研究生《动物毒理学》教案.doc

1、硕士研究生动物毒理学教案 硕士研究生兽医毒理学教学计划（总学时：60 学分：2）第一章 绪论概念、发展历史与方向、学科分支第二章 毒物代谢动学吸收、分布、生物转化、排泄第三章 毒作用机理重点从分子水平上进行阐述（自由基氧化应激、共价结合、钙稳态失调、酶活性影响等）第四章 外源性化学物致突变作用（概念、机理、危害）第五章 外源性化学物致癌作用（概念、机理、危害）第六章 外源性化学物致畸变作用（含生殖毒性，概念、机理、危害）第七章 动物性食品药物残留（概念与分析方法）第八章 安全试验及安全性的毒理学评价第九章 免疫毒理学第十章 外源性化学物毒作用的生物标记（接触生物标记、效应生物标记与敏感性生物标

2、记）第十一章 讨论具体药物或其他化学物的毒性：1 砷制剂的毒性、生态毒性及其防治措施2 重金属（铅、镉）的毒性3 生物毒素（玉米赤霉烯酮、F-2毒素等）的毒性研究概况 实验课：1 了解亚急性毒性试验的方法2 小白鼠精子畸形试验3 小白鼠染色体突变试验考试方式：1 平时讨论情况2 综述或笔试方式2001年10月20日 兽医毒理学第一章 绪 论第一节 概述第二节 毒理学概念和一般原则第二章 毒物代谢动力学第一节 毒物的吸收、分布、生物转化与排泄第二节 毒物动力学第三章 毒作用机理第一节 决定毒物的靶器官的机理第二节 引起生理功能异常的机理第三节 引起组织结构损伤的机理第四章 一般毒性试验和专门毒性

3、试验第一节 概述第二节 毒理学概念和一般原则第五章 化学物的“三致”作用第一节 化学物质的致突变作用第二节 化学物致畸作用和生殖毒理学 第三节 化学物致癌作用第六章 动物性食品药物残留第一节 概述第二节 动物性食品药物残留分析第三节 控制动物性食品中的药物残留的措施第七章 中毒病的诊断、治疗和预防第一节 中毒的诊断第二节 中毒的治疗第三节 中毒的预防第八章 安全试验及安全性的毒理学评价第一节 概述第二节 安全试验的设计原则第三节 毒理学评价程序第四节 新兽药和兽药新制剂管理办法第九章 生物毒素毒理第一节 细菌毒素（内毒素、外毒素）第二节 真菌毒素（黄曲霉毒素、镰孢霉素素、甘薯黑斑霉毒素）第十章

4、 杀虫剂和毒鼠剂第一节 杀虫剂（有机磷、有机氯、氨基虫酸酯类）第二节 毒鼠剂（磷化锌、安妥、华法令、氟乙酸盐）第十一章 金属和类金属中毒（汞、砷、铅、硒）第十二章 有毒植物中毒（氰化物、硝酸盐、亚硝酸盐等、栎属植物、黄芪属和棘亚属植物，棉子饼）第十三章 药物中毒第一节 抗生素的毒性第二节 硝基呋喃类第三节 磺胺类药物第四节 抗菌增效剂第五节 抗寄生虫药物第一章 绪 论 第一节 概 述毒理学既是一门古老的科学，又是一门新兴的学科。说它古老，早在“神农尝百草”年代，古籍上有记载“神农氏尝百草，日中毒七十”，人们已具备了中毒的概念。毒理学的历史，自有文字的记载大约有3500年的历史，公元前1500年

5、古埃及的医学书上记载过对毒物的认识。在古代有毒物质被列为杀伤工具，英文“toxic”来自希腊文“toxon”，词意为弓箭。古代人用来作为狩猎工具和武器。毒理学作为一门独立的学科，最先由巴黎大学西班牙学者Orfila 于1815年编写的著作中提出的。但毒理学作为一门新兴的边缘学科并得到迅速发展，只是近二十多年。二十世纪以来，特别是二战后，全球经济的发展，包括工业的蓬勃发展，人们大量使用各种各样的化学物质，一方面，它们对大气、土壤和水造成了污染，并愈趋严重，另一方面，包括农药和非农药类有机化合物、药物和添加剂等的大量使用，给人类和农业、畜牧业的发展带来了严重的不利影响。直到在6070年代间，人们才

6、开始认识到必须控制环境污染，由此制订了一系列有关法律和法规，也使医学、畜牧兽医和环境保护及其他有关的科学工作者认识到了毒理学的重要性。毒理学是与其他多种学科的发展密切相关的，近二十多年来，随着化学、生物学、生理学、病理学、临床医学、免疫学及公共卫生学等学科的发展和深入，特别是化学物质的定性、定量分析等手段的提高，促使了毒理学的研究日趋全面。总的来说，在70年代以前毒理学研究水平在整体器官细胞亚细胞水平，70年代以后期迅速发展为分子水平，尤其重视分子作用机制，即：1钙稳态（Homostasis）；2大分子共价结合；3氧化损伤。现代毒理学研究的重点不再是急性、慢性和肉眼评价（死活比率的计算），而是

7、着重于慢性毒性和微细效应的研究（subtle effect）；不再是即时效应的研究 (immediate effect)，而着重于特有的最终迟发性反应 (delayed response)，如致突变 (mutagenic effect)、致畸 (Teratogenic effedt)、致癌 (carcinogenic effect)、先天性缺陷 (birth defect) 、免疫抑制 (immunosuppression)或对行为的影响 (behavioral effect)等。一、定义毒理学（Toxicology）是研究有毒物质与生物体之间相互作用的一门科学，即对生物机体的损害作用及其机理

8、的科学。研究内容：毒物的来源、化学结构、理化性质、毒性、影响毒性的因素、毒物动力学、毒物的生物转化、作用机理、中毒的临诊症状，病理变化、组织病理、中毒的诊断、鉴别诊断、毒物的检验方法、中毒的治疗及预防等。此外，毒理学还研究毒物的一些特异作用，如致癌、致畸、致突变、免疫抑制作用、行为异常、遗传异常、对生殖的影响、对生态的影响以及毒物与其他化学物质之间的联合作用和相互作用等。二、毒理学的分支及主要研究内容：随着毒理学的发展，在不同的领域内，逐渐根据不同的对象，形成了各种毒理学的分支学科，它们的基本概念和方法基本相似，但是研究对象不同。传统毒理学的分支如下：1环境毒理学（Environmental

9、toxiwlogy）主要研究环境污染、食品及饲料中有毒物质的残留（包括供人类食用的动、植物组织中的药品和各种化学物质等）以及工业卫生。从该意义上说，指环境污染、残留和卫生毒理。2经济毒理学（Economic toxicology）主要研究药物发展（新药毒理及安全性）、饲料添加剂以及农药对人和其他生物的毒害作用。药物毒理包在其中。3法医毒理学（Forensic toxcology）主要研究各种中毒病的诊断、治疗以及法医学。4动物毒理学（Animal toxicology）作为毒理学的一门分支学科，它与上述三大分支是相互交叉的，主要研究畜禽及其他动物可能接触的有毒物质与动物体之间的相互作用，其研究

10、范围较广。毒理学在加强基础研究，向深度发展过程中，也出现了一系列分支学科，如遗传毒理学（genetic toxicology）、生化毒理学（biochemical toxicology）、免疫毒理学（immunotoxicology）、行为毒理学（behavioral toxicology）、发育毒理学（developmental toxicology）等。第二节 毒理学概念和一般原则一、名词（1）毒物 (Toxicant)：在一定条件下，能够对生物体造成损害的物质（暂时性或永久性损害或生命危害）。古代毒理学家Paracelsus（14931541）曾说：“所有的物质都是毒物，不存在非毒物，一

11、定的剂量可以区别是毒物或药物”，这句话可以解释为，化学物的某一剂量可能引起观察不到的（肉眼和组织学等）损害作用，而达到某一较高剂量时，则引起最大的效应。（2）毒素（Toxin）：一种特殊的毒物，是由活的机体产生，在生存过程中自身合成的存在于机体内或排放到机体外的对人或动物能产生毒害作用的化学物质，又称（生物）毒素。一种毒素的化学结构 在确定并阐明其特性后，往往按它的化学结构重新命名。毒素一般按其来源分类： 植物毒素（phytotoxin） 细菌毒素（bactrial toxin）内毒素（endotoxin）：在细菌生活时不扩散、不释放到环境中，仅当细菌死亡后崩解释放出来，其毒作用无特异性（毒性

12、及病理变化相似）。如鼠伤寒杆菌等。外毒素（exotoxin）：在细菌生活时释放到环境中，且有明显的毒作用特异性。如大肠杆菌，内毒梭菌等。 霉菌毒素（mycotoxin）：由霉菌产生。 动物毒素（zootoxin）：由低等动物产生。 （3）毒性：（Toxicity）：指有毒物质对生物体的易感部位产生有害作用的能力。前面讲过“一切物质都可能是毒物”这与剂量有关，能引起生物体发生中毒反应的剂量（或浓度）愈小，则此物质的毒性愈大，反之，引起中毒反应的剂量愈大，则毒性愈小。毒性常用参数：毒性上限指标：引起动物急性中毒死亡的剂量（浓度）是评价化学物毒性和危险性的一类重要参数，常有以下几种：a绝对致死浓度（

13、剂量）：LC100或LD100b半致死量（浓度）：LD50或LC50c最小致死量（浓度）：MLD或MLC，指化学物在最低剂量组的一群实验动物中仅引起个别动物死亡的剂量或浓度。d最大耐变量（浓度）：LD0或LC0，指化学物在动物实验中不引起实验动物死亡的最大剂量或浓度。e致死剂量（浓度）：LD、LC，笼统地说表示一种化学物质对实验动物引起死亡的剂量和浓度，一般在MLD（MLC）LD100（LC100）之间。毒性下限指标：阈剂量或阈浓度（threshold dose）指化学物在动物实验总体的一组试验动物中，只有少数个别动物的某项生理、生化或其它观察指标出现最轻微效应的剂量或浓度，又称为最小有作用剂

14、量。常有以下几种指标：a急性阈浓度（剂量）Limac：指一次接触化学物所得的阈浓度（剂量）。b慢性阈浓度（剂量）Limch：指长期连续接触化学物所得的阈浓度（剂量）。c最大无作用剂量（浓度）：ED0（maximum non-effect dose），EC0（maximum non-effect concentration），指化学物在一定时间内，按一定方式与机体接触，按一定检测方法或观察指标，不能观察到任何损害作用的最高剂量。毒性表示方法：aLD50：LD50受动物个体差异影响相对较小，剂量反应关系敏锐，重视性较好，所以一般以LD50表示毒性上限。在剂量反应关系S曲线上S为斜度S= （LD84

15、 / LD50+LD50 / LD16）/ 2（S值小危险性大 S值大危险性小）d毒作用带：指从生理反应阈剂量开始到致死剂量为止的范围。急性毒作用带（acute effect zone）：LD50（LC50）与急性阈剂量之比。Zac=LD50/LimacZac表示了急性阈剂量距离LD50的宽窄，比值越大，从急性阈剂量到引起死亡的剂量距离越宽，化学物质引起死亡的危险性愈小，反之，愈狭表示引起死亡的危险性愈大。慢性毒作用带（chronic effect zone）：为急性阈剂量与慢性阈剂量之比。Zch=Limac/LimchZch比值越大，表明从慢性阈剂量至急性阈剂量之间距离较宽，引起慢性或亚慢性

16、中毒的剂量范围较广，慢性中毒机会较多，反之，比值较小则表明引起急性毒性的可能性较大。急性和慢性毒作用带可用于：（1）化学物质的急、慢性中毒危险性的分级；（2）在制定最高容许浓度时作参考。毒物的分级：（6级）极毒、剧毒、中等毒、低毒、实际无毒和无毒。影响毒性的因素：a理化性质：化学物质的溶解度、解离度、pH、旋光度、表面张力等。如化学物引入羧基（COOH），可使脂溶性降低、水溶性电离度增高，不易通过细胞膜扩散，而使毒性下降。b化学结构：各种化学物质的毒性与其结构有关，同一类化合物，由于结构（包括取代基）不同，其毒性也有很大差异。功能团与毒性关系：卤素有强烈的吸电子效应，在化学物结构中增加卤素，会

17、使分子的极化程度增加，更易使之与酶系统结合，使毒性增大。例如：CH4不是致癌作用，而CH3I，CH3Br、CH3Cl均有致癌作用。又如：芳香族化合物的苯环上加入羟基（OH）后，生成酚，成为弱酸性，易与蛋白质中的碱性基团作用，与酶蛋白结合力加强，毒性增大。基团电荷性与毒性关系：电负性基团：硝基（NO2）、苯基（C6H5）、氰基（CN）、酯基（COOR）、酮基（COR）、醛基（CHO）、三氯甲基（CCl3）及三氟甲基（CF3）等，均可与机体中带正电荷的基团吸引，使毒性加强。其中，当为醛基（CHO）基团时，碳原子增多，毒性降低。大白鼠口服时LD50：甲醛50mg/kg，丙醛1410mg/kg，甲醛的

18、毒性丙醛。光学异构与毒性关系：动物体内的酶对光学异构体有高度特异性，不同的光学异构体在动物体内的理化性质、通透能力、在组织内的分布及代谢速度均不相同，一般左旋异构体对机体作用较强。（4）剂量效应关系（Dose-effect relationship）剂量反应关系(Dose-response relationship)研究外来化合物的剂量和毒性之间的关系是毒理学的核心和基础。因为一切化学物质的毒性作用都与一定剂量有关。古代毒理学家Paracesus(14931591)说：“所有物质都是毒物，不存在非毒物，一定的剂量可以区别是毒物或药物”。剂量（dose）：剂量的概念相当广泛，可指给予机体受试的量

19、或与机体接触化学物质的量，或外来物在靶器官作用部位或体液中浓度等等，但一般认为，剂量指给予机体或与机体接触的量，以mg/kg b.w表示。效应（effect）：指机体接触一定剂量的化学物质后能呈现的生物学变化。效应涉及个体，一个动物或人，效应的强度可用一定的计量单位表示，故效应又名量反应（grade response）。如摄入CCl4可使血液中SGPT活力增高，这种活力单位就是CCl4的效应。反应（response）：指接触一定剂量的化学物质后，呈现某种效应并达到一定强度的个体在群体中的所占比例。反应涉及群体，一组动物或人。一般用百分率或比值表示。如死亡率，发病率等。剂量效应关系：表示一种化学

20、物质的摄入量与某个个体所呈现的某种性质的生物学变化强度之间的关系。剂量反应关系：表示一种物质的剂量与群体中呈现某种效应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例的关系，如LD50。剂量反应关系曲线有三种：1直线：少见，剂量与反应呈正比。2S曲线：3抛物线：很多毒物呈双相剂量反应关系。（5）中毒：（Toxicosis or Intoxication）：机体与毒物接触后引起的损害。（6）危害性（Hazard）：指有毒物质在与机体接触或使用过程中有引起中毒的可能性。它与毒性意义不同，无论一种毒物的毒性强弱，其危害性大小取决于动物是否接触过。危害性又与毒性一样，受许多因素影响：年龄、健康状态、剂量、时间、

21、方式等。（7）毒的：一般叙述毒物对机体的作用时，称为“毒的”。如“有毒的”、“无毒的”。（8）半数耐受限量（Median tolerance Limit,TLM48）：指化学物对鱼的半数耐受量，即引起50%鱼死亡或50%鱼可以耐受的剂量，右下48表示48小时。二、毒理学的一般原则“不存在完全无毒的物质”1毒物的靶器官、效应器官和蓄积器官：（1）毒物进入机体，通常不是作用于其进入部位，而是通过血流送至靶器官，靶器官的组织细胞有毒物分子的特异作用部位一受体。如脑是甲基汞的靶器官，铅作用于神经系统和造血器官。（2）毒物作用于靶器官以后，其毒性作用若直接由靶器官表现出来，则它就是效应器官，但靶器官不一

22、定都是效应器官，毒物的毒性作用也可通过某种机理由另一个效应器官表现出来，如有机磷农药的靶器官是神经系统（抑制胆碱酯酶的活性，引起胆碱能神经突触处乙酰胆碱蓄积，导致胆碱能神经持续兴奋），但唾液腺（流涎）、虹膜括约肌（瞳孔缩小）、全身肌纤维（震颤）、肠道平滑肌（排便频繁）则是效应器官。（3）蓄积器官是毒物在体内的蓄积部位，通常不是靶器官，毒物在蓄积器官中不一定显示毒性，一般蓄积器官中没有该毒物作用的特异性受体。有机氯农药（DDT、六六六）靶器官是中枢神经系统和肝脏，但蓄积器官则是脂肪组织。2毒物的联合毒性作用：（joint action）独立作用：每种毒物分别各自单独作用于机体。相加作用：各种毒物

23、分别作用强度的总和，苯与甲苯。协同作用：又为增毒作用，某种毒物的作用被另外一种毒物的作用所增强。拮抗作用：毒物之间的作用相互被减弱。联合作用机理：（1）竞争作用：甲醇竞争过氧化物酶，从而降低甲醛的毒害。过氧化物酶 乙醇甲醇 甲醛（毒性大）（2）酸碱度的改变：苯胺使尿中pH升高，从而导致磺胺类药物毒害作用降低。（3）毒物对代谢酶的抑制作用： 酯酶 苯硫磷马拉硫磷（毒性高） 降解物（4）毒物对代谢酶的诱导作用：肝中混合功能氧化酶受到某毒物的诱导，从而导致另外某些毒物毒性增强或减弱。 联合作用的评定：评价各种外来化合物的联合作用类型时，有两种方法：（1）联合作用系数法：先求出各自的LD50，从各化合

24、物的联合作用是相加作用的假设出发，计算出混合化合物的预期LD50值。A、B、N表示各化合物，a、b、n表示各化合物混合时的重量比例。1/混合物的预期LD50 = a/A的LD50 + b/B的LD50 + n/N的LD50 然后通过动物试验测定混合物LD50，再求出K=预期LD50/实测LD50，若K在1左右波动，即K为0.42.5之间时均为相加（因为测定时有波动）K 2.5为协同作用。（2）等效应线图法：这种方法只能评定两个化合物的联合。原理是在同种试验动物和相同接触途径下分别求出两种化合物（甲、乙）的LD50及其95%可信限，然后以纵坐标表示一种化合物（甲）的剂量范围，以横坐标表示另一种化

25、合物（乙）的剂量范围，分别将两种化合物在纵、横坐标上的LD50值及95%可信限上下限连成3条直线。此后再以等效应剂量通过动物试验求出两化合物混合后的LD50值，依此混合LD50值中两个化合物各含的实际剂量，分别在相应的坐标上找到各自的剂量位置，由两位置作坐标点，视该点所落位置，进行评定。若交点在两化合物95%可信限上下两线之间为相加作用；交叉落在下限为协同作用；交点在上限以上为拮抗作用。第二章 毒物代谢动力学一、定义毒物动力学（toxicokinetics），是由药物动力学（pharmacokinetics）派生而来的，研究内容大致相似，利用数学方法研究、描述毒物进入机体以后的生物转运和生物转

26、化的全过程及其随时间变化规律的科学。简言之，就是研究毒物进入机体后的吸收，分布、生物转化与消除等体内进程的动态规律毒物在机体组织中（血液或组织）的浓度与时间的关系。二、研究内容：1吸收与分布（毒物运载状态与血浆蛋白或红细胞结合的毒物在体内的分布）；2毒物分子与靶物质的相互作用；3毒物与细胞或亚细胞（细胞膜和酶）间相互作用；4游离的活性毒物在血流中的存留时间；5毒物进入贮存部位（体脂和骨）并从中释放方式。6毒物从机体消除的方式和速率。第一节 毒物的吸收、分布、生物转化与排泄一、生物转运毒物通过吸收、转化、储存或排泄所表现的毒性作用，与体内各组织的细胞膜对毒物的通透性有关。关于生物膜的基本结构，有

27、不同的理论，并提出许多模型或学说，一般公认的有“流动镶嵌模型”，“液晶镶嵌模型”，也有认为是板块状活动（板块学说）。事实上这些学说基本相同。（一）生物膜：由类脂质双分子层构成，一般认为是在液晶态的脂质双分子层中嵌着具有生理功能并可移动的蛋白质。厚度约为75100，由脂质（多种磷酯和胆固醇）、蛋白质和多糖（糖脂和糖蛋白）组成。脂质层在体温下为液态，具有流动性，在正常生理条件下能作很快的侧向移动，很慢的旋转运动，也可绕与膜平面垂直旋转。至于称为“液晶镶嵌模型”，因为生物膜具有液晶的特性，生物膜具有流动的液体态，同时其分子是有规则的重复排列，具有晶体的结构和晶体的光学特性（旋光性和双折射性），所以认

28、为是液晶镶嵌模型。生物膜的功能：物质转运、神经传导、信息传递、能量转换、激素和药物作用、细胞识别、免疫和癌变迁过程。（二）细胞膜物质转运方式：1被动转运（passive transport）（1）简单扩散（simple diffusion）大多数外源性物质以这种方式，从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散（顺浓度差），直到饱和，不耗能量。扩散速率R=KA（C1-C2）/ DK为常数，A为膜面积，C1-C2为浓度梯度，D为膜厚，K与 脂/水分配系数、电离强度有关，电离强度又与电离常数和体液pH值有关。电离常数（pKa）表示电离型和非电离型各占一半时的pH值。一般脂溶性物质，非离子部分易于经细胞膜扩散。

29、具体如下：脂溶性而又溶于水的物质，很易扩散，如乙醇。脂溶性但水中溶解度较低的物质，不易扩散，如磷脂。弱酸和弱碱类的非离子型部分，易于扩散。仅水溶性物质如葡萄糖（Glucose）、氨基酸（Aa）、Na、K等，不易通过扩散。（2）滤过（Filtation）从膜孔，顺压力差通过，大多数细胞的膜孔相当小（470 ）。只容许相对分子量为100200的物质通过。滤过受分子量大小、液体静力压或渗透压作用。2特殊转运（special transport）（1）主动转运(active transport)特点：逆浓度梯度，耗能，需载体，有最大饱和度，可出现竞争性抑制。主动转运对被吸收后的外来化合物从体内的排泄过

30、程特别重要。已知肾脏有两种主动转系统，负责外来化合物由体内的排泄；肝脏至少有三种主动转运系统，分别负责有机酸、有机碱和中性有机化合物的生物转运；神经系统有两个主动转运系统，能分别进行有机酸和有机碱的转运，将其运离脑脊髓液。总之，外来化合物经肾脏和随同胆汁排泄过程中主动转运起重要作用。（2）易化扩散（facilitated diffusion）需要载体参加，但不能递浓度梯度转运，也不耗能量，主要是一些非脂溶性的亲水性物质以该种方式由高浓度向低浓度处扩散。（3）其它特殊转运：胞饮作用和吞噬作用（Pinocytosis）主要是非水溶性物质（VitA、D、E、K），较大颗粒或较大分子的物质以及微生物等

31、进行转运。二、毒物的吸收：1经皮肤吸收：化学物经皮肤吸收包括两个阶段：第一阶段为穿透相：透过皮肤即角质层的过程；第二阶段为吸收相：进入表皮层与真皮层，并被吸收入血液的过程。经皮肤吸收的主要机理是简单扩散。脂溶性化学物穿透速度快，与脂/水分配系数大小成正比，但与分子量成反比，一般极性化学物的扩散目前认为是通过角蛋白纤维丝。但化学物透过表皮进入吸收相后，由于血浆是水性液体，化学物必须有一定水溶性才易于吸收，一种外来化合物的脂/水分配系数虽然很大，易于穿透表皮，但却不易吸收，目前认为脂/水分配系数接近于1时最易被吸收入血。由于角质层对皮肤通透性有决定性作用，如果有擦伤或缺失，则无论分子大小，脂溶还是

32、水溶，都使化学物的通过急剧增加。二甲基亚砜（DMSO）、烟碱和芥子气都可损伤角质层，促进化学物的吸收。此外，毛发、汗腺、皮脂腺也可吸收，但仅占011%。2经呼吸道吸收：经呼吸道的吸收以经肺为主，肺泡上皮细胞层极薄，表面积大（人50100m2）而且血管丰富，所以气体、挥发性液体的蒸气和液气溶胶在肺部吸收迅速完全。经肺吸收最快的是气体，小颗粒气溶胶（烟雾）和脂/水分配系数较高的物质。经肺吸收的外来化合物，直接进入血液循环而分布全身，与经胃肠道吸收不同。决定因素：（1）血/气分配系数（blood/air portition coefficient）：比值与吸收量成正比。（2）水溶性：水溶性的大小决定

33、毒物的作用部位和被吸收速度，溶解度高的物质，在上呼吸道被阻留量就多。但如NO2，溶解系数为0，故它进入呼吸道引起肺水肿。（3）固体尘粒的大小：0.53被阻留在肺泡，小于5的都可进入肺泡膜中。（4）劳动强度与环境气象条件：3经胃肠道吸收：为最主要吸收途径，主要是通过简单扩散，仅极少数种类化合物通过主动转运。而通过主动转运过程者往往是利用哺乳动物胃肠道吸收营养物质的专用转运系统。外来化合物在胃肠道的吸收可在任何部位发生，但主要是小肠。口腔粘膜中一般吸收极少，由于口腔中未接触消化液和代谢酶的作用，也未经肝门静脉系统运至肝脏，而是直接进入血液循环，故经口吸收的作用可相对较长；在胃中主要通过简单扩散吸收

34、，由于胃液酸度高，弱有机酸多以未电离形式存在，易于扩散，脂溶性也高，所以容易吸收，相反弱有机碱，在胃中高度电离，因此一般难吸收；小肠中吸收机理与胃相似，但小肠中内容物酸碱度趋于中性（人pH 6.6），弱有机碱主要呈低电离度的脂溶性形式，易于吸收，而弱有机酸在小肠中不易吸收，但事实上由于小肠具有极大的表面积（绒毛和微绒毛），仍可吸收相当量的弱有机酸。经胃肠道吸收的影响因素：（1）电离度：pKa、pH的影响对于酸：pKa-pH = log非电离型（Cn）浓度/ 电离型（Ci）浓度如苯甲酸pKa=4，在胃中pH=2时，则Cn/Ci=100，主要以非电离型为主，易于吸收。在肠中pH=6时，则Cn/Ci

35、=1/100，主要以电离型为主，不易吸收。对于碱：pKb-pH = log电离型（Ci）/非电离型（Cn）（2）有效的吸收面积和胃肠内容物的量及性质例如在禁食后咖啡碱LD50为192ng/kg，不禁食咖啡碱LD50为264ng/kg，可见做毒性试验，一般要禁食（一般为一天）。胃肠道中有些食物可与毒物形成不易被吸收的复合物。而食物中Ca、Mg、镉、蛋白质、磷酸盐等易与毒物结合而被转运。（3）胃肠运动的变化可影响化学物质的吸收：如减弱小肠蠕动有助于增加毒物的吸收。三、毒物的分布：毒物在体内各组织中的分布情况有很大差异，其数量由毒物通透细胞膜的张力及其与各组织的亲和力（affinity）而定。由于结

36、合、主动转运或脂溶性，毒物可在体内特定部位蓄积。影响毒物分布的因素：（一）血浆蛋白的结合：1共价结合：不可逆，以复合物存在，不能解离，不存在分布。2非共价结合：可逆，易解离。离子结合：金属离子与蛋白质的结合（相反电荷电子）氢健结合：负电荷电子（O、N、F）与蛋白质上的羟基、氨基、羧基、咪唑基，氨基甲酰基结合成氢键。范氏键：一原子核与另一原子电子相吸引。疏水反应：两个非极性基团除去水后结合在一起形成稳定化合物。（二）其它组织成分结合：各种蛋白质、粘多糖、核蛋白、磷酯等。（三）体内各种屏障的影响：1血脑屏障（blood brain barriar）由于脑组织含脂质多，一般分子量小，脂溶性高的物质易

37、扩散到脑和神经组织中引起神经症状，而水溶性或极性强的物质不易通过血脑屏障。例如：将硫酸汞和甲基汞注入到大鼠皮下各0.1mg/kg，2周后脑组织中分别如0.024mg/kg和0.755mg/kg，可见无机盐类化合物不易通过血脑屏障。2胎盘屏障（placental barrier）胎盘屏障是由伸入母体和胎儿循环的许多细胞层组成的，其层数随动物种属和妊娠期的不同而异，如猪、马有6层，牛、羊有5层，狗、猫有4层，大鼠、豚鼠和兔各1层；家兔在妊娠初期有6层，终期只剩下1层。一般胎盘细胞层愈多，其通透性愈小。非离子型，脂溶性高，分子量小的物质易于通过。（四）某些组织的特殊成分与某些毒物的特异亲和力机体内的

38、铅约90%储存在骨组织中（铅取代钙），镉主要在肾和肝脏中蓄积。另外有许多脂溶性化学物主要分布在体脂中，其蓄积程度与其脂溶性平行一致。如DDT大量蓄积在脂肪中，一般在脂肪中贮存的毒物往往不具有活性，对脂肪代谢并无影响。上面所说的骨骼中铅的贮存，可减少铅的危害，在一定条件下（如副甲状腺激素）可将铅动员游离出来，使血清中铅含量升高。四、生物转化毒物吸收后，在体内经过水解、氧化、还原和结合等一系列代谢过程称为生物转化，一般经过生物转化的代谢产物，其极性和水溶性增强，脂溶性减弱，因而与蛋白结合的以及在体脂中储存的毒物均有所减少，它们自肾小管及肠道上皮等生物膜的重吸收也被抑制。（一）生物转化类型：1第一阶

39、段（相反应）：非合成阶段，包括氧化，还原与水解反应。大多数毒物主要在肝脏内进行，此外，肺、肾、脑、肠粘膜、血浆、胎盘、皮肤也有不同程度的转化功能。大部分转化过程是在肝细胞的内质网，尤其在滑面内质网中进行，而生物转化酶主要由粗面内质网的核蛋白体供给。（1）微粒体氧化：氧化反应由微粒体中的混合功能氧化酶催化。微粒体是内质网在细胞匀浆过程中形成的碎片，还包括有核蛋白体、高尔基复合体，并非一个独立的细胞器，微粒体可分为粗面和滑面，但滑面中混合功能氧化酶活性更强。混合功能氧化酶特点是反应中需要一个氧分子，其中一个氧原子被还原成水，另一个氧原子则参入底物与底物结合，故称为混合功能氧化酶，又称为加单氧酶（M

40、onooxygenase），它是由多种酶构成的酶系统，现知的有：细胞色素P-450，NADPH-细胞色素P-450还原酶（还原型辅酶，为黄素蛋白类）和NADPH-细胞色素C还原酶等。 脂肪族羟化：0RCH3 - RCH2OH如有机磷杀虫八甲磷- 羟甲基八甲磷，巴比安类药物 芳香族羟化：OC6H5R- R-C6H4OH芳香环上H原子被氧化，如苯、苯胺、苯并（）芘和黄曲霉毒素。 脱烷基反应：胺类化合物的氨基N上连接的一个烷基被氧化，脱去一个CH3，变为醛类或酮类。 CH3 O CH3 RN RN CH3 CH3常见的有氨基甲酸酯类杀虫剂，二甲基亚硝胺等。 环氧化反应：在两个碳原子之间形成桥式结构，

41、即环氧化物。如有机氯杀虫剂艾氏剂（Aldrin）通过环氧化成为另一类狄氏剂（deldrin）。苯并芘类可形成苯并芘环氧化物。 S氧化作用：凡含有硫键（CSC）结构，可进行S氧化，形成亚砜或砜，毒性增加510倍。 OCH3SOCH3 - CH3SO2CH3二甲基亚砜 二甲基砜 脱硫反应：硫被氧化成硫酸盐而脱离。R RC=S - C= OR R许多有机磷杀虫剂较为重要，如对硫磷变为对氧磷， P=S基变为P=O基，毒性大大增加，LD50减少1/4左右。 N-羟化反应：在NH3上进行羟化而生成羟氨基化合物，毒性上升。如磺胺类药物的转化。 氧化脱氨作用：胺类化合物氧化时脱去一个NH2基，如丙胺（2）非微

42、粒体氧化：在肝组织胞液（cytosol），血浆和红粒体中，有些专一性相对不太强的酶，如醇脱氢酶，醛脱氢酶，过氧化物酶，黄嘌呤氧化酶和单胺氧化酶（MAO）等。 胺氧化（单胺氧化酶MAO）O2RCH2NH2+H2O- RCHO+NH3MAO 醇醛氧化醇脱氢酶RCH2OH + NAD - RCHO + NADH + H+（3）还原反应在哺乳动物肝脏中存在硝基还原酶（nitroreductase）和偶氮还原酶(azoreductase)，易将硝基和偶氮基的化合物还原，还原反应是在厌氧条件下进行，由NADPH（辅酶）和NADH（辅酶）提供氢催化硝基芳香族化合物还原，如硝基苯还原成苯胺。哺乳动物还原偶氮化

43、合物的能力相当弱，在对硝基化合物和偶氮化合物还原反应中，哺乳动物组织中的催化酶所起的作用相对较小，其反应主要通过组织内细菌和肠道细菌的作用实现。原因可能是在活体组织中有氧条件下，细胞色素P-450主要以氧化型存在，从而使它对外来化合物还原的能力减小。（4）水解作用：各细胞的微粒体、血浆或消化液中含有酯酶及酰胺酶，能使各种酯类及酰胺类毒物和含有酯式键的磷酸盐取代物水解，有机磷化合物主要以这种方式解毒。在生物转化第一阶段中，与氧化、还原反应不同，水解反应不消耗代谢能量。RO O（S） + H2O RO O（S） P P + HX RO X 酯酶 RO OH有机磷杀虫剂 烷基磷酸（或烷基硫代磷酸）有

44、些毒物通过水解后，毒性增强，如农药氟乙酰胺通过酰胺酶水解后，可形成毒性更大的氟乙酸。H2OFCH2CONH2 - FCH2COOH + NH3氟乙酰胺 氟乙酸2第二阶段（相反应）：主要为结合作用（conjucation）各种外来化合物，一般在体内经过第一阶段反应后（氧化、还原或水解），大多数要与体内某些化合物或基团结合，使毒性减弱，极性和水溶性增强，从而经尿或胆汁排出。结合作用是由专一性强的各种转移酶催化，需要消耗能量。结合反应有以下几种： 葡萄糖醛酸化：最常见的方式，主要在肝微粒体中进行，此外，肾、肠粘膜和皮肤中也可发生。糖代谢中生成UDPG（尿苷二糖酸苷糖） 氧化 UDPGA（尿苷二磷酸葡

45、萄糖酸）葡萄糖醛酸 与含有羟基、氨基和羟基等基团化学物结合基转移酶 （OH、NH3、COOH）葡萄糖醛苷化合物 + UDP 硫酸结合：外来物中（含代谢物）中的醇类、酚类或胺类化合物可与硫酸结合，形成硫酸酯。硫酸的来源是含硫氨基酸的代谢产物，先必须经ATP（三磷酸腺苷）活化，成为PAPS（3-磷酸腺苷5磷酸硫酸），再经磺基转移酶作用与酚类、醇类或胺类结合为硫酸酯。多发生在肝、肾、胃肠等组织中，由于体内硫酸来源有限，所以比葡萄糖结合反应少。 乙酰化结合：外来物中的（如芳香胺类、苯胺），通过氨基与乙酰辅酶A反应，经乙酰转移酶催化生成乙酰衍生物。乙酰辅酶A来源是糖、脂肪以及蛋白质的代谢产物。 甘氨酸结

46、合：含有羟基（COOH）的外来物，可与甘氨酸的氨基结合。氰氢酸也可与半胱氨酸结合，由尿液排出。 甲基化结合：生物胺类常与甲基结合而消除毒性，甲基由蛋氨酸供给。甲基结合可发生在化学物的不同结构部位，有O甲基结合和S甲基结合。甲基转移酶广泛分布于许多组织器官中。但甲基化在外来化合物解毒过程中并不十分重要。 谷胱甘肽结合：环氧化物与谷胱甘肽结合而解毒，是通过谷胱甘肽转移酶催化进行的，另外，谷胱甘肽也对金属毒物有解毒作用。（二）影响生物转化的因素：1机体方面：（1）动物种类，品种有关：主要由于生物转化酶的质和量的不同。例如：猫对酚、苯甲酸敏感，因为猫缺乏葡糖醛酸转移酶；兔对阿托品耐受量较大，因为兔体内

47、有抗阿托品酶；乐果对鸡、奶牛毒性较大，因为它们对乐果水解少；氰化物对草食动物（牛、羊）毒性低，因为草食动物体内有较多的硫氰生成酶。（2）年龄有关：幼畜、老年动物体内缺乏酶，易发生中毒，不同化学物对成年和新生动物的LD50比值一般波动于0.00216之间。因此一般采用体重剂量来计算，从而减少年龄的差异。（3）性别有关：一般与性激素有关，似乎雌性动物对毒物更敏感。（4）健康状态有关：肝、肾疾病时毒性作用表现更严重。（5）营养状况：机体缺乏蛋白质、辅酶类或其它有关物质（ATP、Aa）等，则各种酶活性降低而易中毒，特别是vitc明显。（6）应激状态2毒物方面：（1）接触途径有关：如对硫磷，口服时毒性大

48、，肌注时毒性小；对氧磷则相反。（2）时间有关：（3）毒物的结合、储存有关：如与血浆蛋白结合后，游离量减少，延缓解毒，贮存于骨、脂肪中会延缓生物转化。（4）生物转化酶的抑制作用。几种毒物对同一种酶进行竞争性抑制，使某种毒性加强，另一种毒物减弱。 （3-甲基苯葸）抑制CCl4 - 脱氯CCl3 - 从而使CCl4毒性降低。五、毒物的排泄：排泄包括对化学物本身（母体）、其代谢产物以及结合物的排泄。排泄的主要途径是通过肾脏随尿液排出和经过肝脏胆汁混入粪便中排出。另外，还可经呼吸器官、汗液、乳汗、泪液、胃肠道分泌物等途径排出。肾脏是主要的排泄器官，随同尿液排泄的化学物数量超过其它各途径排泄的总和，而其他

49、途径往往是对某一特殊的化学物重要，例如：CO主要通过肺排出，由肝脏随同胆汁排泄DDT和铅等。（一）肾脏排泄：排泄机理有三：肾小球滤过（被动转运中的滤过）肾小班球简单扩散、肾小管主动转运。其中简单扩散和主动转运更为重要。肾小球过滤：一般外来化合物大部分可以滤过，但与血浆蛋白结合的化学物不易通过。滤过以后，脂/水分配系数高的化合物易被重吸收，而极性、易电离的化合物以及离子将直接排入尿中。肾小管主动转运：又称主动排泌（active secrection），在肾小管的近曲小管有两种不同的主动转运系统：一种供有机阴离子化合物质如苯甲酸等有机酸类，另一种供有机阳离子化合物（有机碱）转运。当两种化合物通过同

50、一转运系统时，可发生竞争 。主动转运另一个特点是与蛋白质结合的外来化合物亦可通过主动转运而进入尿液中。（二）胆汁排泄：化合物被排泌入胆汁进入小肠后，有两种去路：1若易被吸收，则经门静脉系统返回肝脏，再次随胆汁排泌（肠肝循环）；2若不易被吸收，则随胆汁混入粪便，排出体外。外来化合物由肝实质细胞进入胆汗，主要通过主动转运，而简单扩散过程是次要的。现发现至少有三个以上转运系统转运：有机酸、有机碱类、中性化合物、金属类。（三）经肺排泄：主要机理是简单扩散，尚未发现有特殊转运系统。气态化合物和易挥发性液体经肺排泄的速度主要决定于气体在血液中的溶解度、呼吸速度和流经肺部的血流速度。（四）其它途径：1经胃肠

51、道排泄：经口未被吸收的、胆汁排泌的以及胃肠道排泄的。2经乳汁排泄：3汁液和唾液：第二节 毒物动力学毒物动力学是由药物动力学派生来的，它用数学方法描述外来化合物在体内的随时间变化规律，有助于用量的概念了解物质被机体吸收的速度和程度，物质在体内存留时间的长短、代谢转化的速度以及由机体清除的速度等。由于哺乳动物机体构造复杂，外来化合物在体内的时间过程受到诸多因素的影响，一般为了便于用数学方法研究，就需要建立相适应的数学模型，目前将生物机体视为“室”（compartment）有利于以动力学性质模拟生物学过程，便于找到合适的参数。“室”只是一个理论体积而已，而不是解剖上或生理上的某一器官或某一组织器官。

52、动力学上认为在一个“室”内化合物浓度保持动态平衡。一、一室模型：将机体认为一个室。一室CaVa D Ka Ke Ke为消除速度常数 Ka为吸收速率常数假设：物质从体内的清除速度与进入机体的外来化合物浓度成正比，即为“一级速率”过程：静注： dc/dt=-kecC=Coe-ketLnC=Ket+lnCot1/2=0.693/Ke二、二室模型：实践证明外来化合物在机体内随时间变化呈一室模型的很少，它们在进入机体以后，并不是迅速和比较均匀地分布到全身，而是在血浆（包括体液）与组织脏器之间有一个逐步分布，逐渐达到平衡的过程。即应用二室模型表示：周边室C2中央室C1化合物 Ka K12 K21 K10

53、K20若符合一级速率过程：dc1/dt=K21C2(K10K12)C1dc2/dt=K21C2K12C1静注： C=Aet Bet口服： C= AetBet(AB) e Katt1/2=0.693 / t1/2=0.693 /t1/2ka=0.693/ka三、非线性动力学模型：以上介绍的一、二室模型是在一级速率过程，即外来化合物被机体吸收的初速度与剂量成比例，化合物从血浆和体液向组织转移速率也与其浓度成比例前提下，而且也假设组织吸收化合物是无限的，因此称为线性动力学模型。在实际上很多物质的吸收过程并不是直线，也不是无止境的，而是随剂量的加大可出现饱和现象。其原因主要有两种：1由于物质降解酶的反应速度低于物质的吸取收速度，从而降解酶被饱和：2主动转运物质的载体已被饱和。此时可能出现两种速率过程：在吸收、转运的初期由于物质的量较少，为一级速率过程；而在物质增多情况下出现零级速率过程（即吸收、转运速率恒定，与剂量或浓度无关），这种具有饱