环境毒理学基础理论.ppt

1,环境化学物,与机体接触,进入血液,分布到组织,代 谢,排 泄,化学物的吸收、分布和排泄具有类似的机理，都是反复通过生物膜的过程，统称为生物转运（biotransport）。 化学物质在组织细胞中发生的结构和性质的变化过程，称为生物转化（biotransformation），代谢转化。,在生物体内发生生物化学变化-氧化、还原、水解和结合，并形成衍生物的过程。,2,第一节 生物转运,一、吸收,环境化学物经各种途径通过机体的生物膜进入血液的过程，称为吸收。,消化管、呼吸道、皮肤、注射。,半渗透性薄膜，由细胞膜和细胞器（线粒体、溶酶体等）组成； 主要由脂质双分子层和蛋白质组成； 选择性允许某些物质透过； 生物膜上的酶起催化作用。,3,消化道是环境化学物的主要吸收途径。 口腔食道胃肠道，起主要吸收作用的是小肠。,胃肠道吸收面积比较：,第一节 生物转运,一、吸收,1、经消化管吸收,4,第一节 生物转运,1、经消化管吸收,一、吸收,小肠有极大的表面积，绒毛和微绒毛可使其表面积增加600倍左右。,有机酸主要在胃内吸收，有机碱主要在小肠内吸收，但小肠表面积大，也可吸收相对数量的有机酸。,5,第一节 生物转运,2、经呼吸道吸收,一、吸收,经呼吸道吸收的主要是空气污染物：,气体CO、NO2、SO2 挥发性液体蒸汽苯、四氯化碳 气溶胶硫酸雾、可吸入颗粒物,最主要的吸收器官是肺。吸收的外来化合物不经肝，直接进入血液循环而分布全身。,人体肺泡约3亿个，其表面积大（50-100m2），相当于皮肤吸收面积的50倍。,鼻腔气管支气管及其分支肺泡,约2000km,6,颗粒物的吸收主要取决于其粒径大小： 10m，沉积在上呼吸道痰 510m，沉积在气管和支气管 15m，可到达呼吸道深处，部分到达肺泡 1m，在肺泡内扩散而沉积,第一节 生物转运,沉积在肺泡内的颗粒物的归宿： 吸收进入血液； 随粘液咳出； 进入淋巴系统； 长期存留在肺泡肺泡灰尘病灶或结节。,7,第一节 生物转运,3、经皮肤吸收,一、吸收,皮肤吸收的两条途径： （1）表皮（主要部分） （2）毛囊、汗腺、皮脂腺,皮肤对化学物的通透性较弱，存在脂质屏障。四氯化碳（肝损害）、有机磷农药等可经皮肤吸收，引起中毒。,8,第一节 生物转运,二、分布与贮存,1、定义：环境化学物被吸收进入血液和体液（水和溶解在水里的物质）后，随血液和淋巴的流动分散到全身各组织的过程称为分布。,2、影响因素：化学物在体内的分布情况与组织的血流量、亲和力及其他因素有关。,在分布的开始阶段，血液供应丰富的器官化学物浓度最高，如肝； 随时间延长，分布取决于化学物与组织器官的亲和力。 如，铅染毒2小时后，约50%剂量的铅分布在肝内，然而一个月之后，体内残留的铅90%分布在骨中，与骨盐晶格结合在一起。,（一）分布,9,第一节 生物转运,二、分布与贮存,（二）化学物的贮存,进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋白或体内各组织积聚在特定部位。 有的化学物对其积聚部位发生毒性作用靶部位、靶器官（target organ）； 有的化学物对其积聚部位不发生毒性作用贮存库（storage depot），主要有血浆蛋白、肝和肾、脂肪组织、骨骼组织。,10,第一节 生物转运,（二）化学物的贮存,1、血浆蛋白,2、肝和肾,进入血液的环境化学物可与血液中的蛋白质，特别是白蛋白结合，使血浆蛋白成为化学物的贮存库。 与蛋白质结合的化学物不易透过细胞进入靶器官产生毒性作用，但是也影响化学物的排泄、转化及再分布。,肝和肾的细胞中含有特殊的结合蛋白（配体蛋白、金属巯蛋白），能将与血浆蛋白结合的环境化学物夺取过来。,能与锌、镉、汞、铅结合。如一次染毒铅后30min，肝中铅的浓度比血浆中高50倍。,11,第一节 生物转运,（二）化学物的贮存,3、脂肪组织,4、骨骼组织,有机氯农药和有机汞农药等有机化合物，易被吸收并贮存在体脂内； 贮存在脂肪中的化学物可降低其在靶器官中的浓度，但当脂肪迅速消耗时，该化合物在血中的浓度突然增高而引起中毒。,骨组织中的某些成分与化学物有特殊的亲和力，如氟化物、铅、锶等能与骨基质结合而贮存其中。如，铅、锶可取代骨质中的钙而贮存在骨中。体内90%的铅贮存在骨中。,12,一些化学物在体内的相对累积,第一节 生物转运,（二）化学物的贮存,13,第一节 生物转运,三、排泄,排泄：外来化合物及其代谢产物向机体外转运的过程。 主要途径：肾尿液，肝胆汁通过肠道随粪排出； 其他途径：汗液、乳汁、唾液、泪液及胃肠道分泌物、呼吸道、指甲、头发等。 肾脏是主要的排泄器官。,14,第一节 生物转运,三、排泄,1、经肾随尿液排出,1、肾小球被动滤过：大部分外来化合物或其代谢产物均可通过肾小球滤过进入肾小管,2、肾小管重吸收,3、肾小管排泄 ：即为肾小管主动分泌，此种主动转运可分为两种系统，一为供有机阴离子化学物质（有机酸）转运；一为供有机阳离子化学物质（有机碱）转运。,15,第一节 生物转运,三、排泄,2、经肝随胆汁排出,环境化学物在肝内先经生物转化，形成的一部分代谢产物可被肝细胞直接排入胆汁，再进入小肠随粪便排出。,外来化合物随同胆汁进入小肠后，可能有二种去路：随粪便排出；进行肠肝循环。,(肠肝循环),肝（对化学物进行生物转化形成的一部分代 谢产物）,门静脉系统 胆汁 小肠 粪便,95胆汁酸可被重吸收,重吸收,延长毒物在体内的停留时间，毒性增加！,16,第一节 生物转运,三、排泄,3、其他排泄途径,肺：许多气态外来化合物可经呼吸道排出体外，如CO、醇类等。非可溶性颗粒物：肺泡细支气管支气管咽部随痰咳出或进入消化道。 乳汁：有机氯杀虫剂、乙醚、多卤联苯类、咖啡碱和某些金属都可随同乳汁排出。 头发、指甲：汞、铜、砷等重金属随头发、指甲排出。 经口摄入未被胃肠道吸收的化学物经粪便排出。,17,外源化学物的体内动态过程,外源 化学物,接触,皮肤 肺,消化道,粪,接触,排泄,肝,吸收,再吸收,代谢,血液循环 白蛋白结合型 游离型,吸收,靶器官 (损害),器官组织 (贮存),分布,肾,肺,分泌腺,排泄,18,作 业,目前市场上有许多 “排毒疗法”如洗肠、断食、服用各种胶囊。结合本章内容谈谈你对此类“排毒”的看法。,19,第三章 环境化学物的毒性作用及其影响因素,第一节 毒性作用 第二节 影响毒性作用的因素,20,毒物 毒性 中毒 危险度（risk）：危险性或风险度，指某种物质在具体的接触条件下，对机体造成损害可能性（概率）的定量估计（概率论数理统计方法），比如剂量-反应关系。 剂量（dose）：给予机体或机体接触的外来化合物的量。单位：mg/kg（体重），mg/m3（空气），mg/L（水）,第一节 毒性作用,一、基本概念,21,第一节 毒性作用,二、常用的毒理学剂量参数：,1、致死剂量,2、半数效应剂量,3、最小有作用剂量（中毒阈值）,4、最大无作用剂量（未观察到有害作用剂量）,lethal dose，LD,median effective dose，ED50,minimal effect level，MEL,maximal no-effect level，MNEL,22,第一节 毒性作用,二、常用的毒理学剂量参数：,1、致死剂量,（1）绝对致死剂量（LD100）,（2）半数致死剂量（LD50）,（3）最小致死剂量（LD01或LDmin ）,（4）最大耐受剂量（LD0）,实验中可引起实验动物全部死亡的最低剂量。,引起一群个体50%死亡所需的剂量。 LC50-半数致死浓度,引起一群个体中个别个体死亡的最低剂量。,一群个体中不引起死亡的某化学物的最高剂量。,23,第一节 毒性作用,外源化合物引起机体某项指标发生50%改变所需的剂量。,观察到某种化合物能引起机体开始出现某种损害作用/某项指标出现轻微效应所需的最低浓度。,采用目前最灵敏的方法和观察指标，未能观察到任何对机体损害作用的化学物最高剂量。,一般，最小有作用剂量略高于最大无作用剂量。,通过慢性或亚慢性试验结果确定。制定每日容许摄入量和最高容许浓度的主要依据,24,LD50/ LC50 :环境化学物毒性评价的重要参数。,欧共体有害物毒性分级指标：,25,职业性接触毒物危害程度分级 GBZ 230-2010,26,第一节 毒性作用,三、剂量-效应（反应）关系,生物体内少见，仅体外试验存在,剂量为横坐标，反应为纵坐标的散点图,27,第一节 毒性作用,三、剂量-效应（反应）关系,对称S型曲线 S型（对称、非对称）曲线较常见,28,第一节 毒性作用,四、毒性作用的类型,1、局部与全身毒性作用,局部毒性：环境化学物引起机体直接接触部位的损伤。 全身毒性：环境化学物被吸收后，随血液循环分布到全身而呈现的毒性作用。如，剂量越大，靶器官、靶组织增多。,2、速发与迟发毒性作用,3、可逆与不可逆毒性作用,可逆：停止接触化学物后，毒性逐渐消退。 不可逆：停止接触化学物后，毒性作用继续存在，甚至损伤进一步发展。,29,第一节 毒性作用,4、变态反应、特异体质反应,四、毒性作用的类型,变态反应：机体对环境化学物的过敏反应。表现：皮肤瘙痒、过敏性鼻炎、哮喘、食物过敏、药物过敏（青霉素）等。 特异体质反应：由遗传决定的特异体质（无免疫机制、遗传性缺陷等）对某种化学物的异常反应。如，对骨骼肌松弛药司可林特异质反应是由于先天性血浆胆碱酯酶缺乏所致。,30,第一节 毒性作用,五、环境化学物的联合毒性作用,1、相加作用,2、协同作用,3、增强作用,4、拮抗作用,5、独立作用,多种环境化学物混合物毒性=A+B+C+,多种环境化学物混合物毒性 A+B+C+,A无毒，A能使与其同时进入机体的B毒性增强,A和B相互干扰，（A+B）混合物毒性A毒性+B毒性,A、B、C、互不干扰，互不影响，各自表现各自的毒性作用,31,第一节 毒性作用,六、毒性作用的机理,靶位点学说 受体学说 共价结合学说 自由基作用学说 其他机理,32,SO2、NO2 呼吸道 百草枯 肺,六、毒性作用的机理,第一节 毒性作用,1、靶位点学说,（2）靶位点：污染物转化、累积部位。,溴苯 环氧溴苯 肝细胞的坏死、肾脏损害,（3）与某些酶在体内的分布差异有关。,有机氟游离出的氟离子肾脏吸收蓄积 肾损伤。,（1）靶位点：接触污染物的部位,人眼中缺少将甲醛变为甲酸的酶，因此眼睛对甲醛的毒性敏感。,33,六、毒性作用的机理,第一节 毒性作用,2、受体学说,化学物,生物膜上的生物大分子，蛋白质,配体-受体复合物,34,有机磷 抑制胆碱酯酶活性,分解乙酰胆碱,毒蕈碱型胆碱能受体,烟碱型胆碱能受体,毒蕈碱样神经症状,烟碱样神经症状,阿托品解毒,症状：恶心、多汗、腹泻、尿频、瞳孔缩小；肌肉颤抖、痉挛,某些神经毒物干扰正常的受体 配体的相互作用，尤其是某些神经毒物。,六、毒性作用的机理,第一节 毒性作用,乙酰胆碱积聚,35,六、毒性作用的机理,第一节 毒性作用,3、共价结合学说（与生物大分子蛋白质、核酸结合）,（1）与蛋白质的共价结合,结合位点：巯基（-SH）、羟基（-OH）、氨基（-NH2）等,溴苯 溴苯环氧化物 肝细胞蛋白质肝细胞坏死,CO 血红蛋白（Fe2+） 碳氧血红蛋白丧失携氧能力，机体缺氧,（2）与核酸的共价结合,结合位点：碱基、核糖、脱氧核糖、磷酸 ，生成DNA加合物，可引起DNA扭曲、异常，产生基因突变。,Pb、Hg、Cd、As 酶或蛋白质的 巯基活性消失，中毒,36,六、毒性作用的机理,第一节 毒性作用,4、自由基作用学说,自由基：由于热分解或电离辐射使稳定分子的一个或多个单键断裂而产生的活性部分。,细胞内常见的自由基（体内营养物质、代谢物）：羟基自由基（OH）、氢过氧自由基（HOO）、有机自由基（R）、单线态氧（O2）、有机过氧基（ROO）,污染物在体内形成自由基，对生物膜的脂质成分造成打击，引起脂质过氧化而带来对机体的危害等。,四氯化碳中毒：由于氯碳键断裂，产生三氯甲基自由基（CCl3），引发脂质氧化过程，进而引起混合多功能氧化酶活性丧失、蛋白质合成受影响等，最终造成细胞死亡，对机体造成损害。,37,六、毒性作用的机理,第一节 毒性作用,5、其他机理,（1）选择性细胞致死。 某些外源化学物对某种组织器官的细胞有选择性致死毒性。如，反应停可引起胚胎早期肢芽细胞死亡，使出生的婴儿缺失腿和臂（海豹短肢）。,（2）非致死性遗传改变。 某些外源化学物干扰DNA复制和修复，引起DNA损伤和染色体异常，对生殖细胞引起的突变遗传给后代。,（3）引起细胞功能障碍：包括细胞膜损伤、干扰细胞内钙稳态、干扰细胞能量的产生（腺苷三磷酸ATP消失）等。,38,毒物引起细胞功能障碍,39,第二节 影响毒性作用的因素,环境化学物的结构和性质 构效关系（烃基、羟基、胺、有机磷化合物）；物理性质（熔点、挥发性、解离度等） 机体状况 种属、年龄、性别、营养、健康状况 接触条件 接触途径、溶剂（水、生理盐水、植物油等） 环境因素 气温、气湿、气压等,接触途径： 一般对于同种毒物：呼吸道（静脉注射）腹腔注射肌肉注射经口（胃肠道）径皮肤吸收,40,第四章 环境化学物的一般毒性及其评价,第一节 化学物毒性评价的实验基础 第二节 急性毒性及其评价方法 第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法 第四节 皮肤局部毒性作用及其评价方法,41,实验动物-体内试验,第一节 化学物毒性评价的实验基础,一般毒性,特殊毒性,急性毒性,亚慢性毒性,慢性毒性,皮肤局部毒性,致癌作用,致突变作用,生殖毒性,发育毒性,外推到人,动物器官、组织、细胞,毒 性,42,第一节 化学物毒性评价的实验基础,一、实验动物的选择,实验动物：经人工培育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学研究的动物。,（一）物种选择 （二）品系选择 （三）微生物控制的选择 （四）个体选择,43,第一节 化学物毒性评价的实验基础,一、实验动物的选择,（一）物种选择,对化学物的毒性反应及代谢特点与人类相似； 自然寿命不太长； 易于饲养和实验操作； 经济并易于获得。,物种选择的原则：,44,45,借助已有毒理学研究资料选择：,实验动物的选择,气体、蒸气对粘膜的刺激作用猫 毒物对皮肤的局部作用豚鼠或兔(皮肤对刺激物的反应近似于人) 过敏性反应豚鼠(易于致敏) 观察致呕吐作用的实验研究狗、猫 外界环境因素引起机体体温过高及体温过低的反应兔或猫(大鼠、小鼠对于体温调节不稳定) 高血压病理狗、兔、大鼠(易出现血压变化) 物质的致癌作用小鼠和大鼠 慢性中毒损害实质性脏器的毒物小鼠(实质性脏器容易罹患病变),46,第一节 化学物毒性评价的实验基础,一、实验动物的选择,（二）品系选择,品系：起源于共同祖先的一群动物。同一品系的动物具有共同的遗传来源、相似的外貌特征、独特的生物学特征及稳定的遗传性能。,1、近交系动物,2、突变系动物,3、杂交群动物,4、封闭群动物,按遗传学控制，实验动物可分为：,47,第一节 化学物毒性评价的实验基础,一、实验动物的选择,（三）微生物控制的选择,按对动物的微生物控制的净化水平，实验动物可分为：,1、无菌动物,2、悉生动物,3、无特定病原体动物,4、清洁动物,5、普通动物,48,（三）微生物控制的选择,2、悉生动物,3、无特定病原体动物,4、清洁动物,又称已知菌动物，经人工有计划的将已知菌投入到无菌动物体内。,体内无特定微生物和寄生虫的动物。指无传染病，允许携带非特定微生物。排除一、二级动物所排除的病原外，不携带主要潜在感染、条件致病和对科研实验干扰大的病原。饲养在封闭的系统中；毒理学试验的标准动物。,亦称二级动物，除普通动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原。饲养在半屏蔽系统。,5、普通动物,1、无菌动物,亦称一级动物，要求不携带人畜共患病和动物烈性传染病的病原。,是指在动物体内外的任何部位都检不出一切生命体的动物。这类动物是在无菌条件下剖宫产出，又饲养在无菌、恒温、恒湿的条件下，食品饮料等全部无菌。,49,第一节 化学物毒性评价的实验基础,一、实验动物的选择,（四）个体的选择,1、年龄,2、性别,3、生理状态,4、健康状况,取决于试验类型： 急性试验-成年动物； 慢性、亚慢性试验-年幼的动物 实际工作中常以动物体重粗略判断动物的年龄。,50,第一节 化学物毒性评价的实验基础,二、常用的染毒方法,(1）经口 灌胃、喂饲、吞咽胶囊 （2）经呼吸道 动物自行吸收（静式吸入染毒、 动式吸入染毒） 人工动物气管注入 （3）经皮肤 （4）其它途径 注射途径,将液态或固态外源化学物注入肺内。这是一个手术过程，仅适用于制造化学物对肺脏损伤模型的制备，而不用于一般毒性研究,51,第一节 化学物毒性评价的实验基础,二、常用的染毒方法,（一）经口染毒,1、灌胃,将受试物配制成溶液或混悬液，以注射器经导管注入胃内。 最常用的经口染毒方法。,优点：剂量准确 缺点：工作量大；可能损伤食道或误入气管；与人的接触方式差异很大。,52,第一节 化学物毒性评价的实验基础,二、常用的染毒方法,（一）经口染毒,2、吞咽胶囊,3、喂饲,将受试物装入胶囊中，直接送至动物咽部，迫使动物咽下。此法适用于较大动物，如兔、猫、狗等。 优点：剂量准确，尤其适用于易挥发、易水解和有异味的化合物。,将受试物掺入动物饲料或饮水中，需计算每日进食量和饮水量，折算摄入剂量。 优点：符合人接触化合物的方式 缺点：可能拒食；挥发性化合物可使摄入量下降，且有经过呼吸道吸入的可能；化合物易水解或与食物中的化学成分起反应。,53,第一节 化学物毒性评价的实验基础,二、常用的染毒方法,（二）经呼吸道染毒,1、静式吸入,在固定体积的密闭染毒柜中，加入定量的易挥发液态化合物或气态化合物，将动物置于其中，一般2h。适用于短时间染毒试验。,优点：设备简单；操作方便；消耗化合物少 缺点：染毒过程中氧降低，试验动物量受限；柜内空气组成，化合物浓度难以恒定；动物置于染毒柜中，有经皮吸收的可能。,54,55,第一节 化学物毒性评价的实验基础,（二）经呼吸道染毒,二、常用的染毒方法,2、动式吸入,采用机械通风装置，连续不断的将新鲜空气和毒气送入染毒柜，污染空气不断排出。适用于较长时间及反复染毒的试验。,优点：染毒时间不受染毒柜容积的限制；染毒浓度保持相对稳定；动物头部置于染毒柜中，而身体置于柜外，防止经皮吸收的可能。,56,57,58,第一节 化学物毒性评价的实验基础,（三）经皮肤染毒,二、常用的染毒方法,（四）注射染毒,用于研究液态、气态和粉尘状化合物经皮肤吸收的毒性作用及化合物对接触皮肤的局部作用（皮肤刺激和致敏）。,对外源化学物进行绝对毒性或比较毒性研究，或进行一些特殊研究(如静脉注射毒物动力学、代谢研究、急救药物筛选等) 。 静脉注射:大鼠、小鼠尾静脉，兔耳缘静脉 注射途径 肌肉注射 皮下注射 腹腔注射:小动物,59,第一节 化学物毒性评价的实验基础,人们对环境污染物毒性的认识是逐步深入的。,20世纪70年代以前，一般毒性或基础毒性研究； 70年代以后，人们开始关注环境污染物的致突变、致癌变、致畸变，即特殊毒性的研究，简称“三致”； 80年代末90年代初以来，重视环境污染物的神经行为毒性、免疫毒性和内分泌毒性、多种环境污染物的联合毒性。,环境化合物的毒性评价：根据环境污染物的种类， 按照相应的毒理学试验规范，进行相关的毒理学试验。,60,第二节 急性毒性及其评价方法,一、急性毒性的概念,1、急性毒性：指机体一次或24h之内多次接触某一化学物之后，在短期内所发生的毒性效应，包括死亡效应。 2、一次：瞬间染毒，如经口染毒、经注射途径染毒；但在经呼吸道与经皮肤染毒时，则是指在一个特定的期间内持续地接触化学物的过程。 3、多次：当外源化学物毒性过低，即使一次给予实验动物最大染毒容量还观察不到毒性作用，需在24h内多次染毒，从而达到规定的限制剂量。,61,第二节 急性毒性及其评价方法,二、急性毒性试验目的,1、确定致死剂量，求出LD50，进行急性毒性分级。 2、阐明化学物急性毒性剂量反应关系与中毒特征。 3、为亚慢性、慢性实验设计提供依据。,62,第二节 急性毒性及其评价方法,三、急性毒性评价方法,（一）经典的急性致死毒性试验 （二）固定剂量法 （三）急性毒性分级法 （四）上下移动法,63,一般是设计一定数量的剂量组，组间有适当的剂量间距，以得到化学物引起死亡的剂量反应关系，求得LD50或LC50。,具体试验设计,1、实验动物； 2、染毒剂量设计； 3、观察； 4、LD50计算。,（一）经典的急性致死毒性试验,64,（一）经典的急性致死毒性试验,1、实验动物,成年健康，最常用的是大鼠和小鼠，一般是雌雄各半，出生23个月。 小动物每组10只，大动物每组6只。 实验前至少观察一周，选取其中健康动物，随机分组。,65,（一）经典的急性致死毒性试验,2、染毒剂量设计,（1）查阅文献：分析受试化合物的化学结构和理化性质，依此查阅文献，找出与其近似的化合物毒性资料，并以其LD50值作为预期毒性中值。 （2）试验：同一物种，相同染毒途径，以文献LD50为中值，用少量动物，以较大的剂量间距，找出LD0-100（LD10-90）的致死剂量范围。 （3）正式试验：在此基础上，设57个剂量组，剂量间距为：,66,（一）经典的急性致死毒性试验,3、观察,染毒后一般要观察14天，依据14天内的总死亡情况计算LD50。 LD50（7天）， LD50（3天） 观察内容： （1）死亡情况 （2）动物体重 （3）中毒反应症状 （4）病理学检查,67,68,4、LD50计算,统计学方法计算LD50 的值及其95%的置信区间，如： 霍恩氏法、简化寇氏法（平均致死量法）、概率单位-对数图解法、直线回归等。,（一）经典的急性致死毒性试验,69,4、LD50计算,（一）经典的急性致死毒性试验,（1）简化寇氏法,试验要求： 每个试验组动物数相同； 各组剂量按等比级数分组；,死亡率呈正态分布，最高剂量组死亡率80，最低剂量组死亡率20。,70,4、LD50计算,（一）经典的急性致死毒性试验,（1）简化寇氏法,式中： Xm最大剂量的对数值； i相邻两剂量组的对数剂量差值（相邻剂量比值的对数）； p 各组死亡率的总和（以小数表示）。, LD50计算 ：,71,4、LD50计算,（一）经典的急性致死毒性试验,（1）简化寇氏法,式中： SmlgLD50的标准误差； q存活率； p 死亡率 i相邻两剂量组的对数剂量差值（相邻剂量比值的对数）；,95%的置信区间：,72,某化学物小鼠经口染毒死亡情况,例题：,73,4、LD50计算,（一）经典的急性致死毒性试验,（2）直线回归法,剂量对数-概率单位线性回归，求回归方程y=ax+b； LD50计算； 95%置信区间。,74,% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2.67 2.95 3.12 3.25 3.36 3.45 3.52 3.59 3.66 10 3.72 3.77 3.82 3.87 3.92 3.96 4.01 4.05 4.08 4.12 20 4.16 4.19 4.23 4.26 4.29 4.33 4.36 4.39 4.42 4.45 30 4.48 4.50 4.53 4.56 4.59 4.61 4.64 4.67 4.69 4.72 40 4.75 4.77 4.80 4.82 4.85 4.87 4.90 4.92 4.95 4.97 50 5.00 5.03 5.05 5.08 5.10 5.13 5.15 5.18 5.20 5.23 60 5.25 2.28 5.31 5.33 5.36 5.39 5.41 5.44 5.47 5.50 70 5.52 5.55 5.58 5.61 5.64 5.67 5.71 5.74 5.77 5.81 80 5.84 5.88 5.92 5.95 5.99 6.04 6.08 6.13 6.18 6.23 90 6.28 6.34 6.41 6.48 6.55 6.64 6.75 6.88 7.05 7.33,百分率-概率单位换算表,75,经典的急性毒性试验和LD50的缺点： 消耗的动物量大 获得的信息有限 测得的LD50值实际上仅是近似值,五种化合物的LD50值的实验室间变异,（一）经典的急性致死毒性试验,76,（二）急性毒性试验其他方法,固定剂量法 急性毒性分级法 上、下移动法,77,例：小鼠吸入丙烯腈急性毒性试验结果如下表所示，用概率单位法求LD50。,作 业,78,第二节 急性毒性及其评价方法,四、急性毒性分级,外源化学物急性毒性分级(WHO),79,我国食品毒理急性毒性分级法1994,80,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,一、亚慢性、慢性毒性的概念,1、亚慢性毒性 指机体连续多日接触外源化学物所引起的毒性效应，接触期限一般为30天到约人寿命的10%； 环境毒理学接触期限：连续染毒1-3个月。 2、慢性毒性 指机体长期接触外源化学物所引起的毒性反应，接触期限一般大于人寿命的10%； 环境毒理学接触期限：连续染毒3个月-2年，甚至终生染毒。,81,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,二、亚慢性、慢性毒性试验的目的,1. 亚慢性毒性试验为慢性毒性试验的剂量设计及观察指标选择提供依据； 2. 研究受试物亚慢性和慢性毒作用的特征及靶器官； 3. 研究剂量-反应(效应)关系，确定其观察到的最低有害作用剂量(LOAEL)和未观察到有害作用的剂量(NOAEL)，提出此受试物的安全限量参考值； 4. 研究受试物亚慢性和慢性毒性损害的可逆性； 5. 确定不同动物物种对受试物亚慢性和慢性毒效应的差异，为将毒性研究结果外推到人提供依据。,82,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（一）实验动物 （二）染毒途径 （三）染毒期限 （四）剂量分组 （五）观察指标 （六）结果分析,83,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（一）实验动物,物种：两种，啮齿类（大鼠）、非啮齿类（狗）； 每组数目： 亚慢性，大鼠至少20只，狗4-6只； 慢性试验：大鼠40只，狗8只或以上； 实验动物年龄： 亚慢性，大鼠5-6周龄，狗4-6月龄； 慢性试验：实验动物年龄低于亚慢性试验。,84,动物研究期限相当于寿命期()和人染毒的时间,85,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（二）染毒途径,尽量模拟人类接触受试化学物的方式； 亚慢性和慢性试验染毒途径应当一致； 染毒途径： 经口染毒：喂饲、灌胃、胶囊； 呼吸道染毒：亚慢性试验一般每天吸入4-6h，慢性试验每天吸8h或更长； 经皮染毒：每次染毒4-6h。,86,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（三）染毒期限,亚慢性：1-3个月 慢性试验：3个月-2年； 如果慢性毒性实验与致癌实验结合，染毒期限最好是接近或等于终生染毒。,87,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（四）剂量分组,至少应设3个剂量组（高、中、低剂量）和1个阴性（溶剂）剂量组。,阴性对照组：肯定不会出现预期结果的组。 阳性对照组：肯定会出现预期结果的组。 空白对照组：是针对处理因素而说的，凡是不加处理因素的组，为空白对照组。,88,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（四）剂量分组,高剂量：出现较明显的毒性效应，死亡率小于10或无死亡 中剂量：轻微毒性，即观察到最低有害作用剂量（LOAEL） 低剂量：不出现中毒反应，即未观察到有害作用剂量（NOAEL）,89,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（四）剂量分组,亚慢性毒性试验剂量选择： 可参考两个数值，一是以急性毒性的阈剂量为亚慢性试验的最高剂量；一是以此化合物LD50的1/201/5为最高剂量。 慢性毒性试验剂量选择： 高剂量组：1/51/2亚慢性试验阈值； 中间剂量：1/501/10； 低剂量组：1/100。,90,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（五）观察指标,1、中毒症状：有无、程度 2、体重：每周称一次 3、食物利用率：实验动物每食入100g饲料所增长的体重 4、实验室检查：血液、尿液、生化 5、病理及病理组织学：系统解剖、脏器系数、组织病理学检查 6、特异性指标,91,第三节 亚慢性、慢性毒性及其评价方法,三、亚慢性、慢性毒性的评价方法,（六）结果分析,对各剂量组和阴性对照组数据根据统计学方法处理，看是否有显著差异、剂量效应关系和时间效应关系，以及各项指标之间的相关性。 在综合分析的基础上，确定受试物的观察到的最低有害作用剂量(LOAEL)和未观察到有害作用的剂量(NOAEL)，以及毒性作用的靶器官。,92,第四节 皮肤局部毒性作用及其评价方法,一、皮肤局部毒性 二、皮肤局部作用评价 皮肤刺激试验；皮肤变态反应试验,93,第六章 环境化学物的安全性和健康危险度评价,第一节 环境化学物的安全性评价 第二节 环境健康危险度评价,94,第一节 环境化学物的安全性评价,一、基本概念,1、安全：某种化学物在规定的使用方式和用量条件下，对机体不产生任何损害。,2、安全性：在一定暴露下，无危险或危险度很低，其危险度可被社会所能接受。,3、安全性评价：通过规定的毒理学试验以及对人群效应的观察，评价某种化学物的毒性及其潜在危害，进而提出在通常的暴露条件下，该物质对人体健康是否安全及安全接触限量。,95,第一节 环境化学物的安全性评价,二、安全评价的内容和程序,（一）准备工作,了解受试化学物：,理化性质； 可能的用途、使用范围、使用方式、人体暴露的途径、可能的摄入量等； 用于安全评价的受试物应采用工业品或市售商品，而不是化学品，以反映人体实际接触的情况。,96,急性毒性试验、眼刺激、皮肤刺激和皮肤致敏试验 主要任务： 为毒性分级和管理提供依据：急性毒性参数的测定；了解受试物对皮肤、黏膜的刺激性以及致敏性。,1、第一阶段,（二）安全评价程序,亚急性毒性试验、致突变试验 主要任务： 为了解受试物的亚急性毒性和遗传毒性，为第三阶段各项试验剂量和观察指标的选择提供依据，并对受试物的致癌性进行预测。,2、第二阶段,97,亚慢性毒性试验、致畸、繁殖和迟发性