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编号:10260567
我国生殖毒理学研究进展
http://www.100md.com 《毒理学杂志》 1999年第4期
     作者:范奇元 顾祖维 丁训诚

    单位:范奇元(上海计划生育科学研究所 (200032));丁训诚(上海计划生育科学研究所 (200032));顾祖维(上海预防医学研究院)

    关键词:药物 生殖毒理 研究进展

    卫生毒理学杂志000404 摘要 我国生殖毒理学研究在60年代以评价化学物致畸效应为主;70年代有关刊物详尽描述了致畸和繁殖试验的方法;80年代制定的法规将喂养繁殖试验、喂养致畸试验和传统致畸试验列为必做试验,并在致突变试验项目中列出睾丸生殖细胞染色体畸变分析和精子畸形试验;90年代的研究内容已由单纯致畸研究扩大至男(雄)性和女(雌)性生殖和发育毒理,在研究手段上由整体动物实验扩大至全胚胎培养、组织培养、细胞培养,并运用了分子生物学理论和技术。现从生殖毒性测试的发展、观测生殖毒性指标的进展、化学物生殖毒性研究进展等几个角度对我国生殖毒理领域的研究作一概述,并提出今后的研究动向将会以生殖细胞遗传毒性研究、拓宽研究对象以及开展环境内分泌干扰物的研究为主。
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    Research development of reproductive toxicology in China

    FAN Qi-Yuan1 GU Zu-Wei2 DING Xun-Cheng1

    (1.Shanghai Institute of Planned Parenthood Research,200032

    2.Shanghai Institute of Preventive Medicine)

    ABSTRACT Reproductive toxicology research in China was focused on the assessment of chemicals' teratogenicity effects in 1960's.In 1970's,relevant publications stated in details the methods of teratogenicity test and reproduction test.The regulations constituted in 1980's put the feeding reproduction test,feeding mutagenic test and traditional teratogenicity test in the list of necessary reproductive toxicology tests,while testis germ cell chromosomal aberration analysis and sperm deformity test became included in the mutagenic tests.Research in 1990's broadened the priority from teratogenicity study to the male/female reproductive and developmental toxicology,and the research technique spectrum increased from in vivo animal assay to complete fetus culture,organ culture,cell culture and molecular biological techniques as well.This paper described the development of reproductive toxicology research in China from aspects of testing system,reproductive toxicity indications and reproductive toxicity of chemicals.It is discussed that future research should highlight the research on genetic toxicity of germ cells,enlargement of chemical/drug kinds and research on endocrine disturbers.
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    KEY WORDS Chemical drugs;Reproductive toxicology;Research development

    生殖毒理学是毒理学的重要分支。随着我国毒理学的发展,我国生殖毒学研究也逐步深入开展,60年代以评价化学物致畸效应为主,在70年代后期出版的《工业毒理学实验方法》、《卫生毒理学实验方法》详细描述了致畸和繁殖试验的方法。80年代起我国制定的一系列法规,如《新药毒理学研究指导原则》、《农药毒性试验方法暂行规定(试行)》、《食品安全性毒理学评价程序(试行)》等均详细规定喂养繁殖试验、喂养致畸试验和传统致畸试验等生殖毒理试验为必做的试验,此外在致突变试验项目中列出睾丸生殖细胞染色体畸变分析和精子畸形试验[1]。这些法规对促进我国生殖毒理学研究起了重要作用。90年代是我国生殖毒理学蓬勃发展时期。1993年10月中华预防医学会卫生毒理专业委员会生殖毒理学组成立,同年中国毒理学会生殖毒理专业委员会成立,及《生殖医学》、《环境与生殖》、《雄(男)性生殖毒理学》、《男性生殖毒理学》等书的出版标志了我国生殖毒理学研究进入了新的阶段。生殖毒理学组在福州举办的第一次全国学术讨论会交流的论文139篇,发表于《卫生毒理学杂志》1993年增刊。此期间的研究内容已由单纯致畸研究扩大至女(雌)性和男(雄)性生殖和发育毒理,在手段方面由整体动物实验扩大至全胚胎培养、组织培养、细胞培养,并开始应用分子生物学理论和技术于生殖毒理学研究。现将有关进展分述于下:
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    1 生殖毒性测试系统的发展

    1.1 致畸试验

    60年代以来,化学物对生殖功能的危害引起了我国科学家们的高度重视,将致畸试验逐步运用于化学物的生殖毒性研究。在70年代的《国外医学卫生学分册》中曾刊载许多文章介绍国外生殖毒理学研究动态和方法,80年代,对一些影响广泛的化学物和重金属、有机溶剂、农药等的致畸效应进行了研究,并对致畸试验的影响因素、评定指标、评价标准和作用机制做了大量的探讨,对致畸试验的规范使用作了说明。行为畸胎学在我国也有一定发展[2]

    1.2 急性生殖器官、附属性腺毒性试验

    70~80年代,曾对DDT、铅、锰等许多化学物作了短期遗传毒理学和急性生殖毒性试验,关于化学物引起精子畸形和睾丸生殖细胞染色体畸变的报告增多。DDT、铅、镉等物质对生殖系统的损害在60年代就有研究报道。
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    1.3 生殖毒性试验

    80年代以来开展了生殖毒性试验,包括一代生殖毒性试验和多代生殖毒性试验。研究过如甘氨双唑钠、铅、石榴皮阴道栓剂等化学物对受孕前生育能力、受精卵的着床能力、器官形成期的致畸作用、胎儿期和围产期的毒性及对子代的影响。多代试验除了观察上述作用外,将F1代进行低剂量染毒和繁殖试验,观察化学物对F1、F2代生育力、形态和行为的影响[3]。我国的经验表明,二代试验足以提供有用资料,不必进行二代以上的试验。

    1.4 胚胎培养、组织培养、细胞培养

    在多种动物整体试验的基础上,为了探讨明确的毒作用机制和寻找快速、简便、经济的检测生殖毒性的方法,我国在80年代开始开展胚胎培养、组织培养、细胞培养研究。①胚胎培养:我国在应用啮齿类动物全胚胎培养方法筛查致畸物方面已积累丰富经验[4]。对镉、过量维生素A、1,2-二氯乙烷、二硫化碳、铅等的测试结果表明,建立的方法对筛查致畸物和胚胎毒性是可行的。并提出经母体宫内染毒,取胚胎体外培养相结合的实验方法较好。②组织培养:兼顾化学物通过代谢后对生殖系统的作用和研究激素的作用、激素与毒物之间的作用、生殖细胞之间的功能协调等机制的研究。目前我国已开展睾丸组织培养和胚胎器官如肢芽原基础养[5]。③细胞培养:包括卵巢细胞培养和雄性生殖细胞、支持细胞及间质细胞的单独培养和它们的混合培养;卵巢细胞培养操作相对复杂,做得较少,而睾丸的各类细胞培养已广泛应用,如大鼠睾丸支持细胞培养方法在检测硫丹、己烯雌酚和氯化镉雄性生殖毒性中的应用[6]。这类研究排除了许多整体试验不能控制的干扰因素,对毒性作用机制的研究更有说服力。应用人胚上腭间质细胞,大鼠胚胎中脑神经元体外培养检测致畸物业已开展[7]
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    1.5 其他测试系统

    大型水蚤(Daphnia magna)和果蝇的生殖毒性测试方法也已建立和应用。中国预防医学科学院环境卫生研究所建立的中国大型水蚤标准生物株62Dm在国内已广泛应用[8]。苯、甲苯、*****、氯化汞等对果蝇的生殖毒性已有报道[9]

    2 观测生殖毒性指标的进展

    在以观测胚胎吸收、死亡、畸形等结构和行为改变的基础上,我国在引进新理论和新技术建立新指标观测生殖毒性方面近年来有很大进展。

    2.1 生殖细胞凋亡、单细胞凝胶电泳试验

    由于90年代对凋亡有了更深层次的认识,检测凋亡的技术用于检测化学物对生殖系统的影响,发现许多生殖毒性化学物质都可导致生精细胞、支持细胞、间质细胞以及其他附属性腺细胞的凋亡,可能因此而导致精子数量和质量有下降[10]。流式细胞仪和单细胞凝胶电泳技术的采用,使对凋亡的检测和生殖细胞DNA损伤检测更为灵敏和直观。
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    2.2 酶组织化学和放射免疫学技术的应用

    在生殖毒理学研究中,酶组织化学和放射免疫学技术得到广泛采用,在确定毒物生殖作用靶点和了解一定的作用机制中起到了相当重要的作用,如含消炎痛IUD对家兔子宫内膜影响的酶组织化学观察[11]

    2.3 分子生物学方法

    引进分子生物学技术于生殖毒理学研究,从分子水平上认识生殖毒物的作用机制,对提出基因预防和治疗,促进DNA修复等有重要意义,在这个领域我国虽然刚起步,但已取得了可喜进展,如发现镉作用于睾丸可引起生精细胞、前列腺细胞、支持细胞和间质细胞内一些基因和抑癌基因表达的上调或下调[12];转基因动物已建立成功,作为致突变检测模型正在推广应用[13],近来中科院上海细胞生物研究所小鼠基因剔除实验已获成功。高热致畸胎发生与热休克蛋白合成[14],应用32P后标记法检测苯灌胃后妊娠大鼠及其胎鼠体内的DNA加合物[15],荧光原位杂交(FISH)检测人精子染色体非整倍体率方法[16]等研究起到了探索性作用。
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    3 化学物生殖毒性研究进展

    至1999年5月底,我们收集到我国已公开发表的生殖毒理学论文及摘要共600余篇,主要述及计划生育的药品和器具、工业毒物和环境污染物,少量关于保健食品和噪声、辐射等。现将我国深入研究的一些化学物作一简介。

    3.1 重金属

    对铅的生殖毒性的研究开展时间长,范围广,包括对铅接触者的流行病学调查,大鼠、小鼠、仓鼠等啮齿类动物的雄性、雌性生殖毒性研究,对恒河猴生殖功能的影响。铅对人类生殖的影响已有明确结论,铅还可通过胎盘转运至胎儿,也可通过母乳传递给婴儿,影响婴儿体格和智力发育,控制铅的污染已刻不容缓。镉对生殖细胞、性腺、附属性腺的毒作用近几年来研究较多,镉对人类生殖的影响也已肯定。锰和汞及甲基汞的生殖毒性在我国研究较深入[17~20]

    3.2 农药
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    我国早在60和70年代就发现DDT对男性生殖系统有明显的影响,甲胺磷对雄性、雌性生殖系统有影响,敌枯双对许多动物是极强的致畸物,现已用作致畸试验的阳性对照物,但绝大多数施药区人群中未见畸形儿发生率增高[21,22]

    3.3 有机化合物

    在近20年中,对避孕药、食品添加剂、苯、*****、乙醇、二乙氧基乙醇、氟化合物、砷化合物、硒化合物、铜化合物、铝化合物、锂化合物、五氧化二钒等的生殖毒性都有详细的研究[23~28]

    4 研究动向

    4.1 生殖细胞遗传毒性研究

    90年代以前,遗传毒理学家主要将注意力集中在体细胞的遗传学效应上,企图用其结果外推化学物对生殖细胞的遗传毒性,但事实上两者之间存在着较大的差异,生殖系统的结构和代谢特殊性使得这两类试验的结果并不一定相关,因而自90年代以来生殖细胞遗传毒理学的研究有很大发展[29]。我国已建立观察人精子染色体畸变和微核试验方法,并对二硫化碳等作了研究[30]
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    4.2 研究对象的拓宽

    以往主要研究单个环境化学物对生殖的危害,而当今的研究范围已扩大到一些混合物,如动物饲料中有害物质通过食物链的传递后对生殖的损害,食物加工、烹调过程中产生的有害物质对生殖的影响,香烟烟雾、汽车尾气对生殖的危害等。如菜油烟亚急性吸入染毒对雄性大鼠性腺的毒作用[31]

    4.3 开展环境内分泌干扰物的研究

    我国60年代主要对雌性生殖毒理学开展了研究直到80年代,一直以致畸试验为中心,90年代起才开始重视雄性生殖毒理学研究。自1993年丹麦的Carlsen等报道人类精子计数下降以来,我国对环境类分泌干扰物对人类生殖的影响给予了极大的关注,正在规化和进行探索性研究,最初可能应偏重于对环境雌激素样物质的研究。

    5 结语
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    我国以控制人口数量,提高人口素质为基本国策,在全国各地成立了计划生育科学研究所。1988年在WHO的资助下建立了中国生殖调节药物毒理检测中心,开展以生殖毒性为主的研究,并培养了数十名生殖毒理专业的硕士、博士学位研究生。在一些医学院校和科研机构相继成立了生殖毒理研究室,建立了一支专业队伍,在生殖毒理学方面取得了卓越的成就。但是生殖毒理学的任务十分繁重,因为大部分化学物的生殖毒性尚未作过评价,一些试验方法需进一步完善,对经典的致畸试验,一代和二代生殖毒性试验的规程和评价标准需规范化,优先研究课题的规化要制定;加强国内有关学科和部门的协作及国际间协作,建立生殖毒理数据库等都是近期迫切有待解决的问题。由于篇幅有限,本文只举例概述我国建国以来生殖毒理学研究成就,挂一漏万在所难免,作者谨向为生殖毒理学作出贡献的同道们致以崇高的敬意。

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    (收稿:1999-07-13), 百拇医药