食品毒理學(xué)-第八章-生殖毒理學(xué)

第八章生殖毒理學(xué)和發(fā)育毒理學(xué)第一節(jié)概述一、哺乳動(dòng)物的繁殖過程--生殖發(fā)育過程，是哺乳動(dòng)物繁衍種族的生理過程生殖發(fā)育其中包含生殖細(xì)胞發(fā)生，即精子發(fā)生和卵細(xì)胞發(fā)生、配子的釋放、性周期和性行為、卵細(xì)胞受精、受精卵的卵裂、胚泡的形成、植入或著床、胚胎形成、胚胎發(fā)育、器官發(fā)生（或稱器官形成）、胎仔發(fā)育、分娩和哺乳過程、直至性成熟的整個(gè)過程。二、外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育的影響干擾生殖發(fā)育的任何環(huán)節(jié)并造成損害作用?？梢酝ㄟ^對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)特別是對(duì)性腺的作用，發(fā)生間接的影響。神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)內(nèi)分泌功能也有調(diào)節(jié)作用，通過下丘腦-垂體-睪丸軸(下丘腦-垂體-卵巢軸)兩條途徑作用于生殖發(fā)育過程。外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育損害作用的特點(diǎn)生殖發(fā)育過程較機(jī)體其他系統(tǒng)更為敏感外源化學(xué)物對(duì)生殖發(fā)育過程影響的范圍較為廣泛和深遠(yuǎn)生殖毒理學(xué)(reproductivetoxicology)主要研究外源化學(xué)物對(duì)生殖細(xì)胞發(fā)生、卵細(xì)胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳過程的損害作用及其評(píng)定，評(píng)定方法即為生殖毒性試驗(yàn)。發(fā)育毒理學(xué)(developmentaltoxicology)主要研究外源化學(xué)物對(duì)胚胎發(fā)育、胎仔發(fā)育以及出生幼仔發(fā)育的影響及其評(píng)定，評(píng)定方法稱為發(fā)育毒性試驗(yàn)，其中主要為致畸試驗(yàn)。第二節(jié)生殖毒性及其評(píng)定一、生殖毒理學(xué)歷史。二、生殖毒性外源化學(xué)物對(duì)生殖的過程的損害作用可以表現(xiàn)為性淡漠，性無能或各種形式的性功能減退。雌性可出現(xiàn)排卵規(guī)律改變，月經(jīng)失調(diào)或失經(jīng)，卵巢萎縮，受孕減少，胚胎死亡，生殖能力的降低不孕或不育等；雄性可表現(xiàn)為睪丸萎縮或壞死，精子數(shù)目減少。1、外源化學(xué)物的雄性生殖毒性對(duì)睪丸生精細(xì)胞的影響對(duì)內(nèi)分泌功能的影響對(duì)性功能和生殖功能的影響1）對(duì)睪丸生精細(xì)胞的影響棉酚影響睪丸功能的典型外源化學(xué)物CS2工業(yè)污染物引起睪丸萎縮，精子生成障礙；對(duì)生殖細(xì)胞有致突變作用。重金屬鉛、鎘、汞、錳等損害形態(tài)、功能，如精子畸形率↑、精子數(shù)和精子活動(dòng)率↓農(nóng)藥生精↓、精子畸形率↑、睪丸萎縮、性功能減退等2）對(duì)內(nèi)分泌功能的影響精子數(shù)目、精子的發(fā)育成熟、活動(dòng)率、活動(dòng)能力等3）對(duì)性功能和生殖功能的影響性欲功能降低、陽痿、雄性不育等2、外源化學(xué)物的雌性生殖毒性對(duì)卵細(xì)胞的影響對(duì)內(nèi)分泌的影響對(duì)子代生長(zhǎng)發(fā)育的影響環(huán)境因素尤其是化學(xué)物工業(yè)污染物、農(nóng)藥、重金屬、毒素等三、生殖毒性的評(píng)價(jià)外源化學(xué)物對(duì)生殖過程作用的評(píng)定主要通過生殖毒性試驗(yàn)來進(jìn)行。生殖毒性試驗(yàn)可以全面反映外源化學(xué)物對(duì)性腺功能、發(fā)情周期、交配行為、受孕、妊娠過程、分娩、授乳以及幼仔斷乳后生長(zhǎng)發(fā)育可能發(fā)生的影響。1、雄性生殖毒性評(píng)價(jià)精子生成分析精子計(jì)數(shù)、形態(tài)觀察、狀態(tài)分析精子穿透試驗(yàn)精子體外受精試驗(yàn)睪丸中標(biāo)志酶活性測(cè)定體外試驗(yàn)生殖細(xì)胞體外培養(yǎng)接觸受試物雄性激素檢測(cè)顯性致死試驗(yàn)雄性生殖細(xì)胞遺傳毒性檢測(cè)雄性生殖毒性病理檢查2、雌性生殖毒性評(píng)價(jià)體外試驗(yàn)動(dòng)物試驗(yàn)輔助試驗(yàn)第三節(jié)發(fā)育毒性及其評(píng)定發(fā)育毒性基本概念生殖毒性的評(píng)價(jià)一、基本概念1、發(fā)育毒性(developmentaltoxicity)指出生前經(jīng)父體和(或)母體接觸外源性理化因素引起的在子代到達(dá)成體之前出現(xiàn)的有害作用。發(fā)育毒性具體表現(xiàn)為:生長(zhǎng)遲緩:即胚胎與胎仔的發(fā)育過程在外源化學(xué)物影響下，較正常的發(fā)育過程緩慢。致畸作用:由于外源化學(xué)物干擾，活產(chǎn)胎仔胎兒出生時(shí)，某種器官表現(xiàn)形態(tài)結(jié)構(gòu)異常。功能不全或異常:即胎仔的生化、生理、代謝、免疫、神經(jīng)活動(dòng)及行為的缺陷或異常。胚胎或胎仔致死作用:某些外源化學(xué)物在一定劑量范圍內(nèi)，可在胚胎或胎仔發(fā)育期間對(duì)胚胎或胎仔具有損害作用，并使其死亡。2、畸形、畸胎和致畸物畸形(malformation):器官形態(tài)的異常?；?terate):具有畸形的胚胎或胎仔。致畸物或致畸原(teratogen):凡在一定劑量下，能通過母體對(duì)胚胎或胎兒正常發(fā)育過程造成干擾，使子代出生后具有畸形的化合物。致畸試驗(yàn):評(píng)定外源化學(xué)物是否具有致畸作用的試驗(yàn)。3、胚胎毒性作用(embryotoxicity)外源化學(xué)物引起的胎仔生長(zhǎng)發(fā)育遲緩和功能缺陷不全的損害作用。其中不包括致畸和胚胎致死作用。4、母體毒性作用(maternaltoxicity)母體毒性作用是指外源化學(xué)物在一定劑量下，對(duì)受孕母體產(chǎn)生的損害作用。具體表現(xiàn)包括體重減輕、出現(xiàn)某些臨床癥伏、直至死亡。5、母體毒性作用與致畸作用關(guān)系具有致畸作用，但無母體毒性出現(xiàn)。出現(xiàn)致畸作用的同時(shí)也表現(xiàn)母體毒性。不具有特定致畸作用機(jī)理，但可破壞母體正常生理穩(wěn)態(tài)。僅具有母體毒性，但不具有致畸作用。在一定劑量下，既不呈現(xiàn)母體毒性，也未見致畸作用。6、畸形與變異在胚胎或胎兒出現(xiàn)器官形態(tài)結(jié)構(gòu)異常稱為畸形。機(jī)體的形態(tài)結(jié)構(gòu)或生理功能，在同一物種的子代與親代之間或子代的個(gè)體之間，有時(shí)出現(xiàn)不完全相同的現(xiàn)象，為變異。二、外源化學(xué)物發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)—雌性生殖發(fā)育毒性評(píng)價(jià)1、生殖毒性評(píng)價(jià)生殖毒性試驗(yàn)2、發(fā)育毒性評(píng)價(jià)致畸作用評(píng)定主要依據(jù)是交配后母體受孕情況（受孕率）、妊娠過程情況（正常妊娠率）、子代動(dòng)物分娩出生情況（出生存活率）、授乳哺育（哺育成活率）及斷奶后發(fā)育情況等。檢查外源化學(xué)物對(duì)動(dòng)物生育繁殖機(jī)能有無損害作用。生殖毒性的評(píng)價(jià)試驗(yàn)試驗(yàn)方法原則受試動(dòng)物：性成熟大鼠、小鼠或家兔劑量分組:一般設(shè)立三個(gè)劑量組（至少兩個(gè)劑量組）和一個(gè)對(duì)照組染毒途徑:動(dòng)物接觸受試物的方法應(yīng)參照人類實(shí)際接觸途徑動(dòng)物數(shù):每組雌雄各16到20只，或雌16到20只，雄8到10只試驗(yàn)方案1三代兩窩兩代一窩(和一代一窩)觀察指標(biāo)：受孕率（％）:反映雌性動(dòng)物生育能力以及雌性動(dòng)物受孕情況正常分娩率（％）:反映雌性動(dòng)物妊娠過程是否受到影響幼仔出生存活率（％）:反映雌性動(dòng)物分娩過程是否正常幼仔哺育成活率（％）:反映雌性動(dòng)物授乳哺育幼仔的能力除上述４個(gè)指標(biāo)外，還應(yīng)該注意出生幼仔是否有畸形存在，對(duì)死亡的幼仔應(yīng)進(jìn)行畸形檢查，可為下一步致畸試驗(yàn)提供參考2、發(fā)育毒性評(píng)價(jià)致畸作用毒理學(xué)特點(diǎn)機(jī)理傳統(tǒng)致畸試驗(yàn)致畸作用的毒理學(xué)特點(diǎn)器官發(fā)生期的胚胎對(duì)致畸物最為敏感劑量與效應(yīng)關(guān)系較為復(fù)雜劑量效應(yīng)關(guān)系復(fù)雜的表現(xiàn)及原因致畸作用的劑量反應(yīng)曲線較為陡峭致畸作用最大無作用劑量問題尚有不同意見物種差異以及個(gè)體差異在致畸作用中較為明顯在不同動(dòng)物并不一定都具有致畸作用，引起畸形的類型也不一致。種間差異即同一物種中不同品系間存在的差異，在致畸作用中也極明顯。致畸作用機(jī)理Wilsom(1977)提出了畸形發(fā)生的9種機(jī)制，包括突變、染色體斷裂、有絲分裂改變、改變核酸完整性或功能、減少前體或底物的補(bǔ)給、減少能源支持、改變膜特性、滲透壓不平衡和酶抑制作用。近年來在分子水平的研究有很大的進(jìn)展，雖然胚胎有代償機(jī)制彌補(bǔ)外源性化學(xué)物的影響，但是，是否產(chǎn)生畸形依賴于在致病過程中的每個(gè)步驟在損傷和修復(fù)之間的平衡。致畸作用機(jī)理干擾基因表達(dá)基因突變與染色體畸變損傷細(xì)胞和分子水平的翻譯細(xì)胞調(diào)亡干擾細(xì)胞通過胎盤毒性引起發(fā)育毒性干擾母體穩(wěn)態(tài)內(nèi)分泌干擾作用傳統(tǒng)常規(guī)致畸試驗(yàn)動(dòng)物選擇劑量分組動(dòng)物交配處理胎仔檢查動(dòng)物選擇:致畸試驗(yàn)的動(dòng)物選擇，除參照毒性試驗(yàn)中選擇動(dòng)物的一般原則，即食性和對(duì)受試物代謝過程與人類接近，體型小，馴服，容易飼養(yǎng)和繁殖及價(jià)廉外，還應(yīng)特別注意妊娠過程較短、每窩產(chǎn)仔數(shù)較多和胎盤構(gòu)造及厚度與人類接近等特點(diǎn)。劑量分組先進(jìn)行預(yù)試，目的是找出引起母體中毒的劑量。最少設(shè)3個(gè)劑量組，另設(shè)對(duì)照組。原則上最高劑量組，可以引起母體輕度中毒，即進(jìn)食量減少、體重減輕、死亡不超過10%。最低劑量組不應(yīng)觀察到任何中毒癥狀；中間劑量組可以允許母體出現(xiàn)某些極輕微中毒癥狀。其劑量與高劑量和低劑量成等比級(jí)數(shù)關(guān)系。一般，最高劑量不超過LD50的1/5～1/3；低劑量可為L(zhǎng)D50的1／100～1／30。動(dòng)物交配處理每組動(dòng)物大鼠或小鼠為12～20只，家兔8～12只，狗等大動(dòng)物3～4只。將性成熟雌雄動(dòng)物按雌雄l：1或2：1比例同籠交配。每日將已確定受孕雌鼠隨機(jī)分入各劑量組和對(duì)照組。出現(xiàn)陰栓或精子之日即為受孕0日，也有人作為第1日。由于致畸作用有極為明確的敏感期，應(yīng)精確掌握動(dòng)物接觸受試物的時(shí)間，必須在器官發(fā)生期。胎仔檢查自然分娩前1-2日將受孕動(dòng)物處死，剖腹取出子宮及活產(chǎn)胎仔，并另行記錄死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第19-20天，小鼠第18-19天，家兔在第29天。下列幾方面進(jìn)行畸形檢查：外觀畸形肉眼檢查，例如露腦；肉眼檢查內(nèi)臟及軟組織畸形，例如腭裂；骨骼畸形檢查，例如顱頂骨缺損，分叉肋等?；螜z查只限活產(chǎn)胎仔。結(jié)果評(píng)定活產(chǎn)幼仔平均畸形出現(xiàn)數(shù):即根據(jù)出現(xiàn)的畸形總數(shù)，計(jì)算每個(gè)活產(chǎn)幼仔出現(xiàn)的畸形平均數(shù)?；纬霈F(xiàn)率:即作為畸胎的幼仔在活產(chǎn)幼仔總數(shù)中所占的百分率。母體畸胎出現(xiàn)率:即出現(xiàn)畸形胎仔的母體在妊娠母體總數(shù)中所占的百分率。確定受試物是否具有致畸作用時(shí)需注