毒理学重点.docx

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毒理学重点

食品毒理学

第一章：

绪论

1、毒理学定义:

（1）、是研究外源化学物对生物体损害作用的学科（传统定义）。

（2）、是研究有毒有害物质对生物机体的损害作用、作用机制、危险度评估及其安全性评价与管理的一门学科（现代定义）。

毒理学主要分为三个研究领域，即描述毒理学、机制毒理学和管理毒理学。

2、外源化学物定义：

外源化学物（xenobiotics）是在人类生活的外界环境中存在，可能与机体接触并进入机体内产生危害的一切物质。

3、毒效应产生的过程：

毒理学：

▪接触相————毒物动力学相————毒效相

▪吸收

▪弥散分布

▪剂量→溶解－--→代谢－→靶器官－--→效应

▪挥发排泄

4、毒理学实验原则：

▪原则一，化学物在实验动物产生的作用可以外推于人

▪原则二，实验动物必须暴露于高剂量，这是发现对人潜在危害的必需的和可靠的方法。

▪原则三，选择成年健康（雄性和雌性末孕）实验动物，并选择人可能的暴露途径。

第二章：

毒理学基本概念

1、毒物定义

定义：

在一定条件下，以较小剂量进入机体就能干扰正常的生化过程或生理功能，引起暂时或永久性的病理改变，甚至危及生命的化学物质称为毒物。

2、剂量

可指机体接触化学物质的量或在试验中给予机体受试物的量（外剂量）

3、毒性定义

毒性指化学物质能够造成机体损害的能力。

影响因素：

除了剂量外，接触条件如接触途径、接触期限、速率和频率等因素对化学物质的毒性及性质也有影响。

4、选择毒性定义

是指一种化学物质只对某种生物产生损害作用，而对其他种类生物无害；或只对机体内某一组织器官发挥毒性，而对其他组织器官不具毒作用。

5、毒作用定义、分类

毒作用又称为毒效应，是化学物质对机体所致的不良或有害的生物学改变，故又可称为不良效应、损伤作用或损害作用。

（1）．速发与迟发作用

速发作用（immediateeffect）指机体与化学物质接触后在短时间内出现的毒效应。

迟发作用：

指机体接触化学物质后，中毒症状不明显或虽有中毒症状但已恢复，经过一定的时间间隔才表现出来的毒效应。

远期作用：

致癌物的潜伏期往往很长，从机体与之初次接触到出现肿瘤有时需要20－30年时间。

（2）．局部与全身作用

局部作用（localeffect）：

指发生在化学物质与机体直接接触部位处的损伤作用。

全身作用（systemiceffect）：

指化学物质经血液循环到达体内其他组织器官引起的毒效应。

（3）.可逆与不可逆作用

可逆作用（reversibleeffect）：

指停止接触化学物质后，造成的损伤可以逐渐恢复。

常见于接触化学物质的剂量较低、接触时间较短、损伤较轻时。

不可逆作用（irreversibleeffect）：

是指停止接触化学物质后，损伤不能恢复，甚至进一步发展加重。

（4）.过敏性反应

过敏性反应（hypersensibility）也称变态反应（allergicreaction）。

该反应与一般的毒性反应不同。

6、损害作用与非损害作用区别

（一）损害作用（adverseeffect）

•所致的机体生物学改变是持久的，可逆或不可逆的

•造成机体功能容量，如进食量、体力劳动负荷能力等涉及解剖、生理、生化和行为等方面的指标的改变

•维持体内的稳态能力下降

•对额外应激状态的代偿能力降低

•对其他环境有害因素的易感性增高

•使机体正常形态、生长发育过程受到影响，寿命缩短。

（二）非损害作用（non－adverseeffect）

•所致机体发生的一切生物学变化都是暂时和可逆的

•在机体代偿能力范围之内

•不造成机体形态、生长发育过程及寿命的改变

•不降低机体维持稳态的能力和对额外应激状态代偿的能力

•不影响机体的功能容量的各项指标改变

·不引起机体对其他环境有害因素的易感性增高

损害作用与非损害作用都属于生物学作用，后者经过量变达到某一水平后发生质变而转变为前者。

7、毒作用终点的观察指标

反映毒作用终点的观察指标大致可以分为两类：

一类是特异指标。

另一类是死亡指标。

（特别是在急性毒性评价中，死亡是经常使用的主要指标。

）

8、靶器官定义

化学物质被吸收后可随血流分布到全身各个组织器官，但其直接发挥毒作用的部位往往只限于一个或几个组织器官，这样的组织器官称为靶器官（targetorgan）。

9、剂量

可指机体接触化学物质的量或在试验中给予机体受试物的量（外剂量）

10、剂量-量反应关系与剂量-质反应关系的意义

（1）、计量资料，有强度和性质的差别，可以某种测量数值表示。

如有机磷农药抑制血中胆碱酯酶活性，其程度用酶活性单位的测定值表示。

这类效应称为量反应。

（2）、计数资料，没有强度的差别，不能以具体的数值表示，而只能以“阴性或阳性”、“有或无”来表示，如死亡或存活、患病或未患病等，称为质反应。

•量反应通常用于表示化学物质在个体中引起的毒效应强度的变化；

•质反应则用于表示化学物质在群体中引起的某种毒效应的发生比例。

11、致死剂量

半数致死剂量指化学物质引起一半受试对象出现死亡所需要的剂量，又称致死中量。

LD50

12、阈剂量（thresholddose）

阈剂量指化学物质引起受试对象中的少数个体出现某种最轻微的异常改变所需要的最低剂量，又称为最小有作用剂量（minimaleffectlevel，MEL）。

类似参数是观察到损害作用的最低剂量（lowestobsevedadverseeffectlevel，LOAEL）。

13、最大无作用剂量

最大无作用剂量（maximalno－effectdose，ED0）指化学物质在一定时间内，按一定方式与机体接触，用现代的检测方法和最灵敏的观察指标不能发现任何损害作用的最高剂量。

类似参数是未观察到损害作用的剂量（no-observedadverseeffectlevel，NOAEL）,也称最高无毒剂量。

14、毒作用带

（一）急性毒作用带

急性毒作用带（acutetoxiceffectzone，Zac）为毒性上限与下限的比值，即半数致死剂量与急性阈剂量的比值，表示为：

Zac＝LD50／Limac

Zac值的大小反映急性毒性阈剂量至LD50之间范围的宽窄。

Zac值越大，表明化合物引起急性毒性死亡的危险性越小；反之，则表明化合物引起急性毒性死亡的危险性越大。

（二）慢性毒作用带

慢性毒作用带（chronictoxiceffectzone，Zch）指从慢性毒性阈剂量到急性毒性阈剂量之间的距离，表示为：

Zch＝Limac／Limch

Zch值的大小反映的是产生慢性毒性作用危险性的大小。

Zch值越大，说明Limac与Limch之间的剂量范围大，由极轻微的毒效应到较为明显的中毒表现之间发生发展的过程较为隐匿，易被忽视，故发生慢性中毒的危险性大；反之，则说明发生慢性中毒的危险性小。

15、每日允许摄入量

每日允许摄入量（acceptabledailyintake，ADI）指人终生每日摄入某种化学物质，对健康没有任何已知的各种急性、慢性毒害作用等不良影响的剂量。

即对健康不引起任何可察觉有害作用的剂量。

其单位常以mg/（kg体重·d）表示。

ADI=NOAEL/SF

NOAEL:

未观察到损害作用剂量SF:

安全系数，对非致癌物一般取100。

16、参考剂量

参考剂量（referencedose，RfD）由美国环境保护局（EPA）首先提出，用于非致癌物质的危险度评价。

RfD为环境介质（空气、水、土壤、食品等）中化学物质的日平均接触剂量的估计值。

人群（包括敏感亚群）在终生接触该剂量水平化学物质的条件下，预期一生中发生非致癌或非致突变有害效应的危险度可低至不能检出的程度。

17、计算

例：

试验测得某化合物对大白鼠经口进行急性毒性试验的饲料中最大无毒剂量为100mg/kg，试验用大鼠体重为200g，大鼠平均摄食量为15g/d。

试制定该化合物的人体ADI值。

解：

1、计算出每只大鼠每日对受试物的摄入量：

0.015kg/d×100mg/kg＝1.5mg/d

2、计算出大鼠每日每公斤体重的摄入量：

1.5mg÷200g＝7.5mg/kg体重

3、受试物对大鼠的经口NOAEL值为：

7.5mg/（kg体重·d）

4、外推到人：

ADI=7.5÷100=0.075mg/（kg体重·d）

（例P24）经试验已确定对硫磷农药的人体ADI为0.005mg/（kg体重.d）；食物中对硫磷的人体吸收率为70%，平均60kg体重的人每日进食1000g各类食物；其食物结构为：

粮食400g，蔬菜400g，其他食品200g。

若粮食和蔬菜中均有对硫磷的残留，试计算对硫磷在食物中的最高容许残留量。

第三章：

生物转运和生物转化过程

1、ADME过程

机体对化学毒物的处置简单地分成相互有关的吸收（absorption）、分布（distribution）、代谢（metabolism）及排泄（excretion）四个过程。

化学毒物在体内的吸收、分布和排泄过程称为生物转运（biotransprotation）；化学毒物的代谢变化过程称为生物转化（biotransformation）。

化学毒物的代谢和排泄合称为消除（elimination）。

2、生物膜结构和功能

（1）.结构

一般将生物膜结构描述为流动镶嵌模型。

生物膜主要由脂质和蛋白组成，生物膜表面也含有少量的糖。

生物膜的基本结构是连续排列的脂质双分子层，膜蛋白可以是结构蛋白、受体、酶、载体和离子通道等。

（2）.功能

生物膜主要有三个功能：

①隔离功能，包绕和分隔内环境；

②是进行很多重要生化反应和生命现象的场所；

③内外环境物质交换的屏障。

3、转运方式、特点

a被动转运：

顺浓度梯度进行，不消耗能量的

①简单扩散

②易化扩散：

由载体介导

③滤过

b主动转运:

由载体介导

c膜动转运:

胞吞和胞吐

a被动转运

①简单扩散：

外来化合物在体内的扩散是依其浓度梯度差决定物质的扩散方向。

即由生物膜的分子浓度较高的一侧向浓度较低的一侧扩散，当两侧达到动态平衡时，扩散即中止。

②易化扩散：

不易溶于脂质的外来化合物，利用载体由高浓度向低浓度处移动的过程。

载体：

是生物膜上的蛋白质，可与被转运的外源性化学物形成复合物并携带到膜的另一侧。

③滤过：

滤过是外来化合物透过生物膜上亲水性孔道的过程。

b主动转运：

外来化合物透过生物膜由低浓度处向高浓度处移动的过程。

特点：

①可逆浓度梯度转运，故消耗一定的代谢能量。

②转运过程需要载体参加。

③载体是生物膜的组成成分，有一定的容量；当化合物浓度达到一定程度时，载体可以饱和，转运即达到极限。

④主动转运有一定的选择性。

⑤如果两种化合物基本结构相似，在生物转运过程中又需要同一转运系统，两种化合物之间可出现竞争，并产生竞争抑制。

c膜动转运：

胞吞（吞噬或胞饮）和胞吐。

胞吞：

液体或固体外来化合物被伸出的生物膜包围，然后将被包围的液滴或较大颗粒并入细胞内，达到转运的目的。

胞吐：

大分子物质通过形成小囊泡转移到细胞表面，小囊泡的膜与细胞质膜融合将物质排到细胞外的过程。

4、脂水分配系数定义

脂—水分配系数是当一种物质在脂相和水相的分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值。

5、吸收定义、途径、首过效应

定义：

吸收（absorption）是指外源化学物从接触部位，通常是机体的外表面或内表面（如皮肤，消化道粘膜和肺泡）的生物膜转运至血循环的过程。

吸收途径：

外源化学物主要通过呼吸道、消化道和皮肤吸收。

在毒理学实验研究中有时还采用特殊的染毒途径如腹腔注射、静脉注射、肌内注射和皮下注射等。

首过效应：

外源化学物在从吸收部位转运到体循环的过程中已开始被消除，此即在胃肠道粘膜、肝和肺的首过效应。

6、分布定义、贮存库、常见贮存库有哪些

外源化学物通过吸收进入血液和体液后，随血流和淋巴液分散到全身各组织的过程称为分布。

毒物蓄积部位可被认为是贮存库（storagedepot）。

（一）血浆蛋白质作为贮存库

（二）肝和肾作为贮存库

（三）脂肪组织作为贮存库

（四）骨骼组织作为贮存库

7、排泄途径

毒物通过不同的途径排出机体，主要经肾脏（尿）、经粪便和经肺（呼气）排出。

还可随各种分泌物，如汗、唾液、泪水和乳汁等排出。

一、经肾脏（尿）排泄

肾脏是排泄外来外源化学物最重要的器官，涉及肾小球的被动滤过、肾小管的重吸收和主动分泌。

二、粪便排泄

1．与未吸收的食物混合；2．胆汁排泄；3．肠内排泄；4．肠壁和菌群

8、生物转化的两大类反应、包括的反应类型、及两大类反应产生的影响（作用）

生物转化（biotransformation）是指外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化。

外源化学物生物转化酶所催化的反应一般分为两大类，称为Ⅰ相反应和Ⅱ相反应：

Ⅰ相反应包括：

水解反应、还原反应和氧化反应。

Ⅱ相反应包括：

葡萄糖醛酸化、硫酸化、乙酰化、甲基化，与谷胱甘肽结合以及与氨基酸结合。

外源化学物生物转化的结果：

1、水溶性显著增加，加速其排泄；

2、是改变其毒效学性质：

代谢活化（metabolicactivation）或生物活化及灭活。

Ⅰ相反应指经过氧化、还原和水解等反应使外源化学物暴露或产生极性基团，如-OH、-NH2、-SH、-COOH等，水溶性增高并成为适合于Ⅱ相反应的底物。

通常仅导致水溶性少量的增加。

生物转化的Ⅰ相反应：

主要包括氧化、还原和水解反应。

Ⅱ相反应（又称为结合作用）。

Ⅱ相反应中，毒物原有的功能基团或由Ⅰ相反应引入（暴露）的功能基团与内源性辅因子反应。

除了甲基化和乙酰化结合反应外，其他Ⅱ相反应可导致外源化学物的水溶性显著增加，且加速其排泄。

第四章：

化学物质的毒理机制

1、终毒物定义、增毒定义

终毒物：

指与内源靶分子（如受体、酶、DNA、微丝蛋白、脂质）反应或严重地改变生物学（微）环境、启动结构和（或）功能而表现出毒性的物质。

增毒（toxication）或代谢活化（metabolicactivation）：

外源化学物经生物转化使其毒性增强，甚至可产生致畸、致癌效应的过程

2、增毒使化学物转变为四类物质

最为多见的情况是增毒使外源化学物（有时也包括机体的其他分子）如氧和氧化氮（NO）转变为：

亲电物、自由基、亲核物、氧化还原性反应物。

3、自由基对机体的影响

自由基在体内虽然不断产生，但也不断为机体的防御体系（自由基清除体系）所清除。

在生理条件下，处于平衡状态下的自由基浓度很低，不仅不会对机体造成损伤，而且还具有重要的生理功能。

但当环境中的物理因素或外源化学物质直接或间接诱导产生的大量自由基超过了机体的清除能力，或内源性自由基产生和清除失去平衡，就会使机体处于氧化应激（oxidativestress），进而造成机体的损害。

4、解毒定义、对不同对象的解毒方式

排除终毒物或阻止其形成的生物转化过程称为解毒。

（1）．无功能基团毒物的解毒

无功能基团的化学物如苯、甲苯以I相和II相反应方式解毒

（2）．亲核物的解毒

亲核物一般通过在亲核功能基团上的结合反应来解毒。

羟化的化合物通过硫酸化作用、葡萄糖醛酸化作用、偶尔也通过甲基化作用来结合。

（3）．亲电物的解毒

亲电性毒物的解毒一般是与巯基亲核物谷胱甘肽结合而解毒。

（4）．自由基的解毒

通过超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPO）或过氧化物酶体中的过氧化氢酶（CAT）来实施的。

（5）．蛋白质毒素的解毒

据推测，细胞内外的蛋白酶参与有毒多肽的失活作用。

5、毒物对靶分子的影响

（1）．靶分子功能失调

（a）活化靶蛋白分子，模拟内源性配体，例如：

吗啡激活鸦片受体；佛波酯和铅离子刺激蛋白激酶C。

（b）更多情况下，化学物通常抑制靶分子的功能。

（2）．靶分子的破坏

除了加合物形成以外，毒物还可通过交联和断裂而使内源分子的初级结构改变。

（3）．新抗原形成

虽然外源化学物或其代谢物的共价结合对于免疫系统功能的影响通常是不重要的，但在某些个体，这些发生变化了的蛋白质常激发免疫应答。

（4）、化学物引起的生物学微环境改变

某些外源化学物不是通过或不完全通过与特定内源性靶分子交互作用而引起毒性，而是通过改变生物学微环境而导致毒性。

第五章：

外源化学毒性作用的影响因素

1、毒性作用影响因素主要包括哪几个方面

①化学物因素；②机体因素；③化学物与机体所处的环境条件。

④化学物的联合作用。

2、化学物因素主要包括几点

一、化学结构

（1）.取代基的影响；

（2）.异构体和立体构型；（3）.同系物的碳原子数和结构的影响；（4）.分子饱和度；（5）.与营养物和内源性物质的相似性

二、理化性质

（1）.溶解性

（2）.大小

较小分子量（<200）的亲水性分子如乙醇或尿素能经膜孔（直径为0.4nm）以滤过方式越过膜。

（3）.挥发性

在常温下挥发性大的液态化学物易形成较大的蒸气压，易于经呼吸道吸入。

（4）.比重

（5）.电离度和荷电性

pKa值不同的化学物在pH不同的局部环境中电离度不同，影响其跨膜转运。

三、不纯物和化学物的稳定性

3、联合作用定义

同时或先后接触两种或两种以上外源化学物对机体产生的毒性效应被称为联合作用。

4、非交互作用中相加作用和独立作用的区别

（1）．相加作用（additionjointaction）

相加作用指每一化学物以同样的方式，相同的机制，作用于相同的靶，仅仅它们的效力不同。

它们对机体产生的毒性效应等于各个化学物单独对机体产生效应的算术总和。

（2）.独立作用（independentaction）

在这一事件中，各化学物不相互影响彼此的毒性效应，作用的模式和作用的部位可能不同，各化学物表现出各自的毒性效应。

5、交互作用中协同作用和加强作用的区别

（1）．协同作用（synergisticeffect）

化学物对机体所产生的总毒性效应大于各个化学物单独对机体的毒性效应总和，即毒性增强，称为协同作用。

（2）．加强作用（Potentiationjointaction）

一种化学物对某器官或系统并无毒性，但与另一种化学物同时或先后暴露时使其毒性效应增强，称为加强作用。

第六章化学毒物的一般毒性作用

1、急性毒性概念

急性毒性（acutetoxicity）是指机体（实验动物或人）一次或24h内多次接触外源化学物后在短期内所产生的毒性效应，包括一般行为和外观改变、大体形态变化以及死亡效应。

2、实验动物选择原则

急性毒性试验选择动物的主要原则：

尽量选择急性毒性反应与人近似的动物；易于饲养管理、试验操作方便的动物；繁殖生育力较强，数量较大能够保障供应；价格较低，易于获得的动物。

3、剂量要求

总的原则是先用少量动物，以较大的剂量间隔（一般是按几何级数）染毒，找出10％～90％（或0%～100%）的致死剂量范围。

然后即可设计正式试验的剂量和分组。

剂量组数根据试验设计所选用的LD50计算方法来确定。

可根据以下公式计算各组剂量：

i＝（lgLD90-lgLD10）/（n-1）或i＝（lgLD100-lgLD0）/（n-1）

式中i为组距（相邻两个剂量对数剂量之差）；n为设计的剂量组数。

4、蓄积毒性作用概念

外源化学物进入机体后，经过代谢转化排出体外。

但是当其连续地、反复地进入机体，而且吸收速度或总量超过代谢转化排出的速度或总量时，化学物质就有可能在体内逐渐增加并贮留，这种现象称为化学物质的蓄积作用。

外源化学物的蓄积作用是发生慢性毒性作用的基础。

当实验动物反复多次接触化学毒物后可以用分析方法在体内测出物质的原型或其代谢产物时，称为物质蓄积。

但有的化学毒物在长期接触后，机体内虽不能测出其原型或代谢产物，却出现了慢性毒性作用，称之为功能蓄积。

5、蓄积系数计算方法：

6、根据K对毒性分级

蓄积系数（K）

蓄积作用分级

<1

1~

3~

5~

高度蓄积

明显蓄积

中等蓄积

轻度蓄积

例：

40只动物，随机分为两组，一为染毒组，一为对照组，每组20只，雌雄各半。

实验刚开始时按化学物的0.1LD50剂量给予试验组染毒，以4天为一期，按1.5倍的比例增加染毒剂量。

当第21天时，实验组累积死亡数仍未达到一半，结束实验。

试计算该化合物的积累系数范围。

接触天数

1-4

5-8

9-12

13-16

17-20

每天接触剂量（LD50）

0.10

0.15

0.22

0.34

0.50

4日接触总剂量（LD50）

0.40

0.60

0.90

1.36

2.00

累积接触总量（LD50）

5.26

K=5.26>5

根据蓄积系数分级标准，此化合物属于轻度蓄积物质。

7、亚慢性毒性概念、慢性毒性概念

（一）亚慢性毒性的概念

亚慢性毒性是指实验动物或人连续较长期接触外源化学物所产生的中毒效应。

（二）慢性毒性的概念

慢性毒性是指实验动物或人长期（甚至终生）反复接触外源化学物所产生的毒性效应。

所谓长期，一般是指2年。

第七章外源化学物致癌作用

1、定义：

直接致癌物、前致癌物、终致癌物、近致癌物

（一）、直接致癌物

有些致癌物可以不经过代谢活化就具有活性，称为直接致癌物。

（二）、前致癌物

大多数致癌物必须经过代谢活化才具有致癌活性，这些致癌物称为前致癌物。

（三）、终致癌物

经过代谢转化最后产生的活性代谢产物称为终致癌物。

（四）、近致癌物

在活化过程中接近终致癌物的中间产物称为近致癌物。

2、化学致癌物分类、遗传毒性致癌物定义及分类、非遗传毒性致癌物定义、促癌剂定义

（一）遗传毒性致癌物

指进入细胞后与DNA共价结合，引起机体遗传物质改变，导致癌变的化学物质。

（1）.直接致癌物:

（2）.前致癌物：

前致癌物分为天然和人工合成两大类。

（3）.无机致癌物

（二）非遗传毒性致癌物：

不作用于机体遗传物质的化学致癌物。

这一类致癌物经过致突变试验证明，不能与DNA发生反应。

（1）.促癌剂：

本身并无致癌性，但能促进、增强遗传毒性致癌物的毒性

（2）.细胞毒物

（3）.激素

（4）.免疫抑制剂:

主要对病毒诱导的恶性转化起增强作用

（5）.固态物质

（6）.过氧化物酶体增生剂：

过氧化物酶体增殖可导致细胞内氧自由基过量生成

（三）暂未确定遗传毒性的致癌物

3、致癌作用影响因素

一、联合作用

（1）致癌性的增强；

（2）致癌性的抑制

二、营养因素

（1）.蛋白质；

（2）.脂肪；（3）.碳水化合物；（4）.矿物质与维生素

三、宿主因素

（1）.物种、品系和器官特异性

（2）.年龄

（3）.性别和内分泌平衡

4、致癌物评价（Ames试验）

化学致癌物危险评价包括两方面：

一是定性的，即该化学物能否致癌；二是定量的，即进行剂量反应关系分析，以推算可接受的危险度的剂量，或人体实际可能接触剂量下的危险度。

Ames试验是应用筛选致癌物最广泛和最敏感的致突变试验。

5、哺乳动物长期致癌试验观察指标

（1）.肿瘤发生率；

（2）.多发性；（3）.潜伏期