致畸

1、教學內容,概述發(fā)育毒性與致畸性致畸（發(fā)育毒性）作用機制發(fā)育毒性和致畸作用試驗與評價,教學目的,掌握：發(fā)育毒性與致畸作用的相關概念；致畸作用的特點；發(fā)育毒性和致畸作用實驗與評價熟悉：發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點；母體因素對發(fā)育毒性的影響；傳統(tǒng)致畸實驗方法；了解：致畸（發(fā)育毒性）作用機制,案例,背景：20世紀60年代至70年代，美國陷入越戰(zhàn)的泥潭。美國空軍實施“牧場行動計劃”。1961-1971年向越南叢林噴灑數(shù)百萬升落葉型

2、除草劑（橙劑），噴灑面積達越南南方總面積10％。,后果：10年間，在橙劑戰(zhàn)區(qū)活動的士兵和越南軍民長期暴露高濃度橙劑之中深受其害。越南：小頭、肢體殘疾等先天畸形或渾身潰爛的患者，還有智力低下的人。越戰(zhàn)中曾在南方服役的士兵，其孩子出生缺陷率高達30％。美軍調查：與未解除橙劑的老兵比較，其精液質量較差，妻子所生男孩較多，流產發(fā)生率明顯增加，新生兒缺陷發(fā)生率較高。,問題,橙劑造成污染區(qū)危害的主要原因是什么？橙劑引起越南污染區(qū)婦女畸胎率增

3、加屬于何種毒性？如何評價外源化學物是否具有該種毒性？,第一節(jié) 概述,有序的生理過程：精子和卵細胞發(fā)生，歷經受精、著床、器官形成、胎體發(fā)育、圍生期，直到性成熟。,5周人胚,6周人胚,7周人胚,8周人胚,發(fā)育毒理學（developmental toxicology） 研究發(fā)育生物體在出生前暴露于環(huán)境有害因子導致的異常發(fā)育結局及有關的作用機制、發(fā)病機理、影響因素和毒物代謝動力學等。,一、發(fā)育毒理學,是毒理學的重要分支學科，評定方

4、法稱為發(fā)育毒性試驗。其中主要為致畸試驗。,二、從畸胎學到發(fā)育毒理學,畸胎學,古代的神話人物如獨眼巨人、海妖等原型可能來自嚴重畸形的嬰兒。,Hybrid theory（雜交理論）認為畸形是人和動物雜交的結果，并且這種雜交動物廣泛存在于神話傳說中，如人頭馬身怪物，人身牛頭等。,Teratology（畸形學）來自希臘語“ monster”（怪胎）； 科學認識：1651年，William Harvey 提出發(fā)育障礙學說：畸形起因于器官或結構的

5、不完全發(fā)育。,19世紀初期，對哺乳動物進行了實驗畸胎學研究。,,現(xiàn)代實驗畸胎學,1950年，日本水俁灣，汞廢水污染引發(fā)先天水俁病。,1960年前后，英、德、日本等國婦女 “反應停”（thalidomide）事件,反應停事件的貢獻1966年美國FDA提出三段生殖毒性試驗指南1986年美國EPA提出可疑發(fā)育毒物危險度評價指南,現(xiàn)代研究對人類妊娠結局的認識,完全正常的健康嬰兒＜50％不良妊娠結局：－著床后丟失30％。－畸形：出生時，

6、嚴重畸形2～3％，輕微畸形14。－功能異常：神經功能異常16～17％。,先心病　神經管缺陷　血紅蛋白病　唐氏綜合征　蠶豆病,人類出生缺陷的原因,遺傳,母體,明確的化學物/環(huán)境因素,環(huán)境因素與遺傳因素,第二節(jié) 發(fā)育毒性與致畸性,1.畸形（malformation）　　發(fā)育生物體解剖學上形態(tài)結構的缺陷。嚴重畸形，輕微畸形。后果：對發(fā)育、生長、形態(tài)、生理功能、生育力和（或）壽命可產生有害影響; 可以存活也可能不能

7、存活。,一、基本概念,致畸性（teratogenicity）/致畸作用（teratogenic effect）　　致畸物引起畸形的過程和特性。,致畸物/致畸原（teratogen）能夠引起畸形的環(huán)境因子。,2.變異（variation） 指同一種屬的子代與親代之間或子代的個體之間有時出現(xiàn)不完全相同的現(xiàn)象，是小的或次要的結構改變。,一般認為變異不影響正常生理功能，更不危及生命。在動物致畸試驗中，如果某種變異出現(xiàn)較多，并呈現(xiàn)一

8、定劑量—效應關系，應該引起注意。,胚體毒性（embryotoxicity）：孕體著床前后直到　　　　　　　　　　　　　　器官形成期。胎兒毒性（fetoxicity）：器官形成期結束后。,3.胚體－胎體毒性,在實驗動物發(fā)育毒性試驗中，通常不去區(qū)分胎兒與胚體，統(tǒng)稱為胚胎毒性。通常研究的胚胎毒性是指孕體的死亡和生長發(fā)育遲緩，不包括結構畸形。,4.發(fā)育毒性(developmental toxicity)***,指出生前后接觸有害因素，子代

9、個體發(fā)育為成體（性成熟）前誘發(fā)的任何有害影響。表現(xiàn)：發(fā)育生物體死亡，生長改變，結構異常，功能缺陷，子代易感性增加。,發(fā)育毒性主要表現(xiàn),生殖毒性（reproductive toxicity ）（補充）,外來物質對雄性和雌性生殖功能或能力的損害和對后代的有害影響，表現(xiàn)為外源化學物對生殖過程的影響，包括生殖器官及內分泌系統(tǒng)的變化，對性周期和性行為的影響，以及對生育力和妊娠結局的影響等。,思考題：　　　比較生殖毒性和發(fā)育毒性。,5.出生缺陷

10、（birth defect）嬰兒出生前即已形成的發(fā)育障礙，包括形態(tài)結構異常（畸形）和功能缺陷（如智力低下，代謝和行為的異常）。,與營養(yǎng)缺乏和環(huán)境有害因子有關的出生缺陷（新內容）,（1）先天性心臟病 （2）唇腭裂（3）神經管畸形 （4）尿道下裂（5）隱睪癥 （6）低出生體重,6.不良妊娠結局（adverse pregnancy outcomes） 妊娠后不能產生外觀和功能正常的

11、子代?！“ㄋ械牟涣冀Y果，如流產、死胎、死產、宮內生長遲緩、發(fā)育異常、新生兒和嬰幼兒期死亡等。,案例分析討論 橙劑成分：有機氯殺蟲劑2,4-D和2,4,5-T混合物，另外還含有四氯二苯二噁英 （TCDD）。 TCDD是一種高殘留、高生物濃縮和高生物毒性的物質。 研究表明，在橙劑噴灑地區(qū)越南百姓的血液中， TCDD的含量比沒有受到橙劑污染地區(qū)高出135倍，個別地區(qū)甚至超出200倍。

12、 動物實驗和流行病學研究已證實， TCDD可導致胎體畸形、發(fā)育遲緩、死亡率增高、功能缺陷，并能引起孕婦胎盤重量減輕。 因此，橙劑導致了越南人畸胎率、流產率等發(fā)育毒性表現(xiàn)增加。,二、發(fā)育毒性作用的特點和影響因素：發(fā)育毒性作用的不同時期：　　著床前期，器官形成期，胎兒期，圍生期和出生后的發(fā)育期影響因素：　　敏感期、遺傳類型、劑量、母體毒性等。,,（一）發(fā)育各階段發(fā)育毒性作用的特點和致畸敏感期特點：－不同系統(tǒng)和器官

13、的形成與發(fā)育不完全同步，速度不同，有先有后。－不同的發(fā)育毒物可作用于不同發(fā)育階段，產生不同的效應。因此，孕體發(fā)育不同階段接觸各種發(fā)育毒物所引起的發(fā)育毒性表現(xiàn)不一樣。,,外源化學物對發(fā)育各階段的發(fā)育毒性作用（整理）,2.器官形成期特點（1）各不同器官有特別的敏感時間－靶窗（target indows）（2）敏感期交叉重疊。同一天染毒引起多個器官受損；,（3）相同劑量致畸物作用于敏感期不同發(fā)育階段出現(xiàn)不同畸形。（末次月經

14、服用反應停） 第35-37d，胎兒耳朵畸形和聽力缺失。 第39-41d，胎兒上肢缺失。 第43-44d，胎兒雙手呈海豹樣3指畸形。（4）同一致畸物，給予時間不同，產生不同畸形。 小鼠孕第8-12d不同時間給予環(huán)磷酰胺，均可引起足趾畸形，但隨著給藥時間不同，分別出現(xiàn)多趾、并趾、缺趾、無趾。,受外源化學物的類型、暴露的時間和劑量而改變。一般規(guī)律：所用的劑量高于該化學物致畸作用的閾劑量時，

15、可使致畸范圍擴大、程度加重，靶窗延長，再增大則可能出現(xiàn)胚胎死亡。,（二）發(fā)育毒性的劑量－反應模式和閾值問題,常見的發(fā)育毒性的劑量－反應模式,1．常見模式：細胞毒性致畸物，包括烷化劑、抗癌藥、致突變物。,特點：低劑量時，正常胎、生長遲緩和結構畸形同時存在；當劑量增加時，胚胎死亡占優(yōu)勢，可能出現(xiàn)全窩胚胎死亡。,同窩胎仔反應率％,胚胎毒性劑量→→,2．受試物有高度的致畸作用模式，較少見?！　〕Ｒ姺磻！⑻烊缓秃铣傻奶瞧べ|激素及除草劑。,特點

16、：在遠低于胚胎致死劑量下即可出現(xiàn)致畸，甚至全窩致畸，及生長遲緩，當劑量增加到遠超過全窩畸形時才出現(xiàn)胚胎死亡，此劑量下常伴有明顯的母體毒性。,同窩胎仔反應率％,胚胎毒性劑量→→,特點：生長遲緩首先出現(xiàn)，曲線較平緩，較大劑量才出現(xiàn)胚胎死亡，其曲線較陡。,3．具有胚胎毒性，但沒有致畸性模式。常見氯霉素，甲砜霉素。,同窩胎仔反應率％,胚胎毒性劑量→→,小結： 三種劑量－反應關系譜表明：　　　某些化學物的胚胎致死及致畸效應

17、是同一種原發(fā)性作用不同程度的表現(xiàn)（A），而其它化學物在作用上有質的不同，有的僅導致胚胎死亡（C），有的僅導致畸形（B）。,典型的致畸作用的劑量－反應關系曲線,斜率較大，從致畸NOAEL到100％死亡的劑量只差2～4倍。如：孕小鼠腹腔注射環(huán)磷酰胺5～10mg/kg未見畸形發(fā)生，而40mg/kg即可引起胚胎100％死亡。從NOAEL到100％死亡劑量之間的劑量范圍叫致畸帶。致畸帶越寬的致畸物，致畸危險性越大。,閾值問題,有閾值無閾值,（

18、三）發(fā)育毒性的物種差異,1.發(fā)育階段致畸效應的特異性 著床前期：胚泡致死作用 胚胎發(fā)育后期，新生兒期：生長遲緩、神經、內分泌及免疫系統(tǒng)改變。2.致畸的物種、個體差異 西維因對豚鼠有致畸性，對家兔和倉鼠無。,三、母體毒性與發(fā)育毒性,（一）母體因素對發(fā)育毒性的影響,母體毒性（matermal toxicity）指化學毒物對妊娠母體的有害效應。表現(xiàn)為增重減慢、功能異常、臨床癥狀，甚至死亡。目前常用增重減慢和死亡率

19、來表示。遺傳學，疾病，營養(yǎng)，應激，對胎盤的毒性.,（二）母體毒性與發(fā)育毒性的關系,1．具有發(fā)育毒性，但無母體毒性。－沙利度胺2．出現(xiàn)發(fā)育毒性也出現(xiàn)母體毒性。－乙醇3. 具有母體毒性，但不具有致畸作用。（應警覺）4．在一定劑量下即無母體毒性，也不表現(xiàn)發(fā)育毒性。,毒物暴露,,母親易感因素：年齡、代謝狀況、基因背景、疾病狀態(tài)、應激、營養(yǎng)狀況、其它環(huán)境因素,,毒物或代謝物,,,潛在的母體影響：貧血或毒血癥，酸堿紊亂，內分泌失衡，子

20、宮血流量減少，營養(yǎng)缺乏，器官功能改變，乳汁質量差,胎盤,,胎盤毒性,,胎盤功能不全：體積減小，血流減小，轉運改變，代謝改變,胎盤傳遞,直接發(fā)育毒性,,,,,,,間接發(fā)育毒性,,,發(fā)育毒性：結構畸形、生長遲緩、功能障礙、死亡,圖9-2 外源化學物引起母體和胎盤變化與發(fā)育毒性關系示意圖,四、父源性發(fā)育毒性（paternal/male-mediated developmental toxicity）,引起父源性出生缺陷的因素：遺傳

21、缺陷年齡因素外界暴露因素,1.自然流產或出生缺陷,表9-2 父源性職業(yè)暴露因素與自然流產或出生缺陷風險,(1)職業(yè)暴露因素,1.自然流產或出生缺陷,(2)父親遺傳因素 有出生缺陷的男性，其后代出現(xiàn)出生缺陷的概率是正常人群的2倍。患與父親相同缺陷的危險性是正常人群的7倍。（3）父親年齡因素 20-24j父親所生的后代，與25-29j父親所生的后代相比更容易出現(xiàn)腹裂畸形，現(xiàn)患比1.47。,2.兒童腫瘤

22、（1）職業(yè)暴露 父親職業(yè)暴露殺蟲劑增加兒童腦腫瘤危險性（RR 2.36，CI：1.27～4.39） 油漆工增加兒童腦腫瘤危險性（RR 3.65，CI：1.71～7.80） 木工增加兒童白血病危險性（RR 2.18，CI：1.26～3.78）（2）年齡 40j以上父親所生的后代患13號染色體三體征較少（RR 0.40），但患乳腺癌的概率增加（ RR 1.9 ）,3.男女出生比

23、例失調出生性別比改變。 橙劑事件后美國老兵后代中男性居多。 米糠油事件：臺灣表現(xiàn)為出生性別比明顯降低，而日本未發(fā)現(xiàn)此關聯(lián)。,胎兒酒精綜合征（fetal alcohol syndrome ，F(xiàn)AS）,一種包括胎體智能發(fā)育障礙、身體發(fā)育障礙和先天性畸形發(fā)生率增加為特征的綜合征。原因：父母嗜酒引起的出生缺陷。典型表現(xiàn)：①中樞神經系統(tǒng)障礙：出生的孩子智能低下，運動不協(xié)調多動癥。②發(fā)育障礙：身體短，體重輕。③特異性丑陋面