第一节　优生学及其发展

一、优生学的概念

生物进化的规律是由低级阶段发展到高级阶段，其进化过程是通过优胜劣汰的方式来实现的。优生是人类长期进化和发展过程中在生育上的理想要求，符合生物进化的规律。在人口再生产过程中，人类需通过代际更替，不断消除劣质个体、增加优质个体、改善遗传素质，以求得生存和发展。

优生学(Eugenetics)是研究提高胎儿、新生儿生命质量以及身体素质、增强智力水平、研究改进人种的科学，也被称为民族健康学。它关系到人口素质的提高，对个人、家庭、民族及整个人类都有着现实和深远的影响。后代智力是优生学最关注的问题之一，人才是世界上所有资源中最宝贵的资源，因此社会应重视生命的生产调节——即生育。

二、优生学科的发展

随着医学遗传学、细胞遗传学、细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、人类遗传学、医学遗传学等基础学科和现代医学技术的发展，优生学理论得到了进一步充实。优生学是由遗传学、医学、心理学、人口学、社会科学等学科相互渗透、发展起来的边缘学科及综合性的应用学科，是以遗传学为基础，跨越自然科学和社会科学的一门学科。

(一)正优生学

正优生学又称演进性优生学或积极优生学(Positive eugenics)，是研究如何促进体力和智力优秀的个体繁衍，从而提高人类群体中良好基因的频率，提高有利表型产生，使在遗传上理想的优秀基因，通过人工授精、试管婴儿、胚胎移植、基因工程等途径大量繁殖，使社会人口优质化。如建立冷冻精子库和卵子库，储存生殖细胞，必要时进行人工授精或体外授精，以繁殖优秀个体。这种具有优秀基因的受精卵(胚胎)可以移植于子宫内，也可以在体外培养，实行人工的单性繁殖，通过两个未受精的卵子的“细胞融合”繁殖出单亲人，这样使优秀个体不断繁衍后代。自1978年9月25日在英国剖腹产出生了世界上第一个试管婴儿后，截至2006年6月全世界试管婴儿已超过300多万例。

(二)负优生学

负优生学又称预防优生学，是防止患有遗传病、先天缺陷等不良个体的出生，从而降低人类群体中不良基因的频率，减少不利表型产生，减少群体中有害基因发生的频率，减少遗传病患儿出生，涉及遗传病防治。预防性优生学是设法避免将遗传性疾病的基因传给后代，防止不健康或不正常的“缺陷儿”出生，免除个人和家庭的不幸，并减轻国家、社会的负担。包括婚前检查、避免近亲结婚、选择理想的结婚和生育年龄、最佳受孕时机、优生咨询、孕期保健、产前诊断、进行选择性流产以及优生立法等。

(三)其他优生学科

1.临床优生学:包括婚前保健、孕前和孕期保健、产期保健(分娩监护)、遗传咨询、产前诊断、选择性流产、产伤疾病预防与治疗，防止出生缺陷儿、提高出生人口素质。

2.基础优生学:包括人类遗传学、医学遗传学、行为遗传学、胚胎学、畸胎学、毒理学、分子遗传学等;分子遗传学是分子生物学和遗传学相互渗透的产物，运用新的分子生物学技术分析遗传现象。

3.遗传流行病学:遗传流行病学是近年发展起来的一门边缘学科，是运用遗传学、流行病学的方法和原理，研究与亲缘有关疾病在人群中的发生、发展及分布原因和规律，制定预防或控制对策的学科。遗传流行病学(genetic epidemiology)的雏形在20世纪50年代已形成，到70年代后期渐趋成熟，1978年由Morton和Chung正式使用。遗传流行病学理论的基础是群体遗传学和流行病学;它应用流行病学群体资料收集和处理的方法，以及分子遗传学的实验手段，借助生物统计学的有关原理和方法来研究和阐明遗传因素、环境因素以及这两种因素的交互作用在疾病形成中的作用，着重研究疾病发生中遗传与环境因素所起的作用、作用方式和疾病的控制方法。

遗传流行病学主要解决以下问题:①疾病是否有家庭聚集性或家庭相似性;②如果有家庭聚集性，是什么原因引起的?是由共同环境因素，生物学的遗传易感性，还是文化教养的危险因子所引起?③遗传易感性是如何传递的?即遗传方式是什么?是单基因遗传还是多基因遗传?多基因遗传中有无主基因作用?子代中再发风险率是多少?基因与环境因子间的交互作用如何?

4.社会优生学:包括社会学、人口学、法学、伦理学、经济学、政策学，涉及众多的学科与文化传统、伦理、道德、法律和社会问题。

三、生殖毒性与发育毒性

环境中的有害因素，对生殖及发育过程造成不利影响的作用称为生殖、发育毒性，统称之为生殖毒性或发育毒性。生殖和发育毒理学是研究外源化学物紊乱整个生育环的原因、机理、效应，并进行预防的学科。考虑到两性亲代和子代的关系与差别，侧重亲代的为生殖毒性，而侧重子代的为发育毒性。生殖是一个连续的过程，不同发育阶段体现个体从小到大，从单细胞分化到器官变化的过程，发育毒性的暴露时期比生殖毒性长。

(一)生殖毒性

生殖毒性又称性腺毒性，指环境中有害因素对生殖系统造成的有害效应。生殖系统(生殖器和相关神经内分泌系统)的结构和功能发育正常和在生殖年龄内保持良好的状态，是保障子代健康发育的首要条件。生殖毒性指环境因素对雌性或雄性的生殖功能以及对妊娠的有害影响。

雌性毒性指对雌性生殖系统的有害影响，影响女性生殖细胞的生存与内分泌功能，使激素水平发生变化。例如青春期开始的时间、月经周期、性行为、受精、妊娠结局、分娩、哺乳等功能的异常，以及卵巢早衰(premature cvarian failure)，使生育力下降。在妊娠期间暴露于有害外源化学物，不仅能损害母体也会损害胎儿。如妊娠妇女的酒精中毒能引起胎儿酒精综合征，使胎儿发育迟缓、头围过小以及精神障碍。

雄性毒性指对雄性生殖系统的有害影响，表现为雄性生殖器官和相关的内分泌系统的异常。男性生殖细胞对外界环境中致突变因子作用(如化学物质)很敏感，发育中的精子、成熟精子易受损，使其遗传特性改变;毒物可随精液排出，影响精子的活动能力和寿命。如当睾丸被损害后，会引起雄性激素水平低下和精子数目减少，导致性行为、受精力、妊娠结局的变化以及其他内分泌系统的变化，使生殖能力下降。酒精中毒的人比较多见睾丸萎缩和前列腺萎缩;镉中毒能引起动物睾丸的损害。

(二)发育毒性及其主要表现

发育毒性指发育中的生物体自受精卵、胚胎期、胎儿期乃至出生后新生儿、婴儿、性发育成熟期个体，由于暴露于有害环境因素而产生的毒性效应;也有人将发育期扩展到衰老和整个生命过程。外环境因素的暴露时期包括从妊娠前双亲的暴露、胚胎产前发育期暴露、产后直至性成熟阶段内的暴露。发育毒性的主要表现包括以下几个方面。

1.发育机体死亡

发育机体死亡即指在化学物质的影响下，受精卵未发育即死亡、胚泡未着床即死亡、着床后生长发育到一定阶段时死亡，早期死亡被子宫吸收或自子宫排出，即出现自然流产;晚期死亡成为死胎。在实验条件下，胚胎死亡常与畸形同时发生，似乎它们是同一类损伤的不同程度反应。一般为毒物进入母体影响胎盘与胚胎发育，引起胚胎异常或死亡;或干扰胚胎正常发育、导致流产。

2.畸形或形态结构异常

畸形或形态结构异常主要指胎儿形态结构缺陷或异常，指持久的、解剖学的改变，是在出生时或流产时马上能够确认的所有异常，是化学物质干扰胚胎正常发育而造成的后果，如反应停引起的海豹儿畸形。通常结构缺陷是动物实验评价致畸作用的主要参数。

3.生长改变

生长改变即发育延迟或生长发育迟缓(growth retardation)。指子代器官或身体的重量和大小出现变化，胎儿的生长发育指标低于正常水准;例如低体重儿、小脑畸形(microcephalia)和小眼畸形等。胎儿的生长发育指标比正常对照的平均值低2个标准差时，即可定为生长迟缓。能引起胚胎死亡和畸形的毒物多数能引起生长迟缓，生长迟缓造成的局部发育不全可视为畸形，酒精、华法林(warfarin)以及孕妇吸烟等可以造成胎儿生长迟缓。

4.功能缺陷

功能缺陷包括器官系统、代谢、生殖、免疫和行为等功能的变化。功能发育不全不像形态上的畸形那样容易识别，有些功能缺陷需要在出生后经过一定的阶段发育始趋完善或出生后相当一段时间后才能诊断，如听力或视力异常、精神发育迟缓，而生殖功能的异常要到青春期后才会表现出来。Klaiman等报告，在追踪观察一年所发现的畸形儿中，出生后即诊断者约40%，一部分功能不全也可能是由于未被发觉的形态结构异常造成，如神经系统机能发育不全、免疫功能低下。

5.其他影响

由于胎儿的细胞增生非常活跃，对致癌物特别敏感。在动物实验中已经观察到多环芳烃等致癌物有经胎盘对子代动物致癌问题。人类现在通过流行病学调查确定己烯雌酚(stilbestrol)可经胎盘致癌。己烯雌酚是治疗先兆流产的药物，在妊娠前3个月内服己烯雌酚的孕妇所生的女儿中，在成人后容易发生阴道腺癌。

(三)发育毒性特点

胚胎毒性和致畸毒性等发育毒性有一些共同的规律。

1.对不同发育阶段的效应

在生育环的不同阶段，如受到外界有害因素的攻击，会出现不同的毒效应，即毒性的表现要依赖作用在个体发育过程中的某一阶段，显著的差别可以由不同发育阶段的“危险期”(critical periods)来表达。器官形成期是胚胎期中的一部分，还可以细分为各脏器的形成期，致畸剂在器官形成期可以造成结构发育缺陷，如反应停作用于四肢的形成期，可造成新生儿上下肢体缺少或短小(海豹儿现象)。

2.种属差别

个体对生殖毒物的敏感性决定于受精卵的基因型以及所处的不同发育阶段。随个体遗传因素有关的生化和结构特征不同，对同一外界因素的反应也不同。人类反应停的悲剧没有被预防，很大程度是动物安全性试验评价的不足。因为反应停不能在大鼠和小鼠这些动物身上引起与人类同样的致畸效应。反应停在大剂量时可以引起家兔的致畸，但强度比人弱，而人类对反应停的发育毒性最敏感。

3.剂量-效应关系

生殖毒性和发育毒性均普遍存在剂量-效应关系。在动物实验中可以观察到当一定剂量的外源化学物暴露在一定的时期，就可以引起生殖毒性及子代结构或功能的发育缺陷。

4.直接和间接作用

毒物对亲代可直接产生作用，如直接影响妊娠时的母体，因此，很难分辨是对发育个体的直接作用还是通过母体产生的间接作用。直接和间接作用的结合更加容易引起胎儿或新生儿死亡、胎儿发育迟缓以及骨骼形成迟缓等。

(四)有害作用方式

由于对生殖和发育的基础调节过程依然缺乏了解，所以对生殖和发育毒物的确切作用方式和机理还很不清楚。这些毒物可能通过以下的理论机制来造成生殖功能和个体发育的紊乱。这些变化包括:①突变;②染色体畸变;③细胞分裂紊乱;④核酸组成和蛋白合成改变;⑤减少生物合成所需的必要营养素;⑥减少胚胎和胎儿发育所需的能量供给;⑦破坏酶系统;⑧水和电解质调控紊乱;⑨细胞膜特性改变。

在以上机制的影响下导致胚胎发育的异常，主要的病理变化有:①细胞死亡数上升或下降;②干扰细胞与细胞间的接触连接;③生物合成下降;④病理形态类型增加;⑤组织结构紊乱。在上述的损害无法被发育个体补偿的情况下，机体结构和功能的异常就会表现出来。