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生殖发育毒性ppt课件
生殖发育毒性
生殖毒理学是研究化学因素及物理因素对男 (雄)性和女(雌)性生殖系统有害生物效应的一门 毒理学分支科学。生殖毒性可导致男 (雄) 性或 女 (雌) 性生殖器官、相关内分泌系统、性周期 和性行为以及生育力和妊娠后果的改变。 发育毒理学是研究生物体孕前、出生前、和/ 或出生后直至性成熟暴露各种因素对发育过程影 响的一门分支学科。发育毒性可导致发育生物体 从受精卵到成体之前生存、生长发育、形态结构、 行为功能的有害影响，包括胚期和胎儿期诱发或 显示的影响，以及在出生后诱发和显示的影响。
2. Sertoli细胞 在维持和调控精子生成中起多重作用，是 很多睾丸毒物的靶。 3. leydig细胞 产生的睾酮对Sertoli细胞的功能及性欲和副 性腺功能的完整性是非常重要的。
4. 附睾 附睾是某些生殖毒物的潜在靶
5. 输精管和精囊腺
外源化学物对雌性生殖系统的毒作用及其表现
直接损伤睾丸中的细胞群 对睾丸 的毒性 对精子发生的有害作用 继发性的影 响精子发生 改变下丘脑 －垂体功能 直接影响睾 丸细胞功能
正常形态 精子率
85.02%
77.89%
1981 103.02×106
1996
雄性 生殖 系统
睾丸 副性腺（精囊、前列腺、尿道球腺或称库 柏氏腺（Cowper‘s腺） 管道系统管道系统由输出小管、附睾（由 附睾头、附睾体、附睾尾组成）、输精 管和射精管组成。
啮齿类动物还有凝固腺和包皮腺两个副性腺
曲细精管(约90%), 管壁为生精上皮
孕妇（围产期） EEs 子代乳腺、子宫、睾丸、前列腺癌
1973年－1991年 美国
24％
41％
126％
1992年以来，Carlson等相继报道近50年来成年 男子的平均精子数减少近一半, 同时男性生殖系统 发育异常如隐睾、尿道下裂、睾丸癌等疾患的发病 率升高; 女性乳腺癌的发生率近年来每年以1%的速 度增长。另外,许多野生动物生殖器官发育异常, 如 睾丸和外生殖器变小, 生育力下降。 并认为这些异 常改变与环境化学因素有关, 提出了环境雌激素、 环境内分泌干扰物等概念 1996年Theo Colborn等著Our Stolen Future 指出 “环境激素” 对人类生存的地球的危害，该书被 译成15种语言在世界各地销售。
生殖毒理学是研究化学因素及物理因素对男 (雄)性和女(雌)性生殖系统有害生物效应的一门 毒理学分支科学。生殖毒性可导致男 (雄) 性或 女 (雌) 性生殖器官、相关内分泌系统、性周期 和性行为以及生育力和妊娠后果的改变。 发育毒理学是研究生物体孕前、出生前、和/ 或出生后直至性成熟暴露各种因素对发育过程影 响的一门分支学科。发育毒性可导致发育生物体 从受精卵到成体之前生存、生长发育、形态结构、 行为功能的有害影响，包括胚期和胎儿期诱发或 显示的影响，以及在出生后诱发和显示的影响。
2. Sertoli细胞 在维持和调控精子生成中起多重作用，是 很多睾丸毒物的靶。 3. leydig细胞 产生的睾酮对Sertoli细胞的功能及性欲和副 性腺功能的完整性是非常重要的。
4. 附睾 附睾是某些生殖毒物的潜在靶
5. 输精管和精囊腺
外源化学物对雌性生殖系统的毒作用及其表现
直接损伤睾丸中的细胞群 对睾丸 的毒性 对精子发生的有害作用 继发性的影 响精子发生 改变下丘脑 －垂体功能 直接影响睾 丸细胞功能
正常形态 精子率
85.02%
77.89%
1981 103.02×106
1996
雄性 生殖 系统
睾丸 副性腺（精囊、前列腺、尿道球腺或称库 柏氏腺（Cowper‘s腺） 管道系统管道系统由输出小管、附睾（由 附睾头、附睾体、附睾尾组成）、输精 管和射精管组成。
啮齿类动物还有凝固腺和包皮腺两个副性腺
曲细精管(约90%), 管壁为生精上皮
孕妇（围产期） EEs 子代乳腺、子宫、睾丸、前列腺癌
1973年－1991年 美国
24％
41％
126％
1992年以来，Carlson等相继报道近50年来成年 男子的平均精子数减少近一半, 同时男性生殖系统 发育异常如隐睾、尿道下裂、睾丸癌等疾患的发病 率升高; 女性乳腺癌的发生率近年来每年以1%的速 度增长。另外,许多野生动物生殖器官发育异常, 如 睾丸和外生殖器变小, 生育力下降。 并认为这些异 常改变与环境化学因素有关, 提出了环境雌激素、 环境内分泌干扰物等概念 1996年Theo Colborn等著Our Stolen Future 指出 “环境激素” 对人类生存的地球的危害，该书被 译成15种语言在世界各地销售。
生殖毒性 PPT
❖ 该试验得精子可以就是大鼠、小鼠、家兔、猪、牛 和人得精子。
❖ 该试验可用于不育症诊断和外源化学物生殖毒性方 面得检测。
1、3、3 睾丸中标志酶活性测定
❖ 睾丸中标志酶活性得变化能可靠地较早反映受试物对睾丸功 能得损害。
❖ 在精母细胞和精细胞中首先出现得酶类,其含量和活性随精子 得形成和成熟而达到高峰。包括:透明质酸酶、山梨醇脱氢酶、 乳酸脱氢酶-x、5-核苷酸酶、α-磷酸甘油脱氢酶。
生殖毒性
1、1 雄性生殖细胞得发生过程
❖ 1、1、1睾丸与附睾得解剖结构 ❖ 1、1、2 人生精小管扫描电镜像 ×180 ❖ 1、1、3 精子得发生过程 ❖ 1、1、4 睾丸功能得内分泌调节
1、1、1 睾丸与附睾得解剖结构
曲精小管 白膜 鞘膜脏层 鞘膜腔
输出小管 睾丸网 直精小管 附睾管 输精管
❖ 体外试验可用以阐明毒对雌性动物生殖损害得作用部位和机 制。全面试验方案见表7-2:
❖ 表7-2成年雌性动物生殖毒性作用部位与机制及其检测方法1
作用部位 下丘脑
可能得改变得机制
神经递质或信号得传递 GnRH得合成与分泌 FSH、LH及甾体得受体
评价方法
暂无方法 激素测定 受体分析
表7-2成年雌性动物生殖毒性作用部位与机制及其检测方法2
2、3、3 其她毒性作用
❖ 化学物对雌性生殖系统得毒害也可表现在子 代。
❖ 表现为畸形、死胎、胎儿功能发育不全等。 ❖ 由于雌性生殖得复杂性,化学物对各种生殖功
能毒性作用在整个生命过程得不同阶段都可 出现。
2、4 雌性生殖毒性得检测方法
❖ 2、4、1 体外试验 ❖ 2、4、2 在体动物试验
2、4、1 体外试验
2、3 外源化学物对雌性生殖毒性
❖ 该试验可用于不育症诊断和外源化学物生殖毒性方 面得检测。
1、3、3 睾丸中标志酶活性测定
❖ 睾丸中标志酶活性得变化能可靠地较早反映受试物对睾丸功 能得损害。
❖ 在精母细胞和精细胞中首先出现得酶类,其含量和活性随精子 得形成和成熟而达到高峰。包括:透明质酸酶、山梨醇脱氢酶、 乳酸脱氢酶-x、5-核苷酸酶、α-磷酸甘油脱氢酶。
生殖毒性
1、1 雄性生殖细胞得发生过程
❖ 1、1、1睾丸与附睾得解剖结构 ❖ 1、1、2 人生精小管扫描电镜像 ×180 ❖ 1、1、3 精子得发生过程 ❖ 1、1、4 睾丸功能得内分泌调节
1、1、1 睾丸与附睾得解剖结构
曲精小管 白膜 鞘膜脏层 鞘膜腔
输出小管 睾丸网 直精小管 附睾管 输精管
❖ 体外试验可用以阐明毒对雌性动物生殖损害得作用部位和机 制。全面试验方案见表7-2:
❖ 表7-2成年雌性动物生殖毒性作用部位与机制及其检测方法1
作用部位 下丘脑
可能得改变得机制
神经递质或信号得传递 GnRH得合成与分泌 FSH、LH及甾体得受体
评价方法
暂无方法 激素测定 受体分析
表7-2成年雌性动物生殖毒性作用部位与机制及其检测方法2
2、3、3 其她毒性作用
❖ 化学物对雌性生殖系统得毒害也可表现在子 代。
❖ 表现为畸形、死胎、胎儿功能发育不全等。 ❖ 由于雌性生殖得复杂性,化学物对各种生殖功
能毒性作用在整个生命过程得不同阶段都可 出现。
2、4 雌性生殖毒性得检测方法
❖ 2、4、1 体外试验 ❖ 2、4、2 在体动物试验
2、4、1 体外试验
2、3 外源化学物对雌性生殖毒性
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• 2. 致畸药物剂量与效应关系复杂 致畸药物剂量反应曲线较为陡峭 从最大无作用剂量到胚胎１００％死亡的剂量往往 只差２～４倍
致畸带：从最大无作用剂量到胚胎死亡剂量之间的剂 量范围
致畸带越宽，致畸危险越大
物种和个体差异明显
由不同物种间的代谢过程、胎盘结构不同所致
二、男性生殖毒性学
药物对精子发生的影响
药物对睾丸支持细胞的影响
• 支持细胞 – 为生殖细胞提供结构支持和营养素 – 构成血睾屏障 – 调节分泌/旁分泌因子 破坏血睾屏障：细胞松驰素D、顺铂 影响支持细胞-生殖细胞连接：秋水仙素
药物对精子发生的影响
药物对睾丸间质细胞的影响
• 间质细胞：合成和分泌雄激素 间质细胞增生或肿瘤 – 雄激素受体拮抗剂氟他胺 – 芳香化酶抑制剂非那司提 – 促性腺激素释放激素（GnRH）激动剂亮丙瑞林
生殖毒作用的机理
直接作用 生殖毒物 作用方式 间接作用 受体机理 生殖毒作 用的机理 下丘脑－ 垂体机理 化学活性细胞毒性、致癌或致突变性
结构与内源性分子的相似性
代谢为直接作用的毒物
通过酶的修饰作用, 改变内分泌
以类似内源性生殖激素的形式通 过膜或细胞受体起作用 通过改变由下丘脑或垂体前叶腺 合成和释放的激素
第十四章 药物生殖和发育毒性作用
历史 反应停 (沙利度胺; 酞胺哌啶酮)
1957 – 61
生殖过程
生殖细胞的发生形成 释放 性行为 受 精 受精卵形成 着床 胚胎形成及发育 忆 分娩 哺乳
生殖毒性学
男性：睾丸萎缩或坏死、精子数目减少、不育 女性：排乱规律改变、生理周期改变、卵巢萎 缩、受孕减少、胚胎死亡、生殖力降低或不孕
对FSH和LH释放的负反馈调控
第15章 生殖毒理
临床上也陆续报道了孕妇妊娠期间使用过量的 维生素 A类而引起后代先天性畸形的病例。美国 在将它投放市场时除注明孕妇禁用外，还曾对妊 娠期间使用过维生素 A酸的妇女进行追踪。估计 至少有 1000 余人因服用维生素 A 酸而生产出先 天性畸形的婴儿，在西方国家被称为“第二个沙 利度胺事件”。
临床表现：耳道狭窄、高腭、双向腭裂、 小头畸形、无右耳、内脏反位、小眼畸 形、无左眼、眼距过宽、大血管反位、 法乐四联征、脑积水等。虽然孕妇在妊 娠期间维生素A的需求量相对增加，但每 日5000国际单位的需求量完全可在摄食 中获得，不必另外补充。一次大剂量或 长时间大剂量服用均属不当。
磺胺类、水杨酸类、维生素K3、吲哚 美辛、西地兰等可与胆红素竞争血浆 蛋白结合点，导致游离胆红素增多。 游离胆红素增多到一定程度可进入脑 细胞引起核黄疸。
2 可引起新生儿高铁血红蛋白血症的药物 正常红细胞中的血红蛋白被氧化后可 不断被还原为血红蛋白，两者维持动态平 衡。新生儿的高铁血红蛋白还原酶活性较 低，具有氧化作用的药物如磺胺类、对氨 水杨酸、非那西汀等，可引起高铁血红蛋 白血症。
在一般情况下引起胚胎或胎仔死亡的剂量较致畸作用的剂量为高而造成发育迟缓的剂量往往低于胚胎毒性作用剂量但高于致畸作用的剂量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化合物称为致畸物或致畸原
第14章 药物的生殖毒性作用
第1 节 生殖毒性基本慨念
药物对生殖过程的损害作用 性功能减退
5 链霉素
早在 1950 年报道了链霉素致畸作用，发现 一位妊娠末期妇女，由于使用了链霉素而出生先 天性耳聋的婴儿。随后越来越多的报道证实了有 关链霉素可能导致新生儿第八对脑神经损害的猜 测，其损害程度与孕妇妊娠期间使用此药物的剂 量并无直接关系，但使用此药物越早，其对胚胎 发育的不良影响就越大。
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20
结果分析评价
• 对各项指标的统计分析，对胎儿应以窝为 单位；对亲代的资料，以个体或交配对为 单位，应考虑受影响的窝的比例；每窝受 影响的胎仔的组均百分率，受影响的胎仔 总数比例。评价配子成熟，交配行为，孕 体着床前的发育、着床。
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212 对胚胎-胎儿发育影响研究• 目的：检测从着床到硬腭闭合期内对雌性 动物持续染毒下，对受孕动物和胚胎、胎 儿发育的有害影响。
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27
生殖毒性的评价
生 ➢试验方法原则
殖 毒
❖ 受试动物：性成熟大鼠、小鼠或家兔
性 ❖剂量分组:一般设立三个剂量组（至少两个剂量
及 组）和一个对照组
其 评 定
❖ 染毒途径:动物接触受试物的方法应参照人类实 际接触途径
❖ 动物数:每组雌雄各16到20只，或雌16到20只，
雄8到10只
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23
试验终末指标
• 动物处死后，立即从腹中线解剖，称量带 胎仔的子宫重，计算第20天孕鼠重减去带 胎仔的子宫重，再减去第6天体重后得到孕 期增重，在解剖镜下计算黄体数以确定排 卵数，仔细观察着床数，活胎、死胎。称 量每个胎儿的体重，区别性别，然后从头 至脚观察有无畸形。
• 骨骼检查、内脏检查。
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仔鼠的解剖观察
外观、内脏及骨骼畸形检查项的数据库共存有800 多种实验动物的常见畸形或变异的名称
国际实验动物畸形分类术语为基准 采用三级分类系统作观察和记录
· 外观、内脏及骨骼（1级） · 身体部位（2级） · 脏器、脉管或骨骼（3级）
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35
生殖毒性试验统计分析的难点
窝效应：同一窝胎鼠的反应比不同窝胎鼠的反应更为相似。 胚胎/胎儿终点分析应以窝为试验单位。以胎儿作为试验单 位就不能考虑窝内相关性，增加Ⅰ类错误的概率，降低实 验的有效性
生殖与发育毒理学
生殖与发育毒理学
Reproductive & Developmental Toxicology
1
药物 体内的靶部位
一般药理 （安全性药理）
局部毒性
一般毒性
特殊毒性 （三致）
全身毒性 免疫毒性
致致 致
急长 性期 毒毒
突畸 癌 变性 性 性
性性
2
❖外源物的遗传毒性
增加人类基因库的遗传负荷 引发肿瘤、出生缺陷等
harms a child‘s？
5
❖ 二十世纪60年代发生的“反应停”事件揭开了药物致畸性研究的 序幕。近年来出现的不孕、流产、死胎、畸形、后代患病现象的 增多，引起了人们对化学物影响人类生殖机能的重视。
6
常用术语
生殖毒理学（reproductive toxicology）：研究药物 对生殖过程的影响及其规律的学科。
13
器官形成期（致畸敏感期）
种属 小鼠 大鼠 兔 人
平均孕期 （天）
19
21
31 278
器官形成期 （妊娠后天数）
7-16 （5-15）
9-17 （6-15）
8-21 （6-18）
20-55
14
二、暴露方式
不同暴露方式（给药途径）可引起不同的反应结果： ❖ 吸收程度 ❖ 生物转化 ❖ 胎血屏障 ❖ 宫内浓度 ❖ 持续时间
24
挑战
❖ 促孕、保胎、催乳中药的生殖毒性研究 ❖ 生物技术药品作为药物分类中不可或缺的一部分，
是否该纳入研究范畴？ ❖ 基因治疗药物、干细胞的生殖与发育毒性如何研
究？
25
思考题
❖ 生殖、发育毒性的常用术语 ❖ 影响生殖、发育毒性的因素
26
3
Reproductive & Developmental Toxicology
1
药物 体内的靶部位
一般药理 （安全性药理）
局部毒性
一般毒性
特殊毒性 （三致）
全身毒性 免疫毒性
致致 致
急长 性期 毒毒
突畸 癌 变性 性 性
性性
2
❖外源物的遗传毒性
增加人类基因库的遗传负荷 引发肿瘤、出生缺陷等
harms a child‘s？
5
❖ 二十世纪60年代发生的“反应停”事件揭开了药物致畸性研究的 序幕。近年来出现的不孕、流产、死胎、畸形、后代患病现象的 增多，引起了人们对化学物影响人类生殖机能的重视。
6
常用术语
生殖毒理学（reproductive toxicology）：研究药物 对生殖过程的影响及其规律的学科。
13
器官形成期（致畸敏感期）
种属 小鼠 大鼠 兔 人
平均孕期 （天）
19
21
31 278
器官形成期 （妊娠后天数）
7-16 （5-15）
9-17 （6-15）
8-21 （6-18）
20-55
14
二、暴露方式
不同暴露方式（给药途径）可引起不同的反应结果： ❖ 吸收程度 ❖ 生物转化 ❖ 胎血屏障 ❖ 宫内浓度 ❖ 持续时间
24
挑战
❖ 促孕、保胎、催乳中药的生殖毒性研究 ❖ 生物技术药品作为药物分类中不可或缺的一部分，
是否该纳入研究范畴？ ❖ 基因治疗药物、干细胞的生殖与发育毒性如何研
究？
25
思考题
❖ 生殖、发育毒性的常用术语 ❖ 影响生殖、发育毒性的因素
26
3
化学毒物的生殖毒性PPT课件
11、致畸敏感期（critical period） 亦称器 官形成期（organogenesis period）：胚胎 从着床到继发腭闭合（表示器官形成基本结 束），这段时间对化学毒物最敏感，故称敏 感期。
12、母体毒性(maternal toxicity)：是指化 学毒物对孕母产生的损害作用，如表现为增 重减慢、功能异常、临床症状，甚至死亡。
2、精子形态观 精子的形态通过伊红染 色在显微镜下观察。精子头部和尾部的 形态学改变
3、精子状态分析试验 包括精液的pH、液 化时间，精子运动能力，蛋白质、脂质 和微量元素的含量等。
(二)精子穿透试验：
(三)睾丸中标志酶活性的测定：
一类为透明质酸酶、山梨醇脱氢酶(SDH)、乳 酸脱氢酶同工酶x(LDH-x)、5-核苷酸酶、α磷酸甘油脱氢酶等，在精母细胞和精细胞中 首先出现，其含量和活性随精子的形成、成 熟而达到高峰。
(五)雄性激素检测： 睾丸的功能主要靠卵泡刺激素(FSH)、黄体
生成激素(LH)和雄激素(主要为睾酮)来维持和调 节。 FSH 可促迸睾丸内精子的发生。 LH 可刺激睾丸间质细胞发育，使其分泌雄
性激素，主要是睾丸酮。 雄激素可能促进精细胞的增值与分化及维持性
功能。
(六)显性致死试验： 通过给予雄性动物受试化学物，将其
培养，并与受试外源化学物接触，观察生殖细胞的变
化。
通过支持细胞和间质细胞等体外分离培养，测定支 持细胞的乳酸含量和乳酸脱氢酶活性的变化以及测 定间质细胞分泌的雄激素含量来判断外源化学物是 否对所培养细胞的功能有影响。
对分离培养的支持细胞和间质细胞，亦可通过细胞 计数和形态学检查的方法来判断外源化学物是否对 支持细胞和间质细胞有损害作用。若细胞受到损害， 则表现出固缩、脱壁、死亡及崩解。
药物毒理学：生殖与发育毒理学
harms a child‘s？
5
❖ 二十世纪60年代发生的“反应停”事件揭开了药物致畸性研究的 序幕。
❖ 年来出现的不孕、流产、死胎、畸形、后代患病现象的增多，引 起了人们对化学物影响人类生殖机能的重视。
6
常用术语
生殖毒理学（Reproductive toxicology）：研究药物 对生殖过程(包括生殖细胞的发生形成、交配、受 精、合子形成、着床、胚胎形成并发育、分娩、 哺乳等）的影响及其规律的学科。
发育毒理学（Developmental toxicology）：研究药 物对胚胎发育的影响及出现异常胚胎发生（结构 畸形、生长迟缓、功能缺陷、个体死亡等）的规 律的学科。
7
胚胎毒性（Embryo toxicity）：药物对胚胎的选择毒 性作用，表现为胚胎死亡、生长迟缓、畸形、功 能缺陷。
致畸性（Teratogenicity）：胚胎在器官形成期接触 药物后，引起的永久性结构畸形和/或功能缺陷。
第十五章 生殖与发育毒理学
Reproductive & Developmental Toxicology
1
药物
ADME
体内的靶部位
一般药理 （安全性药理）
局部毒性
一般毒性
特殊毒性 （三致）
全身毒性 免疫毒性
致致 致
单重 次复 给给
突畸 癌 变性 性 性
药药
毒毒
性性
2
遗传与变异突变
图15-1 体细胞与生殖细胞突变的可能后果
❖ 不同器官在器官形成期发育的时间顺序不一，在此期内不 同时间给予致畸药物，可出现不同类型的畸形。（CP）
❖ 同一剂量的药物，给药持续时间不同。结果也不同，一般 来说一次足量暴露所引起的致畸效应比分多次暴露大。
5
❖ 二十世纪60年代发生的“反应停”事件揭开了药物致畸性研究的 序幕。
❖ 年来出现的不孕、流产、死胎、畸形、后代患病现象的增多，引 起了人们对化学物影响人类生殖机能的重视。
6
常用术语
生殖毒理学（Reproductive toxicology）：研究药物 对生殖过程(包括生殖细胞的发生形成、交配、受 精、合子形成、着床、胚胎形成并发育、分娩、 哺乳等）的影响及其规律的学科。
发育毒理学（Developmental toxicology）：研究药 物对胚胎发育的影响及出现异常胚胎发生（结构 畸形、生长迟缓、功能缺陷、个体死亡等）的规 律的学科。
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胚胎毒性（Embryo toxicity）：药物对胚胎的选择毒 性作用，表现为胚胎死亡、生长迟缓、畸形、功 能缺陷。
致畸性（Teratogenicity）：胚胎在器官形成期接触 药物后，引起的永久性结构畸形和/或功能缺陷。
第十五章 生殖与发育毒理学
Reproductive & Developmental Toxicology
1
药物
ADME
体内的靶部位
一般药理 （安全性药理）
局部毒性
一般毒性
特殊毒性 （三致）
全身毒性 免疫毒性
致致 致
单重 次复 给给
突畸 癌 变性 性 性
药药
毒毒
性性
2
遗传与变异突变
图15-1 体细胞与生殖细胞突变的可能后果
❖ 不同器官在器官形成期发育的时间顺序不一，在此期内不 同时间给予致畸药物，可出现不同类型的畸形。（CP）
❖ 同一剂量的药物，给药持续时间不同。结果也不同，一般 来说一次足量暴露所引起的致畸效应比分多次暴露大。