第九章 发育毒性与致畸作Developmental toxicity and teratogenesis,教学要求,➢掌握 1.发育毒性的基本概念和发育毒性的终点 2.发育各阶段发育毒性的特点和作用机制 3.母体毒性和发育毒性关系 4.母体毒性和胚胎毒性的关系 ➢熟悉 1.发育毒性与致畸作用试验与评价方法 2.母体毒性、致畸作用基本概念 3.熟悉 致畸作用的毒理学特点； 致畸物的评价与分级；发育毒性体外试验➢了解 致畸作用的机制第一节 概述 第二节 发育毒性与致畸 第三节 致畸（发育毒性）作用机制 第四节 发育毒性和致畸作用试验与评价,第一节 概 述 summarize,一、生殖发育,生殖发育(Reproductive development): 是哺乳动物繁衍种族的生理过程；包括生殖细胞发生、卵细胞受精、着床、胚胎形成与发育、器官发生、胎仔发育、分娩和哺乳过程；也可称为繁殖过程 生殖与发育是一个密切相关的生物学过程，两者相辅相成，共同参与生物体的进化与繁衍。
就亲代而言，从配子生成、受精到胎儿分娩是一生殖过程 就子代来说，从受精卵到性成熟的青春期甚至一直到衰老都属于发育过程即使是配子发生、成熟也可被认为是一个发育过程畸胎学（Teratology): 是研究人类各种发育异常的成因、 临床表现、形成机理及预防各种人类出生缺陷或先天性畸形的综合性科学二、从畸胎学到发育毒理学,畸胎学(文字出现前四大文明古国已存在) ↓ 发育受阻说 (16、7世纪 生物学的发展） ↓ 现代实验畸胎学（19世纪 物理因素作用畸形小鸡） ↓ 发育毒理学(20世纪一系列重大事件如反应停 事件等的启迪--多环境因素影响),(一) 畸胎学的认识和形成,1.神话人物 巴比伦人、希腊人和罗马人都相信畸形婴儿是星体事件的反映，并被认为是未来的一种预兆 独眼巨人（希腊神话中居住在西西里岛上的三位风暴之神—雷神、电神和霹雳神等巨人族，特征是“独眼” ） 17世纪,出生缺陷被看作是上帝对畸形儿的父母和社会的惩罚。
这种杂交动物广泛存在于神话传说中，如人头马身怪物、人身牛头等2.杂交理论(Hybrid theory) 认为畸形是人和动物杂交的结果 所谓的杂种理论则认为，人和动物的杂种繁殖是先天畸形的原因，其杂交产物往往是各种神怪一) 畸胎学的认识和形成,发育障碍学说： 1651年，William Harvey提出: 畸形起因于器官或结构的不完全发育 亚里士多德认为： 发育异常与宫内创伤或压力有关二) 发育障碍学说阶段,19世纪初Saint-Hilaire通过改变环境条件如物理创伤和毒物暴露实验--产生畸形的鸡胚 19世纪末，Dareste以毒性刺激、物理创伤或热休克处理受精后不同时间的鸡胚，可产生不同的畸形发现对于产生的畸形种类而言，致畸处理的时期比致畸处理的方式更为重要 提示：外界因素作用可形成畸形，也认识到不同作用时间的至关重要性化学因素,物理(震动、 倒置、针刺),神经管缺陷、无脑畸形、脊柱裂、独眼畸形、心脏缺陷、 位置颠倒、联体双胞胎等,畸形小鸡,,鸡蛋,,(三) 现代实验畸胎学阶段,(四) 发育毒理学阶段,20世纪重大致畸事件的启迪— 多环境因素诱发致畸1.1935年Hale在维生素A缺乏膳食喂养的母猪子代中诱发了无眼、唇腭裂等畸形。
2. 1940年澳大利亚风疹3. 1945年日本的原子弹投射引发的致畸4. 反应停事件5. 以及乙烯雌酚诱发的女性子代青春期阴道 和宫颈透明细胞瘤胎儿酒精综合症等反应停(thalidomide)事件 1. “孕妇的理想选择” ？(当时的广告用语） 1953年联邦德国Chemie Gruenenthal 制药公司研发了沙利度胺--反应停： 镇静安眠作用 和对妊娠早期呕吐疗 效极佳1957年10月1日反应停正式推向市场， 在欧洲、亚洲、非洲、澳洲和南美 洲大量用于治疗妊娠呕吐科学家们在研制反应停时， 并没有料到这种药物会产 生如此可怕的副作用,2. 令人恐怖的副作用 ➢到了1960年，欧洲医生们发现: 本地区畸形婴儿出生率明显 上升( 以双上肢短肢畸形为 主的四肢畸形、腭裂、盲儿 或聋儿、还有内脏畸形） ➢ 调查显示，孕妇末次月经后 第34～50天是反应停作用的 敏感期，此时间段以外服用 反应停一般不导致胎儿的出生缺陷 3. 支付巨额赔偿金 ➢ 1970年，Chemie Gruenenthal公司 同意支付总额1.1亿德国马克的赔偿金,上述事件的发生使人们认识到: 生物的、化学的、物理的因素和不良生活嗜好都可能引发人类畸形。
人类真正开始认识外源性化学物质致畸作用和发育毒性研究的重要性 因此1966年美国食品与药品管理局(FDA)提出了三段生殖毒性试验指南(包括对致畸等发育毒性评价)； 1986年美国环境保护局(EPA)提出了可疑发育毒物危险度评价指南，第一次明确提出了要对化学物质进行发育毒性评价三、发育毒理学的研究现状,(一) 发育毒理学(developmental toxicology) 是研究出生前暴露于环境有害因素导致的发育生物体在发育过程中（受精卵、妊娠期、出生后、直至性成熟的）异常发育结局及有关的作用机制、发病原理、影响因素和毒物动力学的科学 是在畸胎学基础上发展的现代毒理学的重要分支学科二) 人类致畸作用的现状,➢人类仅有不足半数的受孕可产生健康的后代；,➢出生缺陷的原因尚未明了;其中： 遗传因素： 15～25% 母体状况： 4% 母体感染： 3% 宫内机械问题： 1～2% 明确的化学和环境因素： 1% 未知的因素： 65% (不明环境因子的暴露、以及 环境因子与遗传因子的共同作用),,,致畸作用及表现发生率（USA）,(二) 人类致畸作用的现状,第二节 发育毒性与致畸(Developmental toxicity and teratogenicity),一、基本概念,(一) 先天畸形(Congenital malformation): 是生物体由于胚胎发育紊乱所致出生时就存在着的解剖学上各种形态结构异常；又称出生缺陷。
出生后即可被发现 是外源化学物干扰正常生育繁殖过程的一种表现， 畸形(malformation)：指出生前环境因素引起发育生物体的 严重的解剖学上形态结构的缺陷(异常) ❖畸形对发育、生长、生理功能、生育力和/或寿命产生 有害影响的强弱决定生物体存活与否 严重畸形：对外观、生理机能和寿命有明显影响 轻微畸形：对外观、生理机能和寿命仅有轻微或无影响致畸物 (teratogen)/致畸原： 凡在一定剂量下，能通过母体对胚胎或胎儿正常发育 过程造成干扰，使子代出生后具有畸形的环境因子致畸作用 (teratogenic effect)： 指在妊娠期(出生前)接触外源性理化因素(致畸物)引 起后代结构畸形的作用过程致畸性(teratogenicity)： 致畸物能引起畸形的特性畸胎(teras )： 具有畸形的胚胎或胎仔二）变异： 变异(variation)：是由遗传和遗传外因素控制下的外观改变，或由于分化改变而引起的差异；指同一物种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即为变异。
多为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，更不危及生命； ❖但是在动物致畸试验中，如果某种变异出现较多， 并呈现一定剂量-效应关系，应该引起注意三) 胚体-胎体毒性胚体毒性(embryotoxicity)： 外源性有害理化因子对孕体着床前后至器官形成结束 的有害作用叫～胎体毒性/胎儿毒性(fetoxicity)： 外源性有害理化因子对孕体器官形成期结束后引发 的任何毒性作用叫～ 表现：死亡、体重减低、骨化迟缓、功能缺陷及结构异 常，甚至肿瘤动物发育毒性试验中，通常不区 分胎儿与胚胎，所以使用胚胎-胎儿毒性更恰当在实验动物发育试验中，往往笼统地将胚体毒性和胎儿毒性称胚胎毒性作用(embryo-fetal toxicity)广义地说胚胎毒性包括孕体结构和功能方面的各种损伤，但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 表现：胚胎期染毒而出现畸胎、生长迟缓、着床数减少 和吸收胎，偶有晚死胎发育毒性 (developmental toxicity)： 指出生前经（父体和/母体）接触外源性有害理 化因子引起在子代个体发育到达成体之前诱发 的任何有害作用。
广义的发育毒性：指对生殖细胞的毒性，如雄性或雌性 介导的发育毒性 狭义的发育毒性主要指孕期暴露对发育体的毒性作用 发育毒物 (developmental toxicant)： 能造成发育毒性的物质称为～ （应在未诱发母体毒性的剂量下产生发育毒性的物质）,(四) 发育毒性,发育毒性的四种表型是： 死亡、畸形、生长迟缓和功能缺陷(1)发育中生物体死亡：包括受精卵未发育死亡、胚泡未着 床死亡、着床后某阶段胚胎或胎仔的死亡；表现为天然 流产或死产、死胎率增加2)生长迟缓（growth retardation）：即胚胎与胎仔的发育 过程在外源化学物影响下，较正常的发育过程缓慢 (3)致畸 (teratogenic effect)：胎儿形态结构异常4)功能缺陷（functional deficiency）： 即胎儿的生理、生化、免疫、代谢、行为、神经活动及 智力等缺陷或异常往往出生后相当一段时间才被发现5)子代对某些疾病的易感性增强发育毒性的具体表现并非一定在一种外源化学物作用下同时出现，有时只出现其中的一种或一部分。
此外，有些外源化学物通过胎盘与发育中的胚胎或胎仔接触，还可以引起子代肿瘤发生率增高五）出生缺陷（birth defect）： 指婴儿出生前已形成的发育障碍，即畸形和功能陷六）不良妊娠结局： 妊娠后不能产生外观和功能正常子代的所有不良结 局流产、死胎、死产、宫内生长迟缓、发育异 常、新生儿和婴幼儿死亡）,二、发育毒性作用的特点和影响因素,发育毒性作用的基本原理:(1). 对致畸的易感性取决于孕体的基因型及其与有害环境因子相互 作用的方式;(2). 对致畸的易感性随着对有害因素暴露的发育时期的不同而变化;(3). 致畸物以特异方式（作用机制）作用于发育的细胞和组织，启 动一系列的异常发育事件（病理机制）;(4). 有害影响能否接近发育中的组织取决于有害影响本身的性质;(5). 异常发育的四种表型是：死亡、畸形、生长迟缓和功能缺陷;(6). 随着剂量增加，异常发育表型的频率和程度增加，从无作用到 全部致死水平.,。