卫生毒理学绪论知识

卫生毒理学绪论知识第1页/共63页

毒理学基础

BasicofToxicology

公共卫生学院卫生学教研室

毒理学基础

BasicofToxicology

公共卫生学院卫生学教研室

第2页/共63页第一章绪论

（Introduction）第3页/共63页一、学科介绍二、重要的基本概念三、化合物毒作用的生物标志物第4页/共63页一、学科介绍

第5页/共63页毒理学(toxicology)是从医学角度研究化学物质对生物机体的损害作用及其作用机理的科学。第6页/共63页毒理学的发展简史1）.远古时期和中世纪毒理学代表人物：神农：编辑了有毒植物目录Ebers：毒物和解毒剂Pathagoras：对植物毒物、金属毒物和解毒剂有着深入的了解Theophrastus：食品毒理学的奠基人Mithridates：系统研究人体毒物的第一人Mainodides：《毒物及其解毒剂》第7页/共63页2）.启蒙时代毒理学代表人物Paracelsus：Allsubstancesarepoisons;thereisnonewhichisapoison.Therightdosedifferentiatesapoisonfromaremedy.为实验毒理学研究、毒理学中靶器官毒性以及剂量-反应关系等基本概念的确定作出了重大的贡献。Fontana：进一步发展了靶器官毒性概念，提出中毒症状是毒物作用于特殊器官的结果。第8页/共63页3）.现代毒理学★1930年实验毒理学的第一本杂志<<ArchivesofToxicology>>创刊，同年在美国成立了NIH★1937年引起急性肾衰竭和死亡的“磺胺事件”，促使了美国FDA的成立★1955年，Lehman和他的同事共同出版了《食品、药品和化妆品中化学物的安全性评价》★通过了许多新的法规，创办了许多新的杂志，成立了国际毒理学协会（1965）第9页/共63页2.卫生毒理学

(publichealthtoxicology)

是从预防医学的角度，研究人类在生产和生活过程中，可能接触的外来化合物对机体损害作用及其机理的学科。它是毒理学的一个重要分支，亦是预防医学的基础学科和重要组成部分，为劳动卫生、环境卫生和食品卫生等学科提供毒理学理论和研究方法。第10页/共63页3．卫生毒理学研究任务主要有：①研究机体与外来化合物相互作用的规律即中毒机理；②对外来化合物进行安全性评价；③为制订有关卫生标准和管理方案提供科学依据。第11页/共63页4．卫生毒理学研究方法⑴、体内试验：也称为整体动物试验。⑵、体外试验：⑶、人体观察：⑷、流行病学研究：

第12页/共63页毒理学研究方法的优缺点

研究方法毒理学体外试验毒理学体内试验受控的临床研究流行病学研究优点

影响因素少，易于控制可进行某些深入的研究(如：机制，代谢)人力物力花费较少

易于控制暴露条件能测定多种效应能评价宿主持征的作用(如：性别、年龄、遗传特征等和其他调控因素饮食等)能评价机制

规定的限定暴露条件在人群中测定反应对某组人群(如哮喘)的研究是有力的能测定效应的强度真实的暴露条件在各化学物之间发生相互作用测定在人群的作用表示全部的人敏感性缺点不能全面反映毒作用，不能作为毒性评价和危险性评价的最后依据难以观察慢性毒作用动物暴露与人暴露相关的不确定性受控的饲养条件与人的实际情况不一致暴露的浓度和时间的模式显著地不同于人群的暴露

耗资多较低浓度和较短时间的暴露限于较少量的人群(一般＜50)限于暂时、微小、可逆的效应一般不适于研究最敏感的人群耗资、耗时多(多为回顾性)，无健康保护难以确定暴露，有混杂暴露问题可检测的危险性增加必需达到2倍以上测定指标较粗(发病率，死亡率)

第13页/共63页二、毒理学中的重要基本概念第14页/共63页（一）、外来化合物、毒物、毒性、毒性作用和中毒

第15页/共63页1.外来化合物（xenobiotics）：

是存在于人类的环境中，通过一定的途径与机体接触并进入机体可呈现一定生物学作用的一些化学物质。外来化合物并非人体的组成部分，也非人体所需的营养物质，而且也不是维持机体正常生理功能和生命所必需的物质。第16页/共63页2.毒物(toxicantorpoison)：1）、概念：在一定条件下，以较小剂量进入机体就能干扰正常的生化过程或生理功能，引起暂时或永久性的病理改变，甚至危及生命的化学物质称为毒物。第17页/共63页2）、分类：工业毒物、环境污染物、食品中有毒成分、农用化学物、嗜好品、生物毒素、医用药物、军事毒物、放射性核素等。第18页/共63页3.毒性(toxicity)：概念：是化学物质能够对机体造成损害的能力。毒性较高的物质，只要相对较小的数量，即可对机体造成一定的损害；而毒性较低的物质，需要较大的数量，才呈现毒性。

第19页/共63页4.选择毒性(selectivetoxicity)：1）、概念：指一种化学毒物只对某种生物产生损害作用，而对其它种类生物无害；或只对机体内某一组织器官有毒性，而对其它组织器官不具毒性作用。称为化学毒物的选择毒性。

第20页/共63页2）、产生选择毒性的原因：⑴、物种和细胞学差异；⑵、不同生物或组织器官对化学毒物生物转化过程的差异；⑶、不同组织器官对化学毒物亲和力的差异；⑷、不同组织器官对化学毒物所致损害的修复能力的差异。

第21页/共63页5.毒性作用(toxiceffect)：1）、概念：是化学毒物本身或其代谢产物在作用部位达到一定数量并与组织大分子成分相互作用，对机体产生的不良或有害的生物学改变，称为毒作用又称为毒效应或损害作用。第22页/共63页2）、分类：

⑴、速发与迟发作用⑵、局部与全身作用⑶、可逆与不可逆作用⑷、过敏性反应⑸、特异体质反应第23页/共63页6.中毒(poisoning)：概念：是生物体受到毒物作用而引起功能性或器质性改变后出现的疾病状态。

第24页/共63页（二）、剂量、剂量效应

（反应）关系

第25页/共63页

1．剂量(dose)：

剂量是决定外来化合物对机体损害作用的重要因素。剂量可指：①接触剂量；②吸收剂量；③到达剂量。第26页/共63页①接触剂量(exposuredose)

又称外剂量(externaldose)：

是指外来化合物与机体接触时的数量；可以是一次接触或在某浓度下一定时间的持续接触数量。第27页/共63页吸收剂量(absorbeddose)

又称内剂量(internaldose):

是指外来化合物穿过一种或多种生物屏障，吸收进入体内的剂量。第28页/共63页③到达剂量(delivereddose)又称靶剂量(targetdose)：

是指经吸收后到达靶器官（如组织、细胞）作用部位的外来化合物和/或其代谢产物的剂量。第29页/共63页

2．效应和反应

1）、效应(effect)：表示一定剂量外来化合物与机体接触后可引起的生物学变化，又称生物效应。效应可分两类：①、量效应(gradedeffect)；②、质效应（quantaleffect）。

第30页/共63页2）、反应(response)：

是一定剂量的外来化合物与机体接触后，呈现某种效应并达到一定程度的比率，或者产生效应的个体数在某一群体中所占的比率，一般以％或比值表示。

第31页/共63页3．剂量—效应（反应）关系1）、剂量—效应关系（dose-effectrelationship）：表示化学毒物的剂量与个体或群体中发生的量效应强度之间的关系。2）、剂量—反应关系（dose-responserelationship）：表示化学毒物的剂量与某一群体中发生的质效应强度之间的关系。

第32页/共63页3）、剂量—效应（反应）

关系曲线

第33页/共63页

①、直线型

第34页/共63页

②、抛物线型第35页/共63页③、S—状曲线第36页/共63页（三）、表示毒性常用的指标

第37页/共63页1．致死剂量(letheldose)：致死量即可以造成机体死亡的剂量。①

绝对致死量(absoluteletheldose,LDl00)：指能造成一群个体全部死亡的最低剂量。第38页/共63页

②、半数致死量

(medianletheldose,LD50)：

指能引起一群个体50％死亡所需剂量，也称致死中量。

LD50常以mg/kg体重表示，LD50数值越小，表示外来化合物毒性越强；反之，LD50数值越大，则毒性越低。在报告LD50时，应说明试验动物的种类和接触途径。第39页/共63页③、最小致死量(minimalletheldose,LD01)：指能造成一群受试对象中的个别个体出现死亡的最低剂量。④、最大耐受量(maximaltolerancedose,LD0)：

指在一群个体中不造成个体死亡的最大剂量。

第40页/共63页2．阈剂量（threshholddose）

指在一定时间内，一种外来化合物按一定方式或途径与机体接触，引起受试对象的少数个体出现某种最轻微的异常变化所需的最低剂量，在此剂量下的任何剂量都不应产生损害作用，又称为最小有作用剂量(minimaleffecttlevel)。第41页/共63页阈剂量可分为：①、急性阈剂量(acutethresholddose,Limac)；②、慢性阈剂量(chronicthresholddose,Limch)。第42页/共63页3．最大无作用剂量

(maximalno-effectlevel，ED0)

指在一定时间内，一种外来化合物按一定方式或途径与机体接触，根据现今的认识水平，用最灵敏的试验方法和观察指标，亦未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量。第43页/共63页现常使用：未观察到作用的剂量(no–observedeffectlevel,NOEL)未观察到损害作用的剂量(no–observedadverseeffectlevel,NOAEL)来表示最大无作用剂量。

第44页/共63页4．毒作用带

（toxiceffectzone）：

第45页/共63页1）、急性毒作用带(acutetoxiceffectzone,Zac)：为半数致死剂量与急性阈剂量的比值。即Zac=LD50/Limac

意义：Zac值小，说明化学毒物从产生轻微损害到导致急性死亡的剂量范围窄，引起死亡的危险性大，Zac值大，说明化学毒物从产生轻微损害到导致急性死亡的剂量范围宽，引起死亡的危险性小。第46页/共63页2）、慢性毒作用带(chronictoxiceffectzone,Zch)

为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值。即Zch=Limac/Limch

意义：Zch值大，说明Limac与Limch之间的剂量范围大，由极轻微的毒效应到较为明显的中毒表现之间的发展过程较为隐匿，易被忽视，发生慢性中毒的危险性大；Zch值小，则发生慢性中毒的危险性小。第47页/共63页LimchLimacED0NAOELLD0LD01LD50LD100ZchZac各种毒性指标的关系MLD第48页/共63页（四）、损害作用与非损害作用

第49页/共63页非损害作用

（non-adverseeffect）：一般认为非损害作用不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改变；不引起机体某种功能容量的降低，也不引起机体对额外应激状态代偿能力的损伤。第50页/共63页2.损害作用（adverseeffect）：外源化学物对机体的损害作用①、机体的正常形态、生长发育过程受到严重影响，寿命亦将缩短。②、机体功能容量或对额外应激状态代偿能力降低。③、机体维持稳态能力下降。④、机体对其它某些因素不利影响的易感性增高。第51页/共63页三、外源性化合物毒作用的生物标志物第52页/共63页（一）生物标志物

（biologicalmarkers,biomarkers)1.定义：生物标记物是指生物材料中与有害因素接触有关的机体的各种变化，包括生理、生化、免疫、细胞和遗传等方面的改变。第53页/共63页2.分类：⑴、接触生物标志物(biomarkersofexposure)⑵、效应生物标志物（biomarkersofeffect)⑶、易感性生物标志物（biomarkersofsusceptibility)第54页/共63页接触标志物、效应标志物、易感性标志物的相互关系

个体易感性接触（外剂量）内剂量生物有效剂量早期生物学效应结构/机能改变疾病/死亡（机体易感性标志物）接触标志物效应标志物第55页/共63页(1)接触标志物

(biomarkersofexposoure)

接触标志物包括：①体内剂量标志物外源化合物及其代谢产物在体内细胞、组织或体液中（如血、尿、粪便、乳汁、羊水、汗液、毛发、指甲、唾液）可测量到的剂量标志物，是外源化合物进入机体的可靠证据。第56页/共63页②生物有效剂量标志物主要包括：蛋白质加合物(proteinadduct)DNA加合物(DNAadduct)

DNA蛋白交联物(DNA-proteincrosslink,DPC)第57页/共63页表1生物有效剂量标志物

生物有效剂量标志物环境暴露物质生物材料

DNA加合物多种烷化剂、苯并(a)芘外周血淋巴细胞血红蛋白加合物环氧乙烷红细胞黄曲霉毒素N7鸟苷加合物黄曲霉毒素尿液顺铂-DNA加合物各种烷化剂肿瘤化疗病人白细胞

O6-甲基脱氧鸟苷亚硝胺胃肠道粘膜细胞

8-羟基脱氧鸟苷辐射等形式的氧化应激尿液第58页/共63页(2)效应生物标志物

(biomarkersofeffect)

效应生物标志物可反映出结合到靶细胞的外源化合物及其代谢产物的持续作用，进一步引起细胞与组织的生化、生理的变化或者其他病理方面的改变。这些变化主要发生在细胞的特定部位，尤其是在基因的某些特定序列。第59页/共63页早期效应生物标志物

主要包括以下几类：1、大分子氧化损伤及其产物2、分子遗传学改变3、癌基因4、金属硫蛋白5、应激蛋白和热休克蛋白第60页/共63页表2效应生物标志物效应生物标志物环境暴露物质生物材料染色体畸变致突变化学物