生殖毒性及其评定
药物毒理学生殖毒性试验
药物毒理学生殖毒性试验
药物毒理学的研究范围包含了药物对生殖系统的影响，其中生殖毒性是一项重要的研究内容。
生殖毒性试验主要通过实验动物模型，评估药物对生殖系统的对两性生殖器官和功能的影响。
生殖毒性试验通常包括以下内容：
1.生殖毒性评估：评估药物对生殖器官的影响，包括生殖细胞的发育、数量、性功能的影响。
2.生殖发育毒性评估：评估药物对胚胎和胎儿的影响，包括睾丸、卵巢、外生殖器和乳腺等生殖发育的影响。
3.遗传毒性评估：评估药物对基因突变、染色体畸变和细胞遗传毒性等的影响。
药物毒理学生殖毒性试验是一项重要的药物安全性评估内容，能够为药物的开发和上市提供重要数据支持，保障人类健康和安全。
第九章 生殖毒性和发育毒性及其评价
人类先天缺陷的原因
1、遗传因素 2、环境因素 3、原因不明的因素 我国将9月12日定为“中国预防出生缺陷日”
第一节 生殖毒性和发育毒性的基本概念
一、孕体的主要发育阶段
孕体：卵子受精后不断发育直至出生为止，都称为 孕体。 孕体的主要发育阶段： 1、着床前期
2、胚泡着床、植入和原肠形成
3、器官形成期：胚胎发育的关键期 结构畸形的敏感期
第九章 生殖毒性和发育毒性及 其评价
概述
生殖发育
生殖细胞发生、受精、着床、植入、 胚胎形成、胚胎发育、器官发生、分娩 和哺乳 （新生儿期、哺乳期直至性成熟 期）
生殖毒性：生殖毒性试验 发育毒性：发育毒性试验
检验受试物或其 代谢产物对成年哺 乳动物的生殖功能 和生育力的影响
研究外源化学物 对胚胎发育、胎仔 发育以及出生幼仔 发育的影响
4、胎儿期
二、生殖毒性
生殖毒性：指对雄性和雌性生殖功能或能力的损害和 对后代的有害影响。 妊娠期、妊娠前期、哺乳期
三、发育毒性
发育毒性：指在到达成体之前诱发的任何有害影响， 包括在胚胎期和胎儿期，以及在出生后诱发或显示的 影响。
具体表现： 1、生长迟缓 2、结构异常：致畸作用 3、功能缺陷 4、发育生物体死亡：流产、死产、死胎
10只孕鼠继续接触受试物至分娩 和哺乳结束
分娩后，幼仔体重、性别、有 无畸形
4d后 调整到相同幼仔数
称第4、7、14、21日体重， 记录成活情况
（二）第二阶段——致畸作用和胚胎毒性的评定 （三）第三阶段——围产期及出生后发育情况试验
二、两代生殖毒性试验 （一）实验程序
（二）结果评定 受孕率=妊娠雌性动物数÷交配雌性动物数×100% 妊娠率=妊娠出生活胎的鼠数÷受孕的鼠数×100% 出生活仔率=出生活仔鼠数÷胎仔总数×100% 出生存活率=出生后4d仔鼠存活数÷胎仔总数×100% 哺乳存活率=21d断乳时的仔鼠存活数÷胎仔总数×100% 三、人群调查
化学物质对生物生殖毒性的评价和控制研究
化学物质对生物生殖毒性的评价和控制研究一、前言化学物质对于人类社会的发展具有不可替代的作用，但同时也会造成潜在的威胁。
其中，化学物质对生物生殖系统的损伤是广泛而深刻的，对人类及其后代的健康和生存造成了影响。
因此，对化学物质对生物生殖毒性的评价和控制研究具有重要的现实意义。
二、化学物质对生物生殖系统的影响化学物质对生物生殖系统的影响主要表现为以下几个方面：1. 生殖细胞的毒性：化学物质可能会对生殖细胞造成毒性影响，进而对生殖健康产生严重的影响。
生殖细胞毒性主要包括对生殖细胞的发育、增殖、分化、凋亡等方面的影响。
2. 性腺激素的影响：化学物质可能会影响或干扰生物体内的性腺激素合成、释放、传递等过程，导致性腺结构和功能异常，从而影响生殖健康。
3. 生殖器官的毒性：化学物质对生殖器官的毒性可能导致生殖器结构和功能的异常，从而影响繁殖能力。
4. 巨噬细胞的影响：生物体内的巨噬细胞是清除异物或病变细胞的重要细胞群，在抵御化学物质侵害方面也起着关键作用。
某些化学物质可能会影响和干扰巨噬细胞的功能，降低生物体抵抗毒性物质的能力。
三、化学物质对生物生殖毒性的评价化学物质对生物生殖毒性的评价是确定其是否具有毒性影响的重要手段。
在评价时需要考虑下列因素：1. 暴露途径：评价毒性的时候需要明确化学物质与生物体接触的途径，如食物、空气、皮肤接触等。
不同的途径可能造成不同的毒性效应。
2. 剂量效应关系：毒性效应的强度和剂量之间存在一定的关系。
因此，评价毒性时需要确定化学物质的剂量，以及剂量对生物体的毒性效应程度。
3. 时间效应关系：毒性效应的持续时间可能取决于生命活动的时间。
因此，在评价毒性时需要考虑暴露的时间和毒性效应的持续时间。
4. 基因效应：生物遗传物质的基本组成是DNA，化学物质对DNA的影响是其对生物体毒性的主要原因。
在评价毒性的时候，需要考虑化学物质对DNA引起的影响，如基因突变、DNA损伤等。
四、化学物质对生物生殖毒性的控制研究针对化学物质对生物生殖毒性的危害，科学家们开展了相关调查和研究，并提出了一些有效的控制手段。
第八章 化学物质的生殖发育毒性和致畸作用及评价
3．损伤细胞和分子水平的翻译 细胞增殖率在个体发生过程中空间和
时间都在变化，在胚胎中细胞增殖、分化 和凋亡之间有精致的平衡。用CP处理妊娠 第10天大鼠，引起胚胎的S-期细胞周期阻 断，在细胞迅速增殖区域观察到细胞死亡
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细胞周期长度的不同可能部分地影响 敏感性。如：胚胎的神经上皮对CP诱导 的细胞死亡相当敏感，而心脏有抵抗力。 第10天大鼠胚胎神经上皮的细胞周期时间 大约为9.5h，而在心脏中的细胞周期大约 是13.4h，这是由于心脏细胞比神经上皮 有更长的C0/G1期
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第四节 外源性化学物发育毒性的评价
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一、动物发育毒性试验
➢ 最佳联合方案是对成年动物进行染毒并包 括子代从受精卵到性成熟所有生长发育阶段 ➢ 观察期应贯穿一个完整的生命周期，以 检测近、远期效应 ➢ 最常选用的方案为三阶段试验
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I 阶段试验
➢ 雌雄性交配前-受孕-雌性受精-雌性着床 期间染毒 ➢ 对成年雌雄性的生殖功能、配子的发生 及成熟、交配行为、受精、着床前的发育 和着床的影响
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（二）器官形成期
孕体着床后直到硬腭闭合的一段时间 致畸敏感期或致畸作用危险期 (critical period)
➢ 器官结构畸形 ➢ 胚胎死亡
✓ 吸收胎（resorption） ✓ 流产
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➢ 各个器官发育最旺盛时感受性最强，不 同器官的敏感期（target window）不同， 且有交叉重叠
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3. 胚胎-胎儿毒性
胚胎毒性（embryotoxicity） 外源性理化因素造成的着床前后直到
器官形成期结束的所有毒性表现
胎儿毒性（fetoxicity） 器官形成期结束后的因素引发的任何
毒性表现（死亡、低体重、骨化迟缓、功 能缺陷以及结构异常）
第八章生殖发育毒性作用及其评价 毒理学课件
第一节 生殖发育毒性概述
生殖发育 是哺乳动物繁衍种族的生理过程的总称。其 中包括生殖细胞（精子和卵细胞）的发生，卵细胞受精、 胚泡的形成、着床（人受精后10～14天，大、小鼠6～7 天） 、胚胎形成（8周前称胚，以后称胎）、胚胎发育、 器官发生（或称器官形成）、胎仔发育、分娩。从广义 上说还应包括胎儿娩出后的新生儿期、哺乳期、直到性 成熟的整个发育过程。
❖ 1960年前后，日本妇女以反应停（thalidomide）作镇静 剂减轻早孕反应，出生了近万名短肢畸形儿（海豹畸 形），约占早孕期服药者新生儿的1/3。
❖ 1968年和1978年在日本，1979年在台湾曾先后发生因多 氯联苯（PCBs）污染米糠油而导致的中毒事件，中毒 孕妇发生死产、早产和畸胎等。
此外，化学物质还可引起哺乳期毒性（通过乳汁致婴 儿中毒，如铅中毒）和通过对中枢神经系统及全身机能状 态的毒作用来影响生殖过程。
三、化学物质影响生殖发育毒性的途径及特点 影响途径
❖直接作用于生殖发育过程； ❖通过对内分泌系统特别对性腺的作用，产生间接影响； ❖作用于神经系统，影响内分泌功能，间接影响生殖发育
人们对先天缺陷和环境关系的认识是经历了一系列重大人 间悲剧后才得到的。大量资料表明许多生殖内分泌系统 疾病也与化学物质有关。
❖ 1945年美国在日本广岛和长崎爆炸原子弹，受到核辐射 的胎儿出生后患小头畸形和智力低下，婴儿一年内死亡 率达25%。
❖ 1950年美国霍普金斯大学医院发现，怀孕期间服用黄体 酮，先后有600多名女婴出现生殖器男性化畸形；
其它阶段接触发育毒物可能带来的损害：
4）出生后的发育期 人在出生前后从母乳、空气、食物、环境、玩具中摄入
铅，会引起幼儿认知功能发育和学习障碍。 父母亲吸烟（烟碱）可改变胎儿中枢神经系统烟碱受体
生殖毒性
操作步骤
• 动物选择及数量：最好大树，建议16-20窝 • 交配：交配比例最好为1：1，交配过程应 保证可同时确认各窝的父母代动物，交配 期一般为2-3周。 • 持续给药其间：一般推荐交配前雄鼠给药4 周，雌鼠2周。染毒应持续至雄性动物交配 结束后处死，并且至少到雌性动物的整个 着床期，评价对雄性的生殖和雌雄交配行 为的影响。
实验终末指标观察
• 所有成年动物称重后处死、尸解；对肉眼查见异 常的器官进行组织学检查，并保留对照组相应的 器官；保留所有动物的生殖系统（睾丸、子宫、 卵巢）供组织学检查。精子计数及精子活动能力。 • 着床位置计数、活胎、死胎（吸收胎、晚死胎） 计数。 • 对表面看来未孕的大、小鼠，用10%硫化铵进行 子宫染色15-20分钟以确定是否有受精卵着床痕迹。
动物的分组
交配前计算机分组 交配后计算机自动分组 • 保证较高的动物交配率和受孕率
人工分组
• 交配结束前的少量受精鼠
动物的临床观察
自备数据库包含实验动物绝大多数的异常行为体征 按发生部位、严重程度和持续时间描述 屏幕提示功能 提高临床观察的准确性和可靠性
仔鼠的解剖观察
三段生殖毒性试验
• 共同要求：
• 动物选择：大鼠是啮齿类首选动物；最常使用的 非啮齿类动物是兔。
• 应选择年轻、性成熟的雄鼠与未交配过的雌鼠。 雄性大鼠的最适交配日龄为90日，雌性大鼠为80 日，小鼠的最适交配日龄为65-80日。家兔小型品 种性成熟3-4月龄，中型品种4-5月，大型5-6个月， 最适交配日龄后推1个月。
毒理08化学毒物生殖和发育毒性作用
生殖毒性试验也称繁殖试验，可以全面反映外源化学物对性腺功能、发情周期、交配行为、受孕妊娠过程、分娩、授乳以及幼仔断奶后生长发育可能发生的损害作用。
1.试验方法原则 大鼠，一般设三个剂量组及对照组。最高剂量，稍高于亚慢性最大无作用剂量，或LD50的1/10左右。每组雌雄各20只。
3.观察指标
（1）受孕率：
（2）正常分娩率：
（3）幼仔出生存活率：
（4）幼仔哺乳成活率：
三、发育毒性及其评介
（一）致畸作用的毒理学特点
1.致畸作用和母体毒性
母体毒性作用是指外源化学物在一定剂量下，对受孕母体产生的损害作用。具体表现包括体重减轻、功能异常，出现某些毒性表现、死亡。
A. 1～3周
B. 3～8周
C. 5～8周
D. 4～10周
E. 5～10周
[答疑编号111080104：针对该题提问]
『正确答案』B
B1型题
（1～2题共用备选答案）
A.生长迟缓
B.受精卵死亡
C.致畸作用
『正确答案』A
3.致畸试验首选的实验动物是（ ）
A.大鼠
B.小鼠
C.豚鼠
D.家兔
E.狗
[答疑编号111080103：针对该题提问]
『正确答案』A
A2型题
1.器官形成期这一阶段对致畸作用的敏感性最强，人体主要器官系统的形成期是受精后第几周（ ）
①具有致畸作用，但无母体毒性出现；②出现致畸作用的同时也表现母体毒性；③仅具有母体毒性，但不具有致畸作用。
2.致畸作用的毒理学特点
（1）器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感
生殖和发育毒性试验与评定
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（2）试验方法
①三代两窝生殖试验
大鼠断奶或出生8周后，开始喂受试物或以其 它方式与受试物接触，共进行8～12周，即直到 性发育成熟，相当出生后4个月左右。每周至少 称体重一次，记录进食量并观察有无中毒症状或 死亡。
亲代动物（F0）所生仔鼠为第一代（F1）。出生后应检查每窝幼仔数、死 亡数以及肉眼可见幼仔畸形。出生后第4天和第21天逐个称取重量，仔鼠 断奶后，母鼠休息10天，再与雄鼠交配一次，并生出第二窝仔鼠，亲代共 生出仔鼠两窝，分别为F1a和F1b。F1b出生后，将雄性亲鼠淘汰，雌性亲 鼠继续喂受试物，直至F1b出生后21天断奶为止。F1a断奶后观察其发育情 况，不再喂受试物。F1b断奶后，继续接触受试物8 ～12周，直到性发育 成熟，选出雌雄各16～20只，按前法进行交配。F1b所产第一窝幼仔为F2a， F2a断奶后，其母鼠F1b休息10天，再次交配，所生幼仔为F2b，F2b断奶后， 将F1b淘汰。F2b交配处理方法与F1b相同。但F2b也可只交配一次，所产仔 鼠为F3a，不再进行第二次交配，试验结束。
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生殖和发育毒性试验与评定
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一、 生殖毒性试验与评定 二、发育毒性试验与评定
一、生殖毒性试验与评定
外来化合物对生殖过程的损害作用，即生殖毒性。 生殖毒性可发生于妊娠期，也可发生于妊娠前期和 哺乳期。 生殖毒性试验主要研究外来化合物对生殖细胞发生、 卵细胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的 损害及其评定。过去也称为繁殖试验。
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第二节生殖毒性及其评定
一、生殖毒性表现
外来化合物对生殖过程的损害作用可以表现为性淡漠、性无能或各种形式的性功能减退。
雌性可出现排卵规律改变、月经失调或闭经、卵巢萎缩、受孕减少、胚胎死亡、生殖力降低、不孕或不育等。
雄性可表现为睾丸萎缩或坏死、精子数目减少等。
二、生殖毒性作用的评定
外来化合物对生殖过程作用的评定主要通过生殖毒性试验来进行，过去也称为繁殖试验。
生殖毒性试验可以全面反映外来化合物对性腺功能、发情周期、交配行为、受孕、妊娠过程、分娩、授乳以及幼仔断奶后生长发育可能发生的影响。
评定的主要依据是交配后母体受孕情况（受孕率）、妊娠过程情况（正常妊娠率）、子代动物分娩出生情况（出生存活率）、授乳哺育情况（哺育成活率）以及断奶后发育情况等。
此外还可同时观察出生幼仔是否有畸形出现，但畸形观察主要在发育毒性评定中进行。
（一）试验方法原则
生殖毒性试验多用性成熟大鼠，也可用小鼠或家兔。
大鼠自然受孕率较小鼠为高，较为理想。
一般设三个剂量组，另设对照组。
最高剂量组剂量应该超过预期人类实际接触水平，希望能使亲代动物出现轻度中毒，但不出现死亡或死亡率不超过10%，也不能完全丧失生育能力。
低剂量组的亲代动物不应观察到任何中毒症状。
另设中间剂量组应仅能出现极为轻微的中毒症状。
中间剂量与高剂量和低剂量应呈等比级数。
最高剂量组轻度中毒的概念是进食量显著减少，体重明显下降。
要求最高剂量组出现轻度中毒的目的是表明在已能引起中毒剂量下，如仍不致影响正常生殖过程，则表示该受试物确实不具有生殖毒性作用。
反之，如剂量过低，则难于确定受试物是否确实不具有生殖毒性，有可能因剂量不足，未达到最小有作用剂量。
剂量的确定可用少数动物进行预试，如已进行过亚慢性和急性毒性试验，则最高剂量也可略高于亚慢性毒性试验中最大无作用剂量，或相当于LD50的1/10左右。
最低剂量可相当于最高剂量的1/30。
如经多次试验确实证实1 000mg／kg体重剂量对生育力无损害作用，或最高剂量可引起亲代动物表现一般毒性作用，但对生育力无不利影响，则可不进行其它剂量试验。
动物接触受试物的方式应参照人类实际接触途径。
一般可混入饲料或饮水中，由动物摄取；也可采用灌胃或胶囊法。
试验期间每周应根据动物体重并参照进食量（大鼠可按每日15～20g，小鼠每日5～10g计算）和要求的摄入剂量（mg/kg
体重／日）调整饲料中应混入受试物的数量。
应始终保持达到动物应摄入的剂量。
利用大鼠或小鼠进行试验时，每组雌雄各16～20只，或雌性16～20只，雄性8～10只。
（二）试验方法
现以大鼠为例，介绍三代两窝生殖试验法和两代一窝生殖试验法：
1. 三代两窝生殖试验
大鼠断奶或出生8周后，开始喂受试物或以其它方式与受试物接触，共进行8～12周，即直到性发育成熟，相当出生后4个月左右。
每周至少称体重一次，记录进食量并观察有无中毒症状或死亡。
将雌雄亲代动物（F0）同笼交配，雌雄比例为1：1或2：1，直到受孕或进行3周为止。
雌鼠受孕后即单笼饲养，继续接触受试物。
交配3周后，如仍未受孕，则停止交配，并进行生殖器官病理学检查。
确定是否受孕的方法是每日清晨进行雌性动物阴道涂片，检查有无精子；亦可检查阴道有无阴栓出现，以确定受精日期。
小鼠阴栓可在阴道口存留较长时间，但在大鼠极易脱落，次晨检查时往往在笼下粪便盘中检出。
发现阴栓或检出精子，即为受孕0日，也有作为受孕第1日。
亲代动物（F0）所生仔鼠为第一代（F1）。
出生后应检查每窝幼仔数、死亡数以及肉眼可见幼仔畸形。
出生后第4天和第21天逐个称取重量，仔鼠断奶后，母鼠休息10天，再与雄鼠交配一次，并生出第二窝仔鼠，亲代共生出仔鼠两窝，分别为F1a和F1b。
F1b出生后，将雄性亲鼠淘汰，雌性亲鼠继续喂受试物，直至F1b出生后21天断奶为止。
F1a断奶后观察其发育情况，不再喂受试物。
F1b 断奶后，继续接触受试物8 ～12周，直到性发育成熟，选出雌雄各16～20只，按前法进行交配。
F1b所产第一窝幼仔为F2a，F2a断奶后，其母鼠F1b休息10天，再次交配，所生幼仔为F2b，F2b断奶后，将F1b淘汰。
F2b交配处理方法与F1b相同。
但F2b也可只交配一次，所产仔鼠为F3a，不再进行第二次交配，试验结束。
2．两代一窝和一代一窝生殖试验
近年来许多国家与机构多规定采用两代一窝或一代一窝试验法，我国国家环境保护局《化学品测试准则（1990年）》即采用两代生殖试验或一代生殖试验。
两代一窝生殖试验法基本程序与三代两窝试验法相同，但只进行到第二代F2，每代只交配一窝。
（三）观察指标
在上述各种生殖毒性试验中，根据哺乳动物全部生育繁殖过程，可观察下列4个指标：
1．受孕率反映雌性动物生育能力以及雌性动物受孕情况。
妊娠雌性动物数
受孕率=————————×100%
交配雌性动物数
2．正常分娩率反映雌性动物妊娠过程是否受到影响。
正常分娩雌性动物数
正常分娩率= ————————×100%
妊娠动物数
3．幼仔出生存活率反映雌性动物分娩过程是否正常，如分娩过程受到影响，则幼仔往往在出生4天内死亡。
出生后4天存活幼仔数
幼仔出生存活率= ———————————×100%
分娩时出生幼仔数
4．幼仔哺乳成活率反映雌性动物授乳哺育幼仔的能力。
21天断奶幼仔存活数
幼仔哺乳成活率= ———————————×100%
出生后4天幼仔存活数。