一、卵巢毒理学研究中的基本概念（Basic Conception in the Ovarian Toxicology Research）

在毒理学（包括卵巢毒理学）研究中，有些基本概念及其内涵一直贯穿始终，有些概念的内涵则还在不断完善和发展中。

（一）环境有害因素与卵巢毒物

1.环境有害因素

人类赖以生存的外界环境中存在各种物质，如空气、水、土壤、食物等。而人们的生产和生活活动等又使这些物质构成复杂的、不同的环境状态，后者对人类的健康和环境生态产生重要的影响。环境有害因素（environmental adverse effects）是指在环境中存在，并对机体及环境生态产生有害作用或不良影响的各种因素。

环境有害因素是毒理学研究的主要对象，其数量庞大且复杂。环境有害因素主要包括三大类：①物理因素，如电离辐射（X射线、γ射线等）、非电离辐射（高频电磁场、微波等）、噪声、振动、高温、异常气压等；②化学因素，如环境污染物、工业毒物（如铅、汞、镉、苯等）、药物（如反应停、环磷酰胺等）、农药、食物中含有的各种物质等；③生物因素，如各类细菌感染，疱疹、风疹、新型冠状病毒肺炎、流行性感冒等病毒感染，沙眼衣原体、梅毒螺旋体感染和弓形体感染，微蓝藻毒素等生物毒素中毒，毒菇等有毒植物中毒和毒蜂、毒蛇叮咬中毒等。

目前，毒理学已加强了对内源性毒物的研究，如含氧自由基、含氮自由基、同型半胱氨酸等的毒性及其毒作用机制的研究等，但外源化学毒物仍然是毒理学研究的主要内容。

2.卵巢毒物

毒物（toxic substance；poison；toxicant）是指在一定条件下，较低剂量时即可导致机体损害的物质。毒物或非毒物的划分是相对的，我们尚没有也无法制订一个统一的判定性界值或标准。从某种意义上讲，所有外源化学物，只要进入机体并达到一定的量，都可能是毒物。即使是每天食用的食盐也可能是致命的，如一次性服用200～250g，则可导致人体严重中毒，甚至死亡。同样，各种药物一旦超过安全使用剂量，即可引起毒效应。

从现代毒理学的观点看，毒物的含义非常广泛。其一，是指机体正常生命活动不存在也不需要的外源性物质（xenobiotics），又称非生理性物质，包括化学物、物理因素和生物学因素；其二，是指机体正常生命活动需要一定数量但过量摄入或暴露的物质，如某些营养物质、维生素、必需微量元素等；其三，是指机体正常生命活动过程中自身产生的内源性有害物质，如胆红素、胆汁酸、某些激素和神经递质、含氧自由基等，它们因为不能被及时转化清除或稳态平衡失调，可致在体内过量蓄积。

可致卵巢损害或以卵巢损害为主的物质，可称为卵巢毒物（ovarian toxicants）。卵巢毒物的种类繁多，分类方法也不少。例如按毒物的来源、用途及分布范围，可将毒物分为工业毒物、环境毒物、食品中的毒物、军事毒物、日用品中的毒物、医用品中的毒物等。从目前研究看，引起人们高度重视、危害性较大、研究较多的卵巢毒物主要是：①环境内分泌干扰物，包括多环芳香烃类化学物（如多氯联苯等）、酚类化学物（如壬基酚等）、农药（如有机氯农药等）、有机溶剂（如正己烷、二硫化碳等）、金属类金属（如镉、砷等）等，这是一大类在环境中广泛存在且为人们广为接触的毒物，对卵巢（尤其是卵巢功能）有明显的毒性损害作用。②生活中的毒物，包括室内污染物、烹调油烟、嗜好品（如吸烟等）、包装材料中毒物（如邻苯二甲酸盐、壬基酚、氯乙烯等）以及保健品、美容产品、化妆品等，这是人们日常生活中经常性暴露的一大类毒物。近年来，基于女性的社会学特征（如社会地位、社会角色、社会分工等），这类毒物对女性健康（包括卵巢的健康）的影响尤其令人关注。③食品中有毒有害物质和医用药物：前者包括食品变质后产生的毒素以及食品中不合格的添加剂，如组胺、抗生素残留、瘦肉精等；后者包括各种化疗药物、类固醇激素、抗精神病药物、抗衰老药物、医用放射性核素（如¹³¹I等），它们对卵巢的毒副作用也引起了广泛重视。此外，还应该关注新材料（如电子信息材料、新能源材料、纳米材料、新复合材料、新型功能材料、生物医用材料、新型建筑及化工新材料等）、不良的职业性心理、社会因素（如职业紧张、“三班倒”管理制度、强体力劳动等）以及不良生活习惯与行为方式（如高脂饮食或素食等）对卵巢的毒性损害作用，这些问题尚待深入研究。

（二）卵巢毒性与毒作用

1.卵巢毒性与毒作用

毒性（toxicity）是指在特定条件下，化学物导致机体有害作用的一种内在的、固有的能力。化学物具有的导致卵巢损害的内在的、固有的能力则为卵巢毒性（ovarian toxicity）。毒性是物质一种与生俱来的、不变的特性，是通过测量该物质在特定条件下对机体产生的毒作用大小来确定的，如通过规范的急性毒性试验来评价毒物的急性毒性等。化学物毒性的大小取决于物质的化学结构。显然，有必要系统研究化学物的化学结构及其理化特性与该物质毒性之间的相互关系。

根据毒物暴露剂量与时间不同（如大剂量一次性暴露或较小剂量较长时间暴露或小剂量长时间暴露），毒性可分为急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性，或分为短期毒性和长期毒性；根据引起的毒效应类型，毒性又可分为一般毒性和特殊毒性（致畸、致癌和致突变性）。

毒作用（toxic effects），也常称为毒性作用或毒效应，是指在一定条件下，化学物导致机体发生的有害生物学改变。在一定条件下，化学物导致卵巢发生的有害生物学改变，即为该毒物的卵巢毒作用（ovarian toxic effects）。

毒作用和毒性的概念是不同的。毒性是化学物固有的生物学内在属性，我们不能改变化学物的毒性，毒性大小的决定性因素是化学结构；而毒作用是化学物毒性在某些条件下引起机体出现的有害的生物学效应，是化学物内在毒性在一定条件下（如一定的暴露剂量、暴露途径等）的外在表现，影响毒作用大小的决定性因素是作用剂量。任何一种化学物在一定条件下都可能对机体产生毒作用。一个化学物质的毒作用总是与一定剂量联系在一起的，影响毒作用大小的因素主要是剂量以及与剂量有关的暴露特征（如暴露时间、暴露途径、暴露频率等）。

毒物的卵巢毒性或毒作用主要表现为两类：一是影响卵巢细胞的分化、增殖与成熟，如抑制胚胎早期卵巢细胞的定向分化、抑制出生后卵母细胞的增殖与成熟、促进卵巢颗粒细胞凋亡等；二是影响卵巢细胞的功能，如抑制卵巢颗粒细胞雌、孕激素的合成与分泌功能，损害卵巢的生殖功能，影响下丘脑-垂体-卵巢轴的机体内分泌平衡调节功能等。毒物的卵巢毒性损害作用常存在多代和跨代效应，表观遗传学改变和机体损伤修复机制在其中的作用和意义不容忽视。

2.卵巢作为靶器官

（1）选择性毒性与靶器官：

选择性毒性一般是指化学物在不同物种间的毒性差异。目前认为，化学物的这种毒性差异（即选择性毒性）可发生在物种之间，也可发生在同种属群体中个体之间（易感人群为高危人群）或同一个体内不同器官或系统间（易感器官为靶器官）。

外源化学物直接或主要损害的器官称为该物质的靶器官（target organ），如脑是甲基汞的靶器官，肾和卵巢是镉的靶器官等。常见的靶器官有神经系统、血液和造血系统、生殖系统以及肝、肾、肺等。卵巢也是许多毒物的重要靶器官，如双酚A、镉、二硫化碳、多氯联苯等毒物。

人群中化学物的选择性毒性表现源于个体易感性的不同。在同一环境条件下，少部分人出现患病甚至死亡，而大部分人反应不大。易受环境因素损害的易感人群称为高危险人群。在同一污染环境中，高危险人群比正常人出现健康危害较早而且较严重。构成这种易感性的生物学基础有：①年龄；②性别；③遗传因素；④营养及膳食；⑤健康状况；⑥适应和耐受性等。

（2）卵巢作为靶器官的证据：

某个特定的器官成为毒物的靶器官，可能同该器官与该毒物间存在的生物学联系、毒动学、毒效学特点等多种因素有关。例如，该器官为毒物吸收或排泄器官；该器官的血液供应特点或具有特殊的摄入系统；该器官代谢毒物的能力和活化/解毒系统平衡；存在特殊的酶或生化途径或存在与毒物结合的特殊的生物大分子等。

卵巢是许多环境有害因素（如镉、铅、二硫化碳、酚类化合物、农药等化学因素，电离辐射、全身振动等物理因素，人乳头状瘤病毒、疱疹病毒等生物因素）的重要靶器官之一。

以往的研究表明，毒物［如镉、2，5-己二酮、壬基酚、邻苯二甲酸二异辛酯（Di-2-ethylhexyl phthalate，DEHP）等］可在卵巢中明显蓄积，导致卵巢生长发育、形态结构与细胞功能损害，如胚胎期卵巢细胞定向分化与成熟的异常、卵巢细胞发育障碍、性早熟、卵巢功能早衰、动情周期障碍、排卵异常、卵巢肿瘤等疾病等。卵巢颗粒细胞类固醇类激素（如雌激素、孕激素等）合成、分泌的过程中，各种酶、卵巢细胞中存在的各种受体［如雌激素受体（estrogen receptor，ER）、促滤泡激素受体（follicle-stimulating hormone receptor，FSHR）等］等常是环境毒物重要靶分子。

哺乳动物的卵巢含有数量有限的不同发育阶段的卵泡，这些卵泡无法再生。有毒化学物质和药物可以导致卵泡损失。这些制剂针对的卵泡群不同，可以产生各种各样的后果，即从暂时性不育（破坏窦卵泡）到卵巢早衰（premature ovarian failure，POF）（完全丧失原始卵泡）。确定卵巢毒性的机制可能是复杂的，因为毒性可归因于物种、毒株和靶组织的特异性。肝内外代谢参数差异也可能影响卵巢毒性。因此，每一个因素都必须从单独和整体两个角度来评估。虽然化合物的肝代谢通常决定卵巢毒性处置和排除，但化学诱导的卵巢损伤必须考虑卵巢代谢的参与。在某些疾病状态下，如肝硬化或癌症，肝脏中的某些代谢途径可能无法正常工作。这可能导致更高的全身暴露，使其他代谢途径占优势，在某些情况下涉及肝外组织，包括卵巢。这种代谢可能涉及化学物质的生物激活，循环代谢物的进一步生物激活，或活性/毒性代谢物的解毒能力下降。因此，卵巢代谢可能在外源性化学物（包括药物）引起的卵巢毒性中发挥重要作用。

（三）卵巢毒理学的剂量-反应（效应）关系研究

在卵巢毒理学研究中，剂量-反应（效应）关系研究十分重要。

1.剂量和反应（效应）

剂量（dose）是决定外源化学物对机体损害作用的重要因素。其概念较为广泛，主要指外源化学物与机体接触或被机体吸收或直接导致机体损害的量。表示剂量的指标可分为三类：一是暴露剂量（exposure dose）或称接触剂量，指机体或器官/组织/细胞实际暴露或接触的量，又称为外剂量（external dose），常用指标有摄入量、注射剂量、灌胃浓度、空气或饮用水或食物中毒物的浓度等；二是吸收剂量（absorbed dose），又称内剂量（internal dose），指已被机体吸收进入血液到达体内的量，如血液、尿中毒物或其活性代谢产物的浓度或量就是常用的吸收剂量指标；三是作用剂量（action dose），又称生物有效剂量（biologically effective dose），是指被吸收且到达毒作用器官组织产生毒作用的剂量。常用的剂量指标有靶剂量（target dose）、送达剂量体外细胞培养染毒剂量等。

化学物对机体的损害作用的性质和强度，除了与该化学物毒性密切相关外，直接取决于其在靶器官中的生物有效剂量，但测定此剂量比较复杂。一般而言，如果暴露的剂量愈大，毒物吸收剂量愈大，靶器官内的剂量也愈大，最后毒物生物有效剂量也就愈大，则常可以用暴露剂量或吸收剂量来估计毒物产生效应的剂量。在毒理学中，机体最常见的暴露途径为经口、经呼吸道和经皮肤，此外还有各种注射途径等。暴露剂量以单位体重暴露外源化学物的量（如mg/kg体重）或环境中浓度（mg/m³空气或mg/L）来表示。

暴露特征是决定外源化学物对机体损害作用的另一个重要因素，包括暴露途径和暴露期限及暴露频率等。实际上，暴露特征对毒作用影响的本质是改变了毒作用的剂量。

效应（effect）又称量反应（gradual response），表示暴露一定剂量外源化学物后所引起的一个生物个体、器官或组织的生物学改变。此种变化的程度用计量单位来表示。例如，某种有机磷化合物可使血液中胆碱酯酶的活力降低，四氯化碳能引起血清中谷丙转氨酶的活力增高，苯可使血液中白细胞计数减少等。

在游离器官/组织和完整动物均可观察到效应。但在游离器官/组织中效应的分析和描述远比在完整动物中简单，这是因为游离器官/组织不存在多种整体调解系统和机制，如在整体动物的神经和内分泌调节及转运机制等。所以，在毒理学研究中，研究在人、动物或其他整体生物中毒物暴露实际上发生的效应尤其重要，很多类型的效应只能在整体条件下被观察到，如生长速率（体重）、器官重量改变、血压和葡萄糖水平上升或下降等。

不同的化学物有不同的毒作用，即便是同一外源化学物，在不同动物机体条件下，其所致效应也不同，效应类型也不同。例如药物沙利度胺（反应停）是强烈的人类致畸物，但在大、小鼠中则不然。

反应（response）又称质反应（quantal response），指在暴露某一化学物的群体中，出现某种效应的个体在群体中所占比率，一般以百分率或比值表示，如患病率、死亡率、肿瘤发生率等。其观察结果只能以“有”或“无”“异常”或“正常”等计数资料来表示。

2.剂量-反应（效应）关系研究的应用

剂量-反应（效应）关系（doseresponse/effect relationship）是毒理学研究中十分重要的概念，是指外源化学物作用于生物体的剂量与引起的生物学改变的发生率或作用强度之间的相互关系。通常，随着剂量的增加，外源化学物导致的某种生物学作用的发生率或作用强度也随之增加或减少。若以剂量为横坐标，以引起的生物作用发生率或作用强度为纵坐标，则可获得相应的剂量-反应关系或剂量-效应关系曲线。剂量-反应（效应）曲线的形状是由于外源化学物导致的生物学作用或作用强度存在个体生物学差异的缘故，反映了人体或实验动物对外源化学物毒作用易感性的分布。

剂量-反应（效应）关系研究在卵巢毒理学研究乃至公共卫生与预防医学领域中具有重要意义，应用广泛。

（1）阈值的估测：

通过合理的设计获得的剂量-反应关系是推定、估测甚至确定化学物毒作用阈值［如无明显有害作用剂量（no observed adverse effect level，NOAEL）/最低观察到的有害作用剂量（lowest observed adverse effect level，LOAEL）、阈剂量、基准剂量等］的重要基础，也是化学物安全性评价与风险评估的主要内容。例如，通过合理的实验设计的慢性毒性试验可得到受试物卵巢毒作用的LOAEL和NOAEL或基准剂量，从而获得阈值的近似值。

（2）因果关系的判断：

相对于人群流行病学调查资料，通过毒理学实验获得的结果受外界环境因素的影响和干扰较少。因此，获得有统计学意义的线性剂量-反应（效应）关系对于确定化学物与该毒效应间的因果联系，具有更重要的意义。

（3）毒作用强度与效能分析：

为了比较两种或多种化学物毒作用（如比较双酚A与双酚E的雌激素样作用），可比较强度和效能。强度（potency）是指相等效应时的剂量差别，效能（efficacy）是指可引起的最大效应的差别。

（4）毒作用特征分析：

剂量-反应（效应）曲线可以得出其他重要信息。例如，直线化数据的斜率提供了相应毒物的特征信息：直线斜率大，则该毒物与特定靶器官相互作用，引起毒作用；而直线斜率小则表示该毒物易引起非特异性毒性，如麻醉作用。

（5）毒物兴奋效应分析：

有些毒物（包括卵巢毒物）的剂量-反应关系既非阈值模型，又非线性模型，其基本形式是U形。U形曲线通常被称为毒物兴奋性剂量-反应关系曲线，如镉的雌激素样作用，即在低剂量条件下表现为适当的兴奋（雌激素样效应）反应，而在高剂量条件下表现为抑制作用。

（6）易感性分析：

通过进量反应关系研究，比较在同一环境条件下（如制鞋业正己烷暴露），不同人群（不同年龄段刷胶女工）健康危害（月经异常）出现的快慢和严重程度，进行人群的易感性分析。

（7）其他：

利用剂量-反应（效应）关系资料，计算急、慢性毒性参数；进行化学物时间-剂量-反应（效应）关系分析，可反映毒作用变化的时间发展趋势等。

3.时间-反应（效应）关系研究

时间-反应（效应）关系在毒理学研究中同样具有重要意义。这主要涉及两个方面，一是在固定剂量时，研究毒效应发生随时间变化而变化的规律；二是对于相同的效应，研究与时间、剂量的关系。

实际上，研究毒物暴露（包括不同时点暴露）对大、小鼠阴道开口时间、月经 /动情周期性变化、卵子成熟变化、卵巢激素周期性变化、卵巢功能退化时间等的影响是卵巢时间毒理学研究的重要内容。

（四）安全性与风险度

1.安全性

在毒理学研究中，安全（safe）是指一种化学物在规定的使用方式和用量条件下对机体不产生任何损害，既不引起急性、慢性中毒，亦不对接触者及后代产生潜在的危害。安全性（safety）则是指在规定条件下化学物暴露对人体和人群不引起健康有害作用的实际确定性。也可认为，安全性是在一定接触水平下，伴随的危险度很低，或其危险度水平在社会所能接受的范围之内的相对安全概念。其目的是最大限度保护人类的健康。卵巢安全性及其评价研究在卵巢健康评估和妇幼卫生保健中尤其具有重要意义。

安全性是毒理学中的重要概念，从某种意义上讲，它引导、伴随或推动了毒理学研究的发展进程。安全性的概念催生了安全限值，促进了安全性评价内容和方法的研究，构成了现代毒理学研究与应用的重要内容。

然而，安全性及毒理学安全性评价的研究与应用中存在的问题值得关注。第一，安全是相对的，安全性的概念也是相对的，绝对的安全显然是不存在的，安全性评价的不安全性难以确定；第二，基于安全性概念发展起来的评价内容和方法难免烦琐庞杂，给实际工作带来困难；第三，绝对的安全不存在，那么试图通过安全性评价以保障人类健康的安全，也显得力不从心。

2.风险度

又称危险性或危险度，系指在具体的暴露条件下，某一种因素对机体、系统或（亚）人群产生有害作用的概率。相对于安全性，风险度（risk）是毒理学评价研究中提出的重要的新概念。安全性强调“不产生”健康危害的条件与规定，而风险度着力于研究特定条件下“产生”健康危害的可能性。

人类的各种活动都会伴随有一定的风险度存在（表1-1）。

风险评估、管理和交流已成为现代管理毒理学的重要内容。

危害性的概念与风险度不同。危害性（hazard）是指化学物对机体或（亚）人群产生有害作用的实际可能性。这是一个在社会舆论中广泛应用但学术含义较含糊的概念，并未涉及剂量的大小或/和毒效应（反应）的严重程度，而主要强调实际情况下发生毒作用的可能性大小。一般而言，毒性大的毒物危害性也大，反之亦然，但常有例外。例如，剧毒类毒物氰化物与毒性相对较小的铅比较，其危害性小得多，原因是后者的分布范围大，接触机会较多，因而发生铅中毒的可能性大。危害性的概念在毒物实际的管理中常被使用。如果能进一步明确毒效应及其观察人群范围，开展环境有害因素危害性评估（如环境镉暴露致育龄妇女多囊卵巢危害性、环境雌激素致女童性早熟危害性等评估）或许更有价值。