第八章外源化学物的毒作用表现

1、第八章 外源化学物的毒作用表现1外源化学物外源化学物毒作用毒作用一般毒性作用一般毒性作用致突变作用致突变作用生殖发育作用生殖发育作用致癌作用致癌作用2一般毒一般毒性作用性作用急性毒性急性毒性作用作用蓄积毒性蓄积毒性作用作用亚慢性和亚慢性和慢性毒性慢性毒性作用作用一、一般毒性一、一般毒性3一、一般毒性一、一般毒性 一般毒性是指外源化学物在一般毒性是指外源化学物在一定剂量、一定剂量、一定接触时间一定接触时间和和接触方式接触方式下对试验动物产生下对试验动物产生的综合毒效应。的综合毒效应。 一般毒性与特殊毒性相对应一般毒性与特殊毒性相对应 特殊毒性：致癌作用、致突变作用、致特殊毒性：致癌作用、致突变作

2、用、致畸和生殖毒性。畸和生殖毒性。分类：分类：一次性大剂量染毒一次性大剂量染毒长时间低剂量重复长时间低剂量重复染毒染毒4一、一般毒性一、一般毒性重要性：化学品安全性评价和危险性评价重要性：化学品安全性评价和危险性评价的重要组成部分。的重要组成部分。目的：发现外源化学物毒作用的靶器官，目的：发现外源化学物毒作用的靶器官，为靶器官毒理研究提供基础。为靶器官毒理研究提供基础。5一、一般毒性一、一般毒性靶器官靶器官 毒性毒性血液毒理学血液毒理学免疫毒理学免疫毒理学生殖毒理学生殖毒理学神经系统和行为毒理学神经系统和行为毒理学呼吸毒理学呼吸毒理学肝脏毒理学肝脏毒理学肾脏毒理学肾脏毒理学心血管毒理学心血管毒

3、理学皮肤毒理学皮肤毒理学6一、一般毒性一、一般毒性接触毒物接触毒物时间时间急性毒性急性毒性蓄积性（重复剂）毒性蓄积性（重复剂）毒性亚慢性毒性亚慢性毒性慢性毒性慢性毒性7急性毒性概述急性毒性概述 指机体（实验动物或人）一次或指机体（实验动物或人）一次或24h24h内内多次接触外源化学物后在短期内多次接触外源化学物后在短期内( (最长到最长到1414天天) )所产生的毒性效应。所产生的毒性效应。 毒性效应包括一般行为、外观改变、毒性效应包括一般行为、外观改变、大体形态变化以及死亡效应。大体形态变化以及死亡效应。 8急性毒性概述急性毒性概述急性接触次数：急性接触次数：一次或一次或24h多次多次“一次

4、一次”：经口和经注射途径染毒是指瞬间给：经口和经注射途径染毒是指瞬间给予实验动物染毒，经呼吸道与皮肤染毒时，则予实验动物染毒，经呼吸道与皮肤染毒时，则指在一段规定的时间内使持续接触毒物的过程指在一段规定的时间内使持续接触毒物的过程“多次多次”：当一次最大染毒剂量不能达到以充：当一次最大染毒剂量不能达到以充分了解该毒物急性毒性作用的目的，从而在分了解该毒物急性毒性作用的目的，从而在24h内分内分次染毒。次染毒。9急性毒性概述急性毒性概述中毒效应出现时间中毒效应出现时间瞬间死亡：瞬间死亡：氰化钾、煤气等氰化钾、煤气等迟发毒效应和死亡：有机磷农药迟发毒效应和死亡：有机磷农药快速和剧烈的毒效应后恢复快

5、速和剧烈的毒效应后恢复轻微症状轻微症状恢复恢复严重中毒严重中毒死亡（毒菇）死亡（毒菇）714d中毒效应的强度：一般行为、外观、大体形态、死中毒效应的强度：一般行为、外观、大体形态、死亡亡10急性毒性试验目的急性毒性试验目的试验目的：试验目的：求出致死剂量以及求出致死剂量以及LDLD5050，通过，通过LDLD5050进行毒性分级进行毒性分级评价外源性化学物的毒效应特征、靶器官、剂量评价外源性化学物的毒效应特征、靶器官、剂量- -反应反应（效应）关系和对人体产生损害的危险性。（效应）关系和对人体产生损害的危险性。为其它毒理试验研究提供接触剂量和观察指标选择的依据为其它毒理试验研究提供接触剂量和观

6、察指标选择的依据为毒理学机制研究提供线索为毒理学机制研究提供线索11LD50：使受试动物半数死亡的毒物：使受试动物半数死亡的毒物剂量剂量LC50：使受试动物半数死亡的毒物：使受试动物半数死亡的毒物浓度浓度急性毒性试验要点急性毒性试验要点实验动物的选择和要求实验动物的选择和要求毒性反应与人近似毒性反应与人近似易于饲养、操作方便易于饲养、操作方便繁殖和生育能力强，能保障供给繁殖和生育能力强，能保障供给价格低易于获得价格低易于获得大鼠大鼠小鼠小鼠豚鼠豚鼠家兔家兔12急性毒性试验要点急性毒性试验要点年龄和体重年龄和体重通常要求选择刚成年动物进行试验，而且须是未通常要求选择刚成年动物进行试验，而且须是未

7、曾交配和受孕的动物。例如：大鼠曾交配和受孕的动物。例如：大鼠180180240g240g、小、小鼠鼠181825g25g、家兔、家兔2 22.5kg2.5kg、豚鼠、豚鼠200200250g250g、狗、狗101015kg15kg。同一批试验动物体重变异范围不应超同一批试验动物体重变异范围不应超过该批动物平均体重的过该批动物平均体重的2020。 13急性毒性试验要点急性毒性试验要点性别性别除特殊要求外，一般急性毒性试验对动物性别要求为除特殊要求外，一般急性毒性试验对动物性别要求为雌雄各半雌雄各半。如果在预试验时发现化学毒物。如果在预试验时发现化学毒物( (如农药如农药) )对对雌、雄动物毒效应

8、的敏感性有明显差异，则应单独分雌、雄动物毒效应的敏感性有明显差异，则应单独分别求出雌性与雄性动物各自的别求出雌性与雄性动物各自的LD50LD50。如果试验是为致。如果试验是为致畸试验作准备，畸试验作准备，也可仅作也可仅作雌性雌性动物的动物的LD50LD50测试。测试。 针对胚胎发针对胚胎发育畸形情况育畸形情况14急性毒性试验要点急性毒性试验要点适应环境，减少环境和生理的变化对实适应环境，减少环境和生理的变化对实验结果的影响验结果的影响筛选健康动物，发现异常者应放弃筛选健康动物，发现异常者应放弃雌雄分笼饲养，防止交配和受孕雌雄分笼饲养，防止交配和受孕15急性毒性试验要点急性毒性试验要点禁食禁食经

9、消化道染毒时，要求试验前对动物禁食经消化道染毒时，要求试验前对动物禁食大鼠、小鼠大鼠、小鼠隔夜禁食；或染毒前禁食隔夜禁食；或染毒前禁食4h大动物大动物每日上午喂食前染毒每日上午喂食前染毒染毒后继续禁食染毒后继续禁食24h，但在禁食时要保障饮水，但在禁食时要保障饮水16急性毒性试验要点急性毒性试验要点受试前了解受试物的理化性质和毒性资料受试前了解受试物的理化性质和毒性资料受试物配制受试物配制水溶液水溶液经口用蒸馏水或去离子水，注射用生理经口用蒸馏水或去离子水，注射用生理盐水；盐水；混悬液混悬液0.5%羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、10%阿拉伯乳糖、阿拉伯乳糖、植物油，临用前配制。植物油，临用前

10、配制。17急性毒性试验要点急性毒性试验要点有利于不同化学物之间急性毒性大小的比较有利于不同化学物之间急性毒性大小的比较受试物的性质和途径受试物的性质和途径评价程序的要求评价程序的要求常见：经口、经呼吸道、经皮及经注射途径。常见：经口、经呼吸道、经皮及经注射途径。18急性毒性试验要点急性毒性试验要点剂量选择剂量选择化学结构及理化特性化学结构及理化特性查阅文献（寻找经验）查阅文献（寻找经验）用少量动物，以较大的剂量间隔染毒，找出用少量动物，以较大的剂量间隔染毒，找出1090%（0100%）的致死剂量范围，然后可设）的致死剂量范围，然后可设计正式试验的剂量和分组。计正式试验的剂量和分组。19急性毒性

11、试验要点急性毒性试验要点LDLD5050计算计算可用来进行急性毒性分级可用来进行急性毒性分级获得信息有限获得信息有限仅是近似值，不准确仅是近似值，不准确不足以对化学物安全进行评价不足以对化学物安全进行评价动物使用量多动物使用量多局限性局限性20急性毒性分级急性毒性分级级别级别大鼠口服大鼠口服LDLD5050（mg/kgmg/kg）相当于人的致死剂量相当于人的致死剂量mg/kg g/mg/kg g/人人极毒极毒115000150005000005000005000500021蓄积毒性作用蓄积毒性作用基本概念：基本概念：化学毒物进入机体后，经过生物转化以代谢产物化学毒物进入机体后，经过生物转化以代

12、谢产物或化学物原型排出体外。但是，当化学毒物或化学物原型排出体外。但是，当化学毒物反复多反复多次次给动物染毒，化学毒物给动物染毒，化学毒物进入机体的速度进入机体的速度( (或总量或总量) )超过超过代谢转化的速度和排泄的速度代谢转化的速度和排泄的速度( (或总量或总量) )时，化时，化学毒物或其代谢产物就有可能在机体内逐渐学毒物或其代谢产物就有可能在机体内逐渐增加并增加并贮留贮留，这种现象称为化学毒物的，这种现象称为化学毒物的蓄积作用。蓄积作用。22 外源性化学物外源性化学物排出体外排出体外机体机体直接直接代谢物代谢物储存库储存库血浆蛋白血浆蛋白脂肪组织脂肪组织肝脏肝脏肾脏肾脏骨骼骨骼物物质质

13、蓄蓄积积功功能能蓄蓄积积基本概念基本概念基本概念：基本概念：能用化学方法测得体内存在能用化学方法测得体内存在该化学物的母体或其代谢物该化学物的母体或其代谢物测不出该化学物的原形或其代测不出该化学物的原形或其代谢产物，却出现慢性毒性作用谢产物，却出现慢性毒性作用23研究目的研究目的化学毒物的蓄积作用是形成慢性中毒的物质基础，化学毒物的蓄积作用是形成慢性中毒的物质基础，因此研究化学毒物在机体内的蓄积性是评价化学毒因此研究化学毒物在机体内的蓄积性是评价化学毒物能否引起潜在慢性毒性的依据之一，也是卫生标物能否引起潜在慢性毒性的依据之一，也是卫生标准制订过程选择安全系数的主要依据。准制订过程选择安全系数

14、的主要依据。241、了解外源化学物的蓄积毒性及其强弱；、了解外源化学物的蓄积毒性及其强弱；2、评价外源化学物是否具能引起慢性毒性，为毒性、评价外源化学物是否具能引起慢性毒性，为毒性试验提供参考；试验提供参考；研究目的研究目的3、为制定外源化学物在食品中的限量的安全系数提、为制定外源化学物在食品中的限量的安全系数提供依据；供依据；4、确定外源化学物能否用于食品，人类长期食用是、确定外源化学物能否用于食品，人类长期食用是否安全。否安全。25研究方法研究方法蓄积系数法蓄积系数法将将多次多次染毒使半数动物出现染毒使半数动物出现效应（或死亡效应（或死亡）的蓄积剂量与）的蓄积剂量与一次一次染毒使半数动物出

15、现相同效应（或死亡）的剂量的比值。染毒使半数动物出现相同效应（或死亡）的剂量的比值。 K=ED50（n）ED 50（1）K蓄积毒性分级蓄积毒性分级1高度蓄积高度蓄积1明显蓄积明显蓄积3中等蓄积中等蓄积5轻度蓄积轻度蓄积26研究方法研究方法蓄积系数法蓄积系数法K值越小，表示化学毒物的蓄积性越大值越小，表示化学毒物的蓄积性越大K=1：化学毒在动物体内全部蓄积或每次染毒后毒效：化学毒在动物体内全部蓄积或每次染毒后毒效应是叠加的。应是叠加的。K5：蓄积毒性极弱：蓄积毒性极弱27研究方法研究方法生物半减期法生物半减期法用毒物动力学原理描述化学毒物在机体内的蓄积作用。用毒物动力学原理描述化学毒物在机体内的

16、蓄积作用。化学毒物在体内化学毒物在体内蓄积的速度和量与机体单位时间内吸收该物蓄积的速度和量与机体单位时间内吸收该物质的速度以及清除速度有关质的速度以及清除速度有关。即使化学毒物以相等的时间间距。即使化学毒物以相等的时间间距恒速地吸收入血液，该物质在一定剂量范围内在机体的蓄积量恒速地吸收入血液，该物质在一定剂量范围内在机体的蓄积量也不呈直线无限地增加，而是呈曲线形上升并有一定的极限。也不呈直线无限地增加，而是呈曲线形上升并有一定的极限。这是因为化学物质吸收进入机体的同时体内也发生着代谢转化这是因为化学物质吸收进入机体的同时体内也发生着代谢转化及清除的过程。当化学毒物的吸收过程与代谢转化及清除的过

17、程。当化学毒物的吸收过程与代谢转化清除的过清除的过程达到平衡时，其蓄积量基本上不再增加。程达到平衡时，其蓄积量基本上不再增加。28 T 一种化学物以一种化学物以T 相等的时间间矩染毒，其在体内经相等的时间间矩染毒，其在体内经过过6个个T 的接触就可以基本上达到蓄积的上限。的接触就可以基本上达到蓄积的上限。 T 短，达到蓄积极限所需要的时间短短，达到蓄积极限所需要的时间短 T 长，达到蓄积极限所需要的时间长长，达到蓄积极限所需要的时间长研究方法研究方法生物半减期法生物半减期法29亚慢性毒性和慢性毒性亚慢性毒性和慢性毒性亚慢性毒性：亚慢性毒性：指实验动物指实验动物连续接触较长时间、较大剂连续接触较

18、长时间、较大剂量量的外源化合物所引起的毒性效应。的外源化合物所引起的毒性效应。慢性毒性：慢性毒性：指实验动物指实验动物长期（甚至终生）反复接触低长期（甚至终生）反复接触低剂量剂量的化学毒物所产生的毒性效应。的化学毒物所产生的毒性效应。16个月个月一般指一般指2年年30常年抽烟引起肺癌常年抽烟引起肺癌饮用假酒导致失明饮用假酒导致失明大鼠饮用三聚氰胺大鼠饮用三聚氰胺30天后产生组织坏天后产生组织坏死现象死现象慢性毒性作用慢性毒性作用急性毒性作用急性毒性作用亚慢性毒性作亚慢性毒性作用用31研究目的研究目的研究受试物亚慢性研究受试物亚慢性毒性剂量毒性剂量-反应关系反应关系，提出安全限量，提出安全限量参

19、考值。参考值。观察受试物亚慢性毒性效应谱、毒作用特点和靶器官观察受试物亚慢性毒性效应谱、毒作用特点和靶器官探索受试物的毒作用机制探索受试物的毒作用机制观察长期接触受试物所致毒性作用和可逆性观察长期接触受试物所致毒性作用和可逆性观察不同动物对受试物的毒效应差异，为确定安全系数观察不同动物对受试物的毒效应差异，为确定安全系数提供依据提供依据32研究设计研究设计实验动物选择实验动物选择 亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验 年龄：年龄：大鼠大鼠80100g 狗狗 812月月 小鼠小鼠1015g数量：数量：小动物小动物20 大动物大动物6性别：性别：雌雄各半雌雄各半 慢性毒性试验慢性毒性试验年龄：年龄：大鼠大

20、鼠 5070g 狗狗 8月月 小鼠小鼠 初断乳初断乳数量：数量：小动物小动物40 大动物大动物8性别：性别：雌雄各半雌雄各半33研究设计研究设计剂量选择和分组剂量选择和分组3个剂量组（高剂量、中剂量、低剂量）和一个阴性个剂量组（高剂量、中剂量、低剂量）和一个阴性（溶剂）对照组。（溶剂）对照组。高高-引起明显毒性并且不发生死亡（或小于引起明显毒性并且不发生死亡（或小于10%）；）；中中-产生轻微的中毒效应；产生轻微的中毒效应；低低-无中毒反应，相当于未观察到有害作用剂量设一个无中毒反应，相当于未观察到有害作用剂量设一个中间剂量组，最好是相当于观察到有害作用的最低剂量。中间剂量组，最好是相当于观察

21、到有害作用的最低剂量。34研究设计研究设计染毒方式染毒方式尽量选择和人类接触途径相似的方式。一般采用口尽量选择和人类接触途径相似的方式。一般采用口染毒方式。染毒方式。染毒时间染毒时间亚慢性毒性染毒亚慢性毒性染毒13个月；个月；慢性毒性染毒慢性毒性染毒6个月个月2年。年。35研究观察研究观察染毒方式染毒方式外观外观生长发育生长发育行为功能行为功能毒性体征毒性体征最终体重最终体重脏器湿重脏器湿重脏脏/体比体比亚慢性、慢性亚慢性、慢性毒性试验过程毒性试验过程活杀解剖活杀解剖器官器官/组织组织大体尸解大体尸解固定固定/染色染色显微镜检查显微镜检查生物体液生物体液血液学血液学血清血清-化学化学-生化学生

22、化学尿分析尿分析生物学标志生物学标志酶酶内源性成分内源性成分胆汁胆汁尿尿脏器系数脏器系数36研究观察研究观察染毒方式染毒方式一般毒性指标一般毒性指标动物体重和进食量：反映动物健康状况最基本的灵敏指标之一动物体重和进食量：反映动物健康状况最基本的灵敏指标之一食物利用率：比较食物利用率，有助于了解化学物的毒性效应食物利用率：比较食物利用率，有助于了解化学物的毒性效应中毒症状：有助于判断化学毒物损害机体的部位和程度中毒症状：有助于判断化学毒物损害机体的部位和程度实验室检查实验室检查生理、生化指标检查有助于进一步认识和研究毒作用靶器官、生理、生化指标检查有助于进一步认识和研究毒作用靶器官、毒物体内代谢

23、、独立机制。毒物体内代谢、独立机制。37研究观察研究观察染毒方式染毒方式解剖病理组织学检查解剖病理组织学检查为进一步研究毒作用的靶器官提供线索和方向为进一步研究毒作用的靶器官提供线索和方向1、脏器系数减小，表明脏器可能出现萎缩、退化等、脏器系数减小，表明脏器可能出现萎缩、退化等2、病理组织学：从组织和细胞水平深入研究毒性作用性质、程、病理组织学：从组织和细胞水平深入研究毒性作用性质、程度、靶器官和靶细胞；度、靶器官和靶细胞；3、电镜超微结构：从亚细胞水平、分子水平揭示毒作用的本质。、电镜超微结构：从亚细胞水平、分子水平揭示毒作用的本质。其他指标其他指标可逆性观察可逆性观察38研究要点研究要点

24、长期毒性试验由于消耗时间长，人力、物力、财力长期毒性试验由于消耗时间长，人力、物力、财力消耗很大。所以对试验质量的控制是试验成功的先决条消耗很大。所以对试验质量的控制是试验成功的先决条件。件。要点：要点：1、重视试验项目管理，排除外部因素的干扰；、重视试验项目管理，排除外部因素的干扰；2、重视试验合理性，准确设计剂量；、重视试验合理性，准确设计剂量；3、控制试验环境；对不同试验动物的不同环境因素把控；、控制试验环境；对不同试验动物的不同环境因素把控；4、检测条件的控制。、检测条件的控制。39研究结果研究结果对生物膜的损害：对生物膜的损害：膜通透性、流动性、和膜表面电荷膜通透性、流动性、和膜表面

25、电荷对细胞钙稳态的影响：对细胞钙稳态的影响：破坏正常生命活动所需的由第破坏正常生命活动所需的由第一信使刺激而产生的短暂的钙瞬变，危及细胞器和功一信使刺激而产生的短暂的钙瞬变，危及细胞器和功能和骨架的结构，最终激活不可逆的细胞分解代谢。能和骨架的结构，最终激活不可逆的细胞分解代谢。40研究结果研究结果机体内生物大分子的氧化损伤：机体内生物大分子的氧化损伤：化学毒物在机体内代化学毒物在机体内代谢（主要是氧化还原反应）产生自由基谢（主要是氧化还原反应）产生自由基脂质过氧化损伤：脂质过氧化损伤：细胞器和细胞膜结构破坏细胞器和细胞膜结构破坏 引起细胞毒性引起细胞毒性 对对DNA的影响（氧化和加合）的影响

26、（氧化和加合）41研究结果研究结果蛋白质氧化损伤：蛋白质氧化损伤：引起蛋白质凝集、交联、降解、断引起蛋白质凝集、交联、降解、断裂，出现生理功能受损裂，出现生理功能受损核酸的氧化损伤：核酸的氧化损伤：DNA断裂，缺失突变断裂，缺失突变 启动修复系统，如修复功能受启动修复系统，如修复功能受 损，引起突变损，引起突变 活化癌基因活化癌基因4243本节重点本节重点什么是一般毒性作用？按照时间长短，可分为哪几种？什么是一般毒性作用？按照时间长短，可分为哪几种？ 蓄积性、蓄积性、急性、亚慢性、慢性毒性急性、亚慢性、慢性毒性的的特点是什么？特点是什么？二、致突变作用二、致突变作用一、基本概念一、基本概念二、

27、突变类型二、突变类型三、突变的发生与机制三、突变的发生与机制四、致突变试验与致突变作用评定四、致突变试验与致突变作用评定44基本概念基本概念遗传物质发生变化引起遗传信息的改变，并产生新的表型效应。遗传物质发生变化引起遗传信息的改变，并产生新的表型效应。突变发生原因分为：突变发生原因分为：自发突变：在自然条件下发生的突变，其发生过程长、发生频率自发突变：在自然条件下发生的突变，其发生过程长、发生频率低，对物种的进化有重要作用。低，对物种的进化有重要作用。诱发突变：人为或受各种因素诱发产生的突变，发生过程短、频诱发突变：人为或受各种因素诱发产生的突变，发生过程短、频率高，可能会对物种的生存产生危害

28、。率高，可能会对物种的生存产生危害。45突变类型突变类型46突变类型突变类型 基因突变：基因突变：是指基因在结构上发生了碱基对组成和排列序是指基因在结构上发生了碱基对组成和排列序列的改变。列的改变。 1 1碱基置换碱基置换 指指DNADNA序列上的某一碱基被其他碱基所取代。序列上的某一碱基被其他碱基所取代。 转换：嘌呤与嘌呤碱基、嘧啶与嘧啶碱基之间的置换转换：嘌呤与嘌呤碱基、嘧啶与嘧啶碱基之间的置换颠换：嘌呤与嘧啶碱基之间的置换颠换：嘌呤与嘧啶碱基之间的置换2 2移码突变移码突变 指发生一对或几对（指发生一对或几对（三对除外三对除外）的碱基发生增加或减少，以致从）的碱基发生增加或减少，以致从受

29、损点开始碱基序列完全改变，形成错误的密码，并转译成为不受损点开始碱基序列完全改变，形成错误的密码，并转译成为不正常的氨基酸。正常的氨基酸。 3个相邻的碱基（个相邻的碱基（1个密个密码子）决定一个氨基酸码子）决定一个氨基酸47突变类型突变类型 3 3缺失或插入缺失或插入 指指DNADNA链中增加或减少的碱基对为一个或几个密码子，此时基因产链中增加或减少的碱基对为一个或几个密码子，此时基因产物多肽链中会增加或减少一个或几个氨基酸，此部位之后的氨基物多肽链中会增加或减少一个或几个氨基酸，此部位之后的氨基酸序列无改变。酸序列无改变。4 4片段突变片段突变 指基因中某些小片段核苷酸序列发生改变，这种改变

30、有时可跨越两指基因中某些小片段核苷酸序列发生改变，这种改变有时可跨越两个或数个基因，涉及数以千计的核苷酸。个或数个基因，涉及数以千计的核苷酸。48突变类型突变类型 染色体畸变：染色体畸变：1 1、染色体结构畸变、染色体结构畸变染色体或染色单体断裂，造成染色体或染色单体缺失或染色体或染色单体断裂，造成染色体或染色单体缺失或引起各种重排，出现染色体结构异常。引起各种重排，出现染色体结构异常。2 2、染色体数目畸变、染色体数目畸变基因中染色体数目的改变。基因中染色体数目的改变。体细胞二倍体（2n）；生殖细胞单倍体。正常体细胞染色体数目2n为标准，分整倍性畸变和非整倍性畸变。整倍性畸变指染色体数目的异

31、常是以染色体组为单位的增减，非整倍性畸变系指比二倍体多或少一条或多条染色体。 49非整倍体非整倍体 非整倍体指细胞丢失或增加一条或几条染色体。缺失一条非整倍体指细胞丢失或增加一条或几条染色体。缺失一条染色体时称为单体，增加一条染色体时称为三体。染色体数目的改变染色体时称为单体，增加一条染色体时称为三体。染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可能影响细胞的生存或造成形态及功能上的会导致基因平衡的失调，可能影响细胞的生存或造成形态及功能上的异常。异常。如如2121三体导致先天愚型三体导致先天愚型(Down(Down氏综合征氏综合征) )。整倍体整倍体 整倍体指染色体数目的异常是以染色体组为单位的增

32、减，如整倍体指染色体数目的异常是以染色体组为单位的增减，如形成三倍体、四倍体等。形成三倍体、四倍体等。在人体，在人体，3n3n为为6969条染色体，条染色体，4n4n为为9292条染色体。在肿瘤细胞及人类自然条染色体。在肿瘤细胞及人类自然流产的胎儿细胞中可有三倍体细胞的存在。发生于生殖细胞的整倍体流产的胎儿细胞中可有三倍体细胞的存在。发生于生殖细胞的整倍体改变，几乎都是致死性的。改变，几乎都是致死性的。50染色体畸变染色体畸变裂隙裂隙(gap) (gap) 断裂断裂(break) (break) 断片断片(fragment)(fragment)和和缺失缺失(deletion) (deletio

33、n) 微小体微小体(minute body) (minute body) 无着丝点环无着丝点环环状染色体环状染色体 双着丝点染色体双着丝点染色体 倒位倒位(inversion) (inversion) 易位易位(translocation) (translocation) 插入插入(insertion)(insertion)和和重复重复(duplication) (duplication) 辐射体辐射体 突变类型突变类型51作用机制作用机制直接以直接以DNADNA为靶点的诱变为靶点的诱变 DNADNA加合物形成加合物形成 碱基类似物取代：如碱基类似物取代：如 5 5溴脱氧尿嘧啶核苷能取代胸溴脱

34、氧尿嘧啶核苷能取代胸 腺嘧啶，腺嘧啶，2 2氨基嘌呤氨基嘌呤(2-AP(2-AP）能取代鸟嘌呤）能取代鸟嘌呤 烷化剂的影响：甲基化乙基化高碳烷基化烷化剂的影响：甲基化乙基化高碳烷基化 致突变物改变或破坏碱基的化学结构化学物破坏致突变物改变或破坏碱基的化学结构化学物破坏 或改变碱基的结构，有时还引起链断裂。或改变碱基的结构，有时还引起链断裂。 平面大分子嵌入平面大分子嵌入DNADNA链链 DNADNA蛋白质交联物蛋白质交联物 二聚体的形成二聚体的形成52作用机制作用机制不不以以DNADNA为靶的间接诱变（为靶的间接诱变（纺锤体抑制、对酶促过程的纺锤体抑制、对酶促过程的作用作用） 化学物的间接诱变

35、可能是通过对纺锤体作用或干扰与化学物的间接诱变可能是通过对纺锤体作用或干扰与DNADNA合合成和修复有关的酶系统。成和修复有关的酶系统。 1 1、 纺锤体抑制：一些化学物能作用于纺锤体，中心粒或纺锤体抑制：一些化学物能作用于纺锤体，中心粒或其他核内细胞器，从而干扰有丝分裂过程。其他核内细胞器，从而干扰有丝分裂过程。 2 2、 对酶促过程的作用：对对酶促过程的作用：对DNADNA合成和复制有关的酶系统合成和复制有关的酶系统作用也可间接影响遗传物质。作用也可间接影响遗传物质。53突变后果突变后果1 1、体细胞突变的后果、体细胞突变的后果 、最受注意的是致癌问题；、最受注意的是致癌问题； 、胚胎体细

36、胞突变可能导致畸胎；、胚胎体细胞突变可能导致畸胎； 、致突变物透过胎盘作用于胚胎体细胞导致流产。、致突变物透过胎盘作用于胚胎体细胞导致流产。 2 2、生殖细胞突变的后果、生殖细胞突变的后果 、致死性影响：可能是显性致死或隐性致死。、致死性影响：可能是显性致死或隐性致死。 、非致死性影响：出现显性或隐性遗传性疾病（含先天、非致死性影响：出现显性或隐性遗传性疾病（含先天 性畸形）。性畸形）。 、将使基因库的遗传负荷增加。、将使基因库的遗传负荷增加。54试验与评价试验与评价试验目的：试验目的： 研究外源化学物引起人体的突变并通过生殖细胞传递给研究外源化学物引起人体的突变并通过生殖细胞传递给后代的可能

37、性；基于对体细胞突变与肿瘤发生关系的认识，后代的可能性；基于对体细胞突变与肿瘤发生关系的认识，也可用于预测化学物潜在的致癌性。也可用于预测化学物潜在的致癌性。试验分类：试验分类： 基因突变试验基因突变试验 染色体损伤试验染色体损伤试验 非整倍体试验非整倍体试验 其他反映其他反映DNADNA损伤试验损伤试验55试验与评价试验与评价回复突变试验回复突变试验 1 1 细菌回复突变试验细菌回复突变试验 假如有致突变物存在，则营养缺陷型的细菌回复突变成假如有致突变物存在，则营养缺陷型的细菌回复突变成原养型原养型（失去合成某种（或某些）对该菌株生长必不可少的失去合成某种（或某些）对该菌株生长必不可少的物质

38、的能力物质的能力），），因而能在营养缺乏的培养基上生长形成菌落，因而能在营养缺乏的培养基上生长形成菌落，根据此判断受试物是否致突变物。如鼠伤寒沙门氏菌组氨酸根据此判断受试物是否致突变物。如鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型菌株。营养缺陷型菌株。营养缺陷型营养缺陷型相应的菌株相应的菌株56哺乳动物细胞正向突变试验哺乳动物细胞正向突变试验 1 1 细菌回复突变试验细菌回复突变试验 由于抗药性是对正常基因座诱发的突变性状，所以称为由于抗药性是对正常基因座诱发的突变性状，所以称为正向突变试验。试验基于突变集落数，计算突变频率以评价正向突变试验。试验基于突变集落数，计算突变频率以评价受试物的致突变性。受试物

39、的致突变性。试验与评价试验与评价57果蝇伴性隐性致死试验果蝇伴性隐性致死试验试验原理：试验原理： 是利用隐性基因在伴性遗传中的交叉特征检出各类点突变的是利用隐性基因在伴性遗传中的交叉特征检出各类点突变的试验。试验。 隐性基因在伴性遗传中的交叉遗传特征，即雄蝇的隐性基因在伴性遗传中的交叉遗传特征，即雄蝇的X X染色体传染色体传给给F1F1代雌蝇，又通过代雌蝇，又通过F1F1代传给代传给F2F2代雄蝇。代雄蝇。X X染色的隐性突变基因在染色的隐性突变基因在F1F1代雌蝇为杂合体，不能表达，而在代雌蝇为杂合体，不能表达，而在F2F2代雄蝇为半合体，能表达代雄蝇为半合体，能表达出来。如果雄蝇接着受试物

40、后出来。如果雄蝇接着受试物后X X染色体出现隐性致死性突变，结果染色体出现隐性致死性突变，结果其其F2F2代雄蝇数目较少雌蝇少一半。据此推断致死突变的存在。代雄蝇数目较少雌蝇少一半。据此推断致死突变的存在。试验与评价试验与评价58染色体分析染色体分析 观察染色体形态结构和数目变化称为染色体分析。观察染色体形态结构和数目变化称为染色体分析。 （1 1）染色体畸变分析）染色体畸变分析 主要观察染色体的结构畸变和数目畸变主要观察染色体的结构畸变和数目畸变 （2 2）微核试验）微核试验 能检察出断裂剂和有丝分裂毒物能检察出断裂剂和有丝分裂毒物 （3 3）姐妹染色体交换试验）姐妹染色体交换试验 现在以广

41、泛用于筛选食品中化学物致突变。现在以广泛用于筛选食品中化学物致突变。试验与评价试验与评价59试验与评价试验与评价多种配伍试验组合多种配伍试验组合 对于化学物致突变试验采用多种实验组合。对于化学物致突变试验采用多种实验组合。 （1 1）配伍试验组合）配伍试验组合 体细胞和生殖细胞体细胞和生殖细胞 体内试验和体外试验体内试验和体外试验 等等 （2 2）遗传学终点）遗传学终点 DNADNA完整性的改变完整性的改变 DNADNA重排或交换重排或交换 DNA DNA碱基序列改变碱基序列改变 染色体完整性改变染色体完整性改变 染色体分离改变染色体分离改变60美国美国EPA毒物处提出了一个三阶段的试验方案。

42、毒物处提出了一个三阶段的试验方案。第一阶段第一阶段测试化学物的遗传毒性，包括体外哺乳动物细胞基因突变试验、测试化学物的遗传毒性，包括体外哺乳动物细胞基因突变试验、体内骨髓染色体损伤试验；体内骨髓染色体损伤试验；第二阶段第二阶段测试对生殖细胞的致突变作用；测试对生殖细胞的致突变作用；第三阶段第三阶段为哺乳动物生殖细胞致突变性标准试验。为哺乳动物生殖细胞致突变性标准试验。试验与评价试验与评价61三、生殖发育毒性三、生殖发育毒性一、基本概念一、基本概念二、生殖毒性与发育毒性二、生殖毒性与发育毒性三、发育毒性与致畸作用的原理及机制三、发育毒性与致畸作用的原理及机制四、生殖与发育毒性的试验及评价四、生殖

43、与发育毒性的试验及评价62基本概念基本概念有些化学毒物虽然不致畸，但却可以引起一系列的有些化学毒物虽然不致畸，但却可以引起一系列的与其他生殖有关的损伤，毒物不仅可以通过母体发与其他生殖有关的损伤，毒物不仅可以通过母体发生作用，也可以通过损伤父方的精子而损伤后代。生作用，也可以通过损伤父方的精子而损伤后代。化学毒物可使生殖与发育各环节遭到损害，而表现化学毒物可使生殖与发育各环节遭到损害，而表现出生殖和发育毒性。出生殖和发育毒性。63基本概念基本概念历史 反应停反应停 ( (沙利度胺沙利度胺; ;酞胺哌啶酮酞胺哌啶酮) ) 1957 611957 6164基本概念基本概念65生殖与发育毒性生殖与发

44、育毒性生殖过程生殖过程 生殖细胞的发生形成 交配 受精 合子形成 着床 胚胎形成及发育 分娩 哺乳生殖毒性：生殖毒性： 对雄性和雌性生殖功能或能力的损害和对后代对雄性和雌性生殖功能或能力的损害和对后代的有害影响。的有害影响。发生时期：发生时期：生殖毒性既可发生于生殖细胞、受精卵、生殖毒性既可发生于生殖细胞、受精卵、胚胎形成期、妊娠期分娩和哺乳期胚胎形成期、妊娠期分娩和哺乳期毒性表现：毒性表现：表现为外源化学物对生殖过程的影响表现为外源化学物对生殖过程的影响66生殖与发育毒性生殖与发育毒性发育毒性：发育毒性： 出生前后接触外源性理化因素引起的在子代的出生前后接触外源性理化因素引起的在子代的寿命期

45、内出现的任何对发育有害的表现。寿命期内出现的任何对发育有害的表现。发育生物体死亡发育生物体死亡生长改变生长改变结构异常（畸形）结构异常（畸形）功能缺陷功能缺陷67生殖与发育毒性生殖与发育毒性发育生物体死亡发育生物体死亡指受精卵未发育即死亡，或胚泡未着床即死亡，或着床后生长指受精卵未发育即死亡，或胚泡未着床即死亡，或着床后生长发育到一定阶段死亡。早期死亡被吸收或自子宫排出发育到一定阶段死亡。早期死亡被吸收或自子宫排出( (即自然即自然流产流产) )，晚期死亡成为死胎。，晚期死亡成为死胎。生长改变：生长改变： 即生长迟缓即生长迟缓。能引起胚胎死亡和畸形的毒物多数能引起生长迟。能引起胚胎死亡和畸形的

46、毒物多数能引起生长迟缓。一般认为胎儿的生长发育指标比正常对照的均值低缓。一般认为胎儿的生长发育指标比正常对照的均值低2 2个标个标准差时，即可定为生长迟缓。豚鼠胸骨及枕骨骨化迟缓及低出准差时，即可定为生长迟缓。豚鼠胸骨及枕骨骨化迟缓及低出生体重等是生长迟缓的较敏感指标。生长迟缓造成的局部发育生体重等是生长迟缓的较敏感指标。生长迟缓造成的局部发育不全可视为畸形，如脑小畸形和眼小畸形等。不全可视为畸形，如脑小畸形和眼小畸形等。 68生殖与发育毒性生殖与发育毒性功能缺陷功能缺陷包括器官系统、生化、免疫等功能的变化。功能缺陷往往要在出包括器官系统、生化、免疫等功能的变化。功能缺陷往往要在出生后经过相当

47、时间才能诊断。如听力或视力异常、行为发育迟生后经过相当时间才能诊断。如听力或视力异常、行为发育迟缓等。缓等。 结构异常结构异常指胎儿形态结构异常，即畸形。指胎儿形态结构异常，即畸形。致畸性致畸性是指化学物在胚胎发育期间引起永久的结构与功能异常的是指化学物在胚胎发育期间引起永久的结构与功能异常的性质。性质。致畸物致畸物是指出生前接触，诱发永久的结构与功能异常的物质。是指出生前接触，诱发永久的结构与功能异常的物质。69生殖与发育毒性生殖与发育毒性生殖与发育毒性的特点：生殖与发育毒性的特点：生殖发育器官或生殖发育过程较机体其他系统或功生殖发育器官或生殖发育过程较机体其他系统或功能对某些化学物的毒作用

48、更为敏感。能对某些化学物的毒作用更为敏感。损害作用不仅表现在暴露化学物质的机体本身，还损害作用不仅表现在暴露化学物质的机体本身，还可能影响后代。可能影响后代。70作用原理及机制作用原理及机制发育各阶段的发育毒性作用特点：发育各阶段的发育毒性作用特点：1 1、着床前期：、着床前期：分化前期，从受精到完成着床之前的一段时间。分化前期，从受精到完成着床之前的一段时间。 这段时间很少发生特性致畸效应，通常是未分化细胞受毒物这段时间很少发生特性致畸效应，通常是未分化细胞受毒物 损伤而损伤而导致胚泡死亡。导致胚泡死亡。2 2、器官形成期：、器官形成期：着床后孕体即进入器官形成期，直到硬腭闭合。着床后孕体即

49、进入器官形成期，直到硬腭闭合。 人：人：3838周周 小鼠、大鼠：小鼠、大鼠：615d 615d 家兔：家兔：1518d1518d 这段时间容易受致畸物的作用诱发器官结构缺陷。这段时间容易受致畸物的作用诱发器官结构缺陷。3 3、胎儿期：、胎儿期：器官形成结束后即进入胎儿期，直到分娩。器官形成结束后即进入胎儿期，直到分娩。 这段时间接触发育毒物很可能对生长和功能成熟产生效应。这段时间接触发育毒物很可能对生长和功能成熟产生效应。4 4、围生期和出生后的发育期：、围生期和出生后的发育期：研究较多的是发育免疫毒性、神经行为发育研究较多的是发育免疫毒性、神经行为发育异常、儿童期肿瘤异常、儿童期肿瘤71作

50、用原理及机制作用原理及机制影响致畸作用的因素：影响致畸作用的因素：72致畸敏感期致畸敏感期 器官形成期器官形成期是发生形态是发生形态结构畸形的结构畸形的关键期。关键期。 是细胞分裂是细胞分裂极旺盛的时极旺盛的时期。同时也期。同时也增强了突变增强了突变的可能性。的可能性。遗传类型遗传类型 致畸作用有致畸作用有明显的物种明显的物种差异，是由差异，是由于代谢变化、于代谢变化、胎盘种类、胎盘种类、胎盘发育的胎盘发育的速度和方式速度和方式不同引起的。不同引起的。化学物剂量化学物剂量 不同的致畸不同的致畸物有不同类物有不同类型的剂量型的剂量-效效应关系，反应关系，反映了不同外映了不同外源化学物胚源化学物胚

51、胎毒性作用胎毒性作用的特点。的特点。其他因素其他因素 化学物的理化学物的理化性质与致化性质与致畸作用有关。畸作用有关。如脂如脂/水系数水系数等。等。73作用原理及机制作用原理及机制母体毒性与发育毒性：母体毒性与发育毒性：母体毒性：母体毒性：指化学毒物对孕母产生的损伤作用，变现为增重减慢、功能异指化学毒物对孕母产生的损伤作用，变现为增重减慢、功能异常、出现临床症状甚至死亡。常、出现临床症状甚至死亡。母体因素对发育毒性的影响：母体因素对发育毒性的影响：1 1、遗传学：孕母的遗传结构是孕体发育结果的决定因素。、遗传学：孕母的遗传结构是孕体发育结果的决定因素。2 2、疾病：疾病导致母体变化或直接经胎盘

52、的感染对孕体产生不利的影响。、疾病：疾病导致母体变化或直接经胎盘的感染对孕体产生不利的影响。3 3、营养：微量元素、蛋白质等缺乏产生的影响。、营养：微量元素、蛋白质等缺乏产生的影响。4 4、应激：生理学应激反映可诱发母体发育毒性。噪声、应激：生理学应激反映可诱发母体发育毒性。噪声、母体情绪母体情绪等。等。5 5、对胎盘的毒性：对胎盘的毒性可能会促进对孕体的有害效应。、对胎盘的毒性：对胎盘的毒性可能会促进对孕体的有害效应。74作用原理及机制作用原理及机制母体毒性与发育毒性母体毒性与发育毒性：母体毒性与胚胎毒性的关系：母体毒性与胚胎毒性的关系：胚胎毒性作用：胚胎毒性作用：指外源化学物对母体子宫内发

53、育的胚胎或胎儿产生的毒性指外源化学物对母体子宫内发育的胚胎或胎儿产生的毒性作用。作用。表现：表现：胚胎死亡、生长发育迟缓、胎儿先天缺陷和畸形、功能发育不全。胚胎死亡、生长发育迟缓、胎儿先天缺陷和畸形、功能发育不全。1 1、具有胚胎毒性，但无母体毒性。、具有胚胎毒性，但无母体毒性。2 2、出现胚胎毒性也出现母体毒性。、出现胚胎毒性也出现母体毒性。3 3、具有母体毒性，但不具有致畸作用。、具有母体毒性，但不具有致畸作用。4 4、一定剂量下，既无母体毒性，也不表现胚胎毒性。、一定剂量下，既无母体毒性，也不表现胚胎毒性。75试验与评价试验与评价试验目的：试验目的： 揭示化学品揭示化学品/ /药品对哺乳

54、动物生殖发育的任何有害影响，药品对哺乳动物生殖发育的任何有害影响，并将研究的结果与有可以得到的其他药理学和毒理学资料联并将研究的结果与有可以得到的其他药理学和毒理学资料联系起来，推测对人可能造成的生殖危险。系起来，推测对人可能造成的生殖危险。 动物毒性试验动物毒性试验 流行病学研究流行病学研究 危险度评定危险度评定 确认人类致畸物标准确认人类致畸物标准76试验与评价试验与评价动物毒性试验：动物毒性试验： 其优点在于容易控制试验条件、动物数量、年龄、状态其优点在于容易控制试验条件、动物数量、年龄、状态以及选择合适的检测标准。以及选择合适的检测标准。动物选择：动物选择： 1 1、哺乳动物、哺乳动物

55、 2 2、动力学、毒效学及其有关参数与人接近、动力学、毒效学及其有关参数与人接近 3 3、生育力强、孕期短、廉价、易获取、操作方便等。、生育力强、孕期短、廉价、易获取、操作方便等。 77试验与评价试验与评价动物毒性试验：动物毒性试验：三段生殖毒性试验：三段生殖毒性试验： 动物生命周期划分动物生命周期划分 78A. 从交配前到受孕（成年雄性和雌性生殖功能、配子的发育和成熟、交配行为、受精）。B. 从受孕到着床（成年雌性生殖功能、着床前发育、着床）。C. 从着床到硬腭闭合（成年雌性生殖功能、胚胎发育、主要器官形成）。D. 从硬腭闭合到妊娠终止（成年雌性生殖功能、胎仔发育和生长、器官发育和生长）。E

56、. 从出生到离乳（成年雌性生殖功能、幼仔对宫外生活的适应性、离乳前发育和生长）。F. 从离乳到性成熟（离乳后发育和生长、独立生活的适应能力、达到性成熟的情况）。791 1、生育力与早期胚胎发育毒性实验（、生育力与早期胚胎发育毒性实验（I I段）：段）：A-BA-B2 2、胚胎、胚胎胎体发育毒性试验（胎体发育毒性试验（IIII段）：段）：C-DC-D3 3、出生前后发育毒性试验（、出生前后发育毒性试验（IIIIII段）：段）：C-FC-F试验与评价试验与评价80试验与评价试验与评价动物毒性试验：动物毒性试验：一代和多代生殖试验：一代和多代生殖试验：一代生殖试验：一代生殖试验：亲代（亲代（F0F0

57、）动物直接暴露受试物，子一代）动物直接暴露受试物，子一代 在母体子宫内以及经哺乳暴露受试物。在母体子宫内以及经哺乳暴露受试物。二代生殖试验：二代生殖试验：仅对两代动物成体进行染毒，仅对两代动物成体进行染毒，F0F0代直接暴代直接暴露受试物；露受试物；F1F1代既有直接暴露，也有通过母体暴露；代既有直接暴露，也有通过母体暴露；F2F2代在代在子宫和经哺乳暴露受试物。子宫和经哺乳暴露受试物。81试验与评价试验与评价流行病学研究：流行病学研究： 研究疾病与健康在人群中分布及其影响因素，以研究防研究疾病与健康在人群中分布及其影响因素，以研究防制疾病及促进健康的策略和措施的学科。制疾病及促进健康的策略和

58、措施的学科。分布分布规律规律揭示揭示现象现象影响影响因素因素找出找出原因原因策略策略措施措施提供提供措施措施82试验与评价试验与评价危险度评定：危险度评定： 1 1、致畸指数致畸指数：即母体LD50/胎仔最小致畸作用剂量。一般认为比值在10以下者，不具致畸作用，10100具致畸作用，100以上致畸作用强烈。 2 2、致畸物分级标准：致畸物分级标准：1级，已确定人类母体接触后可引起子代先天性缺陷；2A级，对动物试验结果肯定致畸，但对人类致畸作用尚未确定因果关系；2B级，动物试验结果肯定致畸。但无人类致畸资料；3级，尚无结论性肯定致畸证据或资料不足；4级，动物试验阴性，人群中调查结果未发现致畸。8

59、3试验与评价试验与评价确认人类致畸物的标准确认人类致畸物的标准： 1 1、一种特殊的缺陷或集中缺陷并发的综合症频率突然增加；、一种特殊的缺陷或集中缺陷并发的综合症频率突然增加； 2 2、缺陷的增加与某种已知的环境改变巧合；、缺陷的增加与某种已知的环境改变巧合； 3 3、已知在妊娠的特殊阶段接触环境的改变，产生有特征性缺陷的综合症；、已知在妊娠的特殊阶段接触环境的改变，产生有特征性缺陷的综合症； 4 4、缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他普通因子。、缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他普通因子。84四、致癌作用四、致癌作用人类癌症相关的环境因素人类癌症相关的环境因素： 全球每年新发癌症患者

60、总数约为全球每年新发癌症患者总数约为840840万，且中国占万，且中国占全球比例的全球比例的20%20%；每年全世界约有；每年全世界约有700700万人死于癌症。万人死于癌症。 国际癌症研究所国际癌症研究所19701970年左右指出，年左右指出，80809090的人类的人类癌症和环境因素有关，其中主要是化学因素，约占癌症和环境因素有关，其中主要是化学因素，约占9090以上。以上。85四、致癌作用四、致癌作用人类癌症相关的环境因素人类癌症相关的环境因素： 1981 1981年年Doll and PetoDoll and Peto报告的归因于环境因素的癌死报告的归因于环境因素的癌死亡百分比：亡百分