《毒理学基本概念》PPT课件.ppt
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1、第一章第一章 毒理学基本概念毒理学基本概念 第一节第一节 定义和术语定义和术语第二节第二节 剂量、剂量剂量、剂量-效应关系和剂量效应关系和剂量-反应关系反应关系第三节第三节 表示毒性的常用指标表示毒性的常用指标第四节第四节 安全限值安全限值第一节第一节 定义和术语定义和术语1 毒物毒物(toxicant,poisons,toxic agent)一一般般认认为为,在在一一定定条条件件下下,较较小小剂剂量量即即能能够够对对机机体体产产生生损损害害作作用用或或使使机机体体出出现现异异常常反反应的外源化学物称为应的外源化学物称为“毒物毒物”。毒物一词的概念实际上很模糊,因为毒物与非毒物之间并没有绝对的
2、界限,条件的不同、剂量的不同,二者之间通常可以转化转化。1.1 剂量的不同剂量的不同The dose that makes a substance a poison.例如:例如:食盐,摄入剂量超过1g/kg体重就可导致中毒。硒:人体每日安全摄入量50200ug,低于50ug会导致克山病,心肌炎等。超过会中毒,导致神经过敏、痉挛、呼吸困难、呕吐、嗜睡等。每日摄入量超过1mg就可能导致死亡。1.2 接触途径接触途径蛇毒在蛇咬人后经伤口接触则为毒物,但若经口饮下不会中毒(除非消化道有损伤)。蛇毒主要是蛋白质和多肽,有蛋白质的性质,受到胃酸破坏,毒性部分消失,功能基团仍在,所以剂量不足时不会中毒或没明
3、显的中毒症状,但功效仍在。1.3 机体的异常机体的异常例如:过敏体质;此人之食,也许是他人之毒。Centuries ago,the ancient Roman poet and philosopher Lucretius said that:one mans food may be another mans poison.代谢障碍:糖尿病;代谢障碍:糖尿病;汉语中有一句成语叫“饮鸩止渴”,鸩酒便是放了砒霜的酒,历史上砒霜被称之为“毒王”。1719 世纪,砒霜曾被用于內服袪痰、蚀疮去腐、治疗哮喘或外敷伤口,也曾被当作注射剂使用于治疗梅毒或肺结核上。在17 世纪的英国,砷的多种化合物被用来制取防腐
4、剂。到了19 世纪,砒霜被用来治疗癌症,如慢性白血病、恶性淋巴瘤、皮肤癌及子宮颈癌。1.4 其他其他虾等软壳类食物含有大量浓度较高的五价砷化合物,人在服用维生素C 之后,由于化学作用,原来无毒的砷酸酐转变为有毒的亚砷酸酐也就是砒霜。可谓:大量海鲜+大量维生素C=砒霜。所以,一定不要同时食用海鲜和维生素C。2 毒性(毒性(toxicity)毒毒性性:外外源源化化学学物物与与机机体体接接触触,或或进进入入人人体体内内的易感部位后,能引起损害作用的的易感部位后,能引起损害作用的固有固有能力。能力。毒毒性性是是物物质质一一种种内内在在的的、不不变变的的性性质质。取取决决于于物物质本身的特性,尤其是质本
5、身的特性,尤其是化学结构化学结构。2.1 功能团的影响功能团的影响在化学物结构中增加卤卤族族元元素素和羟羟基基会使分子的极性增强,从而加大毒性。在化学物中引入羧基和硫酸根,水溶性增加,脂溶性降低,不容易通过细胞膜,难以吸收,因此毒性降低。2.2 基团的电荷性的影响基团的电荷性的影响电负性基团,如硝基、苯基、氰基、醛基等,均可与机体中带正电的基团相互吸收,从而使毒性增强。2.3 光学异构的影响光学异构的影响动物体内的酶对光学异构体有高度的特异性,只能作用于一种光学异构体。一般来说,左旋体对机体作用较强。但也有少数例外。3 毒性作用(毒性作用(toxic effect)毒毒性性作作用用:也也称称为
6、为毒毒效效应应,是是指指外外源源化化学物对生物体的损害作用。学物对生物体的损害作用。最最主主要要的的影影响响因因素素是是剂剂量量,与与剂剂量量相相联联系系的的是是接接触触时时间间、持持续续时时间间、接接触触频频率率、间间隔隔时时间间等等。这这些都是影响毒性作用的因素。些都是影响毒性作用的因素。毒性作用的分类:毒性作用的分类:按按 引引 起起 毒毒 性性 效效 应应 的的 时时 间间 分分 为为 速速 发发 型型(immediate toxic effect)和和 迟迟 发发 型型(delayed toxic effect).急性毒作用(acute toxic effect):指短时间内(24h
7、)一次或多次接触化学物后,在短期内(2W)出现的毒作用。慢性毒作用(chronic toxic effect):指长期甚至终生接触小剂量化学物缓慢产生的毒作用按作用的部位分为局部或全身作用。按作用的部位分为局部或全身作用。局部毒性作用(local toxic effect):某些外源化学物在机体接触部位直接造成的损害作用。全身毒性作用(systemic toxic effect):是指化学物质经血液循环到达其他组织器官引起的毒作用。按按毒毒性性作作用用可可否否消消失失分分为为可可逆逆或或不不可可逆作用。逆作用。v可逆作用(reversible effect)是指停止接触外源化学物后可逐渐消失的
8、毒性作用。v不可逆作用(irreversible effect)是指在停止接触外源化学物后其毒性作用继续存在,甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。过敏反应过敏反应(hypersensitivity)也称之为变态反应(allergic reaction),是机体对外源化学物产生的一种病理性免疫反应。引起这种过敏性反应的外源化学物称为过敏原,过敏原可以是完全抗原,也可以是半抗原。许多外源化学物作为一种半抗原,当其进入机体后,首先与内源性蛋白质结合形成抗原,然后再进一步激发抗体的产生。当再次与该外源化学物接触后,即可引引发发抗抗原原抗抗体体反反应应,产生典型的变态反应症状。变态反应是一种有害反应,
9、没有典型的S型剂量-反应关系曲线,但对特定的个体来说,变态反应与剂量有关。例如一个经花粉致敏的人,其过敏反应强度与空气中花粉的浓度有关。特异体质反应(特异体质反应(idiosyncratic action)通常是指机体对外源化学物的一种遗传性异常反应。例如,病人接受一个标准治疗剂量肌肉松弛剂琥琥珀珀酰酰胆胆碱碱(succinylcholine),一般情况下引起的肌肉松弛时间 较 短,因 为 它 能 迅 速 被 血 清 胆 碱 酯 酶(cholinesterase)分解。但有些病人由于这种酶的缺乏,可出现较长时间的肌肉松弛甚至呼吸暂停。又如,体内缺乏NADH高铁血红蛋白还原酶(NADH redu
10、ctase)的人,对亚硝酸盐及其他能引起高铁血红蛋白症的外源化学物异常敏感。4 毒效应谱毒效应谱(spectrum of toxic effects)外外源源化化学学物物与与机机体体接接触触后后引引起起毒毒效效应应,效效应应的的范范围围从从微微小小的的生生理理生生化化正正常常值值的的异异常常改改变变到到明明显显的的临临床床中中毒毒表表现现,直直至至死死亡亡。毒毒效效应应随随着着剂剂量量的的增增加加而而产产生生一一系系列列的的性性质质与与强强度度的的变变化化,称称之之为为毒毒效应谱。效应谱。生生理理负负荷荷增增加加生生理理变变化化不不明明显显亚亚临临床床改改变变患病率(临床中毒症状)患病率(临床
11、中毒症状)死亡率死亡率5 选择毒性、靶器官选择毒性、靶器官不不同同外外源源化化学学物物对对机机体体产产生生的的损损害害作作用用可可能能是是不不同同的的,这这就就是是选选择择毒毒性性(selective toxicity)。)。(1)物物种种和和细细胞胞学学的的差差异异。如如:农农药药、先先锋锋、黄黄曲霉素。曲霉素。(2)个体反应的差异。如吸烟)个体反应的差异。如吸烟(3)不不同同组组织织器器官官对对化化学学物物在在转转化化过过程程的的差差异异。如:眼睛对甲醇。如:眼睛对甲醇。外源化学物可以直接发挥毒效应的器官或组织就称为该物质的靶器官靶器官(target organ)。外源化学物对机体存在选择
12、毒性的原因:外源化学物对机体存在选择毒性的原因:某个特定的器官成为毒物的靶器官可能有多种原因:某个特定的器官成为毒物的靶器官可能有多种原因: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。例如例如:镉通过消化道吸收进入血液后,部分与血红蛋白结合,部分与低分子硫蛋白结合。所形成的镉金属硫蛋白经血液输送至肾,被肾小管重新吸收而蓄积于肾,引起肾机能障碍,并出现低分子蛋白尿,抑制维生素D的活性,继而引起骨软化症。病人患病后全身非常疼痛,终日喊痛不止,因而取
13、名“痛痛病”。发病是由于神通川上游某铅锌矿的含镉选矿废水和尾矿渣污染了河水,使其下游用河水灌溉的稻田土壤受到污染,产生了“镉米”,人们长期食用“镉米”和饮用含镉的水而得病。如甲基汞的靶器官是脑,镉的靶器官是肾。痛痛病痛痛病毒毒作作用用的的强强弱弱主主要要取取决决于于该该物物质质在在靶靶器器官官中中的的浓浓度度。但但靶靶器器官官不不一一定定是是浓浓度度最最高高的的场场所。所。如铅在骨中沉积,骨中含量最高,但对骨头不产生毒效应,但会缓慢释放对造血系统、神经系统等产生毒作用。DDT在脂肪中的浓度最高,但并不对脂肪组织产生毒性。6 生物学标志生物学标志(biomarker)是是指指外外源源化化学学物物
14、通通过过生生物物学学屏屏障障并并进进入入组组织织或或体体液液中中,对对该该外外源源化化学学物物或或其其生生物物学学后后果的测定指标。果的测定指标。生生物物学学标标志志可可分分为为:接接触触生生物物学学标标志志、效效应应生物学标志和易感性生物学标志三类。生物学标志和易感性生物学标志三类。接触生物学标志接触生物学标志(biomarker of exposure):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,提供关于暴露于外源化学物的信息。接触生物学标志包括反映内剂量和生物效应剂量两类标志物(如化学物原型、代谢物、血红蛋白加合物、DNA加合
15、物等),用以反映机体生物材料中外源性化学物或其代谢物或外源性化学物与某些靶细胞或靶分子相互作用产物的含量。这些接触生物学标志如与外剂量相关或与毒作用效应相关,可评价接触水平或建立生物阈限值。效应生物学标志效应生物学标志(biomarker of effect):机体中可测出的生化、生理、行为或其他改变的 指 标,包 括 反 映 早 期 生 物 效 应(early biological effect)、结 构 和 或 功 能 改 变(altered structurefuncton)及疾病(disease)三类标志物,提示与不同靶剂量的外源化学物或其代谢物有关联的对健康有害效应的信息。如血压指标
16、。易感性生物学标志易感性生物学标志(biomarker of susceptibility)是关于个体对外源化学物的生物易感性的指标,即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。如外源化学物在接触者体内代谢酶及靶分子的基因多态性,属遗传易感性标志物。环境因素作为应激原时,机体的神经、内分泌和免疫系统的反应及适应性,亦可反映机体的易感性。易感性生物学标志可用以筛检易感人群,保护高危人群。从暴露到健康效应的模式图和与生物学标志的关系从暴露到健康效应的模式图和与生物学标志的关系接触标志接触标志效应标志效应标志暴露暴露吸收剂量吸收剂量靶剂量靶剂量生物学效应生物学效应健康效应健康效
17、应易感性标志易感性标志生物学标志的意义:生物学标志的意义:可可能能成成为为评评价价外外源源化化学学物物对对人人体体健健康康状状况况影影响响的的有有力力工工具具。接接触触标标志志用用于于人人群群可可定定量量确确定定个个体体的的暴露水平;暴露水平;效效应应标标志志可可将将人人体体暴暴露露与与环环境境引引起起的的疾疾病病提提供供联联系系,可可用用于于确确定定剂剂量量反反应应关关系系和和有有助助于于在在高高剂剂量量暴暴露露下下获获得得的的动动物物实实验验资资料料外外推推人人群群低低剂剂量量暴暴露的危险度;露的危险度;易易感感性性标标志志可可鉴鉴定定易易感感个个体体和和易易感感人人群群,应应在在危危险度
18、评价和危险度管理中予以充分的考虑。险度评价和危险度管理中予以充分的考虑。第二节第二节 剂量、剂量剂量、剂量-效应关系和剂量效应关系和剂量-反应关系反应关系1 剂量剂量是指给予机体的量或机体接触的量。是指给予机体的量或机体接触的量。是是决决定定外外源源化化学学物物对对机机体体造造成成损损害害作作用的最主要因素。用的最主要因素。接接触触剂剂量量(exposure dose):又称外剂量,是指外源化学物与机体(如人、指示生物、生态系统)的接触剂量,此 可以是单次接触或某浓度一定时间的接触。吸吸收收剂剂量量(absorbed dose):又称内剂量(internal dose),指外源化学物穿过一种或
19、多种生物屏障,吸收进人体内的剂量。到到达达剂剂量量(delivered dose):又称靶剂量(target dose)或生物有效剂量(biologically effective dose),是指吸收后到达靶(如组织、细胞)的外源化学物和或其代谢产物的剂量。反反应应是是指指外外源源化化学学物物与与机机体体接接触触后后引引起起的的生生物学改变,可分为两类:物学改变,可分为两类:量反应质反应2 量反应与质反应量反应与质反应量量反反应应:属属于于计计量量资资料料,有有强强度度的的差差别别。指指接接触触一一定定剂剂量量外外来来化化学学物物后后所所引引起起的的一一个个生生物物、器器官官或或组组织织的的
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