污染物的生物效應檢測(第三章)

第三章污染物的生物效應檢測本章將討論以下內容第一節(jié) 生物測試及方法第二節(jié) 一般毒性試驗第三節(jié) 生物的分子和細胞水平檢測第四節(jié) 生物致突變、致畸和致癌效應檢測第五節(jié) 微宇宙法第一節(jié) 生物測試及方法生物測試的定義生物測試的方式生物測試的標準化1.1生物測試的定義生物測試（Bioassay）系統(tǒng)的利用生物的反應測定一種或多種環(huán)境污染物或環(huán)境因素單獨或聯(lián)合存在時，所導致的影響或危害生物測試的特征（優(yōu)點）體現(xiàn)了環(huán)境污染（因素）對生態(tài)系統(tǒng)的綜合效應直接測定了環(huán)境污染（因素）對生物體的影響1.2生物測試的方式時間短期生物測試（<8d）中期生物測試（8～90d）長期生物測試（>90d）測試氣體（液體）的給予方式靜止式生物測試流動式生物測試（重復循環(huán)式、更新式）被測試生物的種類單物種、多物種、模擬生態(tài)系統(tǒng)生物測試1.3生物測試的標準化影響生物測試結果的主要因素受試生物試驗條件實驗室第二節(jié) 一般毒性試驗生物毒性的基本概念急性毒性試驗亞慢性和慢性毒性試驗蓄積毒性試驗2.1生物毒性的基本概念毒物：毒物本身并非毒物，主要是劑量才使

一個物質變成毒物中毒：機體受毒物作用而表現(xiàn)出的疾病狀態(tài)毒性：毒物引起機體易感部位產(chǎn)生有害作用

的能力2.1生物毒性的基本概念毒性作用或毒效應（ToxicEffect）：化學物引起機體損害的總稱。無損害作用（Non-adverseEffect）：機體無形態(tài)、生長發(fā)育、使命的改變；未見功能容量降低或代償能力損害；可逆的。損害作用（AdverseEffect）：機體接觸或不接觸后，仍表現(xiàn)出易感性、代謝速率低、酶系的相對活力異常。2.1生物毒性的基本概念效應（Effect）與反應（Response）

效應：也稱為作用，指接觸一定劑量化學物后，使機體產(chǎn)生的生物學改變。效應是對個體而言的，這種改變可用一定的計量單位表示。

反應：指接觸一定劑量化學物后，產(chǎn)生某種效應并達到一定強度的個體在群體中所占的比例。反應是對群體而言的，用百分率或比值來表示，如發(fā)病率、死亡率等。2.1生物毒性的基本概念劑量－效應關系和劑量－反應關系以劑量為橫坐標，以表示效應強度的計算單位或表示反應的百分率或比值為縱坐標繪制散點圖所得到的曲線，即為劑量－效應關系和劑量－反應關系曲線。不同的化學物或同一化學物在不同條件下，其劑量與效應或反應的相關關系不同，可呈現(xiàn)不同類型的曲線。（見圖3－1，3－2，3－3，3－4）2.1生物毒性的基本概念表示毒性的常用參數(shù)致死劑量（LD）或致死濃度（LC）絕對致死劑量（濃度）LD100（LC100）半致死劑量（濃度）LD50（LC50）最小致死劑量（濃度）MLD（MLC）最大耐受致死劑量（濃度）LD0（LC0）2.1生物毒性的基本概念表示毒性的常用參數(shù)最大無作用劑量最小有作用劑量（MEL）毒作用帶急性毒作用帶=（LD50/急性MEL）慢性毒作用帶=（急性MEL/慢性MEL）半數(shù)效應濃度（EC50）半數(shù)抑制濃度（IC50）常用毒物單位——（mg/kg）2.2急性毒性試驗哺乳動物急性毒性試驗資料檢索類似試驗的LD50（LC50）根據(jù)文獻設計試驗，得到LD100（LC100）和LD0（LC0）繼續(xù)縮小范圍試驗，得到LD50（LC50）2.2急性毒性試驗哺乳動物急性毒性試驗

——微囊藻對小白鼠的LD50=50~500mg/kg2.2急性毒性試驗水生生物急性毒性試驗魚類毒性試驗藻類急性毒性試驗水蚤類急性毒性試驗2.3亞慢性和慢性毒性試驗亞慢性毒性試驗

——在動物生命周期1/30-1/20的時間內所進行的毒性試驗實驗動物：與急性和慢性試驗中的動物品系相同，健康，年幼染毒劑量：最高劑量不引起大量致死；最低劑量無任何中毒反應

中間劑量介于上述二者之間；設置對照組染毒途徑：模擬人類在環(huán)境中的染毒方式觀察與評價：初步評估靶器官、最大無作用濃度等2.4蓄積毒性試驗蓄積毒性作用：低于中毒閾劑量的外來化合物，反復多次與機體持續(xù)接觸，經(jīng)一定時間后使機體出現(xiàn)明顯中毒的表現(xiàn)物質蓄積：污染物進入機體的量大于排出的量，量的積累功能蓄積：污染物反復作用于機體，最終致病，效的積累2.4蓄積毒性試驗試驗方法蓄積系數(shù)法蓄積系數(shù)固定劑量每天連續(xù)染毒法劑量定期遞增染毒法2.4蓄積毒性試驗試驗方法受試生物半減期測定法方法：機體接觸受試物后，在一定間隔時間內分別測定血液、尿液或器官組織中該物質的量。第三節(jié) 生物的分子和細胞水平檢測加合物測定一般代謝酶的活性測定解毒系統(tǒng)酶類誘導作用的檢測抗氧化防御系統(tǒng)檢測3.1加合物測定DNA加合物測定免疫法熒光法32P—后標記法蛋白加合物3.2一般代謝酶的活性測定乙酰膽堿酯酶用于指示有機磷農(nóng)藥腺三磷酶（ATPase）其活性高低代表了生命活動能量的大小3.3解毒系統(tǒng)酶類誘導作用的檢測混合功能氧化酶的誘導作用谷胱甘肽硫轉移酶3.4抗氧化防御系統(tǒng)檢測過氧化氫酶（Ct）谷胱甘肽過氧化酶（GPx）第四節(jié) 生物致突變、致畸和致癌效應檢測致突變效應致畸效應致癌效應4.1致突變效應突變：遺傳物質發(fā)生了基因結構的變化基因突變染色體畸變致突變作用；致突變物；致突變物作用于生殖細胞的效應顯性致死突變引起后代的先天性遺傳缺陷4.1致突變效應致突變試驗

目的：是為了檢查受試物對機體遺傳過程有無影響的方法方法：基因突變試驗染色體畸變試驗DNA損傷試驗4.1致突變效應致突變試驗——體外基因突變試驗Ames試驗原理：同一種微生物的營養(yǎng)缺陷型突變型菌株與受試物接觸，若此化學物質具有致突變性，可使突變型微生物再發(fā)生一次突變，重新成為野生型微生物。這種突變叫做回復突變。野生鼠沙門氏菌突變鼠沙門氏菌能夠自己合成組氨酸不能自己合成組氨酸污染物誘導

回復突變4.1致突變效應致突變試驗——體外基因突變試驗哺乳動物體細胞株突變試驗正常的細胞株突變細胞株不能耐受嘌呤堿類似物耐受嘌呤堿類似物污染物誘導

回復突變4.1致突變效應致突變試驗——細胞遺傳學試驗微核試驗正常細胞株顯微鏡檢污染物接觸蠶豆浸種催芽染毒恢復培養(yǎng)固定染色鏡檢4.1致突變效應致突變試驗——體內基因突變試驗顯性致死突變試驗雄鼠雌鼠解剖妊娠雌鼠染毒4.1致突變效應致突變試驗——體內基因突變試驗果蠅伴性隱性致死試驗雄蠅

XY雌蠅

XXF1雌蠅XXF1雄蠅XYF2雄蠅XY:XY=1:14.1致突變效應致突變試驗——DNA損傷試驗姐妹染色體單體交換試驗BrduBrdu深色淺色深色淺色4.1致突變效應致突變試驗——DNA損傷試驗DNA修復合成試驗細胞懸液計數(shù)同位素合成的DNA劑量染毒，羥基脲同位素標記的脫氧胸腺嘧啶核苷，羥基脲4.2致畸效應致畸作用：致畸物通過母體作