發(fā)育毒性與致畸作用-課件

第九章發(fā)育毒性與致畸作用1ppt課件第一節(jié)概述2ppt課件一、發(fā)育毒理學(xué)

研究發(fā)育生物體在受精卵、妊娠期、出生后、直到性成熟的發(fā)育過程中，由于出生前接觸導(dǎo)致異常發(fā)育的理化因素或出生后的發(fā)病機(jī)制和結(jié)果(developmentaltoxicology)3ppt課件

現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)畸胎學(xué)始于19世紀(jì)初二、從畸胎學(xué)到發(fā)育毒理學(xué)

作用時(shí)間對(duì)決定畸形類型更為關(guān)鍵

反應(yīng)停事件促進(jìn)研究以及管理1966年FDA提出三段生殖毒性試驗(yàn)指南80年代EPA提出可疑發(fā)育毒物危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)指南，首次明確提出對(duì)發(fā)育毒性的評(píng)價(jià)4ppt課件第二節(jié)發(fā)育毒性與致畸性5ppt課件一、基本概念和發(fā)育毒性的終點(diǎn)1．畸形(malformation)

出生前因素引起發(fā)育生物體的嚴(yán)重的解剖學(xué)上形態(tài)結(jié)構(gòu)的缺陷

對(duì)發(fā)育、生長(zhǎng)、形態(tài)、生理功能、生育力和（或）壽命可產(chǎn)生有害影響可以存活也可能死亡6ppt課件致畸作用（teratogeniceffect）

在妊娠期（出生前）接觸外源性理化因素引起后代結(jié)構(gòu)畸形的特性或作用

在妊娠期接觸能引起子代畸形的理化因素致畸物（teratogen）

能在無明顯母體毒性劑量下誘發(fā)畸形選擇性致畸物致畸性（teratogenicity）7ppt課件2．變異（variation）

由遺傳和遺傳外因素控制的外觀變化，或由于分化改變而引起的中途歧異（deviation）8ppt課件

器官形成期結(jié)束后的因素引發(fā)的任何毒性表現(xiàn)（死亡、低體重、骨化遲緩、功能缺陷以及結(jié)構(gòu)異常）3.胚胎-胎兒毒性

外源性理化因素造成的著床前后直到器官形成期結(jié)束的所有毒性表現(xiàn)胎兒毒性（fetoxicity）胚胎毒性（embryotoxicity）9ppt課件4.發(fā)育毒性（developmentaltoxicity）能造成發(fā)育毒性的物質(zhì)

發(fā)育毒物（developmentaltoxicant）

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

結(jié)構(gòu)畸形、生長(zhǎng)遲緩、功能障礙及死亡10ppt課件5.出生缺陷（birthdefect）

嬰兒出生前即已形成的發(fā)育障礙形態(tài)結(jié)構(gòu)異常（畸形）和功能缺陷（智力低下、代謝和行為異常）11ppt課件二、發(fā)育毒性作用的特點(diǎn)（一）著床前期

分化前期，從受精時(shí)算起，到完成著床之前的一段時(shí)間

著床前丟失（preimplantationloss）：未分化細(xì)胞受化學(xué)毒物損傷而致胚泡死亡12ppt課件

器官結(jié)構(gòu)畸形胚胎死亡吸收胎（resorption）流產(chǎn)致畸敏感期或致畸作用危險(xiǎn)期(criticalperiod)（二）器官形成期

孕體著床后直到硬腭閉合的一段時(shí)間13ppt課件

各個(gè)器官發(fā)育最旺盛時(shí)感受性最強(qiáng)，不同器官的敏感期（targetwindow）不同，且有交叉重疊

表現(xiàn)

在器官形成期中不同時(shí)間給予致畸物會(huì)誘發(fā)不同器官畸形同一天染毒可引起多個(gè)器官受損14ppt課件15ppt課件反應(yīng)停的敏感期：末次月經(jīng)后第34到50天

第35--37天：耳朵畸形和聽力缺失第39--41天：胎兒上肢缺失第43--44天：雙手呈海豹樣3指畸形第46--48天：胎兒拇指畸形16ppt課件(三)胎兒期

器官形成結(jié)束后（人類從第56-58天起），直到分娩的一段時(shí)間

以組織分化，生長(zhǎng)和生理學(xué)的成熟為基本特色。接觸發(fā)育毒物很可能對(duì)生長(zhǎng)和功能成熟產(chǎn)生效應(yīng)

全身生長(zhǎng)遲緩特異的功能障礙經(jīng)胎盤致癌死胎17ppt課件

化學(xué)毒物對(duì)孕母產(chǎn)生的損傷作用增重減慢、功能異常、臨床癥狀、死亡常用增重減慢和死亡率來表示三、母體毒性與發(fā)育毒性（一）母體因素對(duì)發(fā)育毒性的影響母體毒性(maternaltoxicity)18ppt課件1．遺傳學(xué)

孕母的遺傳結(jié)構(gòu)是孕體發(fā)育結(jié)果的一個(gè)決定因素

如唇腭裂[CI(P)]的發(fā)病率依賴于母體的而非胚胎的基因型，白人中的發(fā)病率比黑人中更高。在兩個(gè)相關(guān)的小鼠品系A(chǔ)J系和CL/Fr系中，自發(fā)CL(P)率分別為8%-10%和18%-26%19ppt課件2．疾病

母體未控制的糖尿病，某些母體的感染，經(jīng)過間接的疾病相關(guān)的母體變化或直接經(jīng)胎盤的感染對(duì)孕體有不利的影響。如巨細(xì)胞病毒感染與胎兒死亡，小頭畸形，心智發(fā)育延滯、盲目和耳聾有關(guān)聯(lián)過高熱是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的強(qiáng)致畸因子，在人類妊娠最初三個(gè)月內(nèi)母體發(fā)熱與中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形有關(guān)20ppt課件3．營(yíng)養(yǎng)

蛋白質(zhì)、熱量、維生素，微量元素及酶輔因子的缺乏已知對(duì)妊娠有不利的影響

有生育神經(jīng)管缺陷（NTDs）嬰兒危險(xiǎn)的妊娠婦女，補(bǔ)充4mg葉酸可減少NTD復(fù)發(fā)超過70%21ppt課件4．應(yīng)激

不同形式的母體毒性可能通過誘導(dǎo)生理學(xué)的應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生發(fā)育毒性

妊娠大鼠和小鼠對(duì)貫穿妊娠期的噪聲應(yīng)激可產(chǎn)生發(fā)育毒性22ppt課件5．對(duì)胎盤的毒性

胎盤能代謝和（或）儲(chǔ)存外源化學(xué)物胎盤也可能是毒作用的靶胎盤毒性可能危及其功能和產(chǎn)物，或促進(jìn)對(duì)孕體的有害效應(yīng)23ppt課件（二）母體毒性與胚胎毒性的關(guān)系1．具有胚胎毒性，但無母體毒性

致畸作用有特定的機(jī)制，與母體毒性無關(guān)，如反應(yīng)停

最容易被忽視也最危險(xiǎn)24ppt課件2．同時(shí)出現(xiàn)胚胎毒性和母體毒性

只在母體毒性時(shí)，觀察到發(fā)育毒性效應(yīng)可能是間接的往往不具有特定的致畸機(jī)制可能是母體生理學(xué)的紊亂的繼發(fā)效應(yīng)25ppt課件3．具有母體毒性，但不具有致畸作用

這類物質(zhì)在妊娠期很容易引起警覺，避而遠(yuǎn)之4．在一定劑量下，既無母體毒性，也不表現(xiàn)胚胎毒性26ppt課件四、劑量-反應(yīng)模式和閾值

發(fā)育毒性效應(yīng)主要是胚胎致死，畸形和生長(zhǎng)遲緩。其劑量-反應(yīng)（效應(yīng)）關(guān)系十分復(fù)雜，并且因化學(xué)物的類型，暴露的時(shí)間和劑量而改變27ppt課件1．除了在較高劑量幾乎全窩胚胎死亡外，正常胎、生長(zhǎng)遲緩和結(jié)構(gòu)畸形同時(shí)存在（一）發(fā)育毒性的劑量-反應(yīng)模式28ppt課件2．在遠(yuǎn)低于胚胎致死劑量下即可出現(xiàn)致畸，甚至全窩致畸29ppt課件3．有生長(zhǎng)遲緩和胚胎致死但沒有畸形發(fā)生30ppt課件

需要極大的樣本數(shù)，難以用實(shí)驗(yàn)找出一個(gè)發(fā)生率很低的劑量-反應(yīng)關(guān)系多數(shù)發(fā)育毒性機(jī)制還不了解，或支持或不支持閾值的存在

考慮個(gè)體的閾值和群體的閾值之間的區(qū)別（二）發(fā)育毒性的閾值概念31ppt課件第三節(jié)致畸(發(fā)育毒性)作用機(jī)制32ppt課件1．干擾基因表達(dá)

在培養(yǎng)的小鼠胚胎中用反義寡核苷酸探針抑制原癌基因Wnt-1或Wnt-3a，可產(chǎn)生中腦和后腦，或中腦、后腦和脊髓的畸形剔除Wnt-1基因的突變小鼠也可產(chǎn)生中腦和后腦的畸形向小鼠胚胎中加入雞的-肌動(dòng)蛋白啟動(dòng)子時(shí)，Hox-1.1基因表達(dá)，并產(chǎn)生多種顱臉部和頸椎的畸形33ppt課件2．基因突變與染色體畸變

誘變?cè)袧撛谥禄?，如電離輻射、烷化劑、亞硝酸鹽、多數(shù)致癌物都可能致畸

妊娠第13天的大鼠胚胎羊膜內(nèi)注入CP及其兩個(gè)代謝活化的致畸性產(chǎn)物PM或AC后，CP和AC引起了腦積水、露眼、腭裂、小領(lǐng)畸形、臍疝、尾部和肢部缺陷；而PM僅僅引起腦積水，尾部和肢部缺陷34ppt課件

常染色體數(shù)目的過多或缺少常常使胚胎死亡，難以發(fā)現(xiàn)或未作檢查。而生殖丟失占很大比例。大量的研究已證實(shí)，自發(fā)流產(chǎn)的胚胎中至少50%存在染色體畸變。電離輻射，病毒以及能引起染色體畸變的某些化學(xué)毒物都有致畸作用35ppt課件3．損傷細(xì)胞和分子水平的翻譯

細(xì)胞增殖率在個(gè)體發(fā)生過程中空間和時(shí)間都在變化，在胚胎中細(xì)胞增殖、分化和凋亡之間有精致的平衡。用CP處理妊娠第10天大鼠，引起胚胎的S-期細(xì)胞周期阻斷，在細(xì)胞迅速增殖區(qū)域觀察到細(xì)胞死亡36ppt課件

細(xì)胞周期長(zhǎng)度的不同可能部分地影響敏感性。如：胚胎的神經(jīng)上皮對(duì)CP誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡相當(dāng)敏感，而心臟有抵抗力。第10天大鼠胚胎神經(jīng)上皮的細(xì)胞周期時(shí)間大約為9.5h，而在心臟中的細(xì)胞周期大約是13.4h，這是由于心臟細(xì)胞比神經(jīng)上皮有更長(zhǎng)的C0/G1期37ppt課件

對(duì)DNA的損傷可在G1-S轉(zhuǎn)換時(shí)、S期和G2-M轉(zhuǎn)換時(shí)抑制細(xì)胞周期的進(jìn)展。CP誘導(dǎo)DNA損傷可導(dǎo)致細(xì)胞周期混亂和特定的細(xì)胞群體中的細(xì)胞死亡。如果DNA損傷被修復(fù)，細(xì)胞周期能恢復(fù)正常，但如果損傷太廣泛，或細(xì)胞周期抑制太久，可能引發(fā)凋亡。在全胚胎培養(yǎng)中使用活化的CP也觀察到相似的胚胎細(xì)胞周期阻斷和細(xì)胞死亡38ppt課件4．細(xì)胞凋亡

程序性細(xì)胞死亡，指胚胎中在遺傳基因的控制之下的特定類型的細(xì)胞死亡。凋亡對(duì)來自原基的結(jié)構(gòu)的造型是必需的

部分致畸物，如細(xì)胞生長(zhǎng)依賴激素、乙醇、抗癌藥物都能促進(jìn)細(xì)胞凋亡39ppt課件40ppt課件MitochondrialapoptoticpathwayBackgroundP.E.MIRKES.2001WarkanyLecture:ToDieorNottoDie,theRoleofApoptosisinNormalandAbnormalMammalianDevelopment.Teratology,65:228-239(2002)41ppt課件Receptor-mediatedapoptoticpathwayBackgroundP.E.MIRKES.2001WarkanyLecture:ToDieorNottoDie,theRoleofApoptosisinNormalandAbnormalMammalianDevelopment.Teratology,65:228-239(2002)42ppt課件5．干擾細(xì)胞-細(xì)胞交互作用

反應(yīng)停的代謝活化產(chǎn)物引起胚胎細(xì)胞的粘連受體(adhesivereceptors)下調(diào)，阻礙發(fā)育過程中細(xì)胞與細(xì)胞和細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用，干擾了細(xì)胞之間的通訊從而導(dǎo)致肢芽結(jié)構(gòu)異常43ppt課件6．通過胎盤毒性引起發(fā)育毒性

已知對(duì)卵黃囊或絨(毛)膜尿囊胎盤有毒性的毒物有46個(gè)，包括鎘(Cd)、砷或汞、香煙、乙醇、可卡因、內(nèi)毒素和水楊酸鈉等。如Cd在妊娠中晚期通過引起胎盤毒性(壞死，減少血流)和抑制對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳送導(dǎo)致發(fā)育毒性44ppt課件

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在妊娠晚期大鼠體內(nèi)注入Cd造成胎兒死亡，但幾乎沒有Cd進(jìn)入胎兒體內(nèi)，而是在10h內(nèi)伴隨子宮胎盤血流減少發(fā)生胎兒死亡；如胎兒直接注射Cd，盡管胎兒的Cd負(fù)荷比母體給藥后高幾乎10倍，胎兒死亡僅只有輕微增加45ppt課件7．干擾母體穩(wěn)態(tài)

二氟苯水楊酸，引起兔的中軸骨骼缺陷。其發(fā)育毒性劑量引起嚴(yán)重的母體貧血并損耗紅細(xì)胞ATP水平。妊娠第5天給單劑量的二氟苯水楊酸引起持續(xù)到第15天的母體貧血，而這正是缺氧引起類似的中軸骨骼缺陷的關(guān)鍵日子，胚胎中血藥濃度低于母體的血藥峰水平的5%。因此，二氟苯水楊酸對(duì)兔的致畸性或許是由于母體的貧血造成缺氧的結(jié)果46ppt課件8．內(nèi)分泌干擾作用

內(nèi)分泌干擾物為干擾激素的制造、釋放、傳送、代謝、結(jié)合、作用或排除的外源性因子。包括殺蟲劑、除草劑、殺菌劑、塑化劑、表面活化劑、有機(jī)金屬、鹵代雜環(huán)烴、植物雌激素等47ppt課件內(nèi)分泌干擾物引起發(fā)育毒性的作用模式

作為類固醇受體的配體起作用改變類固醇激素代謝酶擾亂下丘腦-垂體激素釋放目前還不清楚的模式作用48ppt課件第四節(jié)發(fā)育毒性和致畸作用試驗(yàn)與評(píng)價(jià)49ppt課件一、動(dòng)物發(fā)育毒性試驗(yàn)

最佳聯(lián)合方案是對(duì)成年動(dòng)物進(jìn)行染毒并包括子代從受精卵到性成熟所有生長(zhǎng)發(fā)育階段

觀察期應(yīng)貫穿一個(gè)完整的生命周期，以檢測(cè)近、遠(yuǎn)期效應(yīng)

最常選用的方案為三階段試驗(yàn)50ppt課件I階段試驗(yàn)

雌雄性交配前-受孕-雌性受精-雌性著床期間染毒對(duì)成年雌雄性的生殖功能、配子的發(fā)生及成熟、交配行為、受精、著床前的發(fā)育和著床的影響51ppt課件Ⅱ階段試驗(yàn)

從著床到硬腭閉合期間染毒對(duì)成年雌性生殖功能、胚胎發(fā)育、器官形成期的發(fā)育毒性52ppt課件Ⅲ階段試驗(yàn)

從著床到幼仔斷乳期間對(duì)孕（乳）母染毒從著床到子代性成熟的母體生殖毒性(妊娠、分娩和哺乳)和子代的發(fā)育毒性（胚胎、胎兒生長(zhǎng)發(fā)育，新生幼仔宮外生活的適應(yīng)性，斷乳前后的生長(zhǎng)發(fā)育，獨(dú)立生活能力和性功能成熟）53ppt課件二、流行病學(xué)研究和人類的證據(jù)（一）人類證據(jù)的獲得

通過流行病學(xué)方法來研究環(huán)境發(fā)育毒物對(duì)人類發(fā)育的影響，包括其性質(zhì)、程度以及原因

分析流行病學(xué)，有四種化學(xué)物：酒精、多氯聯(lián)苯、卡馬西平和可卡因

對(duì)出生缺陷登記的分析，丙戊酸54ppt課件

國(guó)際生命科學(xué)研究所（InternationalLifeSciencesInstitute，ILSI）1989年根據(jù)動(dòng)物試驗(yàn)中發(fā)育毒性效應(yīng)的類型、嚴(yán)重性和發(fā)生率將化學(xué)物分為四類，并規(guī)定各類型的不同的安全系數(shù)范圍，用以評(píng)定待測(cè)物發(fā)育毒性的危險(xiǎn)度55ppt課件56ppt課件1．藥物

根據(jù)藥物對(duì)人類的孕體造成危險(xiǎn)的證據(jù)，F(xiàn)DA(1979)對(duì)于藥物在妊娠期的使用采用字母A、B、C、D和X來進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，分類管理。ICH人類用藥危險(xiǎn)度分類研究設(shè)計(jì)中也有類似規(guī)定。要求醫(yī)生按規(guī)定開處方，使妊娠婦女按規(guī)定使用這些藥品57ppt課件58ppt課件A類：在妊娠人群中控制良好的研究未能證實(shí)有危險(xiǎn)X類：在妊娠期用藥是不當(dāng)?shù)?。?duì)胎兒的危險(xiǎn)比患者任何可能的受益更重要C類：不能排除危險(xiǎn)。缺乏人的研究，而動(dòng)物研究缺乏或是陽(yáng)性，但藥物對(duì)患者的好處可能證明潛在的危險(xiǎn)是值得的59ppt課件A、B、C類：僅在明顯需要，或證明可能受益與對(duì)胎兒可能的危險(xiǎn)比較是可取時(shí)，在懷孕期間可以使用

D類：在懷孕期間使用，應(yīng)通知病人對(duì)胎兒可能的危害

X：懷孕或可能懷孕的婦女中禁止使用60ppt課件2．環(huán)境化學(xué)物

對(duì)于環(huán)境化學(xué)物，發(fā)育毒性的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)程序的目的通常是要得出一個(gè)NOAEL，考慮安全的多變性或不確定因素，最終得出對(duì)人假定是相對(duì)安全的暴露水平61ppt課件1996年，美國(guó)食物質(zhì)量防護(hù)行動(dòng)(FQPA)考慮到來自不同來源的同一毒物通過共同的作用模式的聯(lián)合接觸，以及內(nèi)分泌干擾作用的累積效應(yīng)，在利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得到的NOAEL為孩子計(jì)算允許攝入量時(shí)，除了考慮其他的不肯定因素外，額外增加了10倍的安全系數(shù)62ppt課件3．確認(rèn)人類致畸物的標(biāo)準(zhǔn)

某種特異的缺陷或幾種缺陷綜合征的發(fā)病率突然增加

缺陷的增加與某種已知的環(huán)境改變，如某種新藥的廣泛使用巧合

已知在妊娠的特殊階段接觸環(huán)境的改變，產(chǎn)生有特征性的缺陷綜合征

缺少妊娠時(shí)引起特征性缺陷嬰兒產(chǎn)生的其他普通因子63ppt課件(一)大鼠全胚胎培養(yǎng)(wholeembryoculture,WEC)三、發(fā)育毒性的替代試驗(yàn)

從孕期第9，10天大鼠子宮取出胚胎，剝?nèi)eichert膜，放入培養(yǎng)液中加入受試物，在含O2