食品毒理学 第七章.ppt

,第七章 食品中化学毒物的致畸作用,惊人的畸形儿,现在我国每年出生大约1500万婴儿,其中畸形儿就有810万,1967年，世界卫生组织曾调查2000万新生儿,每一万个新生儿中有83个畸形儿，即占0.83%，后经各国医生进一步调查核实，应为100个新生儿中有45个畸形儿，占4.5%。,导致胎儿畸形的不良因素,一、病毒感染,二、化学致畸因素,三、母体本身因素,风疹,一、病毒感染,流感,水痘,麻疹,天花,小儿麻痹,腮腺炎,肝炎,单纯疱疹,胎儿畸形,病毒可通过3种方式使胎儿受到损害,可引起早期流产,侵入胎儿体内,感染胎儿,病毒,直接感染精子或卵子,通过胎盘或脐带血,分娩时通过产道,三、母体本身因素,孕妇患病对胎儿的影响,孕妇营养不良对胎儿的影响,孕妇吸烟，喝酒对胎儿的影响,甲状腺功能低下症,糖尿病,高血压、慢性肾炎,心脏病,先天不足,抵抗力弱,易患病,智力发育迟缓,容易引起流产、早产、甚至死胎,精子或卵子发生异常,胎儿智力低下或畸形,“胎儿酒精中毒综合征”,外源化学物的致畸作用常见的致畸作用实验方法,生殖发育是哺乳动物繁衍种族的生理过程，其中包含生殖细胞发生，即精子发生和卵细胞发生、配子的释放、性周期和性行为、卵细胞受精、受精卵的卵裂、胚泡的形成、植入或着床、胚胎形成、胚胎发育、器官发生（或称器官形成）、胎仔发育、分娩和哺乳过程。生殖发育也可称繁殖过程。,哺乳动物的生育繁殖过程,通常将胎儿发育分成三个时期：,1.着床前期（妊娠4周以内）,2.胚胎器官形成期（妊娠410周）,3.胎儿期（妊娠1112周）,胚胎发育的过程是怎样的？,受精卵,胚胎发育的过程是怎样的？,受精卵,有丝分裂,数量不断增加,体积略有缩小,胚胎发育的过程是怎样的？,受精卵,细胞具有全能性,胚胎发育的过程是怎样的？,受精卵,内细胞团胎儿的各种组织滋养层细胞胎膜和胎盘,着床,孵化：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来的过程。,致畸作用:环境因素干扰胚胎或胎儿生长发育过程，影响其正常发育，以致胎儿在出生时，具有形态结构异常(即先天畸形)的作用。由化学物引起的先天畸形称为化学致畸作用。化学致畸物:凡能通过母体干扰胚胎或胎儿正常发育，使其出生时具有畸形的化学物。,发育毒理学(developmental toxicology)研究外源性化学物对发育生物体从受精卵直到出生后性功能成熟整个发育过程的毒作用及其机理和危险度评价的一门分支学科。发育毒性(developmental toxicity)外源性化学物对发育生物体从受精卵直到出生后性功能成熟整个发育过程产生的毒作用,包括胚胎毒性(embryonic toxicity)、胎儿毒性(fetal toxicity)和行为致畸作用(behavioral teratogenesis)。具体表现为发育生物死亡、生长发育改变、行为功能缺陷或异常、形态结构异常(畸形)。,致畸作用研究简史,先天畸形(congenital malformatin)指胎儿出生后，整个身体或某一部分的外形或内脏具有解剖学上形态结构的异常。通常不包括显微镜下细微结构的异常,生化代谢性缺陷。单纯功能异常(如精神缺陷、智力缺陷),也不包括分娩过程中各种因素造成的缺陷。,出生缺陷(birth defect)指任何解剖学的和功能的异常。既包括形态结构的异常(大体的和细微的)，也包括功能、代谢、行为的异常。,先天愚型,海豹肢畸形,先天畸形的危害,先天畸形是导致婴幼儿死亡的重要原因之一。在我国婴幼儿死亡原因中，先天畸形占第二位，而在发达国家和我国的一些大城市已占首位。在人类疾病谱中，先天缺陷致寿命缩短分别是肿瘤和心血管病的8倍和5倍。先天畸形给家庭和社会带来沉重的精神压力和经济负担。,已知先天畸形的原因,环境因素 10 遗传因素 20 病因未明 70,已知的动物致畸物约1500种，但已肯定的人类致畸物只有40余种,发育缺陷的形成机理,人类致畸物 肯定的人类致畸物(一),人类致畸物 肯定的人类致畸物(二),可能的人类致畸物,已确定的人类致畸物引起的畸形表现(一),已确定的人类致畸物引起的畸形表现(二),已确定的人类致畸物引起的畸形表现(三),种属、种间差异的明显性致畸效应对胚胎所处阶段的依赖性剂量反应关系的复杂性,化学物致畸作用的毒理学特点,大鼠怀孕天数,畸形率(),眼,脑,腭,泌尿生殖,心和轴骨,主动脉弓,大鼠胚胎各器官致畸敏感期,化学致畸物的评价：致畸指数母体LD50/最小致畸量要确定对人的致畸性，必须经人群流行病学调查证实,1类 是指有充足证据确定人接触某种化合物质与子代的非遗传性出生缺陷有因果联系，即以确定在妊娠期间孕妇接触某种化学物与特有结构畸形发生率增高有明确肯定的关系。所需证据由正规和有效的流行病学研究提供,致畸物的分类判断标准,l类：已知对人类致畸的化学物质。2类：应当被认为对人确致畸作用的化学物。3类：依据现有资料不能分类的化学物质。,2类 是指有足够证据可有力的推测人接触这类化合物质可引起子代非遗传性的出生缺陷，证据一般包括合理的动物实验及其它有关的资料。合理的动物(哺乳类)实验至少符合下列标准：,（1）采用与人相应的接触途径（2）只在妊娠和或器官发生时期接触化学物（3）在未发生明显的母体毒性情况下引起结构畸形（4）与对照组相比畸形发生率的增高有统计学意义，而畸形本身有生物学意义。,（5）使用的动物种属应有良好的历史背景数据，而且数据是得自同一实验室的同窝品系，通常选用的是大鼠和家兔。（6）每组的动物数足够（7）剂量或处理应能说明这种非罕见的缺陷的发生。（8）对胎仔畸形的评定和数据的评价应采用认可的实验室和统计学方法。“其它有关资料”是指发育毒理学研究、构效关系、行为致畸及体内外筛检试验等方面的资料。,3类 是指不符合上述1、2两类的化学物质,化学物致畸性的测试标准致畸试验(standard teratogenicity test)实验动物：大鼠给药期限：妊娠第615天结果观察：母体毒性，出生前1天处死母 鼠检查胚胎毒性和胎儿毒性,化学致畸性的测定和评价,常见畸形及部位(外观畸形),常见畸形及部位(骨骼畸形),常见畸形及部位(内脏畸形),新药安全评价-生殖发育毒性,生育力和早期胚胎发育毒性试验-I段胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验-II段围产期毒性-III段,生育力和早期胚胎发育毒性试验,试验目的 对雄性和雌性大鼠生育力的影响 对雄性和雌性大鼠交配行为的影响 对胚胎着床的影响 对早期胚胎发育的影响,生育力和早期胚胎发育毒性试验,试验动物 大鼠，雄性 8周龄，20只/组 雌性10周龄，20只/组,生育力和早期胚胎发育毒性试验,交配方法：雄性和雌性动物1:1合笼交配，次日晨通过阴道涂片或检查阴栓确定是否交配，交配当天确定为怀孕第0天。,生育力和早期胚胎发育毒性试验,给药期限 雄性：交配前给药4周，交配期持续给药2周 雌性：交配前给药2周，交配期持续给药2周，交 配成功动物持续给药至怀孕第7天每天给药一次，给药途径同临床拟用给药途径,生育力和早期胚胎发育毒性试验,剂量设置：三个给药组，一个对照组 高剂量组：预期产生明显的毒性反应，但动物死亡10%中剂量组：介于高剂量和低剂量组之间 低剂量组：无不良影响的剂量水平,生育力和早期胚胎发育毒性试验,观察指标 毒性临床征状和死亡 体重变化 摄食量 雌性动物观察动情周期,生育力和早期胚胎发育毒性试验,处死解剖时间雄性动物在交配期结束后即可以处死解剖，也可以在整个试验结束后处死，但必须给药至处死前一天。雌性动物在怀孕第1315天处死解剖,生育力和早期胚胎发育毒性试验,雄性动物解剖 体重 睾丸和附睾重量 精子检查（精子活动度、精子计数和精子畸形 率）睾丸附睾病理学检查,生育力和早期胚胎发育毒性试验,雌性动物解剖 体重 黄体数和着床数 活胎、死胎和吸收胎数,生育力和早期胚胎发育毒性试验,指标交配率交配成功动物数/合笼动物数怀孕率怀孕动物数/交配成功动物数授孕率使雌性动物怀孕的雄性动物数/交配成功动物数,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,试验目的 对胚胎胎仔的发育的影响 是否具有致畸性,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,试验动物 孕鼠，至少20只/组 孕兔,至少12只/组交配方法：雄性和雌性动物1:1或1:2交配,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,给药期限 怀孕第615天（大鼠）或怀孕第618天（兔），主要器官发生期内，每天给药一次或根据临床拟用给药方案给药途径同临床拟用给药途径（避免腹腔注射）,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,剂量设置：三个给药组，一个对照组 高剂量组：预期产生明显的毒性反应，但动物死亡10%中剂量组：介于高剂量和低剂量组之间 低剂量组：无不良影响的剂量水平,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,观察指标 毒性临床征状和死亡 体重变化 摄食量,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,终末解剖：怀孕第20天指标：黄体数和着床数 活胎数、死胎数和吸收胎数 怀孕子宫重 胎盘总重,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,胎仔评价 胎仔性别 胎仔体重 胎仔外观检查（全部）胎仔内脏检查（1/2）胎仔骨骼检查（1/2）,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,畸形：对生存有影响的 永久性的结构改变 在正常胚胎中的发生率极低变异：不影响生存 永久或非永久性结构改变 在正常胚胎中有一定的发生率,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,胚胎胎仔发育毒性和致畸性试验,围产期毒性试验,试验目的 对晚期胚胎发育的影响 对分娩过程的影响 对仔鼠存活率的影响 对母体哺育过程的影响 对仔鼠生长发育的影响,围产期毒性试验,试验动物 孕鼠，20只/组给药方式：同临床拟用给药途径给药期限：怀孕第15天哺乳第21天,围产期毒性试验,剂量设置：三个给药组，一个对照组 高剂量组：预期产生明显的毒性反应，但动物死亡10%中剂量组：介于高剂量和低剂量组之间 低剂量组：无不良影响的剂量水平,围产期毒性试验,怀孕大鼠在怀孕第15天哺乳第21天给药，自然分娩并哺育后代至断乳。然后每个剂量组每性别随即选取20只F1代动物饲养至断乳后12周，然后交配14天，怀孕动物在怀孕第1315天处死解剖，记录怀孕和胚胎存活情况。,围产期毒性试验,观察指标 毒性临床征状和死亡情况（亲代和F1代）孕鼠体重和F1代仔鼠体重 摄食量（亲代和F1代）,围产期毒性试验,观测指标对分娩过程的影响：怀孕总天数，分娩历时时间，难产率子代存活率：出生后0天、4天、7天、14天、21天的存活率,围产期毒性试验,发育指标，哺乳第4天开始观察：耳廓分离 第一次观察到双侧耳廓分离的时间。切齿萌出 第一次观察到两个上门牙萌出的时间。开眼 第一次观察到双眼上下眼睑分离的时间。,围产期毒性试验,功能试验哺乳第1天表面翻正反射 10秒钟内仔鼠从仰位回到正常体位的能力。2.哺乳第17天空中翻正反射 从离地面50厘米高度的地方仰位落下，能以正常体位着地的能力。3.哺乳第21天抓握力 抓握并悬挂于悬挂式金属杆的能力。,围产期毒性试验,4.哺乳第21天瞳孔反射 瞳孔遇狭窄光线缩小。5.哺乳第21天听觉反射 对短促恒定音调的惊愕反射。6.哺乳第21天视觉反射 当抓起尾巴向金属网降落时前爪向金属网伸展的能力。,围产期毒性试验,生长发育指标 出生后3040天内，每天观察动物阴道张开（雌性）和睾丸下降（雄性）情况。,围产期毒性试验,学习记忆能力在出生后第5周和第6周，采用水迷宫评价动物的学习记忆能力和行为能力。光电穿梭回避试验,围产期毒性试验,运动能力采用自动光电池活动记录装置评价动物的运动能力。旷场试验：记录自主活动能力。转棒试验,围产期毒性试验,F1代生殖能力 出生后第12周，将同剂量组的雄性和雌性动物合笼交配（避免同胞），怀孕第1315天处死，记录怀孕情况。,体外试验,主要用于机理研究；细胞水平、分析水平、器官培养、全胚胎培养等等。替代试验研究,致畸试验替代试验方法,小鼠胚胎干细胞培养（EST）Enbryonic stem cell test2.大鼠着床后全胚胎培养（WEC）Whole Embryo cultrue,小鼠胚胎干细胞试验,细胞系：多能小鼠胚胎干细胞包括小鼠胚胎干细胞、胚胎生殖细胞和胚胎癌细胞 具有无限繁殖能力和定向分化能力在体外可以分化形成内胚层、中胚层和外胚层的所有细胞,小鼠胚胎干细胞试验,体外建立小鼠胚胎干细胞定向分化成能够博动的心肌细胞模型；加入化学物质，检测对分化模型的抑制作用结合细胞毒性数据，建立预测模型,大鼠着床后全胚胎培养试验,采用孕9.5日龄大鼠胚胎培养基采用即刻离心大鼠血清；旋转间歇式充气培养48小时；观测发育指标,大鼠着床后全胚胎培养试验,大鼠着床后全胚胎培养试验,