第九章 发育毒性与致畸作用
卫生毒理学教研室
2004.5
? 基本概念
? 致畸作用的毒理学特点
? 致畸作用机理
? 外源化学物发育毒性的评价
第一节 发育毒性及其评定
反应停
thali do m ide
第二节 发育毒性及其评定
基本概念
? 发育毒性 (developmental toxicity)
指出生前经父体和 (或 )母体接触外源性理化因素引起的
在子代到达成体之前出现的有害作用。具体表现可分为,
? 生长迟缓,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。
? 致畸作用,由于外源化学物干扰，活产胎仔胎儿出生时，某种器官表现
形态结构异常。
? 功能不全或异常,即胎仔的生化、生理、代谢、免疫、神经活动及行为
的缺陷或异常。
? 胚胎或胎仔致死作用,某些外源化学物在一定剂量范围内，可在
胚胎或胎仔发育期间对胚胎或胎仔具有损害作用，并使其死亡。
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 畸形、畸胎和致畸物
? 畸形 (malformation):器官形态的异常。
? 畸胎 (terate):具有畸形的胚胎或胎仔。
? 致畸物或致畸原 (teratogen):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。
? 致畸试验,评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
? 胚胎毒性作用 (embryotoxicity)
外源化学物引起的胎仔生长发育迟缓和功能
缺陷不全的损害作用。其中不包括致畸和胚胎致
死作用。
? 母体毒性作用 (maternal toxicity)
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、出现某些临床症伏、直至死亡。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
? 母体毒性作用与致畸作用关系
? 具有致畸作用，但无母体毒性出现。
? 出现致畸作用的同时也表现母体毒性。
? 不具有特定致畸作用机理，但可破坏母体正常生理稳
态。
? 仅具有母体毒性，但不具有致畸作用。
? 在一定剂量下，既不呈现母体毒性，也未见致畸作用。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
? 畸形与变异
? 在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称为畸形。
? 机体的形态结构或生理功能，在同一物种的子代
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。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
致畸作用的毒理学特点
? 器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感
? 剂量与效应关系较为复杂
? 剂量效应关系复杂的表现及原因
? 致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭
? 致畸作用最大无作用剂量问题尚有不同意见
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 物种差异以及个体差异在致畸作用中较为明显
? 在不同动物并不一定都具有致畸作用，引起畸
形的类型也不一致。
? 种间差异即同一物种中不同品系之间存在的差
异，在致畸作用中也极明显。
发
育
毒
性
及
其
评
定
致畸作用的毒理学特点
致畸作用机理
Wilsom(1977)提出了畸形发生的 9种机制，
包括 突变、染色体断裂、有丝分裂改变、改
变核酸完整性或功能、减少前体或底物的补
给、减少能源支持、改变膜特性、渗透压不
平衡和酶抑制作用 。近年来在分子水平的研
究有很大的进展，虽然胚胎有代偿机制弥补
外源性化学物的影响，但是，是否产生畸形
依赖于在致病过程中的每个步骤在损伤和修
复之间的平衡。
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 干扰基因
? 表达基因突变与染色体畸变
? 损伤细胞和分子水平的翻译
? 细胞调亡
? 干扰细胞
? 通过胎盘毒性引起发育毒性
? 干扰母体稳态
? 内分泌干扰作用
发
育
毒
性
及
其
评
定
致畸作用机理
外源化学物发育毒性的评价
? 传统常规致畸试验
?动物选择
?剂量分组
?动物交配处理
?胎仔检查
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 动物选择,
致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中
选择动物的一般原则，即食性和对受试物代谢
过程与人类接近，体型小，驯服，容易饲养和
繁殖及价廉外，还应特别注意妊娠过程较短、
每窝产仔数较多和胎盘构造及厚度与人类接近
等特点 。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 剂量分组
一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂
量。最少设 3个剂量组，另设对照组。原则上最高剂量
组，可以引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减
轻、死亡不超过 10%。最低剂量组不应观察到任何中毒
症状；中间剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒
症状。其剂量与高剂量和低剂量成等比级数关系。
一般最高剂量不超过 LD50的 1/5～ 1/3，低剂量可为
1／ 100～ 1／ 30。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 动物交配处理
每组动物大鼠或小鼠为 12～ 20只，家兔 8～ 12只，狗等
大动物 3～ 4只。
将性成熟雌雄动物按雌雄 l,1或 2,1比例同笼交配。
每日将已确定受孕雌鼠随机分入各剂量组和对照组。 出现
阴栓或精子之日即为受孕 0日，也有人作为第 1日。
由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动物
接触受试物的时间，必须在器官发生期。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
?胎仔检查
自然分娩前 1-2日将受孕动物处死，
剖腹取出子宫及活产胎仔，并另行记录
死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第 19-
20天，小鼠第 18-19天，家兔在第 29天。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
下列几方面进行畸形检查,
?外观畸形肉眼检查,例如露脑；
?肉眼检查内脏及软组织畸形,例如腭裂；
?骨骼畸形检查,例如颅顶骨缺损，分叉肋等。
畸形检查只限活产胎仔。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 结果评定
? 活产幼仔平均畸形出现数,即根据出现的畸形总数，
计算每个活产幼仔出现的畸形平均数。
? 畸形出现率,即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所
占的百分率。
? 母体畸胎出现率,即出现畸形胎仔的母体在妊娠母体
总数中所占的百分率。
发
育
毒
性
及
其
评
定
外源化学物发育毒性的评价
确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几点,
? 任何结果必须通过统计计算方法进行剂量组与对照组对比；
必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。
? 应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。
? 致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两
种动物进行试验。由于物种差异，对动物不具有致畸作用
的外源化学物对人是否致畸的问题，应格外认真对待。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 发育毒性的替代试验
? 大鼠全胚胎培养
? 胚胎细胞微团培养
? 小鼠胚胎干细胞试验
? 发育毒性的体内预筛试验 (C,K.试验 )
发
育
毒
性
及
其
评
定
外源化学物发育毒性的评价
问 题
? 1,致畸作用的毒理学特点是什么？
? 2、发育毒性的评定指标是什么？
卫生毒理学教研室
2004.5
? 基本概念
? 致畸作用的毒理学特点
? 致畸作用机理
? 外源化学物发育毒性的评价
第一节 发育毒性及其评定
反应停
thali do m ide
第二节 发育毒性及其评定
基本概念
? 发育毒性 (developmental toxicity)
指出生前经父体和 (或 )母体接触外源性理化因素引起的
在子代到达成体之前出现的有害作用。具体表现可分为,
? 生长迟缓,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。
? 致畸作用,由于外源化学物干扰，活产胎仔胎儿出生时，某种器官表现
形态结构异常。
? 功能不全或异常,即胎仔的生化、生理、代谢、免疫、神经活动及行为
的缺陷或异常。
? 胚胎或胎仔致死作用,某些外源化学物在一定剂量范围内，可在
胚胎或胎仔发育期间对胚胎或胎仔具有损害作用，并使其死亡。
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 畸形、畸胎和致畸物
? 畸形 (malformation):器官形态的异常。
? 畸胎 (terate):具有畸形的胚胎或胎仔。
? 致畸物或致畸原 (teratogen):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。
? 致畸试验,评定外源化学物是否具有致畸作用的试验。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
? 胚胎毒性作用 (embryotoxicity)
外源化学物引起的胎仔生长发育迟缓和功能
缺陷不全的损害作用。其中不包括致畸和胚胎致
死作用。
? 母体毒性作用 (maternal toxicity)
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、出现某些临床症伏、直至死亡。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
? 母体毒性作用与致畸作用关系
? 具有致畸作用，但无母体毒性出现。
? 出现致畸作用的同时也表现母体毒性。
? 不具有特定致畸作用机理，但可破坏母体正常生理稳
态。
? 仅具有母体毒性，但不具有致畸作用。
? 在一定剂量下，既不呈现母体毒性，也未见致畸作用。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
? 畸形与变异
? 在胚胎或胎儿出现器官形态结构异常称为畸形。
? 机体的形态结构或生理功能，在同一物种的子代
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。
发
育
毒
性
及
其
评
定
基本概念
致畸作用的毒理学特点
? 器官发生期的胚胎对致畸物最为敏感
? 剂量与效应关系较为复杂
? 剂量效应关系复杂的表现及原因
? 致畸作用的剂量反应曲线较为陡峭
? 致畸作用最大无作用剂量问题尚有不同意见
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 物种差异以及个体差异在致畸作用中较为明显
? 在不同动物并不一定都具有致畸作用，引起畸
形的类型也不一致。
? 种间差异即同一物种中不同品系之间存在的差
异，在致畸作用中也极明显。
发
育
毒
性
及
其
评
定
致畸作用的毒理学特点
致畸作用机理
Wilsom(1977)提出了畸形发生的 9种机制，
包括 突变、染色体断裂、有丝分裂改变、改
变核酸完整性或功能、减少前体或底物的补
给、减少能源支持、改变膜特性、渗透压不
平衡和酶抑制作用 。近年来在分子水平的研
究有很大的进展，虽然胚胎有代偿机制弥补
外源性化学物的影响，但是，是否产生畸形
依赖于在致病过程中的每个步骤在损伤和修
复之间的平衡。
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 干扰基因
? 表达基因突变与染色体畸变
? 损伤细胞和分子水平的翻译
? 细胞调亡
? 干扰细胞
? 通过胎盘毒性引起发育毒性
? 干扰母体稳态
? 内分泌干扰作用
发
育
毒
性
及
其
评
定
致畸作用机理
外源化学物发育毒性的评价
? 传统常规致畸试验
?动物选择
?剂量分组
?动物交配处理
?胎仔检查
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 动物选择,
致畸试验的动物选择，除参照毒性试验中
选择动物的一般原则，即食性和对受试物代谢
过程与人类接近，体型小，驯服，容易饲养和
繁殖及价廉外，还应特别注意妊娠过程较短、
每窝产仔数较多和胎盘构造及厚度与人类接近
等特点 。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 剂量分组
一般应先进行预试，目的是找出引起母体中毒的剂
量。最少设 3个剂量组，另设对照组。原则上最高剂量
组，可以引起母体轻度中毒，即进食量减少、体重减
轻、死亡不超过 10%。最低剂量组不应观察到任何中毒
症状；中间剂量组可以允许母体出现某些极轻微中毒
症状。其剂量与高剂量和低剂量成等比级数关系。
一般最高剂量不超过 LD50的 1/5～ 1/3，低剂量可为
1／ 100～ 1／ 30。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 动物交配处理
每组动物大鼠或小鼠为 12～ 20只，家兔 8～ 12只，狗等
大动物 3～ 4只。
将性成熟雌雄动物按雌雄 l,1或 2,1比例同笼交配。
每日将已确定受孕雌鼠随机分入各剂量组和对照组。 出现
阴栓或精子之日即为受孕 0日，也有人作为第 1日。
由于致畸作用有极为明确的敏感期，应精确掌握动物
接触受试物的时间，必须在器官发生期。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
?胎仔检查
自然分娩前 1-2日将受孕动物处死，
剖腹取出子宫及活产胎仔，并另行记录
死胎及吸收胎。一般大鼠在受孕后第 19-
20天，小鼠第 18-19天，家兔在第 29天。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
下列几方面进行畸形检查,
?外观畸形肉眼检查,例如露脑；
?肉眼检查内脏及软组织畸形,例如腭裂；
?骨骼畸形检查,例如颅顶骨缺损，分叉肋等。
畸形检查只限活产胎仔。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 结果评定
? 活产幼仔平均畸形出现数,即根据出现的畸形总数，
计算每个活产幼仔出现的畸形平均数。
? 畸形出现率,即作为畸胎的幼仔在活产幼仔总数中所
占的百分率。
? 母体畸胎出现率,即出现畸形胎仔的母体在妊娠母体
总数中所占的百分率。
发
育
毒
性
及
其
评
定
外源化学物发育毒性的评价
确定受试物是否具有致畸作用时需注意以下几点,
? 任何结果必须通过统计计算方法进行剂量组与对照组对比；
必须具有统计学意义才能认为是阳性结果。
? 应该掌握所用实验动物品系的自然畸形发生率。
? 致畸作用中动物物种和品系差异较为显著，因此要求在两
种动物进行试验。由于物种差异，对动物不具有致畸作用
的外源化学物对人是否致畸的问题，应格外认真对待。
外源化学物发育毒性的评价
发
育
毒
性
及
其
评
定
? 发育毒性的替代试验
? 大鼠全胚胎培养
? 胚胎细胞微团培养
? 小鼠胚胎干细胞试验
? 发育毒性的体内预筛试验 (C,K.试验 )
发
育
毒
性
及
其
评
定
外源化学物发育毒性的评价
问 题
? 1,致畸作用的毒理学特点是什么？
? 2、发育毒性的评定指标是什么？
