環(huán)境毒理學-課件

第二章環(huán)境毒理學Chapter2EnvironmentalToxicology1ppt課件Brief第一節(jié)環(huán)境毒理學概述第二節(jié)中毒機理研究第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學第五節(jié)系統(tǒng)毒理學

本章主要介紹環(huán)境毒理學與環(huán)境風險評價相關的內(nèi)容，包括毒物、毒性、毒效應、劑量的概念，毒物對生物體的損害與非損害作用，毒物的生物轉(zhuǎn)運與轉(zhuǎn)化、毒性評價和中毒機理研究等。2ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述環(huán)境毒理學是環(huán)境科學的重要組成部分，也是目前毒理學中一個發(fā)展迅速的分支學科。環(huán)境毒理學是研究環(huán)境污染物、特別是化學污染物或有毒有害因素對人體和人群的生物學效應和健康損害及其規(guī)律。3ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述環(huán)境毒理學的研究范圍不僅僅包括毒物直接對人類健康的損害，還包括毒物對人類健康的間接損害，也就是毒物對人類生存環(huán)境的影響。例如含氯氟烴對臭氧層的破壞等。4ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述隨著人類社會生產(chǎn)的發(fā)展和生活條件的改善，人們在從事生產(chǎn)和日常生活中接觸化學物的品種和數(shù)量越來越多。從外界環(huán)境中攝入而非機體內(nèi)源產(chǎn)生，在一定條件下具有生物活性，直接或間接損害人的健康的化學物質(zhì)，被稱為外來化學物。(王寶慶攝，2011)5ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述毒理學的研究對象主要為各種來源的外來化學物工業(yè)化學物環(huán)境污染物食品中的有害成分農(nóng)用化學物生活日用品中的有害成分生物毒素醫(yī)用藥物軍用毒劑放射性核素6ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述毒物毒物是指在一定條件下，以較小劑量暴露就能引起生物機體功能性或器質(zhì)性損傷的化學物質(zhì)。反之則為非毒物。自然界存在的所有物質(zhì)都具有潛在的毒性。物質(zhì)的毒性作用和無毒性作用是相對的，并不存在絕對的界限。7ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述毒性不同化學物對機體引起毒效應所需的劑量差別很大。有些化學物，只要接觸幾微克即可導致死亡，常被稱為極毒化學物；另一些化學物，即使給予幾克或更多，也不會引起有毒效應。毒效應化學物的有害效應或毒效應是指進入體內(nèi)的化學物其代謝物達到一定劑量，并與靶（器官、組織、細胞、分子）相互作用所引起的不良生物學改變。8ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述劑量劑量是決定外來化學物對生物機體損害作用的重要因素。劑量的概念較為廣泛。給予機體的數(shù)量與機體接觸的毒物的數(shù)量毒物吸收進入機體的數(shù)量毒物在靶器官作用部位或體液中的濃度或含量劑量概念的不同表述9ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述常見劑量絕對致死量（LD100）半數(shù)致死量（LD50）最小致死量（LDmin）最大耐受量（LDmax）半數(shù)效應劑量（ED50）最小有作用劑量（MEL）最大無作用劑量（MNEL）**毒物與機體接觸的時間、方式或途徑和觀察指標發(fā)生改變時，MEL和MNEL也將隨之改變。

10ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述損害作用與非損害作用損害作用。機體的正常形態(tài)、生長發(fā)育過程受到嚴重影響，壽命亦將縮短；機體功能容量或額外應激狀態(tài)代償能力降低；機體維持穩(wěn)定能力下降；機體對其他某些因素不利影響的易感性增高。

11ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述損害作用與非損害作用非損害作用。不引起機體機能形態(tài)、生長發(fā)育和壽命的改變；不引起機體某種功能容量的降低，也不引起機體對額外應激狀態(tài)代償能力的損傷。機體發(fā)生的一切生物學變化應在機體代償能力范圍之內(nèi)，當機體停止接觸該種外毒化合物后，機體維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的能力不應有所降低。12ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述確定損害作用與非損害作用對正常值范圍進行測定。觀測指標與對照組相比，具有統(tǒng)計學顯著性差異（P＜0.05），并且符合以下條件，則認為是損害作用。數(shù)值不在正常值范圍內(nèi)損害作用其數(shù)值在一般公認“正常值”范圍內(nèi)，但如在停止接觸后，此種差異仍然持續(xù)一段時間損害作用其數(shù)值在一般公認的“正常值”范圍內(nèi)，但如機體處于功能或生物化學應激狀態(tài)下，此種差異更為明顯損害作用13ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述毒物的生物轉(zhuǎn)運和轉(zhuǎn)化毒物與機體接觸、吸收、分布、代謝和排泄的過程稱為毒物的生物轉(zhuǎn)運。被動轉(zhuǎn)運、特殊轉(zhuǎn)運和膜動轉(zhuǎn)運。

被動轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運的特點是轉(zhuǎn)運過程中生物膜不具有主動性，不消耗能量，被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)只能從高濃度流入低濃度。簡單擴散和濾過。14ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述特殊轉(zhuǎn)運

特殊轉(zhuǎn)運指有一定的載體，具有較強的專一性，有一定的選擇性和主動性，生物膜主動選擇某種機體需要或由機體排出的物質(zhì)進行的轉(zhuǎn)運。特殊轉(zhuǎn)運分主動轉(zhuǎn)運和促進擴散。

膜動轉(zhuǎn)運

是細胞與外界環(huán)境交換一些大分子物質(zhì)的過程，其主要特點是在轉(zhuǎn)運過程中生物膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)運過程具有特異性，生物膜呈現(xiàn)主動選擇性并消耗一定的能量。胞吞作用和胞吐作用。15ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述毒物的吸收一般情況下，毒物的吸收途徑主要是胃腸道、呼吸道和皮膚。

16ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述胃腸道吸收毒物進入機體的重要途徑，小腸是主要吸收部位。影響胃腸道吸收的因素主要有：毒物的性質(zhì)（分散度、解離狀態(tài)等）；機體方面的影響（pH等）；同時存在的食物和毒物。（引自好好學習網(wǎng)，2005)17ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述經(jīng)呼吸道吸收經(jīng)呼吸道吸收的毒物主要有各種氣體、可揮發(fā)性固體或液體的蒸氣、各種氣溶膠以及較為細微的顆粒物質(zhì)。影響呼吸道吸收的因素主要有：氣體的吸收動態(tài)平衡過程；顆粒物、氣溶膠的吸收和沉積。（引自好好學習網(wǎng)，2005)18ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述經(jīng)皮膚吸收經(jīng)皮膚吸收是毒物由外界進入皮膚并經(jīng)血管和淋巴管進入血液和淋巴液的過程。經(jīng)皮膚吸收主要分為兩個階段：第一階段為穿透角質(zhì)層的屏障作用；第二階段為吸收階段，須經(jīng)過顆粒層、棘細胞層、生發(fā)層和真皮。影響因素主要有：毒物的理化性質(zhì)、皮膚的完整性、人體健康狀況等。（引自好好學習網(wǎng)，2005)19ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述毒物的生物轉(zhuǎn)化毒物通過不同途徑被吸收進入體內(nèi)后，將發(fā)生一系列化學變化并形成一些分解產(chǎn)物或衍生物。主要在肝部進行。包括降解反應和結(jié)合反應。

生物轉(zhuǎn)化的意義對于判定毒物對機體的影響有重要作用。通過對生物轉(zhuǎn)化作用的研究，可以探求毒物活性基因、活性分子的重要規(guī)律，為防治其對機體損傷有重要意義。20ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述劑量-效應化學物作用于生物機體時的劑量與引起生物作用的發(fā)生率或計量強度之間的相互關系。

最小有作用劑量或稱閾劑量或閾濃度：是指在一定時間內(nèi)，一種毒物按一定方式或途徑與機體接觸，能使某項靈敏的觀察指標開始出現(xiàn)異常變化或使機體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量，也稱中毒閾劑量。最大無作用劑量是指在一定時間內(nèi)，一種外源化學物按一定方式或途徑與機體接觸，根據(jù)目前認識水平，用最靈敏的實驗方法和觀察指標，未能觀察到任何對機體的損害作用的最高劑量，也稱為未觀察到損害作用的劑量。

21ppt課件第一節(jié)環(huán)境毒理學概述劑量-效應類型直線型。效應或反應強度與劑量呈直線關系拋物線型。劑量與效應或反應呈非線性關系S曲線型。特點是在低劑量范圍內(nèi)，隨著劑量增加，反應或效應強度增高較為緩慢，然后劑量較高時，反應或效應強度也隨之急速增加，但當劑量繼續(xù)增加時，反應或效應強度增高又趨向緩慢。曲線開始平緩，繼之陡嵴，然后又趨平緩，成不甚規(guī)則的S形曲線。22ppt課件第二節(jié)中毒機理研究在環(huán)境毒理學史中，對砷、氟乙酸、四氯化碳與農(nóng)藥有機磷等中毒機理的研究具有重要的歷史意義。研究中毒機理主要有兩方面：確定靶點；分離活性代謝產(chǎn)物。

23ppt課件第二節(jié)中毒機理研究確定靶點確定生物大分子靶點或內(nèi)源靶分子（如受體、酶、DNA、微絲蛋白、脂質(zhì)），即要回答何種生物大分子是該毒物的靶點。化學毒物吸收、分布、代謝、排泄與靶分子相互作用細胞功能失調(diào)、損傷細胞修復功能失調(diào)毒性24ppt課件第二節(jié)中毒機理研究分離活性代謝產(chǎn)物絕大多數(shù)毒物的毒性，主要是由于其代謝產(chǎn)物引起的。最為多見的情況是增毒使外源化學物如氧和氧化氮轉(zhuǎn)變?yōu)椋河H電子、自由基、親核物、氧化還原性反應物。25ppt課件第二節(jié)中毒機理研究親電子反應物含有一個缺電子原子（帶部分或全部正電荷）的分子。毒物在代謝活化時形成非離子親電子劑。親電子反應物經(jīng)常是在毒物被細胞色素P-450或其他酶氧化成酮類、環(huán)氧化物及芳烴氧化物、α，β-不飽和酮及醛類、醌類或醌亞胺類以及?；u等過程中形成的。26ppt課件第二節(jié)中毒機理研究自由基自由基在機體內(nèi)主要來源有兩個：一是細胞正常生理過程產(chǎn)生；二是化學毒物在體內(nèi)代謝過程產(chǎn)生。許多毒物可通過各種不同途徑產(chǎn)生自由基，但其中最主要的途徑是通過氧化-還原反應。27ppt課件第二節(jié)中毒機理研究親核物親核物的形成是毒物活化作用較少見的一種機制。例如：苦杏仁經(jīng)腸道β-糖苷酶催化形成氰化物，丙烯氰環(huán)氧化和隨后谷胱甘肽結(jié)合形成的氰化物，以及硝普鈉經(jīng)巰基誘導降解后形成氰化物等。28ppt課件第二節(jié)中毒機理研究活性氧體內(nèi)的自由基以含氧自由基為主，活性氧包括：超氧陰離子自由基、羥自由基、單線態(tài)氧、過氧化氫以及由此衍生的氫過氧基、烷氧自由基、烷基過氧化物自由基、氫過氧化物。它們一般都是高度活化的，具有很強的氧化反應能力，總是試圖奪取其它原子或基團的電子?；钚匝跛鸬膿p害也稱氧化性應激作用。29ppt課件急性毒性性作用實驗探明毒物與機體發(fā)生短時間接觸后所引起的損害作用，找出毒物的作用途徑、劑量與效應的關系，并為進行各種動物實驗提供設計依據(jù)。亞急性毒性作用實驗研究環(huán)境毒物反復作用于機體引起的損害。通過實驗可以初步估計環(huán)境毒物的最大無作用劑量和中毒閾劑量，了解有無蓄積作用，確定作用的靶器官。慢性毒性作用實驗

探查低劑量環(huán)境毒物長期作用于機體所引起的損害，確定一種環(huán)境毒物對機體的最大無作用劑量和中毒閾劑量，為制定環(huán)境衛(wèi)生標準提供依據(jù)。第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗30ppt課件第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗急性毒性作用實驗急性毒性是指機體（人或?qū)嶒瀯游铮┮淮危ɑ?4小時內(nèi)多次）接觸毒物之后所引起的中毒效應，甚至引起死亡。目的主要是求出受試化合物對一種或幾種實驗動物的致死劑量（通常以LD50為參數(shù)）。31ppt課件第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗急性毒性作用實驗選擇實驗動物時，要求在其接觸毒物之后的毒性反應，應當與人接觸該毒物的毒性反應基本一致。對一個未知毒性的毒物求其LD50（LC50），應先做預實驗。計算實驗動物接觸化合物之后兩周內(nèi)的總死亡數(shù)。

32ppt課件第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗急性毒性作用實驗在觀察期間應保障實驗動物有完全的膳食、充足的飲水及適宜的溫濕度環(huán)境，以防止動物出現(xiàn)非中毒性死亡。觀察實驗動物接觸毒物的中毒癥狀。病理組織學檢查。33ppt課件第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗亞急性毒性作用實驗亞急性毒性是指實驗動物連續(xù)多日接觸較大劑量的毒物所出現(xiàn)的中毒效應。較大劑量，是指小于急性LD50的劑量。34ppt課件第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗亞急性毒性作用實驗接觸時間，食品一般為3～6個月，工業(yè)毒物一般1～3個月。觀察并記錄動物的飲食情況。在接觸毒物過程中所出現(xiàn)的中毒癥狀及出現(xiàn)各癥狀的先后次序、時間均應記錄和分析。應重視病理學檢查。35ppt課件第三節(jié)環(huán)境毒理學實驗慢性毒性作用實驗以低劑量毒物長期給予實驗動物接觸，觀察其對實驗動物所產(chǎn)生的毒性效應。一般認為工業(yè)毒理慢性實驗動物染毒6個月或更長時間；而食品毒理學則要求實驗動物染毒1年以上或2年。指標包括體重、食物攝取、臨床癥狀、行為、血象和血液化學、尿的性狀及生化成分以及重點觀察在亞急性毒性實驗中已經(jīng)顯現(xiàn)的陽性指標。36ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學大氣環(huán)境毒理學大氣環(huán)境毒理學是研究大氣污染物對生物體，特別是人體的損害效應及其規(guī)律的一門學科。大氣污染物主要是指進入大氣中的有害污染物的量超過了大氣自凈能力，對人類健康構(gòu)成直接、間接和潛在危害的化學物質(zhì)。與一般大氣科學不同，室內(nèi)空氣污染通常由于其健康損害效應，也歸為大氣環(huán)境毒理學研究的范疇。（王寶慶攝，2011）37ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學大氣污染物的毒性作用大氣污染物主要通過呼吸道進入體內(nèi)可通過消化道和皮膚進入體內(nèi)可不經(jīng)過吸收而直接刺激呼吸道黏膜、眼睛和體表皮膚，甚至直接接觸產(chǎn)生化學腐蝕作用。大氣污染物一般濃度較低，接觸時間長，反復多次乃至終生接觸，所以其往往造成長期慢性毒性作用。38ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學大氣污染物的毒性作用急性中毒大氣污染物濃度在較短時間內(nèi)急劇增加超過一定濃度作用于人體時，可引起感官和生理機能的不良反應，導致居民急性中毒和死亡。39ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學大氣污染物的毒性作用慢性中毒一般情況下大氣污染物的濃度較低，但由于呼吸道長期持續(xù)地暴露于污染空氣中，所以給人體帶來了長期反復的中毒效應。

1952年的倫敦煙霧事件

1984年的印度博帕爾農(nóng)藥廠毒氣泄露事件40ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學大氣污染物的毒性作用損害免疫功能大氣污染可以使兒童呼吸道患病率增加，還可以使兒童唾液溶菌酶活性降低，從而使其非特異性免疫功能下降。41ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學大氣污染物的毒性作用致癌作用研究表明，大氣污染與肺癌的發(fā)生有密切關系。國內(nèi)外大量流行病學調(diào)查表明，隨著大氣污染的加劇，肺癌死亡率也在升高。另外，工業(yè)發(fā)展、能源消耗也會帶來肺癌發(fā)病率和死亡率的上升。42ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學常見的有毒大氣污染物

二氧化硫SO2易溶于水，在呼吸系統(tǒng)中主要被鼻腔和上呼吸道黏膜吸收，而不易進入肺部。但是SO2可以通過顆粒物載帶進入呼吸道深部。短期接觸SO2會對動物呼吸道和眼睛有強烈刺激作用。長期接觸SO2可引起疾病，如增生性肺炎、支氣管炎和氣管炎，并引起呼吸系統(tǒng)功能紊亂，甚至導致死亡。此外，SO2還會對植物造成不同程度的損傷。43ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學常見的有毒大氣污染物

氮氧化物NOx主要來自于石油、煤、天然氣等燃料的燃燒。NO和NO2均難溶，所以不易在上呼吸道吸收，容易進入下呼吸道直至肺部深處。短時間內(nèi)吸入高濃度NO2，會表現(xiàn)為輕度刺激癥狀，長期吸入則會導致化學性肺炎和肺水腫，直至昏迷、死亡。NO2會降低肺部吞噬細胞和白細胞的吞噬能力、抑制抗體形成，從而影響機體免疫功能。動物實驗表明，NO2還具有促癌和致癌作用。44ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學常見的有毒大氣污染物

一氧化碳一氧化碳（CO）主要是由于含碳物質(zhì)不充分燃燒所產(chǎn)生的。CO主要經(jīng)過呼吸道吸入，再通過肺泡進入血液，與血紅蛋白結(jié)合。CO與血紅蛋白的結(jié)合削弱了紅細胞攜帶和運輸氧氣的能力，導致低氧血癥。由于神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧非常敏感，所以空氣中CO濃度可引起人類行為改變和工作能力下降。45ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學常見的有毒大氣污染物

臭氧臭氧（O3）是光化學煙霧的主要成分之一。近年來，世界各地均發(fā)生過不同程度的大氣光化學煙霧污染。O3的主要毒性是由于其氧化性所致。長期低濃度的O3暴露還可以損傷淋巴細胞的功能，從而降低免疫功能，增加呼吸道的易感性。O3對眼睛也具有強烈的刺激作用，是眼結(jié)膜炎的主要成因之一。46ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學常見的有毒大氣污染物顆粒物PM是我國大氣中的主要污染物。其中可吸入顆粒物和細顆粒物對人體危害較大。顆粒物進入呼吸道后，能刺激和腐蝕呼吸道黏膜和肺細胞，降低呼吸道防御機能。顆粒物成分復雜，往往含有多種致癌物和促癌物。47ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學水環(huán)境毒理學日益嚴重的環(huán)境污染對水域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴重的危害。生態(tài)后果表現(xiàn)為生物多樣性銳減、近海赤潮頻繁、湖泊富營養(yǎng)化嚴重、河流酸化和水質(zhì)惡化，直接損害了水體中藻類、浮游動物、魚類和底棲生物的生長繁殖，改變了正常水生生物群落結(jié)構(gòu)與功能，影響了水生生態(tài)系統(tǒng)的服務價值。（王寶慶攝，2011）48ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學水體污染物按照環(huán)境毒理學的分類方法，可以把水體污染物分為三類，即物理性、化學性和生物性污染物。物理性污染物包括非溶解性污染物，熱污染及放射性污染。化學性污染物包括有機污染物和無機污染物。生物性污染物包括致病病菌、致病病毒和寄生蟲等。49ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學污染物進入水體的途徑一般說來，污染物進入水體有三種途徑：空氣中的污染物質(zhì)通過大氣沉降進入地表水環(huán)境；地表污染通過下滲進入地下水環(huán)境；通過地表徑流進入水體，如淋溶、滲透等。50ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學水體污染物的分布和轉(zhuǎn)移在等溫條件下，風的作用通過水體使沉淀物重新懸浮，使污染物混合。浮游植物在淺水層的大量繁殖也改變了河、湖水的污染物結(jié)構(gòu)。較大顆粒與污染物結(jié)合沉降到深水層，一些污染物被水體的沉淀物吸附結(jié)合，不均勻地分布在河流或湖水的沉淀中。污染物進入水體后發(fā)生各種反應，根據(jù)污染物的不同性質(zhì)可產(chǎn)生不同的污染過程。51ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學污染物的吸收人與動物水體污染物的吸收途徑主要有經(jīng)消化道、經(jīng)呼吸道、經(jīng)皮膚的吸收。陸生植物可以通過根和葉的表面吸收污染物，質(zhì)體流是其主要吸收途徑。水生植物中，挺水植物主要通過根吸收污染物，浮水植物和沉水植物則通過根莖葉的表面吸收污染物。52ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學水體污染物的毒性分子水平細胞與亞細胞水平個體水平種群和群落水平生態(tài)系統(tǒng)水平污染物毒性的影響因素水體溫度水體pH光照水流速和流量53ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學水體污染對人類健康的影響水是自然環(huán)境中物質(zhì)遷移和循環(huán)的重要媒介，與人類的衣食住行關系密切。人類活動產(chǎn)生的污染物很大一部分以水溶液的形式排放。經(jīng)飲用水傳播的疾病，包括霍亂、傷寒、痢疾、腸胃炎及肝炎等。飲用水經(jīng)氯化物消毒后的副產(chǎn)物具有生殖毒性甚至致癌變作用。54ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學水體污染對人類健康的影響赤潮和水華也具有一定的毒性作用。赤潮是指海洋中浮游藻類、原生動物和細菌，在一定條件下暴發(fā)性繁殖和突然聚集的現(xiàn)象。水華是一種較為普遍的淡水污染現(xiàn)象，由水中的藻類引起。55ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學土壤環(huán)境毒理學人類活動產(chǎn)生的污染物進入土壤并積累到一定程度，超過土壤自凈能力的限度，引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象，稱為土壤污染。土壤是一個處于半穩(wěn)定狀態(tài)的物質(zhì)體系，對外界環(huán)境條件的變化和外來物質(zhì)有很大的緩沖能力，即土壤自凈能力。但是土壤凈化往往是緩慢和有限的，因此必須合理利用和充分保護土壤的自凈能力。56ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學土壤污染物人類在生產(chǎn)生活活動中產(chǎn)生的污染物，通過大氣、水、生物等途經(jīng)直接或間接進入土壤，使土壤中增加了某些本不存在的有害物質(zhì)，或是土壤中固有成分增加，改變土壤的組成，使土壤劣化。這些污染物即稱為土壤污染物。57ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學土壤污染物根據(jù)性質(zhì)不同，土壤污染物可分為無機物、有機農(nóng)藥、化學肥料、廢棄物、放射性物質(zhì)和病原微生物等。根據(jù)污染物來源，又可以將土壤污染分為五種類型：水體污染型、大氣污染型、農(nóng)業(yè)污染型、生物污染型、固體廢棄物污染型。土壤污染具有隱蔽性、蓄積性和恢復難的特點。58ppt課件第四節(jié)不同介質(zhì)的環(huán)境毒理學土壤污染的生物效應對于依賴土壤生存的動物、植物和微生物，土壤環(huán)境受到污染后，生長發(fā)育甚至生命活動會受到嚴重破壞。大風也可以將土壤微粒揚入空氣并進入人和動物的口腔和鼻腔，通過消化道和呼吸道進入體內(nèi)。土壤污染物還可以通過植物、動物和微生物的富集作用，經(jīng)食物鏈進入人、畜和禽體內(nèi)，間接對人體造成傷害。由于土壤污染的復雜性和諸多不確定性因素的存在，關于土壤污染與人體間的直接危害和簡介毒害的研究很少。目前主要土壤污染的生物效應還是針對植物和微生物。59ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學傳統(tǒng)的毒理學已經(jīng)為人類提供了重要的以劑量-效應關系為中心的數(shù)據(jù)資料，為環(huán)境風險評價提供了基本依據(jù)。但傳統(tǒng)毒理學研究依然存在許多不足，如對外源性物質(zhì)的損害機制了解有限、研究進展較慢等，在危險度的定量評價方面也存在許多缺點。隨著分子生物學技術的發(fā)展和越來越多的外源性物質(zhì)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)毒理學的研究方法有待革新，系統(tǒng)毒理學也應運而生。60ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學隨著人類基因組計劃的完成和高通量技術的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了一門在系統(tǒng)水平研究生命的結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡的學科—系統(tǒng)生物學。系統(tǒng)毒理學是通過機體暴露后在不同劑量、不同時點的基因表達譜、蛋白質(zhì)譜和代謝物譜的改變，結(jié)合傳統(tǒng)毒理學的研究參數(shù)，借助生物信息學和計算毒理學技術，系統(tǒng)地研究外源性化學物和環(huán)境應激等與機體的相互作用。系統(tǒng)毒理學有望在闡明毒物對機體損傷分子機制、分子生物標志物和危險度評價等方面取得突破。61ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學動物染毒病理學檢查體重、生理檢查吸收、分布、代謝、排泄過程基因、蛋白質(zhì)代謝物—表達譜組學技術數(shù)據(jù)庫基因組數(shù)據(jù)庫分子表達的序列計算機分析文獻利用多區(qū)域多基因組資料庫傳統(tǒng)毒理學數(shù)據(jù)庫分子表達的表型映射明確基因蛋白質(zhì)功能群、通路和網(wǎng)絡整合后的系統(tǒng)毒理學生物模型的多次論證系統(tǒng)毒理學的技術路線62ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的技術

表達譜分析技術表達譜基因芯片是指將幾千個基因特異的探針或互補DNA（cDNA）片段固定在一塊芯片上，用于對不同狀態(tài)下的組織、器官或細胞的基因表達差異進行檢測，是一種快速研究基因表達差異的高通量工具。檢測原理就是核酸雜交，通過計算機分析得出這些基因在不同組織中表達的差異。優(yōu)點是用微量樣品同時平行研究上萬條基因的表達,缺點在于易出現(xiàn)假陽性，但可以通過將RNA的反轉(zhuǎn)錄（RT）和cDNA的聚合酶鏈式擴增（PCR）相結(jié)合的技術等進行驗證。63ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的技術蛋白質(zhì)組學分析技術蛋白質(zhì)組學研究是以二維凝膠電泳蛋白質(zhì)分離識別技術和質(zhì)譜分析鑒定技術兩大技術為核心。常用的蛋白質(zhì)分離方法是二維電泳，它具有一次分離、用計算機分析處理并且能與質(zhì)譜等分析鑒定方法相匹配的優(yōu)點。蛋白質(zhì)分析技術有質(zhì)譜、蛋白序列分析、氨基酸組成分析等。將蛋白固定在一些固相物質(zhì)上可制成蛋白質(zhì)芯片。64ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的技術代謝組學分析技術代謝組學關注的是各種代謝路徑底物和產(chǎn)物的小分子代謝物，反映細胞或組織在外界刺激或是遺傳修飾下代謝應答的變化。代謝產(chǎn)物的檢測、分析與鑒定是代謝組學研究的主要內(nèi)容，最常用的分析技術是核磁共振技術（NMR）和質(zhì)譜。65ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的技術統(tǒng)計分析方法系統(tǒng)毒理學研究最常用的統(tǒng)計分析方法有聚類分析和主成分分析（PCA）兩種。聚類分析主要分為樣本聚類和指標聚類，較難環(huán)節(jié)在于特征抽取和模式表示。PCA的特點是將分散在一組變量上的信息集中到幾個綜合指標即主成分上。66ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的應用研究毒物作用機制毒理學的首要任務之一是研究毒物作用的方式和機制，由于傳統(tǒng)毒理學將暴露與各種損傷終點直接聯(lián)系起來進行研究，所以對于毒物損傷機制的信息了解比較有限。系統(tǒng)毒理學的檢測涵蓋整個損傷發(fā)生的主要環(huán)節(jié)，結(jié)合傳統(tǒng)毒理學終點，可對毒物作用的分子機制進行深入的研究。67ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的應用發(fā)現(xiàn)新的生物標志物系統(tǒng)毒理學可以通過高通量技術在短時間內(nèi)篩選出眾多的毒物相關特征性表達基因、蛋白質(zhì)和代謝物群。68ppt課件第五節(jié)系統(tǒng)毒理學系統(tǒng)毒理學的應用劑量-效應關系推斷毒物低劑量作用于人體時的效應是安全性評估的核心，傳統(tǒng)毒理學為了減少漏篩毒物毒性的機會，總是采用過大的劑量，并用各種方法外推至低劑量