第十章 生殖毒理學(xué)

第十章生殖毒理學(xué)

衛(wèi)生毒理學(xué)教研室2004.5第一節(jié)概述

哺乳動(dòng)物的生育繁殖過(guò)程外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育的影響外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育的影響以及損害作用的特點(diǎn)

哺乳動(dòng)物的生育繁殖過(guò)程

生殖發(fā)育是哺乳動(dòng)物繁衍種族的生理過(guò)程，其中包含生殖細(xì)胞發(fā)生，即精子發(fā)生和卵細(xì)胞發(fā)生、配子的釋放、性周期和性行為、卵細(xì)胞受精、受精卵的卵裂、胚泡的形成、植入或著床、胚胎形成、胚胎發(fā)育、器官發(fā)生（或稱(chēng)器官形成）、胎仔發(fā)育、分娩和哺乳過(guò)程。生殖發(fā)育也可稱(chēng)繁殖過(guò)程。概述外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育的影響干擾生殖發(fā)育的任何環(huán)節(jié)，并造成損害作用?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)，特別是對(duì)性腺的作用，發(fā)生間接的影響。神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌功能也有調(diào)節(jié)作用，通過(guò)下丘腦-垂體-睪丸軸(下丘腦-垂體-卵巢軸)兩條途徑作用于生殖發(fā)育過(guò)程。

概述外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育損害作用的特點(diǎn)

生殖發(fā)育過(guò)程較機(jī)體其他系統(tǒng)更為敏感外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育過(guò)程影響的范圍較為廣泛和深遠(yuǎn)

概述術(shù)語(yǔ)基本概念生殖毒理學(xué)(reproductivetoxicology)主要研究外源化學(xué)物對(duì)生殖細(xì)胞發(fā)生、卵細(xì)胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳過(guò)程的損害作用及其評(píng)定，評(píng)定方法即為生殖毒性試驗(yàn)。發(fā)育毒理學(xué)(developmentaltoxicology)主要研究外源化學(xué)物對(duì)胚胎發(fā)育、胎仔發(fā)育以及出生幼仔發(fā)育的影響及其評(píng)定，評(píng)定方法稱(chēng)為發(fā)育毒性試驗(yàn)，其中主要為致畸試驗(yàn)。

概述第二節(jié)生殖毒性及其評(píng)定

生殖毒理學(xué)歷史生殖毒性生殖毒性的評(píng)價(jià)

生殖毒理學(xué)歷史1950年美國(guó)霍普金斯大學(xué)醫(yī)院發(fā)現(xiàn)，懷孕期間服用黃體酮，先后有600多名女?huà)氤霈F(xiàn)生殖器男性化畸形。1956年用于治療妊娠反應(yīng)的反應(yīng)停，1961年后出現(xiàn)近萬(wàn)例短肢畸形兒(海豹畸形)。二惡英(TCDD)造成的大面積污染及其與人群生殖危害的關(guān)系至今仍不清楚。

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒理學(xué)歷史過(guò)去半個(gè)世紀(jì)震驚全球的系列中毒或?yàn)?zāi)難事件的發(fā)生，在世界范圍內(nèi)提高了人們對(duì)用藥的安全意識(shí)，高度關(guān)注新的化學(xué)物對(duì)生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)或妊娠結(jié)局的不良影響，促進(jìn)了與生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)安全相關(guān)法律的產(chǎn)生和研究方法指南的問(wèn)世。

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒性

外源化學(xué)物對(duì)生殖的過(guò)程的損害作用可以表現(xiàn)為性淡漠，性無(wú)能或各種形式的性功能減退。雌性可出現(xiàn)排卵規(guī)律改變，月經(jīng)失調(diào)或失經(jīng)，卵巢萎縮，受孕減少，胚胎死亡，生殖能力的降低不孕或不育等。雄性可表現(xiàn)為睪丸萎縮或壞死，精子數(shù)目減少。

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒性的評(píng)價(jià)

外源化學(xué)物對(duì)生殖過(guò)程作用的評(píng)定主要通過(guò)生殖毒性試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。生殖毒性試驗(yàn)可以全面反映外源化學(xué)物對(duì)性腺功能、發(fā)情周期、交配行為、受孕、妊娠過(guò)程、分娩、授乳以及幼仔斷乳后生長(zhǎng)發(fā)育可能發(fā)生的影響。

生殖毒性及其評(píng)定評(píng)定的主要依據(jù)是交配后母體受孕情況（受孕率）、妊娠過(guò)程情況（正常妊娠率）、子代動(dòng)物分娩出生情況（出生存活率）、授乳哺育（哺育成活率）以及斷奶后發(fā)育情況等。是檢查外源化學(xué)物對(duì)動(dòng)物生育繁殖機(jī)能有無(wú)損害作用的試驗(yàn)。

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒性的評(píng)價(jià)

試驗(yàn)方法原則受試動(dòng)物：性成熟大鼠、小鼠或家兔

劑量分組:一般設(shè)立三個(gè)劑量組（至少兩個(gè)劑量組）和一個(gè)對(duì)照組染毒途徑:動(dòng)物接觸受試物的方法應(yīng)參照人類(lèi)實(shí)際接觸途徑動(dòng)物數(shù):每組雌雄各16到20只，或雌16到20只，雄8到10只

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒性的評(píng)價(jià)

試驗(yàn)方案

:三代兩窩

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒性的評(píng)價(jià)

F３bF３aF１bF２bF２aF１aF０（斷奶或出生８周）

給予受試物８到１２周第一次交配第二次交配觀察三個(gè)月，喂飼普通飼料，觀察其生長(zhǎng)發(fā)育情況

斷乳后給予受試物８到１２周觀察三個(gè)月，喂飼普通飼料，觀察其生長(zhǎng)發(fā)育情況

斷乳后給予受試物８到１２周

兩代一窩(和一代一窩)生殖試驗(yàn)

生殖毒性及其評(píng)定F２斷奶，檢查發(fā)育情況F２出生，每窩留８只幼仔F１交配斷奶，給予受試物F１（每窩選留幼仔８只，雌雄各半）第１６~１９周雌雄交配出生第８周給予受試物（F０）生殖毒性的評(píng)價(jià)

觀察指標(biāo)：受孕率（％）:反映雌性動(dòng)物生育能力以及雌性動(dòng)物受孕情況

正常分娩率（％）:反映雌性動(dòng)物妊娠過(guò)程是否受到影響

幼仔出生存活率（％）:反映雌性動(dòng)物分娩過(guò)程是否正常

幼仔哺育成活率（％）:反映雌性動(dòng)物授乳哺育幼仔的能力

除上述４個(gè)指標(biāo)外，還應(yīng)該注意出生幼仔是否有畸形存在，對(duì)死亡的幼仔應(yīng)進(jìn)行畸形檢查，可為下一步致畸試驗(yàn)提供參考

生殖毒性及其評(píng)定生殖毒性的評(píng)價(jià)

一、動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)

最佳聯(lián)合方案是對(duì)成年動(dòng)物進(jìn)行染毒并包括子代從受精卵到性成熟所有生長(zhǎng)發(fā)育階段

觀察期應(yīng)貫穿一個(gè)完整的生命周期，以檢測(cè)近、遠(yuǎn)期效應(yīng)

最常選用的方案為三階段試驗(yàn)I階段試驗(yàn)雌雄性交配前-受孕-雌性受精-雌性著床期間染毒對(duì)成年雌雄性的生殖功能、配子的發(fā)生及成熟、交配行為、受精、著床前的發(fā)育和著床的影響Ⅱ階段試驗(yàn)從著床到硬腭閉合期間染毒對(duì)成年雌性生殖功能、胚胎發(fā)育、器官形成期的發(fā)育毒性Ⅲ階段試驗(yàn)從著床到幼仔斷乳期間對(duì)孕（乳）母染毒從著床到子代性成熟的母體生殖毒性(妊娠、分娩和哺乳)和子代的發(fā)育毒性（胚胎、胎兒生長(zhǎng)發(fā)育，新生幼仔宮外生活的適應(yīng)性，斷乳前后的生長(zhǎng)發(fā)育，獨(dú)立生活能力和性功能成熟）(一)大鼠全胚胎培養(yǎng)(wholeembryoculture,WEC)三、發(fā)育毒性的替代試驗(yàn)

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)

以胚胎的心跳和血液循環(huán)是否存在作為胚胎存活的指標(biāo)；以卵黃囊直徑、顱臀長(zhǎng)和頭長(zhǎng)、體節(jié)數(shù)和胚胎重作為胚胎生長(zhǎng)發(fā)育的指標(biāo)；根據(jù)Brown評(píng)分對(duì)器官形態(tài)分化作出評(píng)價(jià)。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

(二)胚胎細(xì)胞微團(tuán)培養(yǎng)

從第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；用中性紅染色判斷細(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CNS細(xì)胞分化數(shù)量。對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，求出影響終點(diǎn)的IC50。比較受試物組與對(duì)照組數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)化學(xué)毒物的細(xì)胞毒性和發(fā)育毒性(micromassculture)（三）小鼠胚胎干細(xì)胞試驗(yàn)

將小鼠胚泡內(nèi)細(xì)胞團(tuán)衍生的胚胎干細(xì)胞(embryonicstemcells，ES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(guò)程的發(fā)育毒性研究

(themouseembryonicstemcelltest，EST)（四）體內(nèi)預(yù)篩式樣（C.K.試驗(yàn)）