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毒理学课件的word文档64
绪论
第一节毒理学概述
一、食品毒理学与其它学科的关系
食品毒理学是毒理学的一个分支，是毒物学和药物学发展到一定程度的必然产物，是食品卫生的一个组成部分。
近年来，随着科学的发展逐渐成为一个独立学科，成为食品工程、食品科学、食品质量与安全等专业的主干学科。
它以唯物辨证法和哲学为指导，以生物学、物理、化学、数学、统计学、解剖学、组织学、胚胎学、遗传学、生物化学、生理学、病理学等为基础。
（一）与食品工艺学关系。
几十年来，食品毒理学从侧重研究食品中污染物对人体健康的影响，从而向卫生立法部门提供制定标准的依据，发展到现在越来越多地注意食品中主要成分在加工、储存过程中产生的毒素。
即所谓衍生毒素对人体健康的影响。
还从对一般毒素的研究、发展到更注意研究“三致”毒性。
广义食品加工除其它工艺目的外，从毒理学角度有三种作用：
（1）有助于消除毒素。
（2）有助于保存营养。
（3）增加可消化性。
但食品加工过程也会产生一些新的毒素，这就要求我门用毒理学知识，并通过毒理学实验取得有关资料，改进加工方法，使之更符合卫生学要求。
（二）与食品营养关系
食品是成份极为复杂的体系，即有营养又有毒素。
营养素也可转变成毒素。
可见毒理学是营养学不可分离的一部分。
我们应该象关切食品中营养素本身一样关切对食品中毒素的研究。
二、毒理学的产生、发展及现状
远古时期，人类仅凭狭隘的直观经验对可供食用的物质，作出粗略的可食与不可食之分
《淮南子修务训》记载“神农氏尝百草，日遇毒七十。
”从那时就有“毒物”的概念。
我国最早的一部药物学专著《神农本草经》，把药物分成上、中、下三品。
即上品：
无毒可久服，120种；中品：
防治一般疾病（120种），下品：
125种，有毒。
公元610年，隋巢元方《诸病源候论》中有记载：
“凡古井冢及深坑中多有毒气，不可辄入，必须入者，先下鸡鸭毛试之，若毛旋不下及是有毒，便不可入。
”
公元1590年，明李时珍《本草纲目》对铅阐述“铅生石穴间……，其气毒人，若连月不出，则皮肤痿黄，腹胀不能食，多致病而死。
”
《本草纲目》中有“水蛇无毒可食”，《本图经》有“白花蛇有大毒，头尾各有一尺尤甚，不可食用”等记载。
西方医学中，对早期毒理学发展起着推动作用。
（1）瑞士医生及炼丹家Parace—lsus（1493年）提出
化学物毒性主要决定于剂量”；“剂量可以使任一种物品成为毒物”
“毒剂是化学物质，化学物质对人体的反应必须通过试验观察，有时治疗作用与毒作用难以区别”。
（2）西班牙学者Orfila（1787～1853），提出化学分析在鉴定中毒案件中的意义，为近代法医毒理学奠定了基础。
二十世纪以来，毒理学逐渐形成独立体系
1944年以后，大量有机氯农药（如DDT）的合成和广泛使用，引起中毒事件不断发生，从而促进了工业毒理学的发展。
近年来随工、农业生产排放大量化学物质，严重污染了环境，破坏生态平衡，引起各国卫生部门重视。
随分析化学、生物化学、分子生物学以及放射性分析技术的发展，从宏观到微观形成了环境、食品、农药、军事、放射、分子毒理学等毒理学分支。
70年代以来，毒理学进一步以对外来化学物质进行安全性评价为重点，不仅研究其对人整体和各器官、组织的毒性作用，还进展到对下一代危害的研究，从而出现了遗传毒理学、行为毒理学、行为畸胎学等边缘学科，使毒理学研究不断提高深入。
我国卫生部在1978年组织上海第一医学院和中国医学科学院卫生研究所等8个单位编写了我国第一本食品毒理学专著《食品毒理》。
1982年我国颁布了食品卫生法，1983年又颁布了中华人民共和国《食品卫生标准》和《食品安全毒理学评价程序》（试行方案）。
1994年又颁布了《食品安全毒理学评价程序与方法》新的国家标准。
１９９５年１０月３０日《中华人民共和国食品卫生法》（现行）第八届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过。
2003年，对《食品安全性毒理学评价程序与方法》进行了再次修订。
（现行GB15193-2003）
2009年2月28日，十一届全国人大常委会第七次会议，表决通过《中华人民共和国食品安全法》，决定于2009年6月1日起正式施行。
目前，我国食品毒理学发展现状还存在如下一些问题：
组织机构初具规模，但尚待完善，人员素质有待提高
检测技术尚待解决及提高
毒理学实验周期太长，尚待改进。
资金、技术、设备不足。
21世纪毒理学的发展趋势
1）采用多种方法相结合来评价化学物毒性将是一个重要趋势
2）大量新技术和新方法的应用将使毒理学研究水平更加深入
如：
转基因动物在毒理学中的应用
转基因动物是在其基因组中含有外来遗传物质的动物，它集动物整体、细胞和分子水平于一体，更能体现生命整体的研究效果；因此成为毒理学的研究热点之一。
3）毒理学分支学科的形成和发展迅速
v根据研究手段与终点：
免疫毒理学、分子毒理学、膜毒理学、遗传毒理学、分析毒理学
根据研究对象：
昆虫毒理学、兽医毒理学、人体毒理学、植物毒理学
根据不同外源化合物：
金属毒理学、农药毒理学、食品毒理学、放射毒理学、药物毒理学、燃烧毒理学
根据研究工作性质：
描述毒理学（指常规毒性试验和安全评价）、机理毒理学、管理毒理学
三、食品毒理学的概念与研究对象。
食品毒理学的概念：
是研究可能随食品进入人体并具有一定毒性的外来化学物质，对人体产生毒害影 响及其毒害作用机理的科学。
食品毒理学的研究对象：
主要是与食品关系密切、可以随食品进入机体的、具有一定毒性的外来化学物质。
外来化学物质（xenobiotics），指即非人体组成成分，也不是人体所需营养物质，而是存在于外环境中，可通过一定环节和途径与机体接触，并呈现一定生物学作用的化学物质。
确切的概念应称“外来生物活性物质”，也有称“外源化合物”者，亦可简称“外来化合物”，可随食品进入人体的外来化学物质包括各种食品添加剂，农用化学物质、工业三废、容具包装材料以及某些食品中天然存在或一定条件下形成的有害物质。
如天然动植物毒素和霉菌毒素等。
四、食品毒理学研究的内容与任务
研究内容主要包括：
1．食品中可能出现的外来化学物质的化学结构、理化性质及在食品或外环境中的存在形式。
2．毒物代谢动力学，简称毒动学，指外来化合物随食品被吸收进入机体后在体内分布、代谢转化、蓄积和排泄的过程。
3．毒效应动力学，简称毒效学，指研究这些外来化合物及其代谢产物在体内引起的生物学变化，亦即对机体造成的毒性损害及机理。
主要包括：
对机体各器官、系统、组织、细胞等的急性毒性、慢性毒性、蓄积性，对繁殖生育的影响、致畸、致突变、致癌、致敏性以及对神经功能行为和免疫机能的影响等。
研究的任务：
1．对可能出现于食品中的食品添加剂、污染物、新的食品资源以及新的保藏加工方法进行安全性评价和毒性鉴定。
2．按照上述物质的性质、来源和使用方式，分别确定其对人体的毒性和危险度，对人体无害的食品中最大限量，为制订有关食品卫生标准提供科学依据。
3．为满足食品卫生学理论和实际工作发展需要。
随着整个生物科学的进展，食品毒理学必须采用新的理论，从现象到本质、宏观到微观、显微到缩宏，不断改进研究方法，采用先进仪器，解决现有及即将出现的问题，使本学科内容不断充实深入，日臻完善，确保人类健康。
五、食品毒理学研究方法
食品毒理学的研究方法主要分为实验研究和人群调查。
目前，实验研究，尤其是动物毒性试验占有相当重要的地位。
（一）、实验研究：
1．动物毒性试验：
以生物学方法，将作为研究对象的化学物质喂给动物，然后观察其可能出现的各种异常的生理或形态变化。
2．利用微生物（如Ames实验）、昆虫、或动物细胞株进行某些特殊研究。
3．根据需要，采用物理、化学、生理、生化等方法。
（二）、人群调查
动物毒性试验的结果，对评定化学物质对人体毒性作用有重要参考价值，但动物与人之间存在一定种属差异，虽然对动物具有毒性的化学物质，往往对人也有毒性，但其性质与程度有一定差别，在毒性试验中，虽尽量采用数目较多的动物但与广大人群相比仍属少数。
因此，仅根据动物试验结果来阐明化学物质对人体的直接影响，尚嫌不足，应该在动物毒性试验的基础上，利用流行病学方法进行人群调查。
人群调查的特点，是可以取得或掌握人体直接接触外来化学的资料，但人类生活环境复杂，调查结果易受许多混杂因素影响和干扰，所以，结果的评定必须去伪存真、由表及里，并与动物试验综合考虑分析，才能得出符合实际的结论。
第二节毒理学主要的基本概念
一、毒物、毒性、中毒
Ø毒物（toxicant）：
指在一定条件下，较小剂量就能引起机体功能性或器质性损伤的化学物质；或剂量虽微，但积累到一定的量就能干扰或破坏机体的正常生理功能，引起暂时或持久性的病理变化、甚至危及生命的化学物质。
Ø毒性（Toxicity）：
指一种物质对机体造成损害的能力。
物质毒性的高低仅具有相对意义。
关键是此种物质与机体接触的剂量。
除物质与机体接触的量外，还与物质本身的理化性质以及其与机体接触的途径和时间有关。
Ø中毒（Toxication）：
指机体受到毒物的作用而引起的功能性或器质性病变。
可分为急性中毒、亚慢性中毒、慢性中毒（包括慢性中毒的急性发作）
二、危险毒和安全性
Ø危险度（Risk）：
指一种外来化学物质在具体的接触条件下，对机体造成损害可能性的定量估计。
Ø安全性：
指一种外来化学物质在规定的使用方式和用量条件下，对人体健康不致产生任何损害，即不引起急性、慢性中毒，亦不对接触者（包括老、弱、病、幼、孕妇）及其后代产生潜在危害。
三、剂量
剂量是决定外来化合物对机体损害作用的重要因素。
其概念较为广泛。
可指给予机体的数量、外来化合物进入机体的数量、外来化合物在关键组织器官或体液中的浓度或含量。
由于外来化合物被吸收进入机体的数量或在关键组织器官或体液中的浓度的测定不易准确进行，所以一般剂量的概念即指给予机体的数量或与机体接触的数量。
其单位以每单位体重接触的外来化合物的数量表示，例如mg／Kg体重。
有时以ppm表示。
另外，一种化学物质由于染毒途径不同，其吸收系数和吸收速率相殊异，不同剂量的化学物质在机体产生毒性损害作用的程度和性质不同，因此在论述剂量时必须注明染毒途径，还必须与损害作用的性质和程度相联系。
因此，剂量又有以下几种概念：
致死量、最大无作用剂量、最小有作用剂量。
致死量（lethaldose）
1.绝对致死量（LD100）：
指能引起一组实验动物全部死亡的最低剂量。
2.半数致死量（halflethaldose,LD50）：
指能引起一组实验动物中死亡一半的剂量。
也称致死中量（medianlethaldose）。
3.最小致死量（MLD）：
指仅能引起一组实验动物中个别死亡的剂量。
4.最大耐受量（LD0）：
指仅引起一组动物全部中毒，但无一死亡的最大剂量。
以上各种剂量均为统计学估计值，允许有一定可信限，即剂量范围。
其中“一组”的概念较为广泛，可能为10、50、100或更多个体。
由于在一个群体中，可能有个别或少数个体耐受性和敏感性过高或过低，存在个体差异，而LD50较少受个体差异的影响，较为准确。
因此表示一种化学物质的毒性高低或与不同外来化合物的毒性进行比较，通常采用半数致死量。
如用不同的动物、不同的给予被检物的途径，LD50变动幅度较大，因此，其常用与实验动物每公斤体重相当的被检物毫克数表示，同时还要说明所用动物和给予被检物的途径。
例如：
对硫磷LD50为13mg／Kg体重，大鼠、经口。
此外，在正式报告中，还要说明其95％可信限数值，附于上列数值之后。
目前文献中为了简便起见，往往将“Kg体重”中的“体重”两字省去，简称“mg／Kg”。
最大无作用剂量（maximalno-effectlevel）
指根据目前的认识水平，用最灵敏的方法和观察指标，未能观察到对机体任何损害作用的最高剂量。
有的文献中也称为未观察到作用的剂量或未观察到效应的水平（noobserved effectlevel, NOEL）。
是根据亚慢性毒性试验或慢性毒性试验的结果确定的，是评定外来化合物对机体损害作用的主要依据。
以此为基础可制定一种外来化合物的每日容许摄入量，（acceptabledailyintake,ADI）和最高容许浓度。
最小有作用剂量（minimaleffectlevel）
即在一定时间内，一种外来化合物按一定方式或途径与机体接触，能使某项观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂量。
也可称为中毒阈剂量（toxicthresholdlevel）。
在理论上，最大无作用剂量与最小有作用剂量应该相差极微，因为任何微小的，甚至无限小的剂量的增加，对机体机体的损害作用也应有相应的增强。
但由于对损害作用的观察指标受此种指标观测方法灵敏度的限制，不能检出任何细微的变化。
只有两种剂量的差别达到一定的程度，才能明显地观察到损害作用的不同。
所以，实际上两者之间仍有一定的差距。
最大无作用剂量与最小有作用剂量所造成的损害作用都有一定的相对性。
严格的概念，不是“无作用”或“有作用”，而是“未观察到作用”和“观察到作用”的剂量。
当外来化合物与机体接触的时间、方式或途径和观察指标改变时，最大无作用或最小作用剂量也将随之改变。
所以表示时也必须说明实验动物的种类、接触被检物的方式或途径、接触时间和观察指标。
例如：
某种有机磷化合物在大鼠（Wister品系）经口给予3个月，全血胆碱酯酶的活力降低50％的最大无作用剂量是10mg／Kg体重。
四、效应与反应
效应表示一定剂量的外来化合物与机体接触后所引起的生物学变化。
只涉及个体，一个人或一个动物。
可用一定的剂量单位表示。
如若干毫克、若干单位的酶活力、若干个白细胞等。
例如，某种有机磷农药可引起机体血液中胆碱酯酶的活力降低若干单位。
反应是一定剂量的外来化合物与机体接触后，呈现某种效应并达到一定程度的比率，或产生效应的个体数在某一群体中所占的比率。
一般以百分比或比值表示。
涉及群体，一组动物或一群人。
例如，一种动物接触一定剂量的某种物质后死亡50％，即为该物在一定剂量下所产生的反应。
过去文献中对效应与反应并不加以区别，现在已较严格。
但在某些情况下，也将其通称为“作用”。
五、剂量效应关系与剂量反应关系
剂量效应（反应）关系是指作用于机体的剂量与引起某种生物效应的强度或发生率之间的相关规律，即剂量与效（反）应的对应关系。
剂量效应（反应）关系可用曲线表示，即以表示效应强度的剂量单位或表示反应的百分率或比值为纵坐标，以剂量为横坐标，绘制散点图描绘出的曲线。
不同外来化合物在不同具体条件下，所引起的效应与反应不同，主要是因为效应或反应与剂量的相关关系不同，可呈现不同类型的曲线。
1.直线型剂量与效应或反应强度呈直线关系，随剂量的增加，效应或反应的强度也随着增强，并成正比关系。
但在生物机体内，此种直线型关系较少出现，仅在某些体外实验中、一定剂量范围内存在。
2.抛物线型剂量与效应或反应成非线性关系，即随剂量的增加，效应或反应的强度也增高，但最初增高急速，然后变为缓慢，以致曲线先陡峭然后平缓，成抛物线型。
如将剂量换成对数，则成直线。
3.S状曲线此种曲线的特点是在低剂量范围内，随剂量增加，反应或效应强度增高较为缓慢，然后剂量增加时，反应或效应强度随之急速增加，但当剂量继续增加时，反应或效应强度增高又趋向缓慢。
曲线开始平缓，继之陡峭，然后又趋平缓，成不规则的“S”状。
此中剂量效应（反应）关系占大多数。
曲线的中间部分，即反应率50％左右斜率最大。
因化学物质在体内受多种因素影响，而反应率在达到50％左右这段范围内，剂量的改变最能准确引起反应率明显改变，亦即剂量—反应关系较为恒定。
所以常用引起50％的反应率的剂量表示效应、毒性等的定量关系。
如半数有效量（ED50）、（半数中毒量）、半数致死量（LD50）。
六、损害作用与非损害作用
外来化合物在机体引起的生物学效应，其中包括损害作用与非损害作用，损害作用是外来化合物毒性的具体表现。
（一）非损害作用（non-adverseeffect）
一般认为：
非损害作用不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改变；不引起机体某种功能容量的降低，也不引起机体额外应激状态代偿能力的损伤。
非损伤作用中，机体发生的一切生物学变化应在机体代偿能力范围之内，当机体停止接触该种外来化合物后，机体维持体内稳态（homeostasis）的能力不应有所降低，机体对其它外界不利因素影响的易感性也不应增高。
稳态是机体保持内在环境稳定不变的一种倾向或能力。
一般通过负反馈完成。
功能容量以解剖学、生理学、生物化学或行为方面的各项指标来表示，例如，进食量、体力劳动负荷能力等都属于功能容量。
应激状态（stress）是各种外界不利因素在机体引起的所有非特异性生物学作用的综合表现。
（二）损害作用（adverseeffect）
损害作用与非损害作用相反，应具有以下特点：
1.机体的正常形态、生长发育过程受到严重影响，寿命亦将缩短。
2.机体功能容量或对额外应激状态代偿能力的降低。
3.机体维持稳态能力下降。
4.机体对其它某些环境因素不利影响的易感性增高。
随着生命科学的进展，对损害作用与非损害作用的认识也逐渐深入，总的发展趋势是由炎症、增生、坏死等经典的病理学变化，逐渐深入代谢过程、酶学以及生物化学反应过程等更为细微的变化，下列变化都属于损害作用：
1.随着接触外来化合物剂量的增加，机体对外来化合物的代谢转化效率降低，或由体内消除的速度变慢。
2.对代谢过程具有关键性作用的酶被抑制或机体内某些酶系统的相对活力发生改变。
3.由于某些酶活力的抑制，可使与其有关的天然底物在机体内浓度或含量增高；或在其专一性底物的负荷试验（load-test）中，对此种专一性底物的代谢能力降低。
负荷试验是将与机体某一代谢或代谢过程有关的特定化学物，以超负荷的较大剂量给予机体，然后观察此种化学物质在体内代谢、排泄、消除速度等情况，借此，可确定机体的代谢或排泄消除能力。
关于损害与非损害作用的概念还将继续深入、进年来有关外来化合物对机体免疫功能、神经行为、遗传过程机生育繁殖过程的影响的研究不断深入，将来在损害作用概念中，这些指标的变化也将考虑在内，并将不断更新。
（三）正常值
损害作用与非损害作用的确定，往往涉及机体许多指标的正常值范围，而且有时要对正值进行测定。
首先必须明确“正常”仅有相对意义，在实际工作中可选一群按目前认识水平，认为是“健康”或“正常”的个体进行某项观察指标的测定，并以其平均值±2个标准作为正常范围。
当确定某项观察指标的变化属于损害作用或非损害作用时，可采用统计学方法，确定此种变化是否偏离正常值范围。
1）与对照组相比，具有统计学显著性差异（P<0.05），并且其数值不在正常值范围内。
2）与对照组相比，具有统计学显著性差异（P<0.05），而其数值却在一般公认“正常值”范围内；但如在停止接触后，此种差异仍然持续一段时间，则属于损害作用。
3）与对照组相比，具有统计学显著性差异（P<0.05），而其数值却在一般公认的“正常值”范围内；但如机体处于功能或生物化学应激状态下，此种差异更为明显，则属于损害作用。
第一章外来化合物的毒作用机理和影响因素
第一节外来化合物的毒作用产生和机理
一、毒作用产生
1细胞生命活动的特点
1）细胞的定性需求——酶的特异性
2）细胞的定量需求——化学反应动力学
3）需要一定的时间限制
2细胞水平生命活动的控制手段生物膜——酶——反馈抑制机理
3机体整体水平生命活动的协调控制手段血液循环系统——神经系统——激素系统
4毒作用产生
在外来化合物作用下，如果上述任何一个或多个环节发生了混乱，并且在器官或组织的功能细胞总数上达到一定的比例，必将导致可察觉的功能失常。
包括以肉眼可见的结构损伤或以可测定的功能损伤表现出来。
二、毒作用机理
1、对细胞膜的损伤
A、引起膜组成成分的改变及膜蛋白结构改变。
B、膜脂质过氧化有些外来化合物本身具有自由基（freeradical）性质，如NO2；或其化学性质活泼，当其与膜多不饱和脂肪酸作用后可形成自由基，如O3，单线态氧（O2），还有些化合物可经代谢而形成自由基，如Ccl4、Ccl3Br、CHcl3等。
膜脂质过氧化可改变膜脂质流动性。
改变镶嵌蛋白的活化环境或使蛋白质及酶类发生重合作用变性等，从而使蛋白质失去活性功能或酶活性改变
C、直接与膜上某些酶发生作用，使酶活性发生改变，包括可逆与不可逆抑制、致死性合成、去除酶反应中必须金属等。
2、细胞内钙稳态失调
Ca2＋为体内第二信使之一。
在细胞静息状态下，细胞内游离的Ca2＋仅为10－7mol，而细胞外液则达10－3mol；当细胞处于兴奋状态，第一信使传递信息，则细胞内游离Ca2＋迅速增多可达10－5mol，此后再降低至10－7mol，完成信息传递循环。
3、共价结合
共价结合（covalentbinding）：
指外来化合物及其有活性的代谢产物与机体的一些重要生物大分子结合，从而改变核酸、蛋白质、酶、膜脂质等生物大分子的化学结构与其生物学功能，进而引起器官、甚至整个机体发生病理生理改变，产生毒性效应。
第二节外来化合物毒性作用的影响因素
一、化学结构
在特异性结构物质中，功能团是发挥其毒性作用的活性部位，而不直接参与作用的部位可以起到载体的作用。
往往会影响毒物在体内的转运、蓄积、分布、转换等。
功能团的空间位置与机体结构互补才能发挥最大毒性作用。
有些科学家在实验的基础上得出了各自关于受点的理论，都从受点的角度论证了细胞如何识别和接受信息。
解释了化学物对生物体的作用，是关于特异性结构物质毒性的重要理论。
其基本概念是：
化学物质毒性的特异性取决于与之相应的受点的存在，受点与化学物质的反应决定了化学物质作用的量效关系。
1、受点:
指生物原生质分子的某种化学基团。
受体是载有受点的分子实体。
受点比受体更细微，更具体些，是受体的一部分，受点脱离受体将失去作用。
2、受点具有三个功能：
识别和结合与其结构具有一定互补性的分子；将受点—配基相互作用产生的信号传递至效应器；产生相应的生物效应。
3、受点的五种特性：
受点对配基有选择性；数量一定有饱和性；有竞争性，亲和力强者首先与受点结合；有一定生命周期，可不断更新；与配基一般呈非共价的可逆性结合，个别呈共价的不可逆结合。
4、配基是指与受点结构具有一定互补性的分子。
可以是内源性活性物质，如激素、神经递质；也可是外源性活性物质，如生物素、药物等。
二、理化性质
外来化合物的非特异性毒效应，主要受其理化性质的影响，如分子量、溶点、键能等。
现将较重要的几项介绍如下：
1.脂水分配系数（lipid／waterpartitioncoefficient） 指化合物在脂（油）相与水相的溶解分配率，即其在脂溶性与水溶性间的溶解平衡常数，也叫油水分配系数。
2．解离度对于弱酸性或弱碱性的有机化合物，只有在PH值条件适宜时，才能维持其最大限度的非
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