发育毒性和致畸作用

发育毒性和致畸作用发育毒性和致畸作用第1页2本章内容概述发育毒性与致畸性致畸（发育毒性）作用机制发育毒性和致畸作用试验与评价发育毒性和致畸作用第2页3第一节概述发育毒性和致畸作用第3页4发育毒理学DevelopmentalToxicology：研究出生前暴露环境有害原因造成异常发育结局及相关作用机制、影响原因和毒物动力学。即研究发育生物体在受精卵、妊娠期、出生后、直到性成熟发育过程中，因为出生前接触造成异常发育环境有害因子后发病机制和后果。是毒理学主要分支学科。发育毒性和致畸作用第4页5畸胎学（古代）当代试验畸胎学（19世纪）发育毒理学从畸胎学到发育毒理学发育毒性和致畸作用第5页6古埃及、古巴比伦、中国、古印度6500B.C.记载畸胎；1651年，WilliamHarvey提出发育受阻学说当代试验畸胎学始于19世纪作用时间决定畸形类型比损伤性质更关键1966年美国FDA提出三段生殖毒性试验指南1986年美国EPA第一次明确了要对化学物进行发育毒性评价。发育毒性和致畸作用第6页7第二节发育毒性与致畸性发育毒性和致畸作用第7页8一、基础概念畸形（Malformation）：发育生物体解剖学上形态结构缺点。严重畸形（MajorMalformation）轻微畸形（MinorMalformation）对发育、生长、形态、生理功效、生育力和（或）寿命可产生有害影响。能够存活与可能死亡。发育毒性和致畸作用第8页9一、基础概念致畸物或致畸原（teratogen）：能引发畸形环境因子。致畸作用（teratogenesis）：致畸物引发后代结构畸形过程。致畸性（teratogenicity）：致畸物引发后代畸形特征。选择性致畸物：能在无显著母体毒性剂量下诱发畸形发育毒性和致畸作用第9页10一、基础概念变异（variation）：由遗传和遗传外原因控制外观改变，或者因为分化改变而引发差异（deviation）。子代与亲代之间或子代个体之间，出现不完全相同现象。普通是小或次要结构改变。不影响任何生理功效。发育毒性和致畸作用第10页11一、基础概念胚体-胎体毒性胚体毒性（embryotoxicity）：孕体着床前到器官形成期结束有害影响胎体毒性或胎儿毒性（fetoxicity）：孕体器官形成期结束以后有害影响胚胎毒性（embryo-fetaltoxicity）胚体毒性器官形成胎体毒性前后发育毒性和致畸作用第11页12发育毒性（Developmentaltoxicity）：出生前后接触有害原因，子代个体发育为成体之前诱发任何有害影响发育生物体死亡（DeathoftheDevelopingOrganism）生长改变（AlteredGrowth—GrowthRetardation)结构异常（StructuralAbnormality）功效缺点（FunctionalDeficiency）着床受精卵未发育即死亡胚泡未着床即死亡早早孕丢失被吸收或自然流产前发育至某一阶段死亡后死胎早期晚期发育毒性和致畸作用第12页13发育毒性（Developmentaltoxicity）：出生前后接触有害原因，子代个体发育为成体之前诱发任何有害影响发育生物体死亡（DeathoftheDevelopingOrganism）生长改变（AlteredGrowth—GrowthRetardation)结构异常（StructuralAbnormality）功效缺点（FunctionalDeficiency）当胎儿生长发育指标低于正常对照均值2个标准差时，可认定为生长迟缓发育毒性和致畸作用第13页14发育毒性（DevelopmentalToxicity）：出生前后接触有害原因，子代个体发育为成体之前诱发任何有害影响发育生物体死亡（DeathoftheDevelopingOrganism）生长改变（AlteredGrowth—GrowthRetardation)结构异常（StructuralAbnormality）功效缺点（FunctionalDeficiency）包含生理、生化、免疫、行为、智力等方面异常。发育毒性和致畸作用第14页15出生缺点（BirthDeficiency）婴儿出生前即已形成发育障碍，包含畸形和功效缺点。不良妊娠结局（AdversePregnancyOutcomes）妊娠后不能产生外观和功效正常子代，包含全部不良结果，如流产、死胎、死产、宫内生长迟缓、发育异常、新生儿和婴幼儿期死亡。发育毒性和致畸作用第15页16二、发育毒性作用特点

和影响原因发育毒性和致畸作用第16页17（一）发育各阶段发育毒性作用特点和致畸敏感期发育毒性和致畸作用第17页18特点机体不一样系统和器官形成与发育不完全同时；分娩时多数器官胎儿期发育成熟，但神经系统、生殖系统直到儿童期、少年期、成熟期才告完成。不一样化学毒物作用于不一样发育阶段，产生不一样效应。最轻易引发畸形阶段是器官形成期发育毒性和致畸作用第18页19分化前期，从受精时算起，到完成着床之前一段时间。极少发生特异致畸效应，未分化细胞受化学毒物损伤而致胚泡死亡，又称着床前丢失（preimplantationloss）也有着床前接触毒物发生畸形报道1.着床前期，又称分化前期发育毒性和致畸作用第19页20孕体着床后直到硬腭闭合一段时间致畸敏感期或致畸作用危险期此阶段受损后果：器官结构畸形（最突出）胚胎死亡和生长迟缓吸收胎（resorption）流产（abortion）2.器官形成期发育毒性和致畸作用第20页21各个器官发育最旺盛时感受性最强，大多数器官对致畸作用特殊敏感期，即时间“靶窗”（TargetWindows）。发育毒性和致畸作用第21页22不一样器官致畸敏感期“靶窗”不一样，且有交叉重合。表现为：1）在器官形成期中不一样时间给予致畸物会诱发不一样器官畸形；2）同一天染毒可引发多个器官畸形。发育毒性和致畸作用第22页23反应停敏感期：末次月经后第34到50天

第35--37天：耳朵畸形和听力缺失第39--41天：胎儿上肢缺失第43--44天：双手呈海豹样3指畸形第46--48天：胎儿拇指畸形发育毒性和致畸作用第23页243.胎儿期器官形成结束后（人类从第56-58天起），直到分娩一段时间以组织分化，生长和生理学成熟为主。接触发育毒物很可能对生长和功效成熟产生效应全身生长迟缓特异功效障碍经胎盘致癌死胎发育毒性和致畸作用第24页25免疫系统毒性：影响T细胞、B细胞和吞噬细胞发育、迁移、归巢和功效等，造成子代暂时性或永久性免疫功效损伤神经毒性：感觉、运动、认知、学习、记忆儿童期高发肿瘤：围生期是一生中对致癌物最敏感时期。4.围生期和出生后发育期发育毒性和致畸作用第25页26（二）发育毒性剂量-反应模式和阈值问题发育毒性和致畸作用第26页271．除了在较高剂量几乎全窝胚胎死亡外，正常胎、生长迟缓解结构畸形同时存在发育毒性剂量-反应模式发育毒性和致畸作用第27页282．在远低于胚胎致死剂量下即可出现致畸，甚至全窝致畸发育毒性剂量-反应模式发育毒性和致畸作用第28页293．有生长迟缓解胚胎致死但没有畸形发生发育毒性剂量-反应模式发育毒性和致畸作用第29页30较常见，多为细胞毒性致畸物较少见，受试物有高度致畸作用有胚胎毒性，但无致畸性发育毒性剂量-反应模式发育毒性和致畸作用第30页31

需要极大样本数，难以用试验找出一个发生率很低剂量-反应关系多数发育毒性机制还不了解，或支持或不支持阈值存在发育毒性阈值概念

致畸带：从NOAEL到胚胎死亡发育毒性和致畸作用第31页32（三）发育毒性物种差异一个化学物对不一样物种致畸作用可能不一致，对不一样动物并不一定都含有致畸作用，引发畸形类型也可能不一样造成差异原因：不一样物种之间代谢改变、胎盘种类、胚胎发育速度和方式存在差异。化学物致畸有易感物种和品系机体基因型能够形成活性代谢产物发育毒性和致畸作用第32页33（四）母体毒性与发育毒性发育毒性和致畸作用第33页34（1）母体原因对发育毒性影响母体毒性（MaternalToxicity)是指化学物对妊娠母体有害效应，表现为增重减慢、功效异常、临床症状甚至死亡。影响发育母体原因包含：遗传、疾病、营养、应激、对胎盘毒性发育毒性和致畸作用第34页35（2）母体毒性与发育毒性关系有发育毒性无母体毒性二者都有有母体毒性但无致畸作用一定剂量下，二者皆无母体毒性与发育毒性存在几个类型：发育毒性和致畸作用第35页36（3）母体毒性与发育毒性关系发育毒性是否由母体毒性造成？明确有发育毒性有害原因同时也有母体毒性；发育毒性严重程度和发生率与母体毒性相关。发育毒性和致畸作用第36页37（4）母体毒性与发育毒性关系母体中毒剂量水平→胚胎死亡和生长迟缓先天畸形？？？Khera提出：（1）不伴致畸作用（2）伴有包含腭裂在内各种畸形（3）伴有特征性致畸谱母体毒性当前仍难以确定母体毒性与发育毒性之间确实切关系发育毒性和致畸作用第37页38(五)父源性发育毒性父源性出生缺点（PaternalBirthDefect）：遗传缺点、年纪、环境暴露原因等经过父亲对发育个体产生不良影响。父源性暴露引发子代发育异常：流产、死胎、低出生体重、畸形、功效障碍、儿童期肿瘤发育毒性和致畸作用第38页39第三节致畸（发育毒性）

作用机制发育毒性和致畸作用第39页40一、基因突变与染色体畸变环磷酰胺（Cyclophosphamide,CP),可诱发DNA断裂和染色体畸变，同时也被用作致畸试验阳性物，可引发脑积水、露眼、腭裂、小颌畸形、脐疝、尾部和肢体畸形等。染色体畸变占人类发育缺点原因3%，自发流产最少有50%存在染色体畸变。发育毒性和致畸作用第40页41一、基因突变与染色体畸变CPCyclophosphamide环磷酰胺PMPhosphoramidemustard，磷酰胺芥子气ACAcrolein，丙烯醛代谢DNA损伤，DNA-DNA和DNA-蛋白交联标识CP试验与蛋白质结合脑积水、露眼、腭裂、小颌畸形、脐疝、尾部和肢体缺点发育毒性和致畸作用第41页42二、干扰基因表示在培养小鼠胚胎中用反义寡核苷酸探针抑制原癌基因Wnt-1或Wnt-3a，可产生中脑和后脑，或中脑、后脑和脊髓畸形剔除Wnt-1基因突变小鼠也可产生中脑和后脑畸形向小鼠胚胎中加入鸡-肌动蛋白开启子时，Hox-1.1基因表示，并产生各种颅脸部和颈椎畸形。发育毒性和致畸作用第42页43二、干扰基因表示表观遗传学（Epigenetics）

—DNA甲基化

—组蛋白修饰

—染色质重塑

—miRNA发育毒性和致畸作用第43页44三、细胞损伤与死亡诱发细胞凋亡，干扰正常发育，引发胚胎畸形—沙利度胺、全反式视黄醇、N-乙酸基-2-乙酰氨基芴、甲基汞、乙醇等造成细胞周期混乱—氧化损伤和DNA断裂发育毒性和致畸作用第44页45发育毒性和致畸作用第45页46发育毒性和致畸作用第46页47四、干扰细胞-细胞交互作用细胞-细胞间相互作用主要经过细胞通讯来实现，包含缝隙连接通讯、膜表面分析接触通讯等直接细胞间通讯和由受体介导细胞信号转导系统。发育毒性和致畸作用第47页48五、经过胎盘毒性引发发育毒性镉在妊娠中晚期可致胎盘坏死或血流降低；抑制对营养物质传送发育毒性和致畸作用第48页49六、干扰母体稳态环境内分泌干扰物作用机制（1）受体结合；（2）改变激素代谢酶活性；（3）扰乱下丘脑-垂体激素释放。二氟苯水杨酸母体贫血、损耗RBCATP兔中轴骨骼缺点苯妥英母体叶酸代谢致畸环境内分泌干扰物改变母体内环境稳态发育毒性发育毒性和致畸作用第49页50第四节发育毒性和致畸作用

试验与评价发育毒性和致畸作用第50页51外源化学物发育毒性评价包含哺乳动物发育毒性试验人群流行病学调查发育毒性替换试验发育毒性和致畸作用第51页52一、哺乳动物发育毒性试验最正确联合方案是对成年动物进行染毒并包含子代从受精卵到性成熟全部生长发育阶段观察期应贯通一个完整生命周期，以检测近、远期效应最常选取方案为三阶段试验为何要进行动物试验？有什么不足？发育毒性和致畸作用第52页53一、哺乳动物发育毒性试验试验方案：三段生殖毒性试验——药品生殖发育毒性评价一代或多代生殖毒性试验——食品添加剂、农药及其它化学物评价发育毒性和致畸作用第53页54三段生殖毒性试验断乳分娩硬腭闭合着床受孕检验生殖功效配子发育与成熟交配行为受精检验雌性动物生殖功效、胚胎着床前发育着床雌性动物生殖功效、胎体发育、器官形成雌性动物生殖功效、胎体发育生长、器官发育生长雌性动物生殖功效、新生仔对宫外生活适应断乳前发育生长断乳后生长发育独立生活适应到达完全性功