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1、下化学物质的发育毒性和下化学物质的发育毒性和致畸作用致畸作用畸胎学（古代）畸胎学（古代）现代实验畸胎学（十九世纪）现代实验畸胎学（十九世纪）发育毒理学（二十世纪）发育毒理学（二十世纪）第一节第一节 概概 述述nTeratology(畸胎学畸胎学)来自于希腊语来自于希腊语monster(怪胎怪胎)，即即 teras(畸胎畸胎)。n1651年，年，William Harvey提出发育障碍学说：畸形起提出发育障碍学说：畸形起因于器官或结构的不完全发育因于器官或结构的不完全发育。物理化学因素鸡蛋畸形小鸡：神经管缺陷、无脑畸形、脊柱裂、独眼畸形、心脏缺陷等作用时间在决定畸形类型方面比损伤性质更重要。致畸
2、作用因素致畸作用因素n电离辐射电离辐射n化学物和药物化学物和药物n病毒细菌感染病毒细菌感染n吸烟酗酒吸烟酗酒n母体代谢失调母体代谢失调四环素牙四环素牙先天性水俣病患者先天性水俣病患者反应停反应停(thalidomide)事件事件孕妇的理想选择？孕妇的理想选择？1953年，联邦德国一家名为年，联邦德国一家名为ChemieGruenenthal的制药公司研究人员发现，的制药公司研究人员发现，反应停（沙立度胺）反应停（沙立度胺）具有一定的镇静安眠作用，而且具有一定的镇静安眠作用，而且 对孕妇怀孕早期对孕妇怀孕早期的妊娠呕吐疗效极佳。的妊娠呕吐疗效极佳。1957年年10月月1日该公司将反应停正式推日该
3、公司将反应停正式推 向市场。向市场。当时反应停成了当时反应停成了“孕妇孕妇 的理想选择的理想选择”，在欧，在欧 洲、亚洲、洲、亚洲、非洲和南美洲被医非洲和南美洲被医生大生大 量处方给孕妇量处方给孕妇以治疗以治疗 妊娠呕吐。妊娠呕吐。科学家们在研制反应停时，科学家们在研制反应停时，并没有料到这种药物会产生并没有料到这种药物会产生如此可怕的副作用。如此可怕的副作用。令人恐怖的副作用令人恐怖的副作用 到了到了1960年，欧洲的年，欧洲的医生医生 们开始发现，本们开始发现，本地区畸形婴儿的出生地区畸形婴儿的出生率明显上升。这些婴率明显上升。这些婴儿有的是儿有的是四肢畸四肢畸 形形(主要是双上肢的短肢主
4、要是双上肢的短肢畸形畸形)，有的是，有的是腭裂腭裂，有有 的是的是盲儿盲儿或或聋儿聋儿，还有还有 的是的是内脏畸形。内脏畸形。调查显示，孕妇调查显示，孕妇在在末次月经后末次月经后第第 34 50天天是反应是反应停作用的敏感期停作用的敏感期。在此时间段以外服用反应停，一般不会导致胎儿的在此时间段以外服用反应停，一般不会导致胎儿的出生缺陷出生缺陷。支付巨额赔偿金支付巨额赔偿金 1970年年4月月10日，案件的控辩双方于法庭外达成了日，案件的控辩双方于法庭外达成了和解，和解，ChemieGruenenthal公司同意向控方支付公司同意向控方支付总额总额1.1亿德国马克的赔偿金。亿德国马克的赔偿金。发
5、育毒理学发育毒理学(developmental toxicology)n研究发育生物体在受精卵、妊娠期、出生后、研究发育生物体在受精卵、妊娠期、出生后、直到性成熟的发育过程中，由于出生前接触导直到性成熟的发育过程中，由于出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致异常发育的理化因素或环境条件后的发病机制和结果。制和结果。第二节第二节 发育毒性与致畸性发育毒性与致畸性一、基本概念一、基本概念 发育毒性发育毒性:出生前经父体或（和）母体接触外源性出生前经父体或（和）母体接触外源性理化因素，引起在子代到达成体之前这段时间内理化因素，引起在子代到达成体之前这段时间内出现的有害作用。出现的有害
6、作用。发育毒性具体表现发育毒性具体表现 n生长改变：生长改变：一般指生长迟缓，胚胎与胎儿发育在外来化合物一般指生长迟缓，胚胎与胎儿发育在外来化合物的影响下，较正常的发育过程缓慢。的影响下，较正常的发育过程缓慢。n结构异常：结构异常：由于外来化合物的干扰，胎儿在出生时表现出形由于外来化合物的干扰，胎儿在出生时表现出形态结构异常，即畸形。态结构异常，即畸形。n功能缺陷：功能缺陷：胎儿的生理、生化、代谢、免疫、神经活动及行胎儿的生理、生化、代谢、免疫、神经活动及行为的缺陷或异常。为的缺陷或异常。n发育生物体死亡：发育生物体死亡：由于外来化合物的作用，在胚胎或胎儿发由于外来化合物的作用，在胚胎或胎儿发
7、育期间对胚胎或胎儿产生损害，并致其死亡，具体表现为自育期间对胚胎或胎儿产生损害，并致其死亡，具体表现为自然流产、死产，死胎率增加。然流产、死产，死胎率增加。畸形：畸形：在胚胎发育过程中，由于受到各种理化因素的影响，在胚胎发育过程中，由于受到各种理化因素的影响，使胚胎细胞的分化、器官形成和发育不能正常进行，以致使胚胎细胞的分化、器官形成和发育不能正常进行，以致出现器官的器质性缺陷，造成形态结构的异常（狭义）。出现器官的器质性缺陷，造成形态结构的异常（狭义）。分为严重畸形和轻微畸形。广义的畸形还包括生理、生化分为严重畸形和轻微畸形。广义的畸形还包括生理、生化以及精神（行为）发育缺陷。以及精神（行为
8、）发育缺陷。致畸性和致畸作用：致畸性和致畸作用：在妊娠期接触外源性理化因素引起后在妊娠期接触外源性理化因素引起后代结构畸形的特性或作用。代结构畸形的特性或作用。致畸物（致畸原）：致畸物（致畸原）：凡是能透过母体的胎盘屏障，直接作凡是能透过母体的胎盘屏障，直接作用于胚胎细胞，引起胚胎发育障碍，导致先天性畸形的外用于胚胎细胞，引起胚胎发育障碍，导致先天性畸形的外来物，称为致畸物或致畸原。来物，称为致畸物或致畸原。n变异：变异：指同一种属的子代与亲代之间或子代的个体之间，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，是小的或次要的改变。一般有时出现不完全相同的现象，是小的或次
9、要的改变。一般认为变异不影响正常生理功能，更不危及生命。认为变异不影响正常生理功能，更不危及生命。n变异变异是生命的一种特征，在生物学上具有适应与进化的意是生命的一种特征，在生物学上具有适应与进化的意义，变异并非畸形，但有时与畸形难于严格区分。一般情义，变异并非畸形，但有时与畸形难于严格区分。一般情况下，变异出现率较低，而且不呈现剂量与效应或反应关况下，变异出现率较低，而且不呈现剂量与效应或反应关系。但是在致畸试验中，如果某种变异出现较多，而且呈系。但是在致畸试验中，如果某种变异出现较多，而且呈现一定剂量效应或反应关系，即使不作为畸形，也应另行现一定剂量效应或反应关系，即使不作为畸形，也应另行
10、记录，并在试验结果评定时，作具体分析。记录，并在试验结果评定时，作具体分析。胚体胚体-胎体毒性胎体毒性胚体毒性：胚体毒性：通常是指外源性理化因素造成的孕体通常是指外源性理化因素造成的孕体着床前后着床前后直到器官形成期结束直到器官形成期结束的所有的毒性。的所有的毒性。表现为：胚体期染毒而出现畸胎、生长迟缓、着床数减少表现为：胚体期染毒而出现畸胎、生长迟缓、着床数减少和吸收胎，也偶有死胎。和吸收胎，也偶有死胎。胎体毒性胎体毒性：是指是指器官形成期结束后器官形成期结束后的因素引发的任何毒性的因素引发的任何毒性表现。表现。包括胎儿死亡、体重降低、骨化迟缓、功能缺陷以及结构包括胎儿死亡、体重降低、骨化迟
11、缓、功能缺陷以及结构异常，甚至肿瘤。异常，甚至肿瘤。n在实验动物发育毒性试验中，通常不去区分胎儿与胚体，在实验动物发育毒性试验中，通常不去区分胎儿与胚体，所以使用所以使用胚胎毒胚胎毒 性（性（embryo-fetal toxicity）更恰当。更恰当。n广义的说胚胎毒性包括孕体结构和功能方面的各种损害，广义的说胚胎毒性包括孕体结构和功能方面的各种损害，一般情况下，胚胎毒性是指孕体的死亡和生长发育迟缓，一般情况下，胚胎毒性是指孕体的死亡和生长发育迟缓，而不包括结构畸形。而不包括结构畸形。出生缺陷出生缺陷：指婴儿出生前即已形成的发育障碍。指婴儿出生前即已形成的发育障碍。形态结构异常：形态结构异常：
12、结构畸形。结构畸形。功能缺陷：功能缺陷：智力低下，代谢和行为异常。智力低下，代谢和行为异常。不良妊娠结局：不良妊娠结局：妊娠后不能产生外观和功能正常妊娠后不能产生外观和功能正常的子代。包括所有的不良结果，如流产、死胎、的子代。包括所有的不良结果，如流产、死胎、死产、宫内生长迟缓、发育异常、新生儿和婴幼死产、宫内生长迟缓、发育异常、新生儿和婴幼儿期死亡等。儿期死亡等。二、发育毒性作用的特点和影响因素二、发育毒性作用的特点和影响因素（一）发育各阶段发育毒性作用的特点（一）发育各阶段发育毒性作用的特点 1 1、着床前期着床前期 2 2、器官形成期器官形成期 3 3、胎儿期胎儿期 4 4、围生期和出生
13、后的发育期围生期和出生后的发育期 1、着床前期n事件：发生受精、卵裂、进入子宫腔、囊胚形成、原肠胚事件：发生受精、卵裂、进入子宫腔、囊胚形成、原肠胚形成及着床。形成及着床。n时间：人类为受精后的第时间：人类为受精后的第11111212天；啮齿类动物为最初的天；啮齿类动物为最初的天。天。n特点：此期受损的是早期胚胎的相对未分化细胞，可通过特点：此期受损的是早期胚胎的相对未分化细胞，可通过代偿性的细胞增生加以修补，不会产生局部缺陷，最多出代偿性的细胞增生加以修补，不会产生局部缺陷，最多出现发育迟缓，若受损的细胞较多，可造成胚胎死亡，称为现发育迟缓，若受损的细胞较多，可造成胚胎死亡，称为着床前丢失。
14、也有例外，如小鼠妊娠第着床前丢失。也有例外，如小鼠妊娠第2.52.5天、天、3.53.5天和天和4.54.5天用甲基亚硝脲处理可造成子代神经管缺陷和腭裂。天用甲基亚硝脲处理可造成子代神经管缺陷和腭裂。n这一发育阶段被称为这一发育阶段被称为早期不易感期早期不易感期。2、器官形成期n事件：细胞增殖、移动和组合形成器官原基，即细胞结构开事件：细胞增殖、移动和组合形成器官原基，即细胞结构开始分化，并逐渐形成不同的器官和组织。始分化，并逐渐形成不同的器官和组织。n时间：人类为第时间：人类为第38周；啮齿类动物为第周；啮齿类动物为第13周。周。n特点：此期细胞增殖分裂速度很快，组织器官生长旺盛，胚特点：此
15、期细胞增殖分裂速度很快，组织器官生长旺盛，胚胎对致畸物特别敏感，细胞受损可导致结构畸形、生长迟缓胎对致畸物特别敏感，细胞受损可导致结构畸形、生长迟缓或胚胎死亡。或胚胎死亡。n这一发育阶段被称为这一发育阶段被称为致畸敏感期致畸敏感期或或致畸作用危险期致畸作用危险期（critical periodcritical period）。n不同器官敏感期不同，且有交叉重叠。表现不同器官敏感期不同，且有交叉重叠。表现为：不同器官致畸高峰时间不同，此期内不为：不同器官致畸高峰时间不同，此期内不同时间给予致畸物会诱发不同器官畸形，同同时间给予致畸物会诱发不同器官畸形，同一天染毒可引起多个器官受损。一天染毒可引起
16、多个器官受损。人类胚胎的致畸敏感期人类胚胎的致畸敏感期着床前期器官形成期胎儿期1364521211109873820 中枢神经系统心耳眼上肢下肢唇牙腭致畸敏感度高致畸敏感度低外生殖器n同一致畸物，给予时间不同，会产生不同的畸形。同一致畸物，给予时间不同，会产生不同的畸形。即同一剂量同种致畸物在敏感期中与胚胎接触，可即同一剂量同种致畸物在敏感期中与胚胎接触，可因胚胎所处发育阶段不同而出现不同的畸形。因胚胎所处发育阶段不同而出现不同的畸形。n小鼠孕第小鼠孕第8-12天的不同时间给予环磷酰胺，虽然均可引起天的不同时间给予环磷酰胺，虽然均可引起足趾畸形，但是随着给药时间不同，分别出现多趾、并趾、足趾畸
17、形，但是随着给药时间不同，分别出现多趾、并趾、缺趾、无趾。缺趾、无趾。n大鼠静脉注射硝酸铅，第大鼠静脉注射硝酸铅，第9.5天引起后部畸形，第天引起后部畸形，第10天可引天可引起大鼠死亡。起大鼠死亡。n事件：主要是组织分化、生长和生理学成熟。事件：主要是组织分化、生长和生理学成熟。n时间：人类是从第时间：人类是从第56-5856-58天起，直到分娩。天起，直到分娩。n特点：胚胎的器官、系统的基本结构形成后，致畸物难以特点：胚胎的器官、系统的基本结构形成后，致畸物难以使之发生结构缺陷，通常是变形或异常而非畸形。使之发生结构缺陷，通常是变形或异常而非畸形。n胎儿期接触外源性理化物质，很可能对生长和功
18、能成熟产胎儿期接触外源性理化物质，很可能对生长和功能成熟产生效应，主要表现为：全身生长迟缓、特异的功能障碍、生效应，主要表现为：全身生长迟缓、特异的功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。经胎盘致癌和偶见死胎。3、胎儿期n此期接触外源性化学物质，主要表现在发育免疫毒性、此期接触外源性化学物质，主要表现在发育免疫毒性、神经行为发育异常和儿童期肿瘤。神经行为发育异常和儿童期肿瘤。n围生期接触外源化学物，会严重影响胎儿围生期接触外源化学物，会严重影响胎儿T T细胞、细胞、B B细胞细胞和吞噬细胞的发育、迁移、归巢及功能，可能暂时甚至和吞噬细胞的发育、迁移、归巢及功能，可能暂时甚至永久性地损伤机体的免疫系统。
19、永久性地损伤机体的免疫系统。n许多化学物质具有发育神经毒性，表现为对感觉、运动、许多化学物质具有发育神经毒性，表现为对感觉、运动、自主和认知等方面的影响。自主和认知等方面的影响。n围生期是一生中对致癌物最敏感的时期围生期是一生中对致癌物最敏感的时期。4、围生期和出生后的发育期（二）发育毒性的物种差异（二）发育毒性的物种差异n发育阶段致畸效应的特异性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。有性生殖动物的着床前胚泡对致死作用较为易感，对性。有性生殖动物的着床前胚泡对致死作用较为易感，对致畸作用较差。在胚胎发育
20、后期和新生儿期的发育毒性表致畸作用较差。在胚胎发育后期和新生儿期的发育毒性表现为现为:生长迟缓、神经、内分泌及免疫系统机能的改变。生长迟缓、神经、内分泌及免疫系统机能的改变。胎儿对致死作用的易感性较胚胎为低。胎儿对致死作用的易感性较胚胎为低。n致畸的物种个体差异致畸的物种个体差异：任何环境有害因素的损害效应都存在物种品系及个体差异，任何环境有害因素的损害效应都存在物种品系及个体差异，在致畸作用中较突出。例如，杀虫剂西维因对豚鼠具有致畸在致畸作用中较突出。例如，杀虫剂西维因对豚鼠具有致畸作用，对家免和仓鼠并不致畸。农药敌枯双对大鼠致畸作用作用，对家免和仓鼠并不致畸。农药敌枯双对大鼠致畸作用明显，
21、但未得到人群调查的证实资料。同一物种不同品系对明显，但未得到人群调查的证实资料。同一物种不同品系对一种致畸物敏感性的差别很大，反应停和脱氢皮质酮都有这一种致畸物敏感性的差别很大，反应停和脱氢皮质酮都有这种现象。种现象。n可能由于同一致畸物在不同物种和同一物种的不同品系动可能由于同一致畸物在不同物种和同一物种的不同品系动物的代谢过程有一定差异；也可能由于致畸物主要是通过物的代谢过程有一定差异；也可能由于致畸物主要是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。母体胎盘作用于胚胎，而不同物种动物胎盘构造也不相同。这些差异可能是由于遗传因素，即基因型差异。这些差异可能是由于遗传因素，即基因
22、型差异。为什么会出现物种及种间差异？为什么会出现物种及种间差异？（三）发育毒性的剂量反应关系模式：（三）发育毒性的剂量反应关系模式：A.A.正常胎、生长迟缓和结构畸形同时存在，但较高剂量下正常胎、生长迟缓和结构畸形同时存在，但较高剂量下几乎引起全窝胚胎死亡。这种类型较常见，此类化学物低几乎引起全窝胚胎死亡。这种类型较常见，此类化学物低剂量下主要导致生长迟缓，随剂量的增加，导致畸形和死剂量下主要导致生长迟缓，随剂量的增加，导致畸形和死胎。多为细胞毒性致畸物，包括烷化剂、抗癌药及很多致胎。多为细胞毒性致畸物，包括烷化剂、抗癌药及很多致突变物。突变物。B.B.在远低于胚胎致死剂量下即可出现致畸，甚至
23、全窝致畸，致在远低于胚胎致死剂量下即可出现致畸，甚至全窝致畸，致畸胎儿常同时出现生长迟缓。当剂量增加到远远超过全窝畸形畸胎儿常同时出现生长迟缓。当剂量增加到远远超过全窝畸形时才出现胚胎死亡，后者的剂量范围常常与明显的母体毒性剂时才出现胚胎死亡，后者的剂量范围常常与明显的母体毒性剂量范围重叠。这种模式表示受试物有高度致畸作用，较少见，量范围重叠。这种模式表示受试物有高度致畸作用，较少见，如沙立度胺、糖皮质类固醇等。如沙立度胺、糖皮质类固醇等。发育毒性的剂量反应关系模式：发育毒性的剂量反应关系模式：C.C.只有生长迟缓和胚胎致死但没有畸形发生。往往生长迟缓只有生长迟缓和胚胎致死但没有畸形发生。往往
24、生长迟缓先出现，曲线较平缓，较大剂量时才出现胚胎死亡，其曲线较先出现，曲线较平缓，较大剂量时才出现胚胎死亡，其曲线较陡，接近于陡，接近于“全或无全或无”。表明胚胎存活有明显的界限。这类化。表明胚胎存活有明显的界限。这类化学物，可被认为是有胚胎毒性（包括胚胎致死性）的，但不具学物，可被认为是有胚胎毒性（包括胚胎致死性）的，但不具有致畸作用。有致畸作用。发育毒性的剂量反应关系模式：发育毒性的剂量反应关系模式：三、母体毒性与发育毒性三、母体毒性与发育毒性（一）母体因素对发育毒性的影响：一）母体因素对发育毒性的影响：母体毒性：母体毒性：化学毒物对受孕母体产生的损伤作用。化学毒物对受孕母体产生的损伤作用
25、。表现为增重减慢、功能异常、临床症状、甚至死亡。表现为增重减慢、功能异常、临床症状、甚至死亡。母体因素对发育毒性的影响母体因素对发育毒性的影响1 1、遗传学：遗传学：母体的遗传结构是胚胎发育的一个决定因素。母体的遗传结构是胚胎发育的一个决定因素。如唇腭裂的发病率白种人明显高于黑种人，主要原因在如唇腭裂的发病率白种人明显高于黑种人，主要原因在于母体，而非胚胎本身的基因结构。于母体，而非胚胎本身的基因结构。2 2、疾病：疾病：母体受病毒感染、未控制的糖尿病等疾病，将会母体受病毒感染、未控制的糖尿病等疾病，将会对胚胎产生影响。如怀孕前三个月，母体高热、病毒感对胚胎产生影响。如怀孕前三个月，母体高热、
26、病毒感染等均可能导致胎儿中枢神经系统畸形。染等均可能导致胎儿中枢神经系统畸形。3 3、营养：营养：母体蛋白质、热量、维生素、微量元素及酶的辅助母体蛋白质、热量、维生素、微量元素及酶的辅助因子缺乏将对胚胎产生影响。因子缺乏将对胚胎产生影响。4 4、应激：应激：不同形式的母体毒性可能通过诱导生理学应激反应不同形式的母体毒性可能通过诱导生理学应激反应而产生发育毒性。而产生发育毒性。5 5、对胎盘的毒性：对胎盘的毒性：胎盘是母体和胚胎进行物质交换的结构，胎盘是母体和胚胎进行物质交换的结构，为胚胎提供营养、气体交换、废物排出。胎盘可产生维持为胚胎提供营养、气体交换、废物排出。胎盘可产生维持妊娠关键的激素
27、，而且能代谢和储存外源化学物。外源化妊娠关键的激素，而且能代谢和储存外源化学物。外源化学物既可透过胎盘进入胎儿体内，同时胎盘也可能是其作学物既可透过胎盘进入胎儿体内，同时胎盘也可能是其作用靶点，或作为其储存库。用靶点，或作为其储存库。（二）母体毒性与胚胎毒性的关系（二）母体毒性与胚胎毒性的关系 1 1、具有胚胎毒性，但无母体毒性、具有胚胎毒性，但无母体毒性2 2、既有胚胎毒性，也有母体毒性、既有胚胎毒性，也有母体毒性3 3、具有母体毒性，但不具有胚胎毒性、具有母体毒性，但不具有胚胎毒性4 4、既无母体毒性，也无胚胎毒性、既无母体毒性，也无胚胎毒性 （一定剂量范围内）（一定剂量范围内）四、父源性
28、发育毒性四、父源性发育毒性n父源性出生缺陷（父源性出生缺陷（paternal birth defect）影响因素：遗传缺陷、年龄因素和外界暴露影响因素：遗传缺陷、年龄因素和外界暴露因素。因素。父源性暴露引起子代发育异常包括：流产、父源性暴露引起子代发育异常包括：流产、死胎、低出生体重、畸形、功能障碍等。死胎、低出生体重、畸形、功能障碍等。第三节第三节 致畸（发育毒性）作用机制致畸（发育毒性）作用机制 1 1、不发育不发育(agenesis)(agenesis)由于某些重要的原基组织由于某些重要的原基组织(primordial(primordial tissue)tissue)不存在或缺乏邻近组
29、织或前体组织的正常诱导而使原基不存在或缺乏邻近组织或前体组织的正常诱导而使原基组织不发生，结果某个器官或躯体部分发生或完全缺如。组织不发生，结果某个器官或躯体部分发生或完全缺如。2 2、发育不全发育不全(hypoplasia)(hypoplasia)这种畸形常在名词前冠以这种畸形常在名词前冠以“小小”字，字，如小头、小眼等。此外，亦有软骨发育不全等。如小头、小眼等。此外，亦有软骨发育不全等。3 3、发育受阻发育受阻 某器官或结构发育至半途时受阻而停止，可分为某器官或结构发育至半途时受阻而停止，可分为四类：四类：不合并不合并(non-fusion(non-fusion）；）；不分裂不分裂(non
30、-division(non-division），如），如动脉干永存；动脉干永存；抑制迁移抑制迁移(sup-pressed migration(sup-pressed migration）；）；暂时性暂时性结构的保存结构的保存(persistence of transitory structure(persistence of transitory structure），如肛门），如肛门闭锁、憩室等。闭锁、憩室等。先天畸形的发生方式先天畸形的发生方式 4、相邻原基粘连相邻原基粘连 如马蹄肾，如马蹄肾，或原基分裂或原基分裂如分裂输尿管。如分裂输尿管。5、生长过度（生长过度（overgrowth）如
31、多指、巨指或先天性角化过如多指、巨指或先天性角化过度等。度等。6、错位（错位（misplacement）如内脏错位等。如内脏错位等。7、错误迁移（错误迁移（incorrect migration）如卵巢迁移到外生殖器，如卵巢迁移到外生殖器，并耳等。并耳等。8、不典型分化不典型分化(atypical differentiation）包括先天性肿瘤包括先天性肿瘤的形成、异位和分化。的形成、异位和分化。9、返祖（返祖（atavism）常见的有多毛、复乳等。常见的有多毛、复乳等。畸形的引发机制畸形的引发机制1 1、基因突变与染色体畸变、基因突变与染色体畸变2 2、干扰基因表达、干扰基因表达 3 3、细
32、胞损伤与死亡、细胞损伤与死亡 4 4、细胞凋亡、细胞凋亡 5 5、干扰细胞间的交互作用、干扰细胞间的交互作用 6 6、通过胎盘毒性引起发育毒性、通过胎盘毒性引起发育毒性 7 7、干扰母体稳态、干扰母体稳态 8 8、内分泌干扰作用、内分泌干扰作用 第四节第四节 发育毒性和致畸试验与评价发育毒性和致畸试验与评价 外源化学物发育毒性的评价需要四方面的资料：外源化学物发育毒性的评价需要四方面的资料：环境流行病学资料环境流行病学资料 控制下的临床研究资料控制下的临床研究资料 动物发育毒性试验资料动物发育毒性试验资料 体外试验资料体外试验资料 作为一个新产品的登记与审批，主要根据前三类资料。在前作为一个新
33、产品的登记与审批，主要根据前三类资料。在前三类资料中，首先是动物实验资料，因为大多数情况下新产三类资料中，首先是动物实验资料，因为大多数情况下新产品在上市前，还没有流行病学资料和控制下的临床资料。品在上市前，还没有流行病学资料和控制下的临床资料。一、动物发育毒性试验一、动物发育毒性试验 优点：优点：容易控制接触条件，控制接触动物的数量、容易控制接触条件，控制接触动物的数量、年龄、状态以及选择检测效应指标（终点）。年龄、状态以及选择检测效应指标（终点）。缺点：缺点：动物实验结果外推到人具有不确定性。动物实验结果外推到人具有不确定性。1 1、动物选择、动物选择n致畸试验中动物应选择：食性和对受试物
34、代谢过致畸试验中动物应选择：食性和对受试物代谢过程与人类接近，易饲养、易繁殖和价廉之外，还程与人类接近，易饲养、易繁殖和价廉之外，还应特别注意妊娠过程较短、每窝产仔数较多以及应特别注意妊娠过程较短、每窝产仔数较多以及胎盘构造与人类接近的动物。胎盘构造与人类接近的动物。n致畸试验可选用二种哺乳动物，一般首先考虑大致畸试验可选用二种哺乳动物，一般首先考虑大鼠，此外为小鼠或家兔。鼠，此外为小鼠或家兔。n大鼠受孕率高，易于得到足够标本数，且大鼠对大多数外大鼠受孕率高，易于得到足够标本数，且大鼠对大多数外源化学物代谢过程、基本与人类近似。但不足之处是大鼠源化学物代谢过程、基本与人类近似。但不足之处是大鼠
35、对一般外源化学物代谢速度很高，对致畸物耐受性强、易对一般外源化学物代谢速度很高，对致畸物耐受性强、易感性低，有时出现假阴性结果。感性低，有时出现假阴性结果。n小鼠自然畸形发生率较大鼠高。对形成腭裂的致畸物更较小鼠自然畸形发生率较大鼠高。对形成腭裂的致畸物更较为敏感。为敏感。n家兔为草食动物，与人类代谢功能差异较大，妊娠期不够家兔为草食动物，与人类代谢功能差异较大，妊娠期不够恒定，自然发生率也较高。恒定，自然发生率也较高。n鸡胚也可进行致畸试验，可同时得到大量鸡胚，胚胎发育鸡胚也可进行致畸试验，可同时得到大量鸡胚，胚胎发育条件也较易控制。但鸡胚不是哺乳动物，缺乏受试物与母条件也较易控制。但鸡胚不
36、是哺乳动物，缺乏受试物与母体的相互作用。体的相互作用。2 2、剂量分组、剂量分组n致畸试验一般应先进行预试验，找出引起母体中毒致畸试验一般应先进行预试验，找出引起母体中毒的剂量。一般用孕鼠的剂量。一般用孕鼠8 81010只，在妊娠只，在妊娠5 51616天内给天内给予受试物。如出现较严重的母体中毒、流产或胚胎予受试物。如出现较严重的母体中毒、流产或胚胎大量死亡，将剂量略为降低，直到找出引起母体轻大量死亡，将剂量略为降低，直到找出引起母体轻度中毒一般症状的剂量。根据预试结果进一步确定度中毒一般症状的剂量。根据预试结果进一步确定正式试验剂量。正式试验剂量。n正式试验最少应设正式试验最少应设3个剂量
37、组，另设对照组。个剂量组，另设对照组。高剂量组高剂量组该剂量一般不超过该剂量一般不超过LD50的的1/5-1/3，应引起母体，应引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减轻、死亡不超过轻度中毒，即进食量减少、体重减轻、死亡不超过10%；低剂量组低剂量组可以为可以为LD50的的1/100-l/30，不应观察到任何中毒，不应观察到任何中毒症状；症状；中剂量组中剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒症状，其剂可以允许母体出现某些极轻微中毒症状，其剂量与高剂量和低剂量成等比级数关系。量与高剂量和低剂量成等比级数关系。n如果已掌握或能估计人体实际接触量，也可将实际如果已掌握或能估计人体实际接触量，也可将实际接
38、触量作为低剂量，并以其接触量作为低剂量，并以其10倍左右为最高剂量。倍左右为最高剂量。n急性毒性较强的受试物，所采用剂量应稍低，反之急性毒性较强的受试物，所采用剂量应稍低，反之可较高。可较高。n最高剂量组能引起母体轻度中毒，仍未观察到致畸最高剂量组能引起母体轻度中毒，仍未观察到致畸作用，则可确认为该因素不具有致畸作用。作用，则可确认为该因素不具有致畸作用。3 3、动物交配处理、动物交配处理n将性成熟雌雄动物按雌雄将性成熟雌雄动物按雌雄1:1或或2:1的比例同笼的比例同笼交配。每日将已确定受孕雌鼠随机分入各剂量交配。每日将已确定受孕雌鼠随机分入各剂量组和对照组。确定受孕方法是阴栓检查或阴道组和对
39、照组。确定受孕方法是阴栓检查或阴道涤片精子检查，出现阴栓或精子之日即为受孕涤片精子检查，出现阴栓或精子之日即为受孕“0”日，也有人作为第日，也有人作为第l日。日。n 接触受试物的方式与途径应与人体实际接触情况一致。接触受试物的方式与途径应与人体实际接触情况一致。大鼠和小鼠一般可自受孕后第大鼠和小鼠一般可自受孕后第5 5天开始接触受试物，每日天开始接触受试物，每日一次，持续到第一次，持续到第1515天。如研究器官易感性，则应在上述期天。如研究器官易感性，则应在上述期间增加动物组数，将受试物每日分别给予不同组的动物，间增加动物组数，将受试物每日分别给予不同组的动物，根据畸形出现的情况，确定受试物的
40、敏感时间和靶器官。根据畸形出现的情况，确定受试物的敏感时间和靶器官。n试验期间每天称取母鼠体重。根据体重增长，随试验期间每天称取母鼠体重。根据体重增长，随时调整剂量，观察受孕动物的妊娠情况和胚胎发时调整剂量，观察受孕动物的妊娠情况和胚胎发育情况。受孕动物的体重持续增长，表示妊娠过育情况。受孕动物的体重持续增长，表示妊娠过程及胚胎发育正常。程及胚胎发育正常。4 4、胎仔检查、胎仔检查 n自然分娩前自然分娩前1 12 2日将受孕动物处死剖腹，取出子日将受孕动物处死剖腹，取出子宫及活产胎仔，记录死胎及吸收胎。一般大鼠在宫及活产胎仔，记录死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第受孕后第19192020天，小鼠
41、第天，小鼠第18181919天，家兔在第天，家兔在第2929天。胎仔在临近出生期间，发育进展极为迅速。天。胎仔在临近出生期间，发育进展极为迅速。相差半日，发育情况即有显著差异，骨骼发育尤相差半日，发育情况即有显著差异，骨骼发育尤为显著。为显著。n孕鼠处死后，从子宫顶端依次取出其中活产幼仔、死胎以孕鼠处死后，从子宫顶端依次取出其中活产幼仔、死胎以及吸收胎，并记录编号。及吸收胎，并记录编号。n大鼠和家兔还应取出卵巢，记录黄体数用来代表排卵数。大鼠和家兔还应取出卵巢，记录黄体数用来代表排卵数。n活产胎仔取出后，先检查性别，逐只称重，并按窝计算平活产胎仔取出后，先检查性别，逐只称重，并按窝计算平均体重
42、，然后进行畸形检查。均体重，然后进行畸形检查。n为保证哺乳机会，一般主张每窝保留为保证哺乳机会，一般主张每窝保留8 8只幼仔，并尽量雌雄只幼仔，并尽量雌雄数量相等。数量相等。畸形检查畸形检查n外观畸形肉眼检查，例如露脑；外观畸形肉眼检查，例如露脑；n肉眼检查内脏及软组织畸形，如腭裂；肉眼检查内脏及软组织畸形，如腭裂；n骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损等。骨骼畸形检查，例如颅顶骨缺损等。动物试验的缺点：动物试验的缺点：1 1、动物实验结果外推到人的不肯定性：、动物实验结果外推到人的不肯定性：n由于致畸作用存在种属差异和品系差异，故对一种受试物由于致畸作用存在种属差异和品系差异，故对一种受试物须多次重
43、复同一实验，均出现一定畸胎发生率，才能认为须多次重复同一实验，均出现一定畸胎发生率，才能认为畸胎发生与该受试物有关。畸胎发生与该受试物有关。n至少应能在两种以上实验动物的实验中都显示肯定能够的至少应能在两种以上实验动物的实验中都显示肯定能够的致畸作用才能可靠的推导于人。致畸作用才能可靠的推导于人。n但只要受试物在一种动物具有致畸作用，就应警惕它对人但只要受试物在一种动物具有致畸作用，就应警惕它对人类具有的潜在危险性。类具有的潜在危险性。2 2、动物高剂量接触与人类实际低剂量接触的区别、动物高剂量接触与人类实际低剂量接触的区别n 阿司匹林和磺胺类药物阿司匹林和磺胺类药物对大鼠有致畸作用，但这些药
44、物人类已长期使用，并对大鼠有致畸作用，但这些药物人类已长期使用，并未发现肯定的致畸作用，可能是人所利用的剂量未达到可引发致畸的程度。未发现肯定的致畸作用，可能是人所利用的剂量未达到可引发致畸的程度。n维生素维生素A A常用作致畸的阳性对照物，给大鼠常用作致畸的阳性对照物，给大鼠1000mg/kg1000mg/kg剂量可引发畸胎，按此剂量可引发畸胎，按此剂量推算，剂量推算，50kg50kg体重的人每天应服用体重的人每天应服用50ml50ml的鱼肝油，才会产生致畸作用，而的鱼肝油，才会产生致畸作用，而人类很难摄取如此大量的鱼肝油，故到目前为止，维生素人类很难摄取如此大量的鱼肝油，故到目前为止，维生
45、素A A并未被列为人类的并未被列为人类的致畸物。致畸物。n一定要考虑人类的实际接触剂量。此外更要重视流行病学的调查，设法收集一定要考虑人类的实际接触剂量。此外更要重视流行病学的调查，设法收集接触者的流行病学及临床资料，只有将动物实验结果与流行病学调查资料结接触者的流行病学及临床资料，只有将动物实验结果与流行病学调查资料结合起来，进行综合分析，才能得出正确的结论。合起来，进行综合分析，才能得出正确的结论。n对大多数化学物质来说，对大多数化学物质来说，三段生殖毒性试验三段生殖毒性试验设计设计通常是最适当的，关键因素是通常是最适当的，关键因素是各个生殖阶段之间各个生殖阶段之间不得有间隔不得有间隔，即
46、在三个有关联的阶段接触受试物，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。价生殖过程的所有阶段。生殖发育过程可分为生殖发育过程可分为6个阶段个阶段nA.A.从交配前到受孕从交配前到受孕：检查成年雄性和雌性生殖功：检查成年雄性和雌性生殖功能、配子的发育与成熟、交配行为、受精。能、配子的发育与成熟、交配行为、受精。nB.B.从受孕到着床从受孕到着床：检查成年雌性生殖功能、胚胎：检查成年雌性生殖功能、胚胎着床前发育、着床。着床前发育、着床。nC.C.从着床到硬腭闭合从着床到硬腭闭合：检查成年雌性生殖功能、：检
47、查成年雌性生殖功能、胚体发育、主要器官形成。胚体发育、主要器官形成。nD.从硬腭闭合到妊娠结束从硬腭闭合到妊娠结束：检查成年雌性生殖功：检查成年雌性生殖功能、胚体的发育与生长、器官的发育与生长。能、胚体的发育与生长、器官的发育与生长。nE.从出生到断乳从出生到断乳：检查成年雌性生殖功能、新生：检查成年雌性生殖功能、新生仔对宫外生活的适应性、断乳前的发育与生长。仔对宫外生活的适应性、断乳前的发育与生长。nF.从断乳到性成熟从断乳到性成熟：检查断乳后的发育与生长，：检查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。对独立生活的适应、达到完全的性功能。三段生殖毒性试验三段生殖毒性试验n生育
48、力和早期胚胎发育毒性试验（一般生殖毒性试验）生育力和早期胚胎发育毒性试验（一般生殖毒性试验）n胚体胚体-胎体毒性试验胎体毒性试验(致畸试验致畸试验)n出生前后发育毒性试验出生前后发育毒性试验(围生期毒性试验围生期毒性试验)三段生殖试验图解三段生殖试验图解 .生育力和早期胚胎发育毒性试验（一般生殖毒性试验）生育力和早期胚胎发育毒性试验（一般生殖毒性试验）.胚体胚体-胎体毒性试验（致畸试验）胎体毒性试验（致畸试验）.出生前后发育毒性试验（围产期毒性试验）出生前后发育毒性试验（围产期毒性试验）二、人群流行病学研究二、人群流行病学研究 （一）人类证据的获得（一）人类证据的获得 流行病学调查：在接触外来
49、化合物的人群中进行流行病学调查：在接触外来化合物的人群中进行调查。调查的观察指标可参照有关的临床诊断检调查。调查的观察指标可参照有关的临床诊断检验指标，还可进行染色体畸变检查。验指标，还可进行染色体畸变检查。（二）发育毒性资料的使用（二）发育毒性资料的使用1、化学物致畸潜力分类和安全系数确定2、ICH人类用药危险度分类 3、根据动物试验人群调查资料对致畸物分级 4、确认人类致畸物的标准三、发育毒性的替代试验三、发育毒性的替代试验（一）体外预筛试验（一）体外预筛试验 1 1、大鼠全胚胎培养、大鼠全胚胎培养 2 2、器官培养、器官培养 3 3、胚胎细胞微团培养、胚胎细胞微团培养 4 4、小鼠胚胎干
50、细胞试验、小鼠胚胎干细胞试验 5 5、水螅培养、水螅培养（二）体内预筛试验（二）体内预筛试验（C.KC.K试验）试验）n又名生殖发育毒性筛选试验又名生殖发育毒性筛选试验n依据：大多数出生前受到的损伤将在出生后表现为存活力依据：大多数出生前受到的损伤将在出生后表现为存活力下降和或生长障碍。因此在仔鼠出生后，观察其外观畸下降和或生长障碍。因此在仔鼠出生后，观察其外观畸形，胚胎致死，生长迟缓等发育毒性表现，而不进行传统形，胚胎致死，生长迟缓等发育毒性表现，而不进行传统常规试验中内脏和骨骼的检查，就可达到筛选的目的。常规试验中内脏和骨骼的检查，就可达到筛选的目的。n优点：所用动物少，检测终点少，实验周