化学毒物的生殖毒性

化学毒物的生殖毒性

生殖毒性是指外源化学物对雄性和雌性生殖功能或能力以及对后代产生的不良效应。生殖毒性既可发生于生殖细胞、受精卵、胚胎形成期，也可发生于妊娠、分娩和哺乳期。表现为外源化学物对生殖过程的影响。一、生殖发育生殖发育是哺乳动物繁衍种族的生理过程，其中包括生殖细胞（或称配子，即精子和卵细胞）发生、卵细胞受精、着床、胚胎形成、胚胎发育、器官发生、胎仔发育、分娩和哺乳过程。生殖发育也可称为繁殖过程。二、生殖毒性外来化合物对生殖过程的损害作用，即生殖毒性。三、发育毒性外来化合物对发育过程的损害作用，即发育毒性。四、生殖毒理学主要研究外来化合物对生殖细胞发生、卵细胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的损害作用及其评定，评定方法即为生殖毒性试验。五、发育毒理学主要研究外来化合物对胚胎发育、胎仔发育以及出生幼仔发育的影响及其评定，评定方法称为发育毒性试验，其中主要为致畸试验。

影响人类生殖功能的环境因素包括各种化学物、电离和非电离辐射、物理因素、感染因素、生活方式以及药物的应用等。第一节雄性生殖毒性

一、雄性生殖细胞的发生过程

睾丸由一系列高度卷曲的输精管和具有支持功能的结缔组织、淋巴细胞、脉管、吞噬细胞及间质细胞等组成。

输精管系统由两类不同的细胞，即精子细胞和间质细胞组成。

二、外源化学物的雄性生殖毒性（一）对睾丸生精细胞的影响：棉酚；二硫化碳；铅、锡、汞、锰等重金属

（二）对内分泌功能的影响：铅作业工人

（三）对性功能和生殖功能的影响：

烟草中主要成分是尼古丁。科学家已经证实尼古丁可以有抗生育作用，引起不育症。尼古丁可直接影响精子生成，吸烟还可以使阴茎动脉收缩，睾丸和附睾血液动力学改变，可影响生精细胞发育，阻碍精子的发生和成熟。戒烟或减少吸烟量半年后，可看到改变，精子计数和活力均有上升趋势。每天吸烟越多或吸烟史越长，精子畸形率越高，正常精子数目减少，活动力也降低，丈夫吸烟可致胎儿死亡率升高。抗氧化治疗：VitCVitE酗酒

酗酒可让男人的能力降低，还可以使精子受到损害。酒精是男人生育能力的最常见的杀手。酗酒会使雄激素水平降低。饮酒过量，可以通过毒害睾丸，降低雄激素水平;还可引起肝功能异常，对雌激素的灭活作用降低，并因此导致雌激素蓄积，从而相对削弱雄激素的作用，让男人“难振雄风”。生育需要男人的精子与女人的卵子相遇并结合。在这个过程中，精子需要释放顶体酶来溶解卵子的外膜。男人体内过高水平的雌激素可以让精子在还没有遇到卵子的时候就提前释放出顶体酶，等到真正需要的时候，却不能释放这种酶来破坏卵子外膜。即使受到酒精损伤的精子使卵子受孕，也有可能会生出低能儿。国外把这种孩子叫做“星期日孩子”，认为这是周末夫妇大量饮酒后受孕的恶果。长期饮酒

长期饮酒者容易导致慢性酒精中毒，一旦出现慢性酒精中毒的情况患者会出现睾丸萎缩，导致精液的质量下降，研究发现喝醉酒一次最少需要三个月的调理才能恢复到醉酒前的状态。极少量的饮酒

极少量的饮酒不影响精子的质量，但过量肯定会对精子的存活有影响，因为酒的主要成分是乙醇，它起麻醉作用，通过血液循环能很快进入人体各组织细胞，从而影响精子的质量。

三、雄性生殖毒性的检测方法

观察外源化学物对生殖过程各个阶段可能出现的损害作用，在毒理学中常用大鼠和小鼠作为研究对象。

（一）精子生成分析

收集精子的方法可采用交配射精后冲洗阴道的方式获取精子，但大多数采用处死动物收集附睾尾部和输卵管中的精子。(1)精子计数：(2)精子形态观察：伊红染色在显微镜下观察

(3)精子状态分析试验：包括精液的pH、液化时间，精子运动能力，蛋白质、脂质和微量元素的含量等。通过此项试验，可了解精子所处的微环境及精子运动等情况是否与外源化学物有关。

精液常规检查指标1.精液量：正常男性每次射精，精液量不少于2ml。2.精液的色泽：正常的精液质地均匀、呈灰白色，长期没有射精时，精液略带黄色。3.液化时间：室温下，精液射出体外立即会凝固，随后在15分钟内液化，如超过60分钟精液不液化应视为异常。4.酸碱度：正常精液略呈碱性。5.粘稠度：正常液化后的精液呈稀薄的液体。6.凝集度：显微镜下观察，绝大部分精子分散、自由游动。7.精子密度和总数：精子正常的密度应该是每毫升2000万个以上。8.精子的活动率和活动度：9.精子的形态：10.白细胞和红细胞：可以存在少量白细胞，但没有红细胞。（二）精子穿透试验

精子体外受精

检测精子在体外能否成功地穿透去透明带的金黄地鼠卵子而受精

可做大鼠、小鼠、兔、猪及牛、人的精子。此项试验方法，为综合评价外源化学物对人类精子受精能力的影响、探明雄性不育，提供了科学依据。可用于不育症和外源化学物生殖毒性方面的检测。（三）睾丸中标志酶活性的测定

早期损害－－可出现在形态学尚无明显改变之前

可以简便且可靠地反映外源化学物对睾丸功能的损害

临床和动物实验中常检测乳酸脱氢酶x(LDH-x)、山梨醇脱氢酶，6-磷酸葡萄糖脱氢酶的变化，并结合精子生成过程中各阶段细胞的功能和形态学改变，即可评价外源性化学物的生殖毒性，并有可能探明其毒性作用部位和机理。（四）体外试验

方法：将哺乳动物的生殖细胞在体外条件下进行培养，并与受试外源化学物接触，观察生殖细胞的变化。

生殖细胞、支持细胞、间质细胞

（五）雄性激素检测睾丸在生成精子的同时还具有分泌性激素的功能。雄性激素是睾丸中产生的主要性激素，睾丸的功能主要靠FSH、LH和雄激素（主要为睾酮）来维持和调节。检测上述三种性激素含量有助于生殖毒性的评价以及生殖毒作用机制的探讨。（六）显性致死试验

方法：通过给予雄性动物受试化学物，将其与未经受试物处理的雌性动物交配，观察雌性动物早期胚胎死亡情况。

“较大剂量”

（七）雄性生殖细胞遗传毒性检测

方法：小鼠睾丸染色体畸变分析试验、小鼠精子畸变分析试验、黑腹果蝇染色体伴性隐性分析试验，单细胞凝胶电泳试验

（八）雄性生殖毒性病理检查睾丸、附睾、前列腺以及精囊的重量和大小的改变睾丸组织形态检查

第二节雌性生殖毒性

雌性生殖系统由卵巢、输卵管、子宫和外生殖器等组成。一、雌性生殖细胞的发生过程

卵巢由正在生长的卵泡（包括卵细胞、包裹的颗粒细胞和膜细胞）和支持细胞组成。一个妇女一生中有300～400个卵细胞成熟。

二、外源化学物的雌性生殖毒性（一）对卵细胞的影响：镉、二硫化碳、工业污染物、物理因素（二）对内分泌功能的影响：苯

（三）其它毒性作用三、雌性生殖毒性的检测方法

（一）体外试验

（二）动物试验

常用的方法有两类：一类为一代繁殖试验或多代繁殖试验和致畸试验；另一类为三段生殖试验，分别在三个不同阶段给予受试物，即妊娠前期及初期、器官形成期、围产期及授乳期。三段生殖试验的第一、二阶段与传统的繁殖试验和传统的致畸试验基本相似，第三阶段是观察外源化学物对胎儿出生后发育的影响。

（三）其它辅助试验雌性动物动情周期观察、排卵观察、雌激素水平的测定、病理组织学测定等一些辅助试验。

男性不育检查项目1、精液常规检查：了解有关精液的参数。2、精浆生化功能检查：了解男性附睾、前列腺、精囊腺功能。3、相关微生物检查：了解男性泌尿、生殖系统感染有关的病原微生物。4、内分泌检查：生殖内分泌功能障碍会影响男性的性功能和生殖功能。5、遗传学检查：了解男性相关染色体及基因是否异常女性不育检查项目1、卵巢垂体功能检查。了解女性有无排卵、有无排卵功能障碍等。2、宫颈粘液检查。了解有无排卵和黄体功能情况。3、子宫内膜病理检查。了解宫腔大小，宫腔内、外病变等。4、输卵管通畅试验。了解输卵管通畅与否，子宫发育是否正常等。5、性交后试验和体外精子穿透试验。了解精子的活动度等。6、免疫检查。了解血液中是否有抗精子抗体(AsAb)。7、染色体检查。了解有无染色体异常情况。第三节致畸试验

能引起妊娠的人或试验动物产生畸胎的外源化学物称为致畸物。它通过胎盘直接作用于发育的胚胎和胎儿而产生后果。

动物试验；体外致畸试验

一、动物致畸试验

（一）基本原理

胚胎在器官形成期，可因受到化学物或放射性物质的作用，使细胞分化、器官形成和正常发育受到阻滞，以致出现胎仔器官的器质性缺陷而呈现畸形。因此，可以通过观察妊娠母体在敏感期（器官形成期）接触受试物后胚胎及胎仔的发育状况来评价某种外源化学物有无致畸作用。

在致畸作用中，对致畸物最敏感的阶段是器官发生期，一般称为危险期或关键期。在常用试验动物中，自受精日计算，大鼠器官发生期约为9～17天，小鼠器官发生期为7.5～16天，家兔为11～20天。在器官发生期中，致畸物与胚胎接触可能造成形态结构异常，但如在着床前胚泡形成阶段接触致畸物，则往往出现胚胎死亡，畸形极少。

发育中的胚胎对致畸作用的敏感期虽然主要在器官发生期，但在此期间，各种不同器官还各有特别敏感的时间。大鼠器官发生期为受精后9～17天，但眼的最敏感期为受孕后9天，心脏和主动脉弓约为9～10天之间，脑约为10天，头与脊椎骨约为11天，腭为12～13天，泌尿生殖器官约为15天。（二）基本方法(1)动物选择：选择动物的一般原则+妊娠期较短而一致、产仔数多和胎盘结构与人类接近且自发畸形率较低等

一般选用两种哺乳动物，首先为大鼠，此外可采用小鼠或家兔。(2)动物交配处理：选择健康性成熟的未曾孕产雌雄动物，按1:1或2:1同笼交配；妊娠的第7～15天染毒；试验期间每2～3天称取孕鼠体重

(3)剂量分组：即要达到致畸的阈剂量，同时还要保持母体生育能力，不致母体大批流产和过多胚胎死亡，也应避免较多母体死亡。一般高剂量组可选雌鼠LD50

的1/5～1/3剂量，低剂量组取1/50～1/30LD50的剂量；应最少设三个剂量组，另设对照组。常用的阳性对照物有维生素A(15000IU/kg)，此外，也可用乙酰水杨酸(250mg/kg)、敌枯双、五氯酚钠等。

(4)动物剖检：

在预期分娩前1～2d处死母鼠进行检查。

(5)胎仔检查：

切开左右两侧子宫鉴别并记录每窝胎仔中活胎数、晚期死胎数、早期死胎数、吸收胎数及各种胎仔的特征，并记录编号。对活胎仔要测量其体重、体长、尾长和性别。对大鼠还应取出卵巢、记录黄体数。然后进行胎仔外观畸形检查、内脏及软组织畸形检查和骨骼畸形检查。（三）结果判定方法

畸胎总数，畸形总数

在计算畸胎总数时，每一活胎仔出现一种或一种以上畸形均作为一个畸胎。在计算畸形总数时，同一胎仔出现一种畸形作为一个畸形计算，出现两种或两个畸形，则作为两个畸形计算，依此类推。

（三）结果判定方法

致畸指数：母体LD50与胎仔最小致畸作用剂量之比。该比值愈大，表明致畸作用愈强。比值10以下为不致畸物，即不具致畸作用

10～100具有致畸作用

100以上为具有强致畸作用。

二、体外致畸作用试验法

（发育毒性的替代试验）主要用于研究致畸作用机理和初步筛选化学致畸物。1.哺乳动物全胚胎培养：小鼠，大鼠2.非哺乳动物体外胚胎培养：爪蛙，鸡，水螅，鱼，蟋蟀，果蝇，蓝水褐虾，黏菌3.原代细胞微团培养：鸡、小鼠、大鼠肢芽细胞和中脑细胞微团培养4.细胞系和胚胎干细胞：小鼠胚胎干（ES）细胞、人胚腭间质细胞（HEPM细胞）、小鼠卵巢肿瘤(MOT)细胞、神经瘤细胞第四节繁殖试验

繁殖试验的目的在于了解外源化学物对机体整个生殖过程以及对子代是否产生毒性作用。通过繁殖试验即可了解外源化学物对动物性功能、交配行为、受精能力、分娩、授乳等过程。

一、试验方法

（一）试验动物健康刚断乳大鼠。每组用20只雌鼠，10只雄鼠。（二）染毒剂量及分组设对照组、高剂量组、低剂量组、（中间剂量组）。

（三）试验步骤试验动物按设计剂量先给予受试物90d，性成熟后即可按常规方式交配，所生仔鼠为第一代（F1)。每代交配两次，第一次生仔（F1a）断乳后10d再使亲代进行第二次交配，生仔为（F1b）。即第一代为F1a和F1b。其余各代依次类推。

二、观察指标三、结果判定将试验组动物各项观察指标统计结果与对照组动物进行比较，如试验动物在交配、妊娠、幼仔存活、幼仔发育（哺育）等方面受到影响，则说明受试物对动物繁殖功能有损害作用。

第五节胚胎毒性

胚胎毒性作用指外源化学物对母体子宫内发育的胚胎或胎儿产生的毒性作用。

(1)胚胎死亡

受精卵未着床可发生死亡；在着床后胚胎发育的某个阶段出现死亡。早期胚胎死亡仅能看见吸收胎，晚期死亡则为死胎。这是外源化学物引起胚胎毒性的最严重表现。外源化学物引起的胚胎毒性具体表现：(2)生长发育迟缓胎儿的生长发育较正常的胎儿缓慢，