毒理学1绪论201X.3ppt课件

.,毒理学基础,公共卫生学院葛均辉2014.3.7,.,第一章绪论,第一节毒理学概述第二节毒理学简史第三节毒理学研究方法,.,目的要求,掌握毒理学的概念及其主要的研究领域。掌握毒物、外源化学物、毒效应的概念。了解毒理学的发展简史。初步了解毒理学的研究方法。,.,第一节毒理学概述,一、毒理学、毒物的概念二、外源化学物三、毒效应四、损害作用与非损害作用五、毒理学的研究领域,.,5,天然人工合成,化学物截至美国东部时间2010年10月5日11:31:00，CAS已登记62164509种物质，并以每天4,000余种的速度增加。8364万多已进入环境的常用化学物8-10万种每年进入市场的新化学物7000种,.,药物农药，兽药化肥化妆品食品添加剂放射性物质生化武器,.,中国人的生化食谱,.,蓝矾“毒韭菜”,甲醛白菜,.,红心鸭蛋,.,结石宝宝,.,瘦肉精猪肉,.,“地沟油”,.,尿素豆芽,.,塑化剂饮料,.,白酒塑化剂事件,.,硫磺熏姜,.,工业明胶制作食品,.,皮鞋胶囊,.,立顿“有机”茶,.,20,重大化学品污染事件举例,山西朔州毒酒案1998年春节前，山西文水县不法分子用甲醇勾兑散装白酒，流向社会后，从1月26日开始有人中毒。短短几天，朔州、大同等地先后有数百名人饮用假酒中毒住院，其中近30人死亡。甲醇含量36.1g/100ml，超过国家家标准902倍。,.,21,河北白沟苯中毒事件2002年3月27日，央视“焦点访谈”播出河北省高碑店市白沟镇农民工因苯中毒死亡事件。以白沟镇为中心，带动周边乡镇，形成了全国最大的箱包集散地，从业人员30多万。绝大多数属家庭作坊式生产经营，缺少通风设备和必要的劳动防护用品，有的吃、住、工作在同一房间。此次事故导致6人死亡。,.,22,.,23,南京汤山毒鼠强中毒事件2002年9月13日晚11时许，南京市江宁区汤山镇经营“菊红”面食店的陈正平潜入“正武”面食店，将所携剧毒药“毒鼠强（四亚甲基二砜四胺）”投放到该店食品原料内。次日造成395人中毒，死亡42人。主犯于当年10月被执行死刑。,.,24,比利时“二噁英”事件,1999年2月，比利时养鸡业者发现母鸡产蛋率下降，蛋壳坚硬，肉鸡出现病态反应。据欧盟初步调查，发现饲料原料中含二噁英（Dioxin）成分超过允许限量200倍左右。该饲料已售给超过1500家养殖厂，其中包括比利时的400多家养鸡厂和500余家养猪厂，并已输往德、法、荷。4月26日，对肉鸡脂肪的化验发现，二噁英的含量超过WHO规定标准的140倍。,.,25,6月10日，我国卫生部就禁止经销比利时、荷兰、法国、德国国受二噁英污染食品发出紧急通知，决定暂停进口上述四国自1999年1月15日生产的乳制品、畜禽类制品（包括原料、半成品）。已进口上述产品一律封存，暂停销售。6月13日，由德阿纳领导的现任政府在全国大选中失利。次日，德阿纳及其领导的中左政府集体辞职。造成的直接损失达3.55亿欧元，加上与此关联的食品工业，损失超过10亿欧元，对比利时出口的长远影响可能高达200亿欧元。,.,26,一、毒理学（Toxicology）,Toxic拉丁语toxious,toxikon（箭毒，毒物）,古希腊词toxon（弓箭）,-logy古希腊词logos（描写）,.,27,研究毒物的科学。毒物(poison，toxicant):在较低剂量下，可导致生物体损伤的物质。非毒物？,毒理学的传统定义,.,28,.,29,二、外源性化学物,外源性化学物(xenobiotic)在人类生活的外界环境中存在、可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的生物学作用的化学物质，又称“外源生物活性物质”。内源性化学物机体内存在的或代谢过程中形成的代谢物或中间产物。,.,30,三、现代毒理学,研究外源因素（化学、物理和生物因素）对生物体和生态系统的有害效应、生物学机制，以及中毒的预防、诊断和救治的科学。毒效应(adverse/harmfuleffect)：化学物对生物体健康引起的有害作用。也叫毒（性）作用、损害作用等。,铬,.,31,四、损害作用与非损害作用,1、损害作用所致的机体生物学改变是持久的和不可逆的；造成机体功能的各项指标改变；维持体内的稳态能力下降；对额外应激状态的代偿能力降低；对其他环境有害因素的易感性提高；使机体正常形态、生长发育过程受到影响；寿命缩短。,.,32,下列代谢和生化方面的改变也被认为是损害作用：化学毒物的剂量增加，机体对它的代谢速率反而降低，或消除速率减慢；代谢过程中的某些关键酶受到抑；酶系统中两种酶的相对活性比值发生改变；某些酶受到抑制后，致使相关的天然底物浓度增高，造成机体的功能紊乱；或在负荷试验中，对专一性底物的代谢和消除能力降低。,.,33,2、非损害作用非损害作用所致机体发生的一切生物学变化都是暂时的和可逆的，应在机体代偿能力范围之内；不造成机体形态、生长发育过程及寿命的改变；不降低机体维持稳态的能力和对额外应激状态代偿的能力；不影响机体的功能容量；不引起机体对其他环节有害因素的易感性增高。,.,34,损害作用与非损害作用都属于外源化学物在机体内引起的生物学作用，而在生物学作用中，量的变化往往引起质的变化，所以损害作用与非损害作用仅具有一定的相对意义。,.,35,正常值和对照,正常值：通常选定一群按照目前认识水平可以认为是“健康”或“正常”的个体，进行某项观察指标测定，计算其正常值范围。mean1.96s对照：对照组除了实验因素（如用药剂量）不同以外，其他一切条件应与用药组完全一致，如各组动物的性别、体重、品系、对照组所用的溶剂、容量等均应与给药组相同。历史对照,.,36,五、毒理学的研究领域,描述毒理学机制毒理学管理毒理学,.,37,1、描述毒理学,外源化学物的毒性鉴定。通过动物实验、体外试验获得外源化学物暴露对人类和环境危险性评价资料。为管理毒理学提供科学数据。为机制毒理学提供线索。,.,38,2、机制毒理学,研究生物有害因素对生物系统产生损害作用的细胞、生化、分子机制。化学物“如何”和“为什么”会干扰生物系统机能并导致毒理效应。,.,39,3、管理毒理学,依据描述毒理学和机制毒理学的研究资料进行。涉及法律的制定及法规的授权，研究任务是减少有毒物质对人类健康和环境的危害。包括立法、风险评估等。,.,40,我国相关化学品的管理法规,药品管理法职业病防治法食品卫生法（食品添加剂、新资源食品、保健食品）化妆品监督条例农药管理条例危险化学品安全管理条例监控化学品管理条例消毒管理办法,.,41,五、毒理学的学科分支,1、按研究对象分金属毒理学农药毒理学放射毒理学有机溶剂毒理学微量元素毒理学,2、按靶器官分神经毒理学肝脏毒理学肾脏毒理学皮肤毒理学免疫毒理学生殖和发育毒理学,.,42,3、按作用机制分分子毒理学膜毒理学细胞毒理学生化毒理学遗传毒理学,4、按应用领域分卫生毒理学药物毒理学临床毒理学兽医毒理学军事毒理学航天毒理学,.,43,5、其他,时间毒理学纳米毒理学地理毒理学比较毒理学,.,44,第二节毒理学简史,古代时期中世纪时期启蒙时期现代毒理学“二战”以后,.,45,一、古代对毒物和毒性的认识,萌芽，5000前(3000-2000BC)，远古社会误食中毒：动物毒液和植物的浆汁。狩猎、战争和谋杀。在人类有文字记载之前，对这类天然毒物有了初步认识，并能区分有害和安全植物、毒蛇和其他动物。,.,46,有文字记载也有4000多年历史神农本草经、黄帝内经。1500BC古埃及医书中已记载Pb、Cu、As等有毒物质。我国宋代宋慈洗冤集录，明朝李时珍本草纲目等也记载了有关毒物。古印度、古希腊及古罗马等有关文献中都有关于有毒植物（毒芹）和矿物的描述，积累了关于有毒物质及中毒的知识。400BC旧约圣经中的约伯记对箭毒有所描述。,.,47,古希腊盲诗人荷马（Homer，约600BC）的著名史诗奥德赛中，有主人公奥德修斯把毒涂在箭上的文字描述。处决犯人、自杀、政治谋杀。苏格拉底古埃及克利欧佩特拉女王（埃及艳后）让一条毒蛇咬死自己。罗马暴君尼禄（37-68年）毒死异母兄弟。并令其奴隶们通过品尝以区分有毒和可食用的蘑菇。,.,48,二、中世纪时期,文艺复兴之前，迈蒙尼德(Maimonides)发表了毒物与解毒，记述了治疗昆虫蛮咬、毒蛇和狂犬咬伤的方法。注意到牛奶、奶酪和黄油可以延缓小肠对毒物吸收，并且对当时流行的某些不科学的中毒治疗方法进行了驳斥或提小了质疑。文艺复兴早期，意大利人把施毒艺术推到了顶峰，施毒者成了政治舞台上一个不可或缺的组成部分。佛罗伦萨和威尼斯市政议会的记录里，都有许多用毒物搞政治谋杀的证言，包括受害人的姓名、报酬、谋杀合同以及谋杀后付款的交易记录。含砷有毒化妆品。,.,49,三、启蒙时代毒理学,产业革命前由于中毒、毒杀、误服法医毒理学。化学药物的合成药物毒理学。毒理学试验研究始于16世纪，由瑞士医生帕拉切尔苏斯(Paracelsus)奠定基础，他的许多革命性思想和观点至今仍然是当代毒理学、药理学和治疗学体系中不可或缺的重要组成都分。,.,50,Paracelsus的贡献,检测生物体对化学物的反应需进行实验观察和研究。应注意区别治疗作用和毒性作用（剂量），治疗作用和毒性作用同是化学物的特性。Paracelsus还根据这些原理，开始用汞来治疗梅毒，并且沿用了300多年。,Paracelsus(1493-1541),.,51,提出了毒物是化学物的概念：所有物质都是毒物，没有任何物质不是毒物。药物和毒物之间只有剂量的差别。物质本身不能成为毒物，只有剂量才能使某种物质成为毒物。,.,52,产业革命后（19世纪）职业中毒工业毒理学。15世纪，人们开始注意到与金属制造加工有关的职业危害。Paracelsus发表采矿病与矿工的其他疾患，阐述了矿工病的病因、治疗和预防策略。1775年，英国医生PercivalPott，首先发现烟囱清扫工患阴囊癌与煤烟接触有关。这是多环芳烃的致癌性的最早报道，其致癌性至今仍然是困扰毒理学家的一个问题。,.,53,1825年，合成了光气和芥子气。两者都被作为战争毒气用于第一次世界大战。至1880年，已合成上万种有机化合物，包括氯仿、四氯化碳、乙醚和碳酸，石油和煤炭气化的副产品开始商业交易。确定这些新合成的化合物的潜在毒性，构成毒理学的科学基础。随着有机化学的成长，实验毒理学在19世纪获得了迅速发展。1818年，西班牙医生奧尔菲拉(Orfila)在法庭上系统地用尸检材料和化学分析方法作为中毒的法律证据，他采用的这类分析方法，成为法医毒理学的基础。,.,54,三、现代毒理学,1850s后期，随着麻醉剂和抗感染药物的出现及实验药理学的进展，毒理学进入的现代纪元。维生素的发现，促成了首次进行大规模的生物测试（动物实验），以确定这些“新”化合物究竟是有益还是有害。开发或验证了许多早期的毒理学实验方法。毒理学的一个重要进展，即培育和改良纯种啮齿类实验动物。1920s，使用砷制剂治疗疾病如梅毒引起急性和慢性毒性。美国的禁酒，打开了神经毒理学早期研究的大门。,.,55,二战时期，随着药物、农药、军火、合成纤维和化学物的大量生产，毒理学得到急速的发展。1937，“磺胺事件”；次年，通过了联邦食品、药物和化妆品法。1939，PaulHermannMller发明DDT等有机氯杀虫剂。俄罗斯科学家发现，某些抗疟疾化合物引起人视网膜病，但对啮齿类和狗无效应，用灵长类测试毒性开始兴起，灵长类成为人类更好的动物模型。1952，GerhardSchrader合成有机磷化合物。,.,56,四、二战以后,二战后，工农业快速发展，特别是化学工业，导致环境污染严重，发生许多公害事件。1955年，Lehman出版食品、药品和化妆品中化学物的安全性评价。提出安全系数（safetyfactor,SF），ADI的概念。,.,57,1961，反应停（Thalidomide）,.,1962，RachelCarson，寂静的春天(SilentSpring),.,59,1960s后期，毒理学的分析方法发展到一个新的水平。生化和遗传学飞速发展，为毒理学发展提供理论基础。欧美一些国家制订了有关法规。,.,60,FDA于1978年，EPA于1980年制订并颁布了优良实验室规范(GoodLaboratoryPractice，GLP)。标准操作规程（SOPs）。近年来，在毒理学研究中提倡3Rs，即替代(replace)整体试验方法、减少(reduce)动物使用数量和优化(refine)操作技术。,.,61,第四节毒理学研究方法,体内试验体外试验人体或人群研究,.,62,可分为六个层次,1、构-效关系2、分子水平3、细胞水平4、器官和组织水平5、整体动物水平6、人体（个体）观察7、群体观察（流行病学研究）,体外试验invitro,体内试验invivo,人体（群）研究,.,一、构-效关系（Structure-ActivityRelationship）,构-效关系（SAR）定量构-效关系（QSAR）预测化学物的毒性毒性实验筛检,.,64,二、分子水平,研究化学物与从小分子如乙酰胆碱到核酸、蛋白质、多糖、受体、生物膜等生物大分子的相互作用。也可在整体动物染毒后，提取组织的DNA，分析DNA加合物、基因突变的部位等。在深入揭示化学物作用机制方面有独特的作用。,.,65,三、细胞水平,原代细胞：从动物或人的脏器新分离的细胞。传代细胞：细胞系或细胞株。细胞器。用于外源化学物对机体急性毒作用的初步筛检、作用机制和代谢转化过程的深入观察研究。缺点：体外试验系统缺乏整体毒物动力学过程，并且难以研究外源化学物的慢性毒作用。,.,66,四、器官水平,器官灌流技术。器官灌流模型中细胞的整体性、细胞间的空间关系仍维持原状。可用于研究该器官与毒物的相互作用、化学物的代谢、毒物动力学或毒物的作用方式等。维持器官存活状态的时间有限，必须在器官死亡前完成试验。体内试验与体外试验的重要桥梁。心、肝、肾、肺、脑、小肠等。,.,67,五、体内试验（invivo）,毒理学将外源化学物对人体的有害作用称为中毒原型。对人体的有害作用是毒理学研究的最终对象，但很难得到必要的资料，须借助于动物模型研究。动物特别是哺乳动物和人体在解剖、生理和生化代谢过程方面有很多相似之处，这是利用动物实验的结果可以外推到人的基础。,.,68,实验动物多采用哺乳动物，如大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、仓鼠、狗和猴等。在特殊需要情况下，也采用鱼类或其他水生生物、鸟类、昆虫等。多用于检测外源化学物的一般毒性，例如急性毒性试验，亚急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验等。优点：可严格控制接触条件，测定多种类型的毒作用。,.,69,动物毒性实验的原则,原则一：化学物对实验动物产生的作用可以外推于人。两个基本假设：人是最敏感的动物物种；人和实验动物的生物学过程包括化学物的代谢，与体重（或体表面积）相关。,.,70,原则二：实验动物必须暴露于高剂量。这是发现对人潜在危害的必需的和可靠的方法。随剂量或暴露增加，群体中效应发生率增加。毒性试验的设计并不是为了证明化学品的安全性，而是为了探讨化学品可能产生的毒作用。试验中动物的数量远少于处于暴露中的人群。,.,71,原则三：成年、健康（