠畸形，而經(jīng)飼料染毒幾乎全部肧體致死。第四十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日小結(jié)發(fā)育毒性（developmentaltoxicity）指出生前后接觸有害因素，子代個體發(fā)育為成體之前誘發(fā)的任何有害影響?；危╩alformation）是發(fā)育生物體解剖學(xué)上形態(tài)結(jié)構(gòu)的缺陷。名詞解釋：第四十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日小結(jié)Wilson發(fā)育毒理學(xué)基本原理（一）對致畸的易感性取決于孕體的基因型及其與有害環(huán)境因子相互作用的方式。（二）對致畸的易感性隨著對有害因素暴露的發(fā)育時期的不同而變化。（三）致畸物以特異的方式（作用機制）作用于發(fā)育的細(xì)胞和組織，啟動一系列的異常發(fā)育事件（細(xì)胞病理機制）。（四）有害影響能否接近發(fā)育中的組織取決于有害影響本身的性質(zhì)。（五）異常發(fā)育的四種表型是：死亡、畸形、生長遲緩和功能缺陷。（六）隨著劑量的增加，異常發(fā)育表型的頻率和程度也隨之增加，從無毒作用到全部致死。第四十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)發(fā)育毒性的作用機制第四十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（一）干擾有絲分裂（二）能量供應(yīng)的改變（三）代謝酶的抑制（四）氧化應(yīng)激反應(yīng)（五）干擾核酸代謝（六）基因表達(dá)改變（七）基因突變與染色體畸變（八）細(xì)胞凋亡第五十頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（一）干擾有絲分裂肧體發(fā)育過程中，細(xì)胞增殖率高，但協(xié)調(diào)有序。因此，干擾有絲分裂，即改變細(xì)胞增殖速率是化學(xué)物誘發(fā)發(fā)育異常的一種常見方式。同一組織器官中的各類細(xì)胞的分裂速率不同，導(dǎo)致某些細(xì)胞對化學(xué)物暴露尤為敏感。一般而言，延遲或阻斷細(xì)胞周期的各種理化因素均可干擾有絲分裂，而暴露毒物后引起的代償性分裂速率增加也同樣與致畸作用有關(guān)。影響細(xì)胞分裂的途徑包括：1.DNA合成的降低；2.干擾細(xì)胞質(zhì)的形成或分離；3.影響紡錘體的形成和維持?？鼓[瘤藥5-氟尿嘧啶抑制S期DNA合成，誘發(fā)結(jié)構(gòu)畸形。第五十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（二）能量供應(yīng)的改變肧體發(fā)育過程中，生物合成、增殖活動旺盛，有氧代謝和氧化磷酸化也在妊娠過程中不斷增加，因此，改變肧體的能量供應(yīng)可引起發(fā)育異常。鎮(zhèn)靜和催眠藥物苯巴比妥通過抑制線粒體呼吸，可引起骨骼畸形、枕骨及胸骨骨化延遲。第五十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（三）代謝酶的抑制某些酶因為參與體內(nèi)的合成或氧化代謝，尤其是DNA和RNA的合成，可影響細(xì)胞的生長與增殖，抑制其活性對肧體發(fā)育過程有較大的影響?？鼓[瘤藥甲氨蝶呤為二氫葉酸還原酶的競爭性抑制劑，宮內(nèi)接觸甲氨蝶呤可引起顱面部畸形、肢體變形和胎體生長遲緩。第五十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（四）氧化應(yīng)激反應(yīng)用來治療癲癇發(fā)作及洋地黃引起的心律過快的苯妥英經(jīng)生物活化在親體和肧體的組織引起脂質(zhì)過氧化，蛋白質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)降解，這些生物化學(xué)的變化可能是化學(xué)致畸的主要原因。第五十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（五）干擾核酸代謝DNA與RNA的合成及正常功能的發(fā)揮對肧體細(xì)胞的增殖異常重要，因此干擾核酸的代謝可引起發(fā)育毒性?？鼓[瘤藥羥基脲可抑制核糖核苷酸還原酶，從而抑制DNA的復(fù)制，并誘發(fā)大鼠肢體、腭、下頜及尾的畸形和肧體死亡。第五十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（六）基因表達(dá)改變發(fā)育過程中的基因表達(dá)具有特異性、協(xié)同性；因此，改變基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)可導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)育后果。除基因序列改變以外，非基因序列所致基因表達(dá)水平和基因功能的改變，即表觀遺傳學(xué)改變，也影響胚胎的發(fā)育。第五十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（六）基因表達(dá)改變有報道在培養(yǎng)的小鼠胚胎中用反義寡核苷酸探針抑制原癌基因Wnt-1或Wnt-3a的表達(dá)，都可產(chǎn)生中腦和后腦，或中腦、后腦和脊髓的畸形。孕鼠飼料中添加染料木黃酮等誘發(fā)DNA甲基化的化合物，可以改變子代皮毛的顏色。第五十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（七）基因突變與染色體畸變胚胎發(fā)育過程中基因起控制作用，而化學(xué)物可使基因正常的控制過程發(fā)生轉(zhuǎn)向，嚴(yán)重時胚胎發(fā)育可完全停止而死亡。已知的誘變劑往往有潛在致畸性，如電離輻射、烷化劑、亞硝酸鹽等；多數(shù)致癌物引起基因突變和染色體畸變，也有致畸作用。有報道染色體畸變占人類發(fā)育缺陷原因的3%左右。第五十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（八）細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡又叫程序性細(xì)胞死亡（PCD），指肧體在遺傳基因的控制下的特定類型的細(xì)胞死亡。PCD在肧體發(fā)育過程中可發(fā)揮多種作用，如為肧體提供合適的形態(tài)、除去殘留的結(jié)構(gòu)等。中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞在發(fā)育過程中，約有半數(shù)需通過PCD清除，以構(gòu)建神經(jīng)連接網(wǎng)絡(luò)。由于PCD對正常的形態(tài)發(fā)生必不可少，因此，改變PCD的發(fā)生模式是致畸過程的一種重要機制；機體的畸形高發(fā)區(qū)，也常常是PCD的發(fā)生區(qū)域。第五十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、異常發(fā)育的分子機制（八）細(xì)胞凋亡二惡英可通過改變PCD的正常模式，而誘發(fā)畸形。小鼠肧體上顎架的中央上皮細(xì)胞通常于妊娠第14~16天停止分裂，對表皮生長因子的反應(yīng)性也隨之降低；之后，中央上皮細(xì)胞與基底細(xì)胞脫離，絕大部分細(xì)胞通過細(xì)胞凋亡途徑死亡。相反，在妊娠第10天接觸二惡英的上顎架持續(xù)表達(dá)表皮生長因子受體，不發(fā)生上皮細(xì)胞的凋亡。第六十頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（一）細(xì)胞死亡（二）細(xì)胞增殖（三）細(xì)胞信號通路的改變（四）影響細(xì)胞遷徙與分化第六十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（一）細(xì)胞死亡早期肧體細(xì)胞保留較大的分化多能性，因此，發(fā)生細(xì)胞死亡后所存留的細(xì)胞可恢復(fù)因細(xì)胞死亡帶來的細(xì)胞丟失，并對后期發(fā)育影響甚少。然而，當(dāng)細(xì)胞死亡數(shù)量超出肧體的恢復(fù)能力時，則導(dǎo)致肧體死亡或畸形。細(xì)胞死亡的病理學(xué)后果，既取決于受損細(xì)胞的特性和所處的位置，又取決于細(xì)胞死亡的程度與范圍。有很多化學(xué)物通過誘發(fā)受損的組織、器官的細(xì)胞死亡率增加，而引起發(fā)育異常。第六十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（一）細(xì)胞死亡不同的組織對細(xì)胞死亡的敏感性也各不相同，如前腦神經(jīng)上皮細(xì)胞對高熱引起的細(xì)胞死亡異常敏感，而心臟和卵黃囊則對細(xì)胞死亡具有耐受性。免疫抑制劑環(huán)磷酰胺等化學(xué)物定向作用于增殖的細(xì)胞，首先導(dǎo)致細(xì)胞周期的改變，進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡。反之，維甲酸等發(fā)育毒物通過增加某些組織區(qū)已有的細(xì)胞程序性死亡，而引起發(fā)育異常。研究表明，接觸維甲酸引起正常細(xì)胞死亡區(qū)域的死亡率增加，過多的細(xì)胞死亡則導(dǎo)致脊柱裂、指（趾）缺陷、顱面畸形。第六十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（二）細(xì)胞增殖同細(xì)胞死亡一樣，細(xì)胞增殖速率下降可減少組織細(xì)胞的數(shù)量，并影響后期的生長與分化。細(xì)胞增殖率下降既可能源于細(xì)胞周期進(jìn)程的趨緩，也可能源于生長因子的缺乏、誘導(dǎo)因子的不足和細(xì)胞對外部因子反應(yīng)性的降低。研究表明，抗癲癇藥物丙戊酸、免疫抑制劑環(huán)磷酰胺等可通過干擾DNA合成而改變細(xì)胞周期的進(jìn)程。小鼠體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，丙戊酸引起的細(xì)胞周期阻滯可能涉及神經(jīng)上皮核糖核苷酸還原酶的改變，并與丙戊酸引起的神經(jīng)管缺陷有關(guān)。第六十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（三）細(xì)胞信號通路的改變細(xì)胞信號通路是肧體模式形成及分化的基礎(chǔ)，也是決定發(fā)育毒物細(xì)胞病理機制的重要環(huán)節(jié)。信號通路通過分泌時空特異性分布的細(xì)胞產(chǎn)物來控制形態(tài)發(fā)生過程。其下游生物學(xué)事件通常為轉(zhuǎn)錄水平的改變，并導(dǎo)致靶細(xì)胞基因表達(dá)的變化。無論是改變信號分子的分泌，還是改變信號分子的轉(zhuǎn)導(dǎo)，均可引起形態(tài)發(fā)生過程的實質(zhì)性改變。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變通常包括受體、轉(zhuǎn)錄因子、下游信號分子等的表達(dá)和間隙連接的分布這兩個方面。第六十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（三）細(xì)胞信號通路的改變發(fā)育毒物可通過誘發(fā)分化誘導(dǎo)子的缺乏，通過誘發(fā)影響到細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖、死亡的靶細(xì)胞的缺失，通過信號分子生物合成的障礙，或通過干擾信號向靶細(xì)胞的傳遞，而改變形態(tài)發(fā)生過程中的細(xì)胞信號通路。實際上，多種環(huán)境化學(xué)物導(dǎo)致的出生缺陷的細(xì)胞病理機制都牽涉到細(xì)胞信號通路的改變。細(xì)胞毒藥物可改變多條信號通路，而某些受體介導(dǎo)的致畸原，如維甲酸，則僅改變特定的信號通路。維甲酸可改變小鼠肧體的AER-EGF-4-ZPA信號通路，進(jìn)而誘發(fā)肢體缺陷。第六十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、異常發(fā)育的細(xì)胞學(xué)機制（四）影響細(xì)胞遷徙與分化在肧體發(fā)育早期，神經(jīng)冠從神經(jīng)褶背側(cè)的神經(jīng)上皮發(fā)育而來。在囊胚分層及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程中，神經(jīng)冠細(xì)胞脫離神經(jīng)上皮，并開始遷徙；其后經(jīng)過廣泛的遷徙，神經(jīng)冠細(xì)胞逐步分化為面部結(jié)締組織、外周神經(jīng)組織成分及黑素細(xì)胞等。由于神經(jīng)冠細(xì)胞的遷徙分化對多種組織器官的發(fā)育必不可少，若發(fā)育毒物干擾這一遷徙分化過程（如抑制細(xì)胞骨架的形成），勢必會造成肧體發(fā)育的廣泛性受損。例如，維甲酸通常要參與后腦神經(jīng)冠細(xì)胞命運的確定過程，然而，在較高的濃度下，維甲酸可改變神經(jīng)冠細(xì)胞的特性，導(dǎo)致遷徙模式的變化和靶組織的結(jié)構(gòu)畸形。第六十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日維甲酸維A酸是體內(nèi)維生素A的代謝中間產(chǎn)物。適應(yīng)癥：尋常痤瘡、特別是黑頭粉刺皮損，老年性、日光性或藥物性皮膚萎縮，魚鱗病及各種角化異常及色素過度沉著性皮膚病、銀屑病。第六十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日第四節(jié)發(fā)育毒性的評價第六十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日發(fā)育毒性的評價流行病學(xué)調(diào)查動物發(fā)育毒性試驗發(fā)育毒性的預(yù)篩試驗第七十頁，共九十三頁，2022年，8月28日一、發(fā)育毒性的流行病學(xué)調(diào)查流行病學(xué)研究的目的：尋找出生缺陷的原因有助于了解出生缺陷的發(fā)展趨勢引起公眾對出生缺陷的注意第七十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日二、動物發(fā)育毒性試驗主要試驗方案：1.三段生殖毒性試驗主要用于評價藥物的生殖發(fā)育毒性。1966年美國食品與藥品管理局（FDA）首先提出，后經(jīng)多次改進(jìn)，我國食品藥品監(jiān)督管理局（SFDA）規(guī)定的新藥生殖發(fā)育毒性試驗也參照此方案。2.一代和多代生殖毒性試驗主要用于評價食品添加劑、農(nóng)藥及其他化學(xué)物的生殖發(fā)育毒性。由美國環(huán)境保護(hù)局（EPA）首先提出。3.改進(jìn)的大鼠發(fā)育神經(jīng)毒性的試驗程序。1988年EPA發(fā)布。第七十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日連續(xù)、完整的生殖發(fā)育過程的六個階段A.從交配前到受孕：檢查成年雄性和雌性生殖功能、配子的發(fā)育與成熟、交配行為、受精。B.從受孕到著床：檢查成年雌性生殖功能、胚胎著床前發(fā)育、著床。C.從著床到硬腭閉合：檢查成年雌性生殖功能、肧體發(fā)育、主要器官形成。D.從硬腭閉合到妊娠結(jié)束：檢查成年雌性生殖功能、胎體的發(fā)育與生長、器官的發(fā)育與生長。E.從出生到斷乳：檢查成年雌性生殖功能、新生仔對宮外生活的適應(yīng)性、斷乳前的發(fā)育與生長。F.從斷乳到性成熟：檢查斷乳后的發(fā)育與生長、對獨立生活的適應(yīng)、達(dá)到完全的性功能。第七十三頁，共九十三頁，2022年，8月28日三段生殖毒性試驗主要是根據(jù)以上發(fā)育階段的區(qū)別來設(shè)計的，每一段試驗大致相當(dāng)于上述兩個階段。Ⅰ段：生育力和早期胚胎發(fā)育毒性試驗（一般生殖毒性試驗）Ⅱ段：肧體-胎體毒性試驗（致畸試驗）Ⅲ段：出生前后發(fā)育毒性試驗（圍生期毒性試驗）三段生殖毒性試驗分別為第七十四頁，共九十三頁，2022年，8月28日2周第七十五頁，共九十三頁，2022年，8月28日Ⅰ段：生育力和早期胚胎發(fā)育毒性試驗（一般生殖毒性試驗）目的：評價受試物對配子成熟、交配行為、生育力、胚胎著床的影響（前述生殖周期的A和B階段）。給藥期：雄性從交配前4周開始染毒，并持續(xù)至交配成功；雌性交配前2周開始染毒（以覆蓋3~4個動情周期），至妊娠第6天受精卵著床。第七十六頁，共九十三頁，2022年，8月28日Ⅱ段：肧體-胎體毒性試驗（致畸試驗）目的：評價自胚泡著床到硬腭閉合階段暴露受試物對妊娠母體和胚胎與胎仔發(fā)育的有害效應(yīng)。包括母體毒性、胚胎或胎兒死亡、生長改變和結(jié)構(gòu)異常。給藥期：為著床期到硬腭閉合，即器官形成期；大、小鼠為受孕第6~15天，家兔為第6~18天。第七十七頁，共九十三頁，2022年，8月28日Ⅲ段：出生前后發(fā)育毒性試驗（圍生期毒性試驗）目的：評價母體從著床至斷乳期間接觸受試物對妊娠/哺乳母體和對胎仔及仔代直至性成熟的有害效應(yīng)。給藥期：著床期開始，至仔鼠斷乳。大鼠孕15天至產(chǎn)后28天。第七十八頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的預(yù)篩試驗（一）體外預(yù)篩試驗（二）發(fā)育毒性的體內(nèi)預(yù)篩試驗（C.K試驗）第七十九頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的預(yù)篩試驗（一）體外預(yù)篩試驗體外發(fā)育毒性試驗方法操作簡單，可嚴(yán)格控制試驗條件，試驗結(jié)果與整體動物致畸試驗有較好的相關(guān)性（有母體毒性者除外）。因此可利用體外試驗方法作發(fā)育毒物的初篩，預(yù)測對整體動物的發(fā)育毒性，發(fā)現(xiàn)毒作用的靶器官，或闡明發(fā)育毒性的作用方式和機制。體外試驗系統(tǒng)使得快速篩選發(fā)育毒物成為可能，但體外模型缺乏發(fā)育過程的復(fù)雜性，試驗結(jié)果外推到人類的發(fā)育毒性風(fēng)險比整體動物試驗大。此外，體外系統(tǒng)大多有待標(biāo)準(zhǔn)化和認(rèn)證研究。第八十頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的預(yù)篩試驗（一）體外預(yù)篩試驗1.大鼠全胚胎培養(yǎng)2.胚胎細(xì)胞微團(tuán)培養(yǎng)3.小鼠胚胎干細(xì)胞試驗第八十一頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的預(yù)篩試驗（一）體外預(yù)篩試驗1.大鼠全胚胎培養(yǎng)將嚙齒動物胚胎移植到體外培養(yǎng)，其生長與分化與在母體子宮內(nèi)發(fā)育的胚胎相似。第八十二頁，共九十三頁，2022年，8月28日三、發(fā)育毒性的預(yù)篩試驗（一）體外預(yù)篩試驗2.胚胎細(xì)胞微團(tuán)培養(yǎng)是孕期第11天的大鼠胚胎取得代表中樞神經(jīng)系統(tǒng)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?？梢杂弥行约t染色判斷細(xì)胞存活；用Alcian藍(lán)染色判斷肢芽軟骨細(xì)胞分化數(shù)量；蘇木素染色判斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞分化數(shù)量。對結(jié)果進(jìn)行處理，求出影響