食品毒理学笔记

食品毒理学绪论第一节食品毒理学概述食品应具备的基本条件是：1）卫生安全、无毒无害；2）含有人体所需要的营养素和有益成分；3）感官性状良好、可被人体接受。二．三个概念1.外源化学物(xenobiotics)是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一些化学物质，又称为“外源生物活性物质”。不是所有的外源化学物都是健康无害的。2.内源化学物是指机体内原已存在的和代谢过程中所形成的产物或中间产物。3.毒物与药物毒性的相对性及条件性。毒物与药物之间没有明显的界限。毒性的定量。有毒物质主要通过化学损伤使生物体受其损害。三．食品毒理学是研究食品中外源化学物的性质，来源与形成，以及它们的不良作用与可能的有益作用及其机制，并确定这些物质的安全限量和评定食品的安全性的科学。从毒理学的角度，研究食品中可能含有的外源化学物质对食用者的毒作用机理，检验和评价食品（包括食品添加剂）的安全性或安全范围，从而达到确保人类的健康目的。四．本学科的研究方法1．微观方法：从细胞水平甚至分子水平观察到多方面毒作用现象。2．宏观方法：研究人的整体以至于人的群体与毒物相互作用的关系。3．微观和宏观的相互结合。五．体内试验和体外实验根据采用的方法不同，可分为体内试验(invivotest)和体外试验(invitrotest)。要判定某个毒物对人危害程度，只有具体在人类本身直接获得证实，才能获得肯定的评价。毒理学还利用限定人体试验和流行病学调查直接研究外源化学物对人体和人群健康的影响。1．体内试验：也称为整体动物试验。可严格控制接触条件，测定多种类型的毒作用。体内试验影响因素较多，难以进行代谢和机制研究。2．体外试验：利用游离器官、培养的细胞或细胞器进行研究，多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。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。3．人个体观察：通过中毒事故的处理或治疗，可以直接获得关于人体的毒理学资料.4．流行病学研究：对于在环境中已存在的外源化学物，可以用流行病学方法，将动物实验的结果进一步在人群调查中验证。第二节食品毒理学和食品安全性食品毒理学是食品安全性的基础。食品毒理学的作用就是从毒理学的角度，研究食品中可能含有的外源化学物质对食用者的毒作用机理，检验和评价食品（包括食品添加剂）的安全性或安全范围，从而确保人类的健康。现代食品毒理学着重于通过化学和生物学领域的知识找寻毒性反应的详细机理，并研究特定物质产生的特定的化学或生物学反应机制，为食品安全性评估和监控提供详细和确凿的理论依据。食品安全性与毒性及其相应的风险概念是分不开的。一．基本概念1．毒性：一种化学物质对机体健康引起有害作用的能力。毒性的大小是相对的。2．危险度：一种物质在具体的接触条件下，对机体造成损害可能性的定量估计。危险度可分为归因危险度和相对危险度。归因危险度：是指人群接触某因素而发生有害效应的可能频率。相对危险度：是指接触组与对照组的危险度的比值。危害性(hazard)定性表示外源化学物对人群健康引起的有害作用。安全是指无危险或危险度可为社会接受(即危险度可忽略)，即笼统地指在通常条件下接触化学物对人体和人群不会引起对健康有害作用。二．相关知识在毒理学中，安全性评价是利用规定的毒理学程序和方法评价化学物对机体产生有害效应(损伤、疾病或死亡)，并外推在通常条件下接触化学物对人体和人群的健康是否安全。评价一种食品成分是否安全，并不仅仅决定于其内在的固有毒性，而要看其是否造成实际的伤害。食品安全性或安全食品的定义？食品中不应含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素，从而导致消费者急性或慢性毒害或感染疾病，或产生危及消费者及其后代健康的隐患。由于安全性难以确切定义和定量，因此近年来危险度评价得到了迅速的发展。第三节国内外食品安全评价概况食掌握：内接触、外接触、生物学标志建立检测方法和开展监测研究的重要目的之一是为了对各种消费者人群进行接触评估，以得出危险性评价的最终结果。外接触：每人每天的平均摄入量；内接触：机体的负荷。外接触不超允许值、内接触不超过正常值，视为安全。低剂量长时间接触如何以临床指标评价健康效应？采用生物学标志物进行评价。复习题判断：1.食品毒理学的研究对象是食品中的外源化学物。外源性化学物质都是有毒的．2.所有的物质包括食用蛋白都可能是毒物．3.体内试验多用于外源化学物对机体急性毒作用的初步筛选/作用机制和代谢转化过程的深入研究．4.归因危险度为0.1表示接触组发生的有害效应的危险度是非接触组的10倍．问答：外接触和内接触？第一章毒理学基本概念第一节定义和术语一．毒物、毒性和毒作用（一）毒物1.定义：一般认为，在一定条件下，较小剂量即能够对机体产生损害作用或使机体出现异常反应的外源化学物。毒物与非毒物之间无明显的界限。毒物可以是固体、液体和气体。有毒物质主要通过化学损伤使生物体遭受损害。2.毒物的分类毒物的种类按其用途和分布范围可分为：工业化学品；食品中的有毒物质；环境污染物；日用化学品；农用化学品；医用化学品；生物毒素；军事毒素。毒物还可以按其毒性作用的靶部位、毒性作用性质和外源化学物的化学结构或理化性状进行分类。（1）按毒物的毒性作用分类：腐蚀毒实质毒：吸收后引起脏器组织病理损害的毒物。酶系毒：抑制特异性酶的毒物。血液毒：引起血液变化的毒物。神经毒：引起中枢神经障碍的毒物。（2）按毒物的理化学性质分类：挥发性毒物：可以采用蒸馏法或微量扩散法分离的毒物。如氰化物、醇、酚类等。非挥发性毒物：采用有机溶剂提取法分离的毒物。如巴比妥催眠药、生物碱、吗啡等。金属毒：采用破坏有机物的方法分离的毒物。如砷、汞、钡、铬、锌等。阴离子毒物：采用透析法或离子交换法分离的毒物。如强酸、强碱、亚硝酸盐等。其他毒物：其他须根据其化学性质采用特殊方法分离的毒物。如箭毒碱、一氧化碳、硫化氢等。（二）毒性1．定义：外源化学物与机体接触或进入体内的易感部位后，能引起损害作用的相对能力。如致畸、致突变、致癌等。2.影响毒性的因素（1)剂量同等剂量下，损害作用越大，毒性越强。剂量是衡量毒物毒性的指标。（2)接触条件接触条件如接触途径、期限、速率和频率等因素对外源化学物的毒性及性质也有影响。接触途径多数需进入血液致毒。不同的途径（口、皮、呼吸道）与机体接触，其吸收系数（入血量与接触量之比）是不同的。静脉外途径吸收系数均小于1。经口染毒，需经过胃肠道的消化吸收经门静脉系统到达肝脏被代谢(首过效应)，因此代谢产物的毒性直接影响外源化学物对机体的损害能力。接触期限、速率毒理学研究中，常按给动物染毒的时间长短分为急性、亚急性和慢性毒性试验。急性毒性试验为1次或24h内多次对实验动物高染毒。亚急性和慢性毒性试验给药时间为至少1个月以上。染毒的强度差异表现出来的中毒性状不同。不同外源化学物，剂量相同吸收率不同，中毒表现不同。c)接触频率接触频率也影响中毒深浅。生物半减期（t1/2)：外源性物质进入机体后被机体降解一半所需要的时间。（3)机体的选择性a)选择毒性：一定条件下，外源化学物对机体或机体的器官具有选择性损伤。受到损害的生物或组织器官称为靶生物或靶器官。靶器官的浓度不一定是机体中的最高浓度部位。如甲基苯。b)为什么会有选择？物种和细胞学的差异；不同生物或组织器官对外源化学物或其毒性代谢产物的蓄积能力不同；不同生物或组织器官对外源化学物在体内生物转化过程的差异；不同生物或组织器官对外源化学物所造成损害的修复能力存在差异。靶器官：外源化学物可以直接发挥毒作用的器官或组织。该器官的血液供应；存在特殊的酶或生化途径；器官的功能和在体内的解剖位置；对特异性损伤的易感性；对损伤的修复能力；具有特殊的摄入系统；代谢毒物的能力和活化/解毒系统平衡；毒物与特殊的生物大分子结合等。3．毒性的分级没有统一的分级标准。1994，我国卫生部将各种物质按其对大鼠经口LD50的大小，把毒物为为极毒、剧毒、中毒、低毒、实际无毒和无毒6级。一种粗略的分级标准。4.毒性与结构基团（功能团）的电荷性与毒性的关系：卤素、羟基等电负性基团。光学异构与毒性的关系：动物体内的酶对光学异构体有高度的特异性。其他与毒性有关的性质：溶解度、姐力度、pH、表面张力等（三）毒性作用及分类毒性作用：外源化学物对生物体的损害作用。分为：1）速发或迟发性作用；2）局部或全身作用；3）可逆或不可逆作用；4）对形态或功能的影响；5）过敏性反应6）特异体质反应等6类1．速发或迟发性作用（1）一次接触后的短时间内所引起的即刻毒性作用称为速发性毒作用。（2）一次或多次接触某种外源性化学物后，经一定时间间隔才出现的毒性作用称为迟发性毒作用。2．局部或全身作用（1）局部毒性作用：某些外源化学物在机体接触部位直接造成的损害作用。（2）全身毒作用：外源化学物被机体吸收并分至全身后所产生的损害作用。3．可逆或不可逆作用（1）可逆作用：停止接触后毒性作用可逐渐消失的毒性作用。（2）不可逆作用：停止接触后毒性作用继续存在，甚至对机体造成的损害作用可进一步加深。4．对形态或功能的影响对形态的作用：外源化学物对机体组织形态发生的肉眼或镜下可见的病理变化。对功能性的作用：外源化学物引起靶器官功能的可逆性变化。5．过敏性反应也称为变态反应或超敏反应，是机体对外源化学物产生的一种病理性免疫反应。高敏感性不同于过敏性反应。6．特异体质反应机体对外源化学物的一种遗传性异常反应。二.损害作用与非损害作用外源化学物在机体内可引起一定的生物学效应,包括损害作用和非损害作用。损害作用是外来化合物毒性的具体体现。毒理学主要研究对象是外来化合物的损害作用。（一）损害作用有如下特点：机体的正常形态、生长发育过程受到严重的影响，寿命亦将缩短;机体某种功能容量或额外应激状态代偿能力降低；机体维持体内稳态的能力下降；机体对其它某些环境因素不利影响的易感性增高。（二）非损害作用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。非损害作用中，机体发生的一切生物学变化应在机体代偿能力范围之内，停止接触后，机体维持体内稳态的能力不应有所降低，机体对其它外界不利因素影响的易感性也不应增高。（三）几种损害作用随着科学的发展，对损害作用的认识逐渐由宏观到微观。外来化合物在体内消除的速度变慢；关键性代谢作用酶受到抑制或相对活力改变；酶活力抑制后中间代谢物在体内的浓度或含量增高。三.毒效应普（考点）毒效应谱：机体接触外源化学物后可引起的多种生物学变化。效应的范围从微小的生理生化正常值的异常改变到明显的临床中毒表现、直至死亡。毒理学研究中，毒作用终点被用来检测外源化学物引起的各种毒效应。毒作用终点可分为两类：特异性指标及死亡指标。四.生物学标志生物学标志：是指外源化学物通过生物学屏障并进入组织或体液后，对该外源化学物或其生物学后果的测定指标。可分为接触生物学标志、效应生物学标志和易感性生物学标志。1.接触性标志物接触性标志物：测定组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物、其代谢物或与内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标。包括反映内剂量和生物效应剂量两类标志物。反映某些危害的摄入水平；如尿中黄曲霉毒素与DNA的结合物，氯丙醇的代谢产物巯基尿酸和氯乳酸等。2.效应性标志物效应性标志物：指机体中可测出的生化、生理、行为或其它改变的指标。包括反应早期效应生物学标志、结构和/或功能改变效应生物学标志及疾病效应生物学标志。反映机体生理功能的损伤。如镉导致尿中β2-微球蛋白的出现，伏马菌素引起神经鞘氨醇的改变，二恶英和氯丙醇引起男性精子动力学的变化。3.易感性标志物易感性标志物：反映机体先天具有或后天获得的对接触外源性物质产生反应能力的指标。可以用于筛检易感人群，保护高危人群。4.生物学标志物主要是通过动物实验得出并推广到人体和人群研究。接触标志物用于人群可定量确定个体的接触量；效应标志可将人体接触与环境引起的疾病提供联系，可用于确定剂量-反应关系和有助于在高剂量接触下获得的动物实验资料外推人群低剂量接触的危险度；易感性标志可鉴定易感个体和易感人群，应在危险度评价和危险度管理中予以充分的考虑。第二节剂量、剂量-效应和剂量-反应关系一、剂量定义：给予机体或与机体接触的毒物的数量。剂量是决定外源化学物对机体造成损害作用的最主要因素。一般以给予机体的外源化学物数量或机体接触的数量作为剂量的概念。剂量的单位：mg/kg，mg/m3，mg/L二、量反应与质反应反应：外源化学物与机体接触后引起的生物学改变。分二类：量反应和质反应。量反应：属于计量资料，有强度和性质的差别，可以某种测量数值表示。质反应：属于计数资料，没有强度的差别，不能以具体数值表示，只能以“阴性或阳性”、“有或无”来表示。量反应用于表示毒效应强度的变化；质反应用于表示引起某种毒效应的发生比例。三、剂量－量/质反应关系剂量－量反应关系：剂量与个体中发生的量反应强度之间的关系。剂量－质反应关系：剂量与某一群体中质反应发生率之间的关系。两者统称剂量－反应关系。剂量越大，所致的量反应强度也应越大，或出现的反应发生率也应越高。剂量－反应关系的存在被视为受试物与机体损伤之间存在因果关系。四、剂量－反应曲线见p27直线型抛物线型S形曲线，包括对称S形曲线、非对称S形曲线“全或无”反应第三节表示毒性的常用指标一、致死剂量致死剂量：引起机体死亡的剂量。常用引起机体不同死亡率所需剂量来表示。1.绝对致死剂量（LD100）：引起一群机体全部死亡的最低剂量。用LD100表示。2.半致死量(LD50)：引起一群个体50%死亡所需要的剂量，也称致死中量。LD50比较少受个体耐受性差异的影响，因此比LD100更准确，更常用。3.半数致死浓度（mg/m3，mg/L）用LD50表示时，须注明试验动物种类和接触途径及性别差异，甚至应注明95%的可信区间。95%的可信区间＝lg-1(lgLD50±1.96×SlgLD50)，SlgLD50为标准误差。4.最小致死量（MLD或LD01或LDmin）：指在一群机体中仅引起个别发生死亡的最低剂量。5.最大耐受量（MTD或LD0）：在一群个体中不引起死亡的最高剂量。二、阈剂量（阈值）1.阈剂量：也称最小有作用剂量，一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，并使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最小剂量。包括急性阈剂量和慢性阈剂量。2.安全系数：在制定最高容许量（浓度）的人群接触卫生标准时，由于考虑人和动物的敏感性不同，人群中的个体差异以及有限的实验动物数据用于大量的接触人群等因素，需要有个安全系数。三、最大无作用剂量最大无作用剂量（MNEL）：某种外源性化学物在一定时间内按一定方式或途径与机体接触，根据现有的认识水平，用最为灵敏的试验方法和观察指标，未能观察到对机体造成任何损害作用或使机体出现异常反应的最高剂量，也称为未观察到损害作用剂量（NOAEL）如涉及外源化学物在环境中的浓度，为最大无作用浓度。理论上，最大无作用剂量与最小有作用剂量应该相差极微。最大无作用剂量是根据亚慢性毒性试验或慢性毒性试验的结果来确定，是评定外源化学物对机体造成损害作用的主要依据。以最大无作用剂量为基础可制定出某种外源化学物的ADI和MAC）四、毒作用带毒作用带：阈剂量作用下限与致死毒作用上限之间的距离。它是一种根据毒性和毒性作用特点综合评价外来化合物危险性的常用指标。包括急性毒作用带（Zac）、慢性毒作用带（Zch）。急性毒作用带＝半数致死量/急性毒性最小有作用剂量慢性毒作用带＝急性毒性最小有作用剂量/慢性毒性最小有作用剂量第四节安全限值安全限值：即卫生标准，是对各种环境介质中的化学、物理和生物有害因素规定的限量要求。是国家颁布的卫生法规的重要组成部分。ADI值：指允许正常成人每日由外环境摄入体内的特定外援化学物的总量。MAC阈限值（TLV）参考剂量（RfD）小结第一节定义和术语理解毒物的概念；毒物的分类（按毒性作用分）。理解影响毒性作用的因素（剂量、接触条件）。生物半减期的概念。理解机体的选择性并能举例说明。靶器官的概念毒性的分级理解毒性与结构的关系了解毒性作用及分类。损害作用和非损害作用的概念毒效应谱的概念。掌握生物学标记物的概念及三种标记物的区别。第二节剂量、剂量-效应关系和剂量反应关系了解剂量、剂量-效应和剂量反应关系的概念。理解并区分量反应和质反应。第三节表示毒性作用的常用指标理解并区分致死剂量、阈剂量和最大无作用剂量，熟悉其表达方式。理解毒作用带的概念。复习题蛇毒不是药物，是毒物。毒物按其毒性作用分为等五类。吸收系数是和之比。什么叫生物半减期？毒物对不同的生物或组织器官具有选择性的原因？毒性作用分为等六类。外来化合物在体内消除的速度变慢是一种损害作用。镉中毒会导致尿中β2-微球蛋白的出现，β2-微球蛋白是一种接触性标记。什么叫毒效应谱？生物学标志物包括、、。质反应用于表示引起某种毒效应的发生比例。LD50更少受个体耐受性差异性影响。最大耐受量是指在一群个体中未能观察到对机体造成任何损害作用或使机体出现异常反应的剂量。什么叫安全系数？某种有毒物质的慢性最小有作用剂量是10mg/kg，LD50是100mg/kg.对于摄入人群而言，急性最小有作用剂量是小于还是大于50mg/kg更不危险？第二章外源化学物在体内的生物转运1.化学毒物在体内的吸收、分布和排泄过程称为生物转运。化学毒物的代谢和排泄合称为消除。2.化学毒物对机体的毒性作用取决于三个因素：（1）化学毒物的固有毒性（2）接触量；（3）化学毒物或其活性代谢物到达作用部位的效率。3.在靶器官内的化学毒物或其活性代谢物的浓度及持续时间，决定了机体的毒性效应的性质及其强度。4.吸收、分布、代谢和排泄过程影响在靶器官中化学毒物的浓度和持续时间。第一节生物转运外源化学物的吸收、分布和排泄过程是通过生物膜构成的屏障的过程。生物膜的功能：隔离功能，包绕和分隔内环境；是进行很多重要生化反应和生命现象的场所；内外环境物质交换的屏障。生物膜也是一些毒物的毒作用靶。通过生物膜的方式有三种：被动转运、主动转运和膜动转运一、被动转运被动转运包括简单扩散、滤过和易化扩散三种。（一）简单扩散1.简单扩散：又称脂溶扩散。是指脂溶性物质通过膜由高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。化学毒物从浓度较高的一侧向浓度低的一侧经脂质双分子层进行扩散性转运。不消耗能量、不需载体、不受饱和限速与竞争性抑制的影响。2.简单扩散方式条件（1）膜两侧存在浓度差异；*Frick定律：外源化学物经简单扩散方式的扩散速率R遵从Frick定律：R=K•A(c1–c2)/d式中K－扩散常数A－膜的面积(c1–c2)－外源化学物