人民卫生毒理学基础第7版第二十二章 肾脏毒理学.pptx

毒理学基础,第二十二章肾脏毒理学,目录,第一节概述,第二节中毒性肾损害的部位与类型,第三节肾脏的毒作用机制,第四节肾损害的检测与评价,01,02,03,04,05,重点难点,肾脏对毒物的易感性中毒性肾损伤的部位与类型肾脏的毒性作用机制肾损害的评价原则和检测方法,第一节概述,1.肾脏毒理学（nephrotoxicology）是应用毒理学的技术和方法研究外源化学、物理和生物因素对机体肾脏产生的毒性作用及其机制，以及中毒的诊断、治疗和预防的一门学科。,（一）肾脏毒理学的概念,第一节概述,2.肾脏是毒物重要的靶器官肾脏的正常运转是保证机体内稳态的重要条件。肾脏在排泄废物、调节细胞外液容量、电解质和酸碱平衡上起了很重要的作用，也参与一些激素的合成和释放，如肾素和红细胞生成素，以及维生素的活化。毒物不但直接影响肾脏功能，也间接影响全身生理功能。肾脏有较强的代偿功能和多种解毒功能。从毒理学角度上，肾脏是毒物重要的靶器官之一。,（一）肾脏毒理学的概念,第一节概述,（二）肾脏结构与功能的生物学基础,第一节概述,肾脏是实质器官，外层为皮质，内层为髓质。髓质由肾锥体组成，开口于肾小盏，肾小盏合成肾盂，肾盂向下逐渐缩小连接输尿管。肾单位（nephron）是肾脏结构和功能的基本单位，它与集合管共同完成泌尿功能。每个肾单位由肾小体和肾小管组成。肾脏的血液供应十分丰富。,肾锥体,肾脏基本生理功能包括排泄废物、调节体液以及酸碱平衡、分泌激素。其结果是维持机体的内环境稳定，保证新陈代谢正常进行。,（二）肾脏结构与功能的生物学基础,第一节概述,1.肾小球的滤过功能2.肾小管的重吸收与分泌功能3.逆流放大系统和尿液的浓缩机制4.肾脏中外源化学物的生物转化（1）肝脏中存在的代谢酶基本上在肾脏亦可出现，但含量相对较低。如P450、N-脱甲基酶类、芳烃羟化酶类、7-乙氧基香豆素-O-脱乙基酶、UDP-葡萄糖醛酸转移酶、磺基转移酶、硝基氧化酶类、硫氧化酶类、环氧化物水化酶以及谷胱甘肽转移酶类等。（2）肾脏对外源化学物的代谢转化表现为两个方面：某些外源化学物在肾脏进行代谢转化过程中可形成对肾脏具有损害作用的代谢物；肾脏的代谢转化具有在肝外代谢中的解毒作用。,（二）肾脏结构与功能的生物学基础,第一节概述,1.金属和类金属镉、铅、铋、锂、汞、铊、金、镓、铟、铅、镍、铬、锑、硅及砷等。2.有机溶剂卤代烃类（溴苯、溴二氯甲烷、四氯化碳、三氯甲烷、二溴氯丙烷、1,2-二溴乙烷、1,2-二氯乙烷、环氯丁二烯、戊氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、四氟乙烯等）、芳香烃类（甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、联苯等）、脂肪烃类（汽油、煤油、柴油等）、脂环烃类（润滑油、松节油、环乙烷等）。,（三）肾毒物的分类,第一节概述,3.农药有机磷农药、五氯苯酚、百草枯、敌草快、氯丹、甲醚菊酯、氟乙酰胺等。4.生物毒素黄曲霉素、赭曲霉毒素A、桔青霉素、细菌内毒素、河豚毒素、蛇毒等。5.药物庆大霉素、万古霉素、头孢菌素、甘露醇、丝裂霉素、非那西丁、布洛芬、雷公藤等。6.其他毒物苯酚、乙烯二乙二醇、二乙烯乙二醇、乙醛、环氧丙烷、氰化物、亚硝胺等。,（三）肾毒物的分类,第一节概述,肾脏的解剖和生理特性决定它对毒物的易感性。为了维持肾脏的功能，需要大量的氧和营养物质，20%25%的心脏静息搏出量进入肾脏，1/3的血浆经肾脏滤过。肾脏尤其是肾小管对能造成细胞窒息的因素特别敏感，如血压降低（休克）、血容量下降（大出血）。肾皮质接受了肾脏总血流量的94%，大量的化学物可随血流到达肾皮质。,（四）肾脏对毒物的易感性,第一节概述,3.大量毒物在肾脏中被浓缩（1）化学物重吸收后在肾小管中被浓缩，使某些在血浆里无毒的化学物在肾小管内达到有毒的浓度水平；（2）肾小球滤过的毒物在肾小管内不断地浓缩，使一些相对不可溶的化学物在肾小管的管腔内沉积而引起阻塞，产生急性肾衰竭；（3）髓质中的逆流机制能使化学物在髓质中浓缩，肾乳头中的化学物浓度可高出血浆几倍。,（四）肾脏对毒物的易感性,第一节概述,4.有些毒物可在肾脏中代谢活化。肾细胞的异源性使酶在肾脏不同节段中有很大差异，在一些节段中肾脏酶具有较强活性。化学物通过不同节段时，可以进行不同的代谢过程。所以肾脏的损伤部位既代表了化学物蓄积的部位，又代表了这些活化化学物的酶的定位。5.化学物在肾脏中浓缩后可直接或经代谢作用于肾细胞。直接作用可干扰重要代谢过程，如抑制线粒体功能或抑制能量代谢酶的功能。或在肾脏中可转化成活性基团，与蛋白质共价结合或启动脂质过氧化，造成细胞损伤。,（四）肾脏对毒物的易感性,第一节概述,第二节中毒性肾损害的部位和类型,毒物对肾脏毒作用的选择性肾性毒物在肾组织都有主要的作用部位，表现为毒物对肾脏毒作用的选择性。抗生素常作用于肾近曲小管，免疫复合物往往在肾小球，氟在髓袢和集合管，解热镇痛药在髓质和肾乳头。原因可能与血流，毒物的理化性质、转运、蓄积和靶部位结合能力有关。近年来许多学者认为，这种选择性可能与外源化学物对肾小球的损伤，肾脏细胞因子和生长因素的分泌，外源化学物在肾脏的生物转化和膜转运等因素有关。,（一）中毒性肾损伤的部位,第二节中毒性肾损害的部位和类型,肾小球损伤虽然肾小球是肾脏最先接触毒物的部位，但很少毒物能引起肾小球结构的损伤。肾小球的损伤主要是小球膜上的一些成分与毒物间相互作用的结果。可能机制：（1）化合物的阳离子和内皮细胞的阴离子部位的静电相互作用，改变了肾小球的带电状态，影响了内皮细胞滤膜的大小与数目。（2）毒物可以直接损伤肾小球上皮细胞和肾小球毛细血管膜。（3）免疫复合物可以掺入到小球内部与补体相结合。毒物也可以作为半抗原，与小球蛋白相结合成为全抗原，从而刺激抗体的产生。抗体与细胞表面抗原结合，在小球中形成免疫沉积物。,（一）中毒性肾损伤的部位,第二节中毒性肾损害的部位和类型,2.肾近曲小管损伤肾近曲小管是肾性毒物引起肾脏损伤最常见的部位，主要与毒物在近曲小管内选择性蓄积有关。（1）与远曲小管相比，上皮细胞不够紧密，毒物更易渗入近曲小管细胞内。（2）有机离子、低分子量蛋白、多肽、谷胱甘肽结合物和金属都集中在近曲小管内，并在此处发生转运和蓄积。（3）细胞色素P450和胱氨酸结合-溶酶的活性也是增加肾近曲小管易感性的一个因素，这两个酶主要在肾近曲小管内催化毒物代谢转化，而在肾单位的其他部位几乎无此作用。,（一）中毒性肾损伤的部位,第二节中毒性肾损害的部位和类型,3.肾髓袢、远曲小管及集合管损伤与近曲小管相比，化学物造成这些片段的损伤较少见。主要表现为浓缩和酸化能力受损，而造成多尿的机制也不尽相同。顺铂引起髓袢和集合管的浓缩功能损伤，造成对ADH的耐受。,（一）中毒性肾损伤的部位,第二节中毒性肾损害的部位和类型,（一）中毒性肾损伤的部位,第二节中毒性肾损害的部位和类型,部分代表性肾毒物损伤部位及表现,（一）中毒性肾损伤的部位,第三节中毒性肾损害的部位和类型,部分代表性肾毒物损伤部位及表现,1.免疫介导肾小球疾病2.直接肾小球损害3.急性肾小管损伤4.急性间质性肾炎5.慢性间质性肾炎6.急性肾衰竭7.慢性肾衰竭8.肾病综合征9.肾肿瘤,（二）肾损害的类型,第三节中毒性肾损害的部位和类型,第三节肾脏的毒性作用机制,细胞死亡毒物及代谢产物与生物大分子结合3.细胞膜功能丧失细胞骨架损害线粒体损伤钙稳态失衡,第三节肾脏的毒性作用机制,第四节肾损害的检测与评价,单独使用体内或体外的方法研究化学物的毒性不能解决所有问题。肾毒性评价的整体性方法也要求与离体研究相结合。不仅用不同种系的动物，也要结合人群临床及流行病学研究。,（一）肾损害的评价原则,第四节肾损害的检测与评价,1.肾脏浓缩-稀释试验一般先做浓缩试验，再做稀释试验，两项试验的间隔时间需24小时。对人体做试验时，在禁水一定时间后，尿比重应在1.020以上，而稀释试验至少应有一次尿液比重低于1.003。如果某种化学物引起尿量增多伴尿比重下降，提示肾脏浓缩功能受到损害，可能是由于抗利尿激素分泌不足或释放障碍。动物试验中，尤其是对于小动物，因尿量少，不便测定尿比重，可粗略地用尿量来反映其浓缩能力。,（二）整体试验,第四节肾损害的检测与评价,2.尿成分的改变（1）尿蛋白（2）尿糖（3）尿酶,（二）整体试验,第四节肾损害的检测与评价,3.肾小球滤过率（GFR）的测定（1）菊糖清除试验：是测定GFR较好的方法。试验时由静脉注射后，收集一定时间内的尿液，然后测定血浆和尿中菊糖浓度，按下式计算菊糖清除率。菊糖清除率（ml/min）=每分钟尿量（ml）尿中菊糖浓度（mg/L）/血浆中菊糖浓度（mg/L）（2）内生肌酐清除率：比较接近菊糖清除率，且更实用，不仅可以免除静脉注射，而且血浆肌酐浓度甚为稳定。收集尿液可延长为24小时，同时测定血浆肌酐浓度。按下式计算24小时肌酐清除率。肌酐清除率（升血浆/24小时）=尿肌酐浓度（mg/L）24小时尿量（L）/血浆肌酐浓度（mg/L）,（二）整体试验,第四节肾损害的检测与评价,3.肾小球滤过率（GFR）的测定（3）血清肌酐和BUN测定：可间接反映GFR，但没有上述两项试验灵敏，在GFR下降50%70%的情况下血清肌酐和BUN才会增高。（4）氨基马肾对尿酸（PAH）清除试验：血中PAH几乎全部通过肾脏分泌这一途径清除，血中PAH经过肾脏时，被清除的量与肾血浆流量密切相关，故它的清除值一般就看作是有效肾血流量（ERPF）,用血细胞比容校正，就可得出肾血流量。其计算方法如下：ERPF=尿中PAH浓度每分钟尿量/血浆中PAH浓度肾血流量=ERPF/1-红细胞压积,（二）整体试验,第四节肾损害的检测与评价,3.形态学和酶组织化学检查急性或慢性毒性试验结束时，需常规称量肾脏和体重，计算脏器系数，脏器系数改变，提示可能有肾脏损害。大体检查还能发现肾脏有无充血、水肿、纤维化等病理改变。光镜和电镜检查能发现肾脏在组织学以及亚细胞水平上损害的部位、范围、性质、形态学特征以及严重的程度。酶组织化学检查能对某些病损或某些功能（如一些酶活性）进行定位研究，在肾脏毒理学研究中具有很重要的意义。,（二）整体试验,第四节肾损害的检测与评价,1.肾皮质薄片（renalcortex）或肾组织片段（renaltissuefragment）培养该技术特别适宜研究有机物的转运，还能用于检测组织中钾、钠浓度，组织总水分和细胞内、外水的分布。2.离体灌注肾小管技术（isolatedperfusedtubule）3.其他离体肾脏灌注、原代肾细胞培养、亚细胞器分离以及建立肾细胞株等方法都已较成熟，在肾脏毒理学中得到应用。,（三）离体实验,第四节肾损害的检测与评价,（四）肾毒性筛检流程,第四节肾损害的检测与评价,肾毒性筛检流程图,小结,肾脏毒理学是应用毒理学的技术和方法研究理化因素对机体肾脏产生的毒性作用及其机制，以及中毒的诊断、治疗和预防的一门学科。肾脏是毒物的重要靶器官。肾脏的解剖和生理特性决定了它对毒物的易感性。引起肾毒性的化学物包括金属和类金属、有机溶剂、农药、生物毒素、药物等。肾毒物在肾组织都有主要的作用部位，表现为毒物对肾脏毒作用的选择性。肾毒物可引起肾小球、肾近曲小管和髓袢、远曲小管及集合管的损伤，损伤类型包括免疫介导肾小球疾病、直接肾小球损伤、急性肾小管损伤、急性间