第九章-发育毒性与致畸作用

发育毒性与致畸作用内容

概述发育毒性与致畸性致畸作用机制致畸作用评价方法第一节概述定义:发育毒理学(developmentaltoxicology),是研究生物体在受精卵、妊娠期、出生后直到性成熟的发育过程中,由于生前接触导致异常发育的理化因素或环境条件后的发病机制和后果。

发育毒性与致畸性一、基本概念1、畸形（malformation)指出生前因素引起的发育生物体的严重的解剖学上形态结构的缺陷，该类缺陷对发育、生长、形态、生理功能、生育能力和/或寿命可产生有害影响。2.致畸性/致畸作用（teratogenecity/teratogeniceffect),是指在妊娠期（出生前）接触外源理化因素引起后代结构畸形的特性/作用。3、致畸原（teratogen)在妊娠期接触能引起子代畸形的理化因素4、变异（variation)是由遗传和遗传外因素控制的外观变化，或由于分化改变而引起的中途歧异（deviation)。指同一种属的子代与亲代之间或子代的个体之间，有时出现不完全相同的现象，是小的或次要的结构改变。一般认为，变异不影响正常生理功能，更不危机生命。5.胚胎-胎儿毒性胚胎毒性（embryotoxicity)指外源理化因素造成的孕体（胚胎、胎儿和胎膜）着床前后直到器官形成期结束的所有毒性。胎儿毒性（fetoxicity)指器官形成期结束后的因素引发的各种表现（包括死亡、体重降低、骨化迟缓、功能缺陷和结构异常等）。6.发育毒性（developmentaltoxicity)是指出生前父体和／或母体接触外源性理化因素引起的子代在达到成体之前出现的有害作用，表现为结构畸形，生长迟缓，功能障碍和死亡．７、出生缺陷（birthdefect)指婴儿出生前已形成的发育障碍，包括形态结构异常（畸形）和功能缺陷（如智力低下，代谢和行为的异常）。二、不同发育阶段毒作用特点机体不同系统和器官的形成与发育不完全同步；多数胎儿期发育成熟,但神经系统、生殖系统直到儿童期、少年期、成熟期才告完成。不同化学毒物作用于不同发育阶段。（一）着床前期又称分化前期,时间从受精直到完成着床人类该期为第11-12天,啮齿类为6天。该阶段受精卵分裂成囊胚,但很少分化。该阶段接触化学毒物只损伤未分化细胞,后果是胚泡死亡,又称着床前丢失,很少发生特异性畸形。也有妊娠前接触毒物,如环氧乙烷、甲基硝基脲等,发生畸形的报道,如神经管畸形和腭裂。（二）器官形成期——致畸敏感期（criticalperiod)时间为着床后到硬腭闭合,又分为原肠胚形成期（着床后期）和各器官结构形成期。人为3-8周小鼠、大鼠为6-15天,家兔为6-18天。该阶段需要大量细胞增殖、细胞移动、细胞间相互作用和形态上的组织改造。不同器官的致畸敏感期不同，且有交叉重叠；表现为:1）不同器官致畸高峰期不同，同一种毒物在器官形成期不同时间给药，可诱发不同的畸形；2）同一天染毒可引起多个器官畸形。3）同一种毒物不同时间给予可引起不同的发育毒性，如畸形或胚胎死亡。（三）胎儿期时间为器官形成结束（以硬腭闭合为标志）直到分娩。该阶段主要发生组织分化、生长和生理学的成熟，此时接触外源化学物可对生长和功能成熟产生效应。表现为:全身生长迟缓、特异功能障碍、经胎盘致癌或死胎。该阶段也可因接触化学物发生结构变化，但通常是变形或异常而非畸形。（四）围生期和出生后发育期1、发育免疫毒性影响T细胞、B细胞和吞噬细胞发育、迁移、归巢和功能等2、神经毒性如乙醇（综合征），铅、吸烟等均有报道引起出生后生长迟缓、精神、运动和智力发育滞后甚至终身神经行为紊乱等。3.儿童期致癌围生期是一生中对致癌物最敏感的时期。急淋白血病、神经母细胞瘤、骶骨前畸胎瘤、环性腺肌瘤。三、母体毒性与发育毒性（一）母体因素对发育毒性的影响母体毒性（maternaltoxicity)是指化学物对孕母产生的损害作用，表现为增重减慢、功能异常、临床症状甚至死亡。常用增重减慢和死亡率来表示。母体毒性可直接或间接影响胎儿引起发育毒性。孕母方面影响发育毒性的因素:1）遗传2）疾病如糖尿病、发热性感染3）营养4）应激5）对胎盘的毒性（二）母体毒性与胚胎毒性的关系1、有胚胎毒性无母体毒性2、两者均有3、有母体毒性但无致畸作用4.两者皆无（四）发育毒性的剂量-反应模式与阈值（一）剂量-反应模式1、除了高剂量几乎全窝胚胎死亡外，正常胎、生长迟缓和结构畸形同时存在。一般是低剂量表现为生长迟缓，随着剂量的增加进而表现为致畸和致死。即随着剂量增加毒性逐渐加重。2、在远低于胚胎致死剂量下即可出现致畸，甚至全窝致畸。该模式表示受试物有高度致畸作用。3.有生长迟缓和胚胎死亡但没有畸形发生。除非证明死亡是有结构畸形所致，可认为此类化学物有胚胎毒性而无致畸性。（二）发育毒性的阈值

胚胎毒性通常被认为是阈值现象而发育毒性不确定。第三节、致畸（发育毒性）作用机制1、干扰基因表达Wnt2、基因突变与染色体畸变3、损伤细胞和分子水平的翻译4、细胞凋亡5、干扰细胞间相互作用6.通过胎盘毒性引起发育毒性7、干扰母体稳态8、内分泌干扰作用第四节、发育毒性和致畸试验与评价一、动发育毒性试验美国FDA三阶段试验方案Ⅰ、雌雄在交配前-受孕-雌性受精-雌性着床期间染毒,研究对成年雌雄性生殖功能、配子的发生及成熟、交配行为、受精、着床前的发育和着床的影响着床期:人类受精后11-12天,啮齿类受精后6天.Ⅱ、从着床到硬腭闭合期间染毒(器官形成期)研究对成年雌性生殖功能、胚胎发育、器官形成期的发育毒性。人为3-8周小鼠、大鼠为6-15天，家兔为6-18天。Ⅲ、从着床到幼仔断乳期间对孕母（乳母）染毒研究从着床到子代性成熟的母体生殖毒性（成年雌性生殖功能:妊娠、分娩和哺乳）和子代发育毒性（胚胎、胎儿生长发育，新生幼仔宫外生活的适应性，断乳前后的生长发育、独立生活能力和性功能成熟。二、流行病学研究与人类的证据病例对照、回顾性和横断面调查病例报告与出生缺陷登记三、发育毒性的体外替代试验1、大鼠全胚胎培养（wholeembryoculture)从孕期第9-10天大鼠子宫取出胚胎，去除胎膜放入培养液中加入受试物，在含O2.CO2.N2环境中旋转培养。观察胚胎存活状况（以胚胎心跳和血液循环是否存在来判断），检测胚