第一章1.现代毒理学定义:研究所有外源因素(如化学、物理和生物因素)对生物系统的损害作用、生物学机制、安全性评价/危险性分析的科学。
(现代定义)研究范围扩大2.毒理学的三大领域:描述毒理学,机制毒理学,管理毒理学3.描述毒理学:毒性鉴定研究化学物的毒性表现,对外源化学物的毒性做到“知其然”。
4.机制毒理学:机制研究,研究外源因素对生物系统产生损害作用的细胞、生化和分子机制。
对外源化学物的毒性做到“知其所以然”。
毒物:在较低的剂量下可导致机体损伤的物质称为毒物损害作用:指影响机体行为的生物化学改变,功能紊乱或病理损害,或者降低对外界环境应激的反应能力。
生物学标志: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。
靶器官:外源化学物直接发挥毒作用的器官。
毒物兴奋效应:指毒物在低剂量时有刺激作用,而在高剂量时有抑制作用。
其基本形式是U型半数致死量:引起半数动物死亡所需的剂量。
通过统计处理计算得到常用以表示急性毒性的大小,最敏感。
阈值:一种物质使机体(人或实验动物)开始发生效应的剂量或浓度,即低于阈值时效应不发生,而达到阈值时效应将发生。
急性毒作用带:为半数致死剂量与急性阈剂量的比值慢性毒作用带:为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值(2)基本概念(需理解):剂量-效应关系:化学物的剂量与个体中发生的效应强度之间的关系。
剂量-反应关系:化学物的剂量与某一群体中反应发生率之间的关系。
毒效应:中毒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。
毒效应谱:机体接触外源化学物后可引起多种生物学变化.适应:是指机体对一种通常能引起有害作用的化学物显示不易感性或易感性降低超敏反应:也称变态反应,是机体对外源化学物产生的一种病理性免疫反应。
绝对致死剂量:指引起受试对象全部死亡所需要的最低剂量或浓度。
最小致死剂量:指引起受试对象中的个别成员出现死亡的剂量。
观察到损害作用的最低水平:在规定的暴露条件下,通过实验和观察,一种物质引起机体(人或实验动物)形态、功能、生长、发育或寿命某种有害改变的最低剂量或浓度,此种有害改变与同一物种、品系的正常(对照)机体是可以区别的。
观察到作用的最低水平:在规定的暴露条件下,通过实验和观察,与适当的对照机体比较,一种物质引起机体某种作用(非有害作用,如治疗作用)的最低剂量或浓度。
未观察到作用水平:在规定的暴露条件下,通过实验和观察,与适当的对照机体比较,一种物质不引起机体任何作用(有害作用或非有害作用)的最高剂量或浓度。
(3)生物标志有哪几类?暴露生物学标志测定组织、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。
效应生物学标志机体中可测出的生理、生化、行为或其它改变的指标。
易感生物学标志反映机体先天具有或后天获得的对暴露外源性物质产生反应能力的指标。
(4)半数致死量的概念和意义。
概念引起半数动物死亡所需的剂量。
(5)毒作用分类:?第三章(1)基本概念(需背诵):生物转运:外源化学物穿越生物膜的过程,且其本身的结构和性质不发生变化生物转化:又称代谢转化,是指外源化学物转化为新的衍生物的过程,形成的产物结构与性质均发生了改变。
代谢活化:一些外源化学物经过生物转化后,毒性非但没有减弱,反而明显增强,甚至产生致突变、致癌和致畸作用,这种现象称为代谢活化蓄积:外源化学物以相对较高的浓度富集于某些组织器官的现象称为蓄积(accumulation),包括物质蓄积和功能蓄积。
脂水分配系数:脂水分配系数=脂相中溶解度/水相中溶解度(2)(须理解)简单扩散:化学物由生物膜浓度较高的一侧向浓度较低的一侧扩散,当两侧浓度达到动态平衡时,扩散即终止。
在一般情况下,大部分外源化学物是通过简单扩散进行生物转运滤过、主动转运:指外源化学物在载体的参与下,逆浓度梯度通过生物膜的转运过程。
易化扩散:不易溶于脂质的化学物,利用载体由高浓度向低浓度处移动的过程膜动转运的特点①吞噬作用和胞饮作用(吞进)吞噬作用:固态颗粒物质与细胞膜接触后,改变了膜的表面张力,使其外包或内陷,将异物包裹进入细胞胞饮作用:液态微滴或大分子物质也可经此方式转运进入细胞。
②胞吐(出胞)作用某些颗粒物或大分子物质通过上述方式从细胞内转运到细胞外。
(3)经胃肠道、呼吸道和皮肤吸收的主要特点及影响因素。
1.胃肠道特点:?因素:(1)化学物的脂溶性和水溶性同时有亲水性和亲脂性的分子通过胃肠道壁;亲脂性较强的分子,静水层是限速屏障;亲水性较强的化合物则上皮细胞膜是屏障。
(2)胃肠道的酸碱度(3)消化道内容物的数量和性质、胃肠的蠕动和排空速度以及肠道菌丛等也可对吸收产生一定的影响。
2.呼吸道特点:(1)肺泡数量多、表面积大、肺泡气与血液之间距离短、肺内血液灌注量大等特点,经肺吸收十分迅速,仅次于静脉注射。
(2)不经过肝脏的生物转化,直接进入体循环而分布全身因素:1)脂溶性影响其吸收部位易溶于水的气体(盐酸、氨)在上呼吸道吸收;但如果浓度过大,则有可能深入到下呼吸道乃至肺泡而造成肺的化学性灼伤、局灶或广泛性肺水肿脂溶性较好的气态物质(二氧化氮、氯仿)不易引起上呼吸道刺激症状,也不易被吸收。
可以轻易地进入呼吸道深处,由肺泡吸收入血。
2)肺泡和血液中物质的浓度(分压)差。
该浓度(分压)差越大,吸收的速率越快。
3)肺通气量和血流量通气限制呼吸的频率和深度影响物质到达肺泡气中的浓度,故肺通气量越大越有利于吸收。
灌注限制而经肺血流量决定物质吸收后被移走的速度,血流量越大越有利于吸收。
3.皮肤特点:?因素:(1)化学物溶解性既有脂溶性,又有水溶性,脂/水分配系数接近于1,易被吸收进入血液。
光有水溶性或光有脂溶性吸收困难(2)皮肤条件1)表皮损伤可促进外源化学物吸收。
2)皮肤潮湿,促进吸收3)充血和炎症(4)体内主要的贮存库及分布的毒理学意义。
(5)几种主要的排泄途径及排泄的主要物质。
1.经肾脏排泄:2.粪便排泄:1.混入食物中的毒物2.随胆汁排出的毒物3.肠道排泄的毒物4.肠道菌群3.胆汁排出:4.肠道排泄:5.经肺排泄:(1)体温下以气态存在的物质(2)挥发性液体如乙醇6.其他途径:(1)脑脊液(2)乳汁排出(3)汗液和唾液(4)毛发和指甲(6)生物转化的意义及主要类型。
意义:一、代谢解毒与代谢活化二、外缘化学物溶解度的变化I相反应和II相反应Ⅰ相反应包括:水解反应、还原反应和氧化反应。
Ⅱ相反应即结合反应,包括葡萄糖醛酸化、硫酸化、乙酸化、甲基化,与谷胱甘肽结合以及与氨基酸结合。
I相反应的类型,氧化作用:还原作用:硝基和偶氮还原、羰基还原、含硫基团还原、醌还原、脱卤还原、水解作用:酯酶、酰胺酶、环氧化物水化酶II相反应主要——结合反应。
葡糖醛酸结合、硫酸结合、谷胱甘肽结合、甲基化反应、乙酰化作用、氨基酸结合(7)毒物代谢酶的诱导和抑制。
诱导:许多外源化学物可引起某些代谢酶的合成增加并伴有活力增强,这种现象称为酶的诱导。
酶诱导的毒理学意义经生物转化后毒性降低的化学物,在诱导物作用下,毒性作用降低的速度加速;经生物转化后毒性升高的化学物,在诱导物作用下,毒性作用增强。
抑制:(1)竞争性抑制两种或两种以上的外源化学物为一种酶代谢,一种毒物占据了酶的活性中心,导致其它毒物的代谢受阻,发生竞争性抑制。
这种抑制并不影响酶的活性及含量。
(2)非竞争性抑制1)与酶的活性中心发生可逆或不可逆性结合苯硫磷可抑制羧酸酯酶活性使马拉硫磷的水解速度减慢而增强其毒性。
2)破坏酶四氯化碳、氯乙烯、肼等的代谢产物可与细胞色素P450共价结合,破坏其结构和功能。
3)减少酶的合成铅可抑制δ-氨基酮戊酸脱水酶(ALAD)和血红素合成酶活性,使血红素的合成受阻,从而抑制细胞色素P450的合成。
4)变构作用如CO与细胞色素P450结合后引起变构,阻碍酶与氧结合而抑制其代谢过程。
5)缺乏辅因子如马来酸乙二酯可耗竭GSH,使GST因缺乏辅因子而无法催化亲电子剂的结合反应。
表观分布容积:表示外源化学物在体内的分布容积的重要参数。
该参数只有在外源化学物均匀分布于全身组织时才与其真正占有的生理容积相等,而这种情况十分罕见,故称之为“表观”。
例如,某毒物的Ke值为0.1h-1,即表示该物质每小时约有体存总量的10%被消除。
AUC越大,从机体消除的速度越慢。
它是衡量机体消除化学物能力的又一重要参数。
CL同样是一个反映机体清除外源化学物效率的参数。
生物利用度:指外源化学物进入机体时的吸收率。
利用此参数可以比较外源化学物以不同途径进入机体时的吸收程度。
计算公式为:F=AUC(非静脉注射途径)/AUC(静脉注射途径)非线性毒物动力学:是指体内外源化学物的数量过多,超过了机体的生物转运、转化及蛋白质结合能力时,其消除由一级速率过程转变为零级速率过程的现象.第四章第五章1.名词解释:毒物的联合作用:同时或先后接触两种或两种以上外源化学物对机体产生的毒性效应被称为联合作用相加作用:指化学物对机体产生的毒性效应等于各个外源化学物单独对机体所产生效应的算术总和独立作用,各外源化学物不相互影响彼此的毒性效应,作用的模式和作用的部位可能(但不是必然)不同,各化学物表现出各自的毒性效应。
协同作用,外源化学物对机体所产生的总毒性效应大于各个外源化学物单独对机体的毒性效应总和,即毒性增强拮抗作用:外源化学物对机体所产生的联合毒性效应低于各个外源化学物单独毒性效应的总和,即为拮抗作用。
2.化学结构与毒性大小的一般规律。
化学物的化学结构是决定毒作用的重要物质基础,因为它决定了毒物的理化性质和化学活性,因而决定了毒物在体内可能参与和干扰的过程,因此决定毒作用的性质和大小(1)取代基不同毒性不同:甲基取代,毒性降低;烷烃类的氢若为卤族元素取代时其毒性增强,对肝的毒作用增加;且取代愈多,毒性愈大异构体和立体构型的影响:带两个基团的苯环化合物的毒性是:对位>邻位>间位,分子对称的>不对称的。
(2)同系物的碳原子数和结构的影响:1)随着碳原子数的增多麻醉作用增强,脂溶性增加,碳原子数超过一定限度时(7-9个碳原子)后,对人体产生麻醉作用的危险逐步减少,如:戊烷<己烷<庚烷辛烷毒性减低C5H12<C6H14<C7H16,C8H18;2)而碳原子数相同时直链化合物毒性大于异构体,如:直链烷烃的麻醉作用大于其同分异构体:庚烷>异庚烷;3)成环化合物毒性大于不成环化合物,如:成环化合物毒性大于不成环化合物环烷烃的麻醉作用>开链烃环戊烷>戊烷;4)碳原子数相同时,不饱和键增加其毒性增加如乙烷的毒性<乙烯的毒性<乙炔的毒性。
3.简述影响毒作用的主要因素。
(1)环境因素:一、气象条件二、季节或昼夜节律三、动物笼养形式四、外源化学物的接触特征和赋形剂(1)化学因素:化学结构、理化特性、不纯物含量、化学物的稳定性、毒物进入机体的途径(2)机体因素:一、物种、品系及个体的遗传学差异二、宿主其他因素对于毒性作用敏感性的影响(3)联合作用4.试述联合作用的类型。
(1)非交互作用:相加作用、独立作用(2)交互作用:协同作用、加强作用、拮抗作用第六章1.简述急性毒性试验的目的。
(1)测试和求出毒物的致死剂量以及其他急性毒性参数,通常以LD50为最主要的参数,并根据LD50值进行急性毒性分级。
(2)通过观察动物中毒表现、毒作用强度和死亡情况,初步评价毒物对机体的毒效应特征、靶器官、剂量-反应(效应)关系。
(3)为毒理学机理研究提供线索(4)为亚慢性、慢性毒性试验研究以及其他毒理试验提供接触剂量和观察指标选择的依据。
2.亚慢性和慢性毒性试验有哪些观察指标?1.一般性指标外观体征、行为活动、体重、食物利用率2.生物化学指标肝脏功能、肾脏功能、血液学检查、生物材料受试物和代谢产物检查、3.病理学检查(1)脏器湿重、脏器系数(2)病理学检查病理学检查包括:大体检查、常规病理组织学检查、酶组织化学检查、免疫组织化学检查、细胞超微结构检查等,分别从大体、组织、细胞、亚细胞甚至分子水平等多个方面发现化学毒物的毒效应。
4.分子生物学和免疫学指标第七章1.名词解释:变异:亲子之间或子代个体之间出现不同程度的差异突变:遗传结构本身的变化及引起的变异称为突变,是遗传物质的一种可遗传的变异,可分为自发突变和诱发突变。
致突变作用:外来因素引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力,而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。
致突变物:能够引起突变的物质称为致突变物基因突变:基因中DNA序列的变化。
因基因突变限制在一特定的部位,也称为点突变染色体畸变:指染色体的结构改变,是遗传物质大的改变,一般可用光学显微镜检查适当细胞有丝分裂中期的染色体来发现。
遗传负荷:指群体中每个个体所携带有害基因的平均水平S9混合液:经多氯联苯处理后制备的肝匀浆,再经9000g离心分离所得上清液,加上适当的缓冲液和辅助因子。
主要含有混合功能氧化酶(MFO),是国内常规应用于体外致突变试验的代谢活化系统。
2.遗传学损伤(致突变作用)的类型。
(1)基因突变类型:1.碱基置换2.移码突变3.大段损伤后果错义突变:突变后引起氨基酸序列改变无义突变:突变成终止密码子,使肽链合成提前终止。
同义突变:突变后不引起氨基酸序列改变(2)染色体畸变类型:缺失(末端缺失、中间缺失)重复、倒位(臂内倒位、臂间倒位)、易位染色体组畸变的表示方法:?3.化学毒物引起突变的分子机制。
以DNA为靶、不以DNA为靶4.生殖细胞突变和体细胞突变的后果。
1.致死性突变致死性突变将导致死胎,影响后代数量2.非致死性突变非致死性突变主要影响后代的质量。
5.化学致突变作用的模式为损伤-修复-突变。
6.遗传毒理学试验的主要遗传学终点有哪些基因突变染色体畸变染色体组畸变DNA原始损伤7.遗传毒理学试验成组应用的原则.①一组可靠的试验系统应包括每一类型的遗传学终点。
现在还没有一种试验能同时测出基因突变、染色体畸变、非整倍体和DNA损伤等。
②通常的实验材料有病毒、细菌、真菌、培养的哺乳细胞、植物、昆虫及哺乳动物等。
包括进化程度不同的物种,至少应包括真核和原核两个系统.③体内试验与体外试验配合。
8.Ames试验、微核试验的基本原理.Ames试验:人工诱变的鼠伤寒沙门氏菌突变株在组氨酸操纵子中有一个突变,突变的菌株必需依赖外源性组氨酸才能生长,而在无组氨酸的选择性培养基上不能存活,致突变物可使其基因发生回复突变,使它在缺乏组氨酸的培养基上也能生长。
发育毒性:出生前后接触有害因素,子代个体发育为成体之前诱发的任何有害影响。
致畸作用:致畸物引起畸形的过程致畸物:能引起畸形的环境因子致畸作用敏感期:器官形成期的胚胎对致畸物最为敏感,一般称为危险期或致畸敏感期.致畸指数:2.发育毒性有哪些主要表现?(1)发育生物体死亡:受精卵未发育即死亡或胚泡未着床即死亡,或着床后发育到某一阶段死亡。
早早孕丢失:受精卵运转、着床及着床时,约7天左右。
自然流产:20周前;死胎:20周以后死亡。
(2)生长改变:生长迟缓。
胎儿生长发育指标低于正常对照均值2个标准差(3)结构异常:胎儿形态结构异常,即畸形。
(4)功能缺陷:生理、生化、免疫、行为、智力等方面的异常。
5.出生缺陷:婴儿出生前即已形成的发育障碍,包括畸形和功能缺陷。
6.不良妊娠结局:妊娠后不能产生外观和机能正常的子代,包括所有的不良结果,如流产、死胎、死产、宫内生长迟缓、发育异常、新生儿和婴幼儿期死亡等。
3.发育各阶段毒作用特点1.着床前期从受精时算起,到完成着床之前。
一般认为,此时很少发生特异的致畸效应,易发生胚胎死亡。
2.器官形成期着床后孕体即进入器官形成期,直到硬腭闭合。
细胞增殖,细胞移动,细胞与细胞交互作用和组织改造器官形成期的胚胎对致畸物最为敏感,一般称为危险期或致畸敏感期.发育毒性的表现以结构畸形最为突出,也可以有胚胎死亡和生长迟缓。
3.胎儿期器官形成结束(以硬腭闭合为标志)后即进入胎儿期。
以组织分化、生长和生理学的成熟为主。
接触发育毒物很可能对生长和功能成熟产生影响,如免疫系统、中枢神经系统和生殖器官的功能异常等。
这些改变出生前表现不明显,需要出生后对子代的仔细观察和检查才能发现。
胎儿期外源化学物的不良作用主要表现为生长迟缓、特异的功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。
4.围生期和出生后的发育期“围生”两字可以了解是指“出生前后”,围生期就是指出生前后的一个阶段。
研究较多的是发育免疫毒性、神经行为发育异常和儿童期肿瘤。
4.发育毒性作用的特点致畸作用敏感期是器官发生期剂量反应关系复杂典型致畸作用的剂量-反应曲线的斜率比较大发育毒性尤其是致畸作用存在明显的物种差异5.常用的发育毒性替代试验第十章第十一章1.名词解释:安全性,:即在规定条件下化学物暴露对人体和人群不引起健康有害作用的实际确定性。
(化学物在规定的使用方式和用量条件下,对人体健康不产生任何损害)。
安全性评价: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),并外推和评价在规定条件下化学物暴露对人体和人群的健康是否安全。
(通过动物实验和对人群的观察,阐明某种化学物的毒性及潜在危害)。
危险度:也称为危险性或风险度,指在具体的暴露条件下,某一种因素对机体、系统或(亚)人群产生有害作用的概率。
可接受危险度,:是指公众和社会在精神、心理等各方面均能承受的危险度。
某化学物致癌性的危险度在百万分之一(10-6)或以下由于绝对安全是不存在的,完全不接触化学物质也是不可能的。
只要人类接触与使用化学物质就要冒一定的风险。
实际安全剂量,:与可接受的危险度相对应的化学毒物的接触剂量。
危险度评价:是指特定的机体、系统或(亚)人群暴露于某一危害,考虑到有关因素固有特征和特定靶系统的特征,计算或估计预期的危险的过程,包括确定伴随的不确定性。
2.四阶段毒理学安全性评价的主要内容第一阶段:急性毒性和局部毒性第二阶段:重复剂量毒性、遗传毒性与发育毒性试验第三阶段:亚慢性毒性试验、生殖毒性试验和毒动学试验第四阶段:慢性毒性试验和致癌试验3.外源性化学物危险性评价的主要步骤。