毒理學知識點總結(jié)

毒理學：從生物學角度研究環(huán)境因素（主要是化學物質(zhì)）對生無機體的損害作用及其機制的科學。描述毒理學機理毒理學管理毒理學：依據(jù)描述毒理學和機理毒理學對外源化學物毒作用規(guī)律的研究成果，確定需要管理的外源化學物，制定法規(guī)及衛(wèi)生標準，進行有效管理，保障接觸人群健康。外源化學物(xenobiotics)：在人類生活的外界環(huán)境中存在、可能與機體接觸并進入機體，在體內(nèi)呈現(xiàn)一定的生物學作用的一些化學物質(zhì)，又稱為“外源生物活性物質(zhì)”。毒物(toxicant)：以較小劑量進入機體后，能夠使生物體發(fā)生有害反應、嚴重功能破壞甚至危及生命的任何物質(zhì)。危險性(risk)指一定時期內(nèi)從事某種活動，如接觸外源化學物，引起有害作用，如造成機體損傷、產(chǎn)生疾病或死亡的概率。安全限值:對各種有害因素規(guī)定的接觸限量要求，在低于此接觸量時，根據(jù)現(xiàn)有的知識，不會觀察到任何直接和/或間接的有害作用。通常通過最大未觀察到有害作用劑量（NOAEL）除以安全系數(shù)計算得出。動物試驗外推到人通常有三種基本的方法：利用不確定系數(shù)（安全系數(shù)）；利用藥物動力學外推（廣泛用于藥品安全性評價并考慮到受體敏感性的差別）；利用數(shù)學模型。安全系數(shù)(safetyfactor)：是考慮到動物試驗結(jié)果外推到人群時的不確定性及人群毒性資料本身所包含的不確定因素，確定的安全性界限范圍。安全系數(shù)一般采用100，為物種間差異（10）和個體間差異（10）兩個安全系數(shù)的乘積治療指數(shù)（TheTherapeuticIndex，TI）:LD50/ED50

對于藥物，常用治療指數(shù)來計算其安全性，TI越大安全性越高。但治療指數(shù)不夠完善，沒考慮藥物最大有效量時的毒性和劑量－反應曲線斜率。故用安全界限來評價藥物的安全性比治療指數(shù)更佳。劑量(dose):

接觸劑量(exposuredose)

指外源化學物與機體的接觸量。

吸收劑量(absorbeddose)

指外源化學物穿過一種或多種生物屏障，吸收進入體

內(nèi)的劑量。

靶劑量(targetdose)

指到達靶器官(如組織、細胞)的外源化學物和／或其

代謝產(chǎn)物的劑量。效應和反應:

效應(effect)

指接觸外源化學物所引起的生物學改變。此種變化

的程度用計量單位來表示。反應(response)

指接觸外源化學物的群體中出現(xiàn)某種效應的個體在群

體中所占比例，一般以百分率或比值表示。

毒作用效應譜(spectrumoftoxiceffects)機體接觸外源化學物后，依外源化學物的性質(zhì)和劑量，可引起從微小的生理生化指標異常改變到明顯的臨床中毒表現(xiàn)，直至死亡的多種毒作用表現(xiàn).體內(nèi)過量負荷-亞臨床變化-死亡有閾和無閾毒性作用一般認為，外源化學物的一般毒性(器官毒性)和致畸作用是有閾值的，而遺傳毒性致癌作用和致突變作用則無閾值.一般毒性是與特殊毒性相對而言的，主要包括急性毒性、亞慢性和慢性毒性、蓄積毒性及局部毒性等。特殊毒性主要指致癌作用、致突變作用、生殖和發(fā)育毒性等。劑量-效應(反應)關(guān)系的類型:1．直線型2．拋物線型為先陡峭后平緩的曲線，又稱為對數(shù)曲線型。即隨著劑量的增加，效應或反應的強度也增高，且最初增高急速，隨后變得緩慢。如將劑量換成對數(shù)值可轉(zhuǎn)變?yōu)橐粭l直線。3．S形曲線較為常見。4．U形曲線靶器官：外源化學物可以直接發(fā)揮毒作用的器官就稱為該物質(zhì)的靶器官（targetorgan）。毒物直接發(fā)揮毒作用的器官稱為靶器官；出現(xiàn)毒性效應的器官稱為效應器官。GLP(GoodLaboratoryPractice)為保證試驗數(shù)據(jù)的準確、可靠，對于非臨床的實驗室研究在研究計劃制定、實施、監(jiān)督、記錄及報告等各項工作的過程和條件提出的要求和指導。毒理學發(fā)展趨勢：組學技術(shù)——毒理基因組學毒理蛋白質(zhì)組學代謝組學致死劑量：絕對致死劑量(absolutelethaldose，LDl00)能引起一組觀察生物體全部死亡的最低劑量。最小致死劑量(minimumlethaldose，MLD)在一個觀察群體中，僅引起個別生物體發(fā)生死亡的最低劑量。最大耐受劑量(maximaltolerancedose，MTD、LD0)在一個觀察群體中，不引起生物體死亡的最高劑量。半數(shù)致死劑量(medianlethaldose，LD50)在一個觀察群體中能引起50％生物體死亡的劑量。它是依據(jù)實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得到的一個統(tǒng)計值。觀察到有害作用的最低劑量(lowestobservedadverseeffectlevel，LOAEL)通過實驗和觀察，引起機體某種有害改變的最低劑量。最大未觀察到有害作用劑量（noobservedadverseeffectlevel,NOAEL）通過實驗和觀察，以現(xiàn)有的技術(shù)手段和檢測指標，未觀察到與受試物有關(guān)的毒性作用的最大劑量。閾劑量(thresholddose)化學物質(zhì)引起受試對象中的少數(shù)個體出現(xiàn)某種最輕微的異常改變的最低劑量。介于NOAEL和LOAEL之間毒物動力學中外源化學物的吸收、分布和排泄的移動過程稱為生物轉(zhuǎn)運（biotransportation）。外源化學物經(jīng)酶催化化學結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的代謝過程也稱為生物轉(zhuǎn)化(biotransformation)。毒動學是研究機體對化學物的作用過程，毒效學（toxicodynamics）是研究化學物對機體的作用過程。外源化學物從接觸部位通過生物膜屏障進入血液循環(huán)的過程稱為吸收。主要的吸收部位是消化道、呼吸道和皮膚。藥物治療還有注射方式，包括皮下注射、肌肉注射和靜脈注射等。在毒理學實驗中還有腹腔注射等染毒方式。氣態(tài)物質(zhì)到達肺泡后，主要經(jīng)簡單擴散透過呼吸膜而進入血液，其吸收速度受多種因素影響，主要是肺泡和血液中物質(zhì)的血/氣分配系數(shù)。血/氣分配系數(shù)（blood/gaspartitioncoefficient）是氣體在呼吸膜兩側(cè)的分壓達到動態(tài)平衡時，在血液內(nèi)的濃度與在肺泡空氣中的濃度之比。肺通氣量和肺血流量大小也是影響吸收的因素。分布指外源化學物吸收進入血流或淋巴液后，隨體循環(huán)分散到全身組織器官的過程。分布情況受組織局部的血流量、游離型化學物的濃度梯度、從毛細血管向?qū)嵸|(zhì)細胞的轉(zhuǎn)運速度、外源化學物與組織的結(jié)合點和親合程度的影響。表觀分布容積（Vd，指假定外源化學物在血液以外組織中的分布和血液中的濃度相同時，分布的全部液體量)等。表觀分布容積越大，血濃度越低，組織分布越廣泛。血腦屏障（Blood-brainbarrier，BBB）胎盤屏障（placentalbarrier）血—睪丸屏障和血—眼屏障貯存：脂肪組織、骨、肝臟和腎臟外源化學物的排泄途徑主要有從腎臟排到尿和肝臟經(jīng)膽汁排到糞便中的途徑，其它還有肺臟（呼氣）、皮膚（汗、皮脂）、乳汁、唾液和淚液等。生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果：代謝解毒(Detoxication)：外源化學物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化使其毒性降低，易于排出體外的過程代謝活化(metabolicactivation)：外源化學物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化使其毒性增強，甚至可產(chǎn)生致畸、致癌效應的過程終毒物(ultimatetoxicant)：與內(nèi)源靶分子（如受體、酶、DNA、微絲蛋白、脂質(zhì)）反應并造成機體損害的化學形態(tài)。毒效應的強度主要取決于終毒物在其作用位點的濃度及持續(xù)時間終毒物的幾種類型：①親電子劑②自由基③親核劑④氧化還原反應物生物轉(zhuǎn)化的酶主要是肝臟微粒體氧化酶系統(tǒng)，也稱為細胞色素P-450氧化酶CYP450。特點:專一性低，活性有限，個體差異大?；钚钥墒芑瘜W物影響。Ⅰ相反應主要包括：氧化、還原和水解反應還原作用(reduction)：在哺乳動物組織中還原反應活性較低，但在腸道菌群內(nèi)還原酶的活性較高Ⅱ相反應(phaseⅡbiotransformation)又稱為結(jié)合作用（conjugation）。Ⅱ相反應中，毒物原有的官能團或由Ⅰ相反應引入/暴露的官能團,與內(nèi)源性輔助因子反應。除了甲基化和乙酸化結(jié)合反應外，其他Ⅱ相反應顯著增加毒物的水溶性，促進其排泄。葡糖醛酸結(jié)合(glucuronidation)是Ⅱ相反應中最普遍進行的一種影響生物轉(zhuǎn)化的因素：受機體的遺傳生理因素和環(huán)境因素兩大類因素影響1遺傳生理因素如物種、性別、遺傳、年齡等，代謝酶的種類、數(shù)量和活性差異，如代謝酶的多態(tài)性2各種環(huán)境因素主要通過影響代謝酶和輔酶的合成及催化過程，如代謝酶的誘導和抑制其他因素如營養(yǎng)、疾病等代謝酶的誘導、激活及抑制、阻遏當代謝酶被誘導和激活對經(jīng)代謝活化的毒物，則表現(xiàn)出毒性增強；對經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化減毒的毒物，則表現(xiàn)為毒性降低聯(lián)合毒作用的評價：1）系數(shù)法；2）等效應線圖法急性毒性(AcuteToxicity):實驗動物一次接觸或24小時內(nèi)多次接觸某一化學物所引起的毒性效應，甚至死亡。染毒后一般要求觀察14天：詳細觀察和記錄實驗動物的中毒體征、發(fā)生時間、體征發(fā)展的過程、死亡前特征等。有助于了解該化合物的靶器官并可能為中毒機制提供線索。實驗動物的體重變化：染毒前、后和死亡時測體重.非致死性指標的可逆性。LD50試驗的毒理學意義：比較毒物急性毒性的大小。標準化藥物毒作用強度，評價藥物對機體毒性的大小，比較不同藥物毒性的大小。計算藥物的治療指數(shù)(藥效學劑量和毒性劑量的距離)。為后續(xù)的重復給藥毒理試驗劑量選擇提供參考。通過比較不同途徑的LD50值，獲得生物利用度的信息。試驗結(jié)果可用來推測人類的致死劑量以及中毒后的體征，為臨床毒副反應監(jiān)測提供參考急性毒性試驗存在的局限性：1）LD50值給予的有效信息少，作用有限。LD50值不能等同于急性毒性，死亡僅僅是評價急性毒性的許多觀察終點之一?；瘜W物單次大劑量急性中毒，動物多死于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及心血管功能障礙，并不能很好地顯示出各自的毒作用特征和靶器官的病變。2）LD50的波動性很大,LD50沒有穩(wěn)定的數(shù)值3）急性毒性試驗所用的劑量與臨床人用劑量差別很大。4）物種差異對LD50的影響大。5）消耗的動物數(shù)量大。我國食品毒理急性毒性分級法：6級，極毒<1小鼠一次經(jīng)口LD50(mg/kg)5級，劇毒1-504級，中等毒51-5003級，低毒501-50002級，實際無毒5001-150001級，無毒 >15000急性毒性替代試驗：固定劑量法（fixeddoseprocedure）（不以動物死亡作為觀察終點）急性毒性分級法（分階段試驗)（acutetoxicclassmethod）上、下移動法（up/downmethod）(以死亡為終點,由第1只動物染毒后的反應決定第2個動物的染毒劑量)，限量試驗（limittest）局部毒性試驗皮膚原發(fā)性刺激試驗:皮膚刺激（dermalirritation）是指其皮膚接觸化學物后產(chǎn)生的局部可逆性的炎癥變化。皮膚腐蝕（dermalcorrosion）是指其皮膚接觸化學物后產(chǎn)生的局部不可逆性組織損傷.家兔、豚鼠眼原發(fā)性刺激試驗:Draize試驗家兔單次進入

重復進入

蓄積作用（accumulation）

物質(zhì)蓄積

（materialsaccumulation）

效應蓄積

（effectaccumulation）亞慢性毒性（subchronictoxicity） 實驗動物連續(xù)（1-3個月）重復接觸外源化學物所引起的毒性反應.常用大鼠狗常規(guī)做急性毒性，亞慢性毒性。慢性毒性只在有必要時進行高劑量：LD50的1/5~1/20藥物或者功能食品:臨床治療或者擬用量的倍數(shù)觀察指標： 1. 一般綜合指標 （1）動物外觀、生長發(fā)育、行為功能、體征 （2）動物體重,影響體重的因素：食欲、食物吸收、消化功能、代謝和能量消耗等 （3）食物利用率：概念： 每食入100g飼料所增長的體重克數(shù)（g體重/100g飼料） 2. 實驗室檢查 3. 處死解剖檢查 4. 特異性指標評價毒理學結(jié)果的結(jié)構(gòu)性方法：1）處理組是否在歷史性對照范圍之內(nèi)同時對照組是否在歷史性對照值范圍內(nèi)2）處理組與同時對照組差別是否具有統(tǒng)計學意義3）差別是否是處理的效應：劑量反應關(guān)系；離群值；是否在正常的生物學變異范圍內(nèi)；生物學合理性；測定方法的精確性4）此效應是否是有害的：功能有無改變；是否是適應性反應；暫時性；單獨還是聯(lián)合遲發(fā)性神經(jīng)毒性定義：化學物接觸后出現(xiàn)一般的中毒癥狀之后大約8-14天，再出現(xiàn)較持久的神經(jīng)中毒癥狀。免疫毒理學：可能的有害作用源于： 直接或間接作用于免疫系統(tǒng) 免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫應答 改變機體抗原機體免疫系統(tǒng)損傷的結(jié)局：免疫抑制：可能會導致反復的，嚴重的或者長期遷延的感染，也可能發(fā)展形成腫瘤。免疫亢進：過敏反應和自身免疫反應，化學物誘導的最常見的兩種過敏類型是接觸性超敏反應和呼吸道超敏反應，職業(yè)與環(huán)境暴露遺傳損傷的分類:基因突變（genemutation)base-pairsubstitutionmutationframeshiftmutation染色體突變(chromosomemutation)chromosomeaberrationchromatridaberration基因組突變(genomicmutation)aneuploideuploid致突變作用機制:基因突變、染色體畸變DNA損傷非整倍體、整倍體有絲分裂或減數(shù)分裂器損傷DNA損傷感受器:DNA修復、轉(zhuǎn)錄應答、DNA損傷關(guān)卡、凋亡遺傳毒理學試驗：基于表型改變檢測基因突變及小缺失：通過細胞學的方法觀察大的染色體損傷；直接檢測DNA損傷（如DNA加合物測定，DNA鏈斷裂測定等)或間接反映DNA損傷(如DNA損傷修復發(fā)生的檢測等）的試驗方法。目的：評價遺傳危害性（體細胞、生殖細胞）預測致癌性環(huán)境遺傳毒物污染監(jiān)測分類：基因突變試驗(assaysforgenemutation)染色體損傷試驗(assaysforchromosomedamage)非整倍體試驗(assaysforaneuploidy)DNA損傷的試驗(assaysforDNAdamage)對紡錘體的毒作用機制：1）與微管蛋白二聚體結(jié)合，妨礙微管的正確組裝，發(fā)生細胞分裂完全抑制。如秋水仙堿、長春花堿、長春新堿等。2）與微管上的巰基結(jié)合，細胞分裂不完全抑制。如鉛、鋅、汞、砷等。3）破壞已組裝好的微管。如灰黃霉素、秋水仙堿、乙酰甲基秋水仙堿、長春花堿可導致組裝好的微管解聚；毛地黃皂苷能通過非特異的蛋白質(zhì)變性作用而破壞微管；異丙基－N－氨基甲酸苯酯和其它氨基甲酸酯能使微管失去定向能力。4）妨礙中心粒移動。秋水仙堿能妨礙有絲分裂早期兩對中心粒的分離和移向兩極。DNA損傷修復途徑：直接修復切除修復堿基切除修復–嘧啶二聚體，氧化損傷，輻射、烷化劑引起的損傷核苷切除修復–底物范圍寬錯配堿基修復–錯配堿基雙鏈斷裂修復同源重組–雙鏈斷裂非同源末端連接–雙鏈斷裂交聯(lián)修復–DNA鏈內(nèi)交聯(lián)AMES試驗附加突變：raf改變（脂多糖）（結(jié)晶紫抑菌）細菌莢膜脂多糖屏障,使致突變物有更大的通透性△uvrB（紫外線敏感）切除修復系統(tǒng)缺失,增加對很多致突變物的敏感性pKM101（R因子）（抗氨芐青霉素）增強對某些其活性依賴于SOS系統(tǒng)的致突變物的敏感性pAQ1（質(zhì)粒）（抗四環(huán)素）pAQ1上hisG428的回復性可被測試菌株生物學特性鑒定標準菌株基因型自發(fā)回變菌落數(shù)（-S9）組氨酸缺陷（不長）脂多糖屏障缺失（不長）抗氨芐青霉素（長）抗四環(huán)素（長）ΔurvB修復缺陷（不長）TA97a+++-+90-180TA98+++-+30-50TA100+++-+120-200TA102++++-240-360不同菌株的突變部位、方式、附加基因型不同——對不同化學致突變物的檢出能力不同1.基因突變實驗：Ames試驗哺乳動物細胞基因突變試驗：

小鼠淋巴瘤（L5178Y）細胞tk位點突變位于常染色體上，檢測遺傳損傷范圍廣-中國倉鼠卵巢（CHO）細胞hgprt位點突變位于X染色體上，與必須的基因相接，可能被必須基因所掩蓋，大的缺失或染色體數(shù)目改變一般不能形成突變體群落。2.染色體畸變試驗：體內(nèi)、體外微核試驗：運用“抗著絲點抗體”進行“免疫熒光染色”可以判斷是“染色體斷片”還是“遲滯的染色體”姐妹染色單體交換：5-BrdU嘧啶DNA合成期加入原發(fā)性DNA損傷：單細胞凝膠電泳實驗轉(zhuǎn)基因動物致突變試驗：問題——外源靶基因Vs內(nèi)源靶基因表觀遺傳：指沒有DNA序列變化，可通過有絲分裂和減數(shù)分裂在細胞和時代間傳遞的基因表達改變。表觀遺傳信息提供何時、何地和如何應用遺傳信息的指令，在時空順序上控制基因的表達。生殖發(fā)育毒性的損害類型：親性腺作用：生殖器官、配子、性功能親胚體作用：EDTA_胚體對微量元素的利用；氨基蝶呤-胚體對葉酸的利用親胎盤作用：5羥色胺，胎盤血流量，胎盤功能（內(nèi)分泌、代謝）其他：哺乳期毒性、經(jīng)胎盤致癌（乙烯雌酚）化學物致畸反映的劑量反映關(guān)系A(chǔ):生長遲緩、結(jié)構(gòu)畸形、胚胎死亡交叉出現(xiàn)（較少）B:生長遲緩、結(jié)構(gòu)畸形、胚胎死亡貫序出現(xiàn)（較多）C:生長遲緩——胚胎死亡致畸指數(shù)=母體LD50/胎體最小致畸劑量多代生殖毒性試驗：一代——只直接接觸，二代——直接接觸+通過母體的間接接觸，三代——只間接接觸。多代生殖毒性試驗優(yōu)點：檢測對生殖的間接或直接的范圍廣泛的毒作用。由于生殖過程的復雜性，微小的孤立的難以辨認的毒作用可聯(lián)合或級聯(lián)，以致在更遠的終點產(chǎn)生更顯著的作用。PART1.化學致癌機制：1遺傳機制學派（genetictheory)：親電子劑學說體細胞突變學說癌基因?qū)W說：癌基因、抑癌基因、DNA保真相關(guān)基因多階段學說2非遺傳機制學派（non-genetictheory)：細胞異常增生免疫抑制內(nèi)分泌激素失衡表觀遺傳改變等（EpigeneticChange）抑癌基因：P53引發(fā)是遺傳毒性促長是非遺傳機制兼有引發(fā)、促長、進展劑作用的——完全致癌物化學致癌物的分類：IARC組1，對人類是致癌物組2，對人類是很可能或可能致癌物組3，現(xiàn)有的證據(jù)不能對人類致癌性進行分類。組4，人類可能非致癌物化學物致癌性的鑒定——哺乳動物致癌試驗（標準）；體外細胞轉(zhuǎn)化試驗以下情況考慮做哺乳動物致癌試驗：人類可能長期接觸該化學