肝脏毒理学、肾脏毒理学幻灯片.ppt

肝脏毒理学 1 背景资料 我国是肝病大国 以河北为例 以往 乙肝的发生率达到4 而现在仅为0 3 而脂肪肝 酒精肝 药肝和肝硬化等其他肝脏疾病的发病率同比却攀升了17 8 达到5000万人 已经成为威胁我国人民生命健康的又一严重社会问题 有报道表明 在持续饮酒10 20年的人群中 酒精性肝纤维化的发病率为20 有关统计显示 60 的嗜酒者患有脂肪肝 30 的酒精性脂肪肝可生成肝纤维化 10 以上可转化为肝硬化 2 以往脂肪肝 酒精肝常见于发达国家 此病在我国的患病率迅速攀升 与近些年我国人民生活水平的提高 饮食结构中高脂 高糖的大量摄入有极大关系 肝病是一种几乎肆虐了大半个地球的人类公敌 我国和大多数亚洲国家一样是个肝脏病多发国 有超过1亿人患肝病 目前 全球仍以每年新增肝炎病患者约5000万人的速度递增 其中我国一年约有2000万人新感染上各类肝病 全国一年所花费的防治经费高达1千亿元以上 3 概述 肝脏毒理学 利用毒理学的基本原理和方法 研究外源化学物对肝脏的损害作用及其机制的学科 化学性肝损害 化学物引起的各种急性和慢性肝损害 短期暴露 肝细胞内脂质蓄积肝细胞坏死肝胆功能障碍长期暴露 肝硬化瘤样改变 4 第一节肝脏作为毒作用靶器官 肝脏作为毒作用靶器官的原因 5 肝的基本单位 肝小叶 肝腺泡 带氧浓度 胆盐 酶分布及活性不同 带 带 带 6 氧浓度较高富含线粒体谷胱甘肽 氧浓度较低细胞色素P450含量高 肝腺泡 带 带 带 处于中间状态 7 二 肝脏细胞 三 肝脏生理生化功能1 分泌胆汁 促进脂肪和脂质的消化和吸收2 具有内分泌作用 合成清蛋白 纤维蛋白原 凝血酶原等蛋白3 物质和能量的代谢4 解毒和吞噬防御功能5 造血功能 8 二 常见的肝毒物 1 体质依赖性肝毒物主要为药物特点 特异体质 无剂量依赖性 不能复制动物模型2 真性肝毒物特点 剂量 反应 效应 关系 能复制动物模型直接肝毒物 CCl4 氯仿间接肝毒物 黄曲霉毒素 乙醇 9 人类肝脏蛋白质组学 HLPP DNA RNA 蛋白质 基因组 转录组 蛋白质组 遗传信息载体 功能执行体 生物体所拥有的全套染色体上全部基因 一种细胞 组织或生物体所对的全套蛋白质 一种细胞 组织或生物体所对的全套mRNA 10 第二节肝对外源化学物的毒性反应与机制 根据损伤发生的快慢 11 一 肝细胞死亡 细胞坏死 细胞肿胀 渗漏 核崩溃 细胞膜破裂 炎症 仅涉及分散的单个细胞 细胞死亡 细胞凋亡 细胞收缩 核片段化 凋亡小体形成 无炎症 坏死影响肝小叶的大部分区域 12 图5中毒组海马中期凋亡神经元 10000 神经元固缩 细胞核染色质浓聚 电子密度明显增高 胞浆细胞器浓聚 病理改变程度与治疗组基本相同 图7中毒组大鼠海马胀亡神经元 10000 胞体明显肿胀 线粒体肿胀 嵴模糊 胞浆明显空泡化 13 一 肝细胞死亡 毒性机制 毒物产生自由基肝细胞膜脂质过氧化通透性增加细胞死亡 毒物 代谢产物与生物大分子共价结合 毒物损伤线粒体影响细胞呼吸链中酶蛋白的合成 细胞内呼吸停止细胞死亡 毒物致使细胞骨架损伤细胞膜通透性改变钙稳态失调肝细胞死亡 14 二 脂肪变性 脂肪肝 脂滴 15 二 脂肪变性 毒性机制 脂肪酸氧化减少 甘油三酯合成增加 运脂蛋白合成减少 肝外游离脂肪酸入肝过多 16 三 胆汁淤积 表现 胆汁形成减少 胆汁分泌与排泄受阻胆小管肿胀 胆栓形成 肝细胞肿胀 死亡和炎症血清中胆盐和胆红素含量增加胆红素在胆道排泄受阻时 可在皮肤和眼睛沉积 产生黄疸胆红素从尿液排出 尿液黄色或深褐色评价胆道排泄功能 磺溴酞钠 17 三 胆汁淤积 毒性机制 损伤肝细胞膜的功能 胆管壁上皮细胞通透性降低 使胆汁流降低 发生胆汁淤积 化学物在胆管内沉淀 胆栓形成 阻塞胆管 胆汁排泄障碍 胆汁淤积 18 四 肝窦状隙损害 毒性机制 毒物导致肝窦扩张 窦状隙阻塞 导致肝脏充血 毒物对窦状隙上皮细胞壁进行性损害 导致其屏障功能丧失 肝窦间隙充血 出现紫癜性肝炎 19 五 肝纤维化与肝硬化 表现 广泛的纤维组织蓄积特点 致命性和不可逆性毒性机制 肝细胞坏死后 细胞被分解 吸收 成纤维细胞增生 合成胶原增多 胶原沉积形成纤维化 激活Ito细胞 胶原合成增多 肝星形细胞被活化 导致细胞外基质合成增多 收缩力增强 纤维化介质分泌 20 六 肝癌变 毒性机制 毒物及其代谢产物对生物大分子 DNA 造成损害 与生物大分子共价结合 活化肝细胞癌基因 抑制肝细胞抑癌基因 21 第三节肝损害所致的生物功能障碍 一 物质代谢障碍 一 营养物质代谢功能障碍1 肝糖原贮备量明显减少 肝糖原分解为葡萄糖的功能发生障碍 机体血糖降低 机体供能不足 2 脂肪代谢障碍3 清蛋白合成障碍4 氨基酸代谢障碍 二 化学毒物解毒功能障碍 22 二 凝血功能障碍1 凝血因子合成减少2 清除纤溶酶能力降低 纤溶亢进3 抗纤溶酶活性减少 23 三 免疫功能障碍 一 病原微生物感染库普弗细胞吞噬能力下降 二 肠源性内毒素侵害肠源性内毒素血症 24 第四节化学性肝损伤的检测与评价 体内试验 整体动物试验 体外试验 25 一 体内试验评价 第一组 第二组 第三组 第四组 活性升高反映胆汁淤积型肝损伤 碱性磷酸酶5 核苷酸酶 谷氨酰转肽酶 活性升高反映细胞毒性肝损伤 谷草转氨酶乳酸脱氢酶苹果酸脱氢酶谷丙转氨酶谷氨酸脱氢酶 对肝损伤不敏感 对肝外细胞损伤敏感 肌酐磷酸激酶 活性降低反映肝细胞损伤 胆碱酯酶 一 血清酶学检测 26 二 肝脏排泄功能检测1 血清磺溴酚钠 BSP 排泄试验2 靛青绿 ICG 试验 27 三 肝脏化学组成成分改变的检测1 甘油三酯 肝脏脂肪变性的常规指标2 葡萄糖6磷酸酶 G 6 P 与内质网完整性有关3 肝胶原 羟脯氨酸 肝脏纤维化的指标4 脂质过氧化物 丙二醛 肝脏被氧化损伤的程度5 DNA加成物 28 四 肝脏组织病理学检查1 一般检查2 光镜检查 3 电镜检查 超微结构 29 二 肝损伤的体外试验评价 1 离体灌流肝试验2 肝匀浆试验3 肝薄片孵育试验4 源代肝细胞培养试验5 肝细胞 株 试验 30 肾脏毒理学 31 背景资料 世界肾脏日 每年3月份的第二个星期四据ISN和IFKF的估计 慢性肾脏病患者占世界人口的十分一 即超过5亿人 据统计 全球因慢性肾功能衰竭进行透析人数不断增加 1990年为42 6万 2000年为106 5万 预计2010年将达到200余万人2006年 2007年在广州市区以及斗门县进行了慢性肾病流行病学调查及早期干预研究 初步结果显示 在抽取的6311名18岁以上普通人群中 肾病发病率高达10 9 而对于肾病的知晓率则只有9 4 32 第一节概述 一 肾脏是毒物的重要靶器官二 引起肾毒性的化学物1 金属和类金属 镉 镍 锂2 有机溶剂 氯仿 甲苯 汽油 润滑油3 农药 五氯苯酚 百草枯4 生物毒素 黄曲霉毒素 内毒素 蛇毒5 药物 庆大霉素 丝裂霉素 头孢6 其他毒物 苯酚 乙醛 亚硝胺 33 三 肾脏对毒物的易感性 略讲 34 第二节肾脏结构与功能的生物学基础 一 肾小球的滤过功能二 肾脏吸收和分泌 35 三 逆流放大系统和尿液浓缩机制四 肾脏中外源化学物的生物转化 36 第三节中毒性肾损伤的部位与类型 毒物对肾脏毒作用的选择性抗生素 肾近曲小管免疫复合物 肾小球氟 亨利氏襻和集合管解热镇痛药 髓质和肾乳头 37 一 肾小球损伤 毒性机制1 毒物改变肾小球的带电状态 影响内皮细胞滤膜的大小和数目 导致肾小球率过滤减少 2 毒物直接损伤肾小球上皮细胞和毛细血管膜 3 毒物可作为半Ag 小球蛋白全Ag刺激抗Ab产生形成免疫复合物沉积在肾小球 38 二 肾近曲小管损伤损伤原因 上皮细胞不够紧密 易于渗入物质易在此处转运和蓄积酶分布的特殊性 P450 胱氨酸结合 溶酶 三 亨利氏襻 远曲小管及集合管损伤 39 四 肾脏疾病的分类 一 免疫介导肾小球疾病1 抗 GBM 介导的疾病 肾小球基底膜有IgG沉着2 膜状肾小球肾炎疾病 颗粒状IgG沉着 二 直接肾小球损伤 三 急性肾小管损伤 四 急性间质性肾炎 五 慢性间质性肾炎 单核细胞渗透 间质纤维化 小管萎缩 40 第四节肾脏的毒性作用机制 一 细胞死亡二 活性中间代谢产物1 与生物大分子共价结合2 产生活性氧族 诱导氧化应激三 细胞容积和离子内稳态四 细胞骨架和细胞极性五 钙的内稳态 41 第五节肾损害的检测与评价 一 整体实验 一 肾脏浓缩 稀释试验 二 尿成分的改变1 尿蛋白 大分子蛋白为主或大量蛋白 肾小球选择性滤过功能障碍或结构不完整 小分子为主 近曲小管受损2 尿糖血糖不高 尿糖升高 肾小管功能障碍 42 3 尿酶碱性磷酸酶 谷氨酰胺转移酶 刷状缘受损乳酸脱氢酶 谷氨酸脱氢酶 广泛的细胞损伤 43 三 肾小球率过滤1 菊糖清除试验2 内生肌酐清除率3 血清肌酐和血尿素氮4 肾对氨基马尿酸清除试验 肾血流量5 形态学和酶组织化学检查 44 二 离体试验 1 肾皮质薄片或肾组织片段2 离体灌注肾小管技术3 其他 原代肾细胞培养 肾亚细胞器分离 肾细胞株 45 第六节几种常见的肾性毒物 一 汞1 可引起急性肾损伤 近曲小管坏死和肾衰竭2 引起尿酶升高3 引起尿糖 蛋白 氨基酸升高4 慢性汞中毒可引起免疫反应性膜性肾小球肾炎 46 二 镉1 主要靶部位 近曲小管2 主要损害 引起尿糖 尿氨基酸 尿钙 尿酶升高 慢性间质性肾炎3 毒性机制 镉诱导金属硫蛋白生成 并与之结合成镉金属硫蛋白易经肾小球滤过近曲小管重吸收 并降解为游离镉离子和金属硫蛋白游离的镉离子对近曲小管产生损害 47 三 氯仿1 靶部位 近曲小管 远曲小管2 主要毒作用表现 蛋白尿 糖尿 血尿素氮升高3 毒性机制