毒理学-第九章

二、发育毒性作用的特点

表现为受多种因素影响（一）发育阶各段发育毒性效应的特异性

(二)发育毒性的剂量-反应模式复杂（三）发育毒性的物种差异较大剂量致全窝胚胎死亡，一般剂量下正常、畸形和生长迟缓共存。常见反应模式。在远低于胚胎致死剂量下即出现致畸，甚至全窝致畸，常伴有生长迟缓。强致畸剂，少见。低剂量引起生长迟缓，高剂量引起胚胎死亡。曲线较陡，建议多设实验组，以确证有无致畸性。(二)发育毒性的剂量-反应模式复杂发育毒性剂量-反应模式表明致畸试验剂量选择具有重要意义过低剂量不足以显示确实存在的致畸作用，可得出错误的结论；剂量过高可使大量胚胎死亡或对母体毒性作用过强，都可影响结果的正确性发育毒性是否有阈值尚存在争论

很难用实验找出一个发生率很低的剂量-反应关系，因为那需要极大的样本数量，如每剂量组几百到几千窝的动物多数发育毒性机制还不了解，有的已知机制支持阈值的存在，而有些机制则不支持（基因突变）二、发育毒性作用的特点

表现为受多种因素影响（一）发育阶各段发育毒性效应的特异性

(二)发育毒性的剂量-反应模式复杂（三）发育毒性的物种差异（三）发育毒性的物种差异

可能原因：不同物种或同一物种不同品系动物代谢过程有差异致畸物主通过母体胎盘作用于胚胎，而不同物种动物胎盘构造也不相同因物种差异，可能存在对动物不具致畸,但对人有致畸作用（反应停），动物致畸试验结果推论到人类造成某些困难致畸作用的特点发育阶段致畸效应的特异性

胚胎所处的发育阶段不同，对于致畸作用呈现不同的敏感性。最敏感的阶段是器官发生期致畸剂量-反应关系复杂

致畸作用最大无作用剂量问题尚有不同意见致畸的物种个体差异

同一物种不同品系对一种致畸物敏感性的差别很大，物种及种间差异第二节发育毒性与致畸性一、基本概念二、发育毒性作用的特点三、母体毒性与发育毒性的关系四、父源性发育毒性三、母体毒性与发育毒性的关系

母体毒性(maternaltoxicity)：外源化学物对受孕母体产生的损害作用，表现为体重减轻、功能异常、出现某些临床症伏、甚至死亡。多用增重减慢和死亡率表示母体毒性可直接作用于孕体或间接通过对胎盘的毒性引起发育毒性（一）母体因素对发育毒性的影响

1.遗传因素

母体遗传结构是孕体发育结果的决定因素2.疾病

母体严重糖尿病，某些感染等（巨细胞病毒，发热与CNS畸形）3.营养

蛋白质、热量、维生素、微量元素及辅酶因子的缺乏对妊娠产生不利的影响（叶酸与NTDs）4.应激

妊娠期噪声暴露,精神刺激可产生发育毒性5.对胎盘的毒性

胎盘是母体和孕体进行物质交换的结构，提供营养，气体交换和废物排出。胎盘也产生维持妊娠的关键激素，而且能代谢和储存外源化学物。胎盘也可能是毒作用的靶对胎盘的毒性可危及这些功能，或促进对孕体的有害效应（二）母体毒性与胚胎毒性的关系

1.具有发育毒性，但无母体毒性出现此种外源化学物的致畸作用具有特定机制，与母体毒性无关，如反应停

此种受试物致畸作用往往较强，应特别注意出现发育毒性的同时也表现母体毒性

如乙醇主要在母体毒性水平对孕体有有害影响，发育毒性可能是母体生理学的紊乱的继发效应，如母体嗜酒营养不良，酒精影响胎盘的营养物转运等仅具有母体毒性，但不具有致畸作用这类物质在妊娠期易引起警觉在一定剂量下，既无母体毒性，也不表现发育毒性

第二节发育毒性与致畸性一、基本概念二、发育毒性作用的特点三、母体毒性与发育毒性的关系四、父源性发育毒性四、父源性发育毒性Paternalbirthdefect,引起父源性出生缺陷的主要因素有：遗传缺陷年龄因素其他因素（职业暴露、饮酒、吸烟等）这些因子通过父亲对孕体产生不良影响，因此称为父源性发育毒性1976年意大利化工厂爆炸，二恶英(dioxins)污染造成3．7万人受害，所随出现孕妇自发性流产，婴儿畸形增加等现象。1977-1984期间出生的新生儿中，女性比例上升，父亲血清TCDD水平超过100pg/g的家庭，出生婴儿全部为女性，消除污染后，90年代是性别比例恢复正常。

1990年成功大学开始追宗胎盘中毒的油症小孩，发現男性在二十岁以前中毒者，第二代生育男孩的比例约45%，大致符合多氯联苯「雌化自然的特质日本米糠油事件中PCBs受害者的惨状干扰基因表达基因突变与染色体畸变细胞损伤和死亡干扰细胞-细胞交互作用通过胎盘毒性引起发育毒性干扰母体稳态内分泌干扰第三节致畸（发育毒性）作用机制?总的来说

—不清楚！（一）干扰基因表达

某些发育相关基因表达异常或表观遗传改变可能引起畸形小鼠胚胎中抑制或剔除原癌基因Wnt-1或Wnt-3a，可产生中脑和后脑等畸形。wnt基因在生长发育期很重要,主要在CNS发育起调控作用DES引起小鼠甲基化水平改变（二）基因突变与染色体畸变

已发现致突变物有潜在致畸性，如电离辐射、烷化剂、亚硝酸盐、多数致癌物都可能致畸妊娠第13天的大鼠胚胎羊膜内注入CP及其两个代谢产物PM或AC后，引起了脑积水、露眼、腭裂、小颌畸形、脐疝、尾部和肢部缺陷.PM（磷酰胺氮芥）（三）细胞损伤与死亡

CP诱导DNA损伤可导致细胞周期混乱和细胞死亡.用CP处理妊娠第10天大鼠，引起胚胎的S-期细胞周期阻断，在细胞迅速增殖区域观察到细胞死亡高温、电离辐射、病毒感染、化学物（汞、乙醇）都能影响细胞凋亡已证实高热、环磷酰胺或砷酸盐处理着床后的小鼠胚胎，在一些胚芽组织中与凋亡一起导致DNA断裂、caspase-3的活化，这些因子还能引起胚胎线粒体的改变而造成细胞色素C的释放，并造成caspase-3上游的活化因子caspase-9的活化。（四）、干扰细胞-细胞交互作用

反应停的代谢活化产物引起胚胎细胞的粘联受体(adhesivereceptors)下调，阻碍发育过程中细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用，干扰了细胞之间的通讯从而导致肢芽结构异常（五）通过胎盘毒性引起发育毒性

胎盘毒物有许多如镉(Cd)、砷或汞、香烟、乙醇、可卡因等。Cd致发育毒性机理：Cd在妊娠中晚期通过引起胎盘毒性(坏死，减少血流)

Cd抑制对营养物质的传送Cd可在胎盘诱导MT，而MT对Zn有高亲和力，可在胎盘中结合Zn而干扰Zn转移通过胎盘。Cd的理化性质与必需元素锌(Zn)相似，可竞争性抑制胎盘Zn跨膜转运，以及竞争性抑制胎盘中其他Zn依赖的过程

联合给予Zn可以改善Cd的发育毒性)（六）干扰母体稳态MT的诱导合成，致母体锌缺乏，引起发育毒性缺乏叶酸缺碘二氟苯水杨酸，其发育毒性剂量引起严重的母体贫血并损耗红细胞ATP水平导致兔的畸性苯妥英在动物能影响母体的叶酸代谢致畸。孕第10天，易感的A／J小鼠的心率剂量依赖性地被苯妥英降低，实验性给氧可减少小鼠中苯妥英的致畸性，故畸形与母体的心率降低和胚胎的缺氧有关。减少子官的血流被认为是羟基脲引起致畸的一种机制，它提高收缩压，改变心率，减少心输出，严重地减少子宫的血流。MT合成可被包括金属、酒精、胺基甲酸乙酸、内毒素、烷化剂、高或低血糖和电离辐射等许多化学和物理因素诱导，MT合成的诱导可致孕母肝MT浓度大大高于正常，降低血浆Zn浓度，进而使孕体可利用的Zn减少、Zn缺乏而导致发育毒性。这已为多种不同的化学物包括丙戊酸、6-巯基嘌呤、乌拉坦、乙醇的实验所证实。（七）内分泌干扰作用环境内分泌干扰物（EnvironmentalEndocrineDisruptors，EEDs）

又称：环境激素或环境荷尔蒙Environmentalhormones环境内分泌干扰化学物质（EnvironmentalEndocrineDisruptingChemicals，EDCs）美国环保局“内分泌干扰物”的定义：EDCs是由于人类的生产和生活活动而释放到周围环境中，对维持生物体内平衡、生殖、发育及行为的正常激素的合成、分泌、结合、清除等功能产生影响，从而改变机体内分泌功能并对机体、后代引起有害效应的外源性物质。根据生物学效应，EEDs主要包括雌激素和抗雌激素、雄激素和抗雄激素、孕激素和抗孕激素、芳烃受体类化合物（TCDD）、甲状腺素和抗甲状腺素类化合物等。内分泌干扰物至少通过四种干扰内分泌系统的作用模式引起发育毒性：①作为类固醇受体的配体起作用；②改变类固醇激素代谢酶；③扰乱下丘脑-垂体激素释放④通过目前还不清楚的模式作用。1950年美国霍普金斯大学医院发现，怀孕期间服用黄体酮，先后有600多名女婴出现生殖器男性化畸形1956年用于治疗妊娠反应的反应停，1961年后出现1.2万例短肢畸形儿。1966～1969年美国波士顿市妇产医院发现，怀孕期间服用己烯雌酚(DES)可使其子代少女患阴道透明细胞腺癌；其子代男性可发生生殖器先天畸形，如睪丸发育不全、精子数目太少等。1968在日本，1979年在台湾曾先后发生因多氯联苯(PCBs)污染米糠油而导致的中毒事件，中毒孕妇发生死产、早产和畸胎等。1996，《OurstolenFuture》

出版，EEDs对动物，生态及人类生存的影响1997，《TheFeminizationofNature》出版同年，IARC将TCDD列入人类一级致癌物。致肝癌剂量低至10ng/kg。生命的隐形浩劫当今社会，环境激素广泛存在于日常生活中，如含有以聚氯乙烯为原料的用品，含苯乙烯的聚苯乙烯方便面盒，金属罐头内的金属防腐膜，用于电器产品和其他塑料制品中的多氯联苯，合成洗涤剂，化妆品，农药及其降解产物，海洋防污涂料，垃圾焚烧产物的污染物等，可以说，人类已经生活在“环境激素的海洋”之中。

由于环境激素的毒性作用剂量少,潜伏期长,其危害常常表现为对物种和生态环境产生灾难性的影响。环境激素是继臭氧层破坏、温室效应之后的又一全球性环境问题,有专家预言：EED对生殖的消积影响，將是21世紀人類所面临的最大、最严重的挑战。

“无处不逢君”环境内分泌干扰物(EnvironmentalEndocrineDisruptors,EED)

人类面临着生殖危害不孕不育：育龄夫妇不育发生率美国8.4%，法国14.1%，我国约10~15%性功能障碍：1/3以上中年男性有勃起功能障碍（erectiledysfunction，ED）。3/5成年女性有不同程度的性欲减退？人类精液质量下降？原因？ThinkGlobally,ActLocally.第四节发育毒性和致畸作用试验与评价评价化学物发育毒性需通过动物发育毒性试验，环境流行病学调查和体内外替代试验进行。化学物结构与活性资料也对安全性评价有一定帮助。生殖发育过程的六个阶段交配前到受孕：检查成年雄性和生殖功能、配子的发生与成熟、交配行为、受精受精到植入或着床（implantation）检查成年雌性生殖功能，着床前发育、着床着床到硬腭闭合：检查成年雌性生殖功能，胚胎发育、主要器官形成

硬腭闭合到妊娠结束：检查成年雌性生殖功能，胎体发育与生长、器官发育与生长出生到断乳：检查成年雌性生殖功能，新生仔体对宫外生活的适应，断乳前的发育与生长，也检查雌鼠的哺乳能力断乳到性成熟：检查仔体断乳后的发育与生长、对独立生活的适应，达到完全的性功能一、动物发育毒性试验

优点：条件易于控制，对新的化学品不可能进行流行病学研究，首先要用动物实验预测其生殖发育毒性。缺点：结果外推到人的不肯定性。

最佳方案：对成年动物进行染毒，包括子代从受精卵到性成熟的所有生长发育阶段，来检测近远期效应。用一个试验研究全部发育毒性的终点是不可能的。最常选用的为三阶段毒性试验。

三阶段试验I阶段：生育力和早期胚胎发育毒性试验II阶段：致畸敏感期试验：致畸作用是发育毒性最重要的一种表现，所以外源化学物发育毒性的评定，主通过致畸试验。致畸敏感期试验是评定外源化学物是否具有致畸作用的标准方法III阶段：围生期毒性试验对大多数化学物质来说，三段生殖毒性试验设计通常是最适当的，关键因素是各个生殖阶段之间不得有间隔，即在三个有关联的阶段接触受试物的时期至少有一天的重叠，并能直接或间接地评价生殖过程的所有阶段确定受试物是否具致畸作用的最后结论时，需注意以下：有统计学意义才能认为是阳性结果。剂量效应关系是否较为明显，较为明确者才可确定其致畸作用。应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。如出现长期以来在该品系实验动物未曾出现过的畸形，则应特别认真对待。致畸作用动物物种和品系差异较显著，因此要求在两种动物进行试验。存在由于物种差异，对动物不具有致畸作用的外源化学物对人是否致畸的问题。即将动物试验结论推论到人，尚无理想可靠的方法。二、流行病学研究和人类证据（自学）人类证据的获得，病例报告、出生缺陷登记要发现有统计学意义的发育毒性终点，需要对超过100万的出生进行检测，另外人类妊娠损失的高百分比可能使与某一特别暴露有关的妊娠失败难以在一般的人群中发现。而且由于出生前诊断的可行，畸形胚胎的妊娠被选择性流产。因此出生时异常结局的发生率不能反映异常的真实比率。发育毒性资料的使用三、发育毒性的替代试验（预筛试验）

用动物试验来检测、研究化学毒物的发育毒性既费钱又费时间。多年来许多研究者一直在寻求简单、快速的体内、外试验方法，用来评价化学毒物的发育毒性和(或)探讨其作用机制，迄今还没有满意的方法，因为发育毒性涉及亲代两性，从配子到下一代出生的多个发育阶段，不能只用一、二种方法去回答这么复杂的毒性问题。体外替代预筛试验（全胚培养；器官培养；细胞培养）由于删除了母体毒物动力学、生物转化，以及胎盘屏障的影响，因此其可靠性受到一定的怀疑,不能替代整体动物生殖毒性检测试验而对于不存在母体毒性的致畸物，其可靠性稍高对于发现致畸作用的靶器官，阐明致畸作用方式与机制，则比传统致畸试验有一定的优越性基准A类B类C类D类1.最小母体中毒剂量与最小致畸剂量之比值远大于1大于1或两剂量间有很大重叠小于1母体中毒时无致畸2.畸胎率高，与剂量有关高，与剂量有关低，但与剂量有关-3.较低剂量的致畸种类有特定的器官系统一般为多发性，也可能有某些特点无特异性，广泛多发-4.靶细胞特定细胞特定细胞泛化，非特定细胞不详5.安全系数范围～400～300～250～100化学物致畸能力分类级别分级标准危险度分类12A2B34人母体接触可使子代发生先天缺陷，因果关系已确定人体中致畸的因果关系尚未确立，动物已有可靠资料