食品中外源外源化学物致突变作用

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食品中外源化学物的毒性

第一章食品中外源化学物的毒性

损伤和影响因素

第一节食品中外源化学物引起的毒性损伤

一、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，其中包括损害作用和非损害作用。损害作用是外源化学物毒性的具体表现。有害作用也称为健康效应(health effect)，即引起功能紊乱、损伤、疾病或死亡的生物学效应。损害作用、有害作用和毒作用具有相同的含义。

外源化学物对机体的损害作用(adverse effect)，具有下列特点：

1. 机体的正常形态学、生理学、生长发育过程受到影响，寿命可能缩短。

2. 机体功能容量降低。

3. 机体对外加应激的代偿能力降低。

4. 机体对其他某些环境因素不利影响的易感性增高。

决定一种效应是否是有害作用需要专家的判断。在试验中观察到的效应，是否是有害效应，这依赖于该效应的性质。例如，有机磷酸酯农药引起的血浆胆碱酯酶抑制不应认为是毒性效应，虽然是一种效应，可作为接触标志物。肝重量的可逆性增加可能是适应性反应，而不是毒效应，但需要进行辅助的研究。

外源化学物对机体的非损害作用(non-adverse effect)与损害作用相反，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，当机体停止接触该种外源化学物后，机体维持体内稳态的能力不应有所降低，机体对其他外界不利因素影响的易感性也不应增高。

应该指出，损害作用与非损害作用都属于外源化学物在机体内引起的生物学作用。而在生物学作用中，量的变化往往引起质的变化，所以非损害作用与损害作用具有一定的相对意义。正如在健康和疾病状态之间没有一个绝对的分界，存在亚健康状态和亚疾病状态一样，有时也难以判断外源化学物在机体内引起的生物学作用是非损害作用还是损害作用。随着生命科学的进展，将不断出现新的概念和方法，有可能过去认为是非损害作用的生物学作用，会重新判断为损害作用。因此，应充分地认识到对损害作用与非损害作用判断的相对性和发展性。

食品毒理学—外源化学物毒性

第二章食品中外源化学物毒性

损伤和影响因素

第一节毒物、毒性和毒作用

一、毒物与中毒

1.毒物(poison)

毒物：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。

毒物与非毒物之间无明显界限，两者是相对的，在一定条件下可以互相转化。

2.毒素（toxin）

毒素是毒物的一种，特指由活的生物有机体产生的一类特殊毒物。

包括植物毒素、动物毒素（毒液）、细菌毒

素（内毒素、外毒素）、霉菌毒素等。

3.中毒（toxicosis,intoxication）

毒物进入机体后，引起相应的病理过程叫中毒。

2、剂量

通常指机体接触化学物质的量或给予机体化学物质的量，单位为mg/kg体重、mg/cm2皮肤等。

不同途径接触，引起毒性反应的剂量也不同。

三、损害作用与非损害作用

1. 损害作用(adverse effect)

是外源性化合物毒性的具体表现。特点有：（1）使机体正常形态、生长发育过程受到影响，寿命缩短；

（2）造成机体功能容量或对额外应激状态的代偿

能力降低，如进食量、体力劳动负荷能力等

涉及解剖、生理、生化和行为等方面的指标

的改变；

（3）维持机体内稳态的能力下降；

（4）对其他环境有害因素的易感性增高。

2.非损害作用(non-adverse effect)

外源性化合物对机体的非损害作用与损害作用相反。特点：

（1）不造成机体形态、生长发育过程及寿命的改变；

（2）不影响机体的功能容量的各项指标改变；

（3）不降低机体维持稳态的能力和对额外应激状态代偿的能力；

外源化学物的毒性和影响因素

毒作用带(toxic effect zone): 指阈剂量作用下限与致死毒作用上限之间的距离急性毒作用带(acuto- toxic effect zone, Zac)=LD50/LIMac(急性毒性最小有作用剂量) 慢性毒作用带(chronic- toxic effect zone, Zch)= LIMac / LIMch
毒作用机制
人体由75万亿个细胞组成，包括200种不同性质的细胞，共约4万个基因。外源化学物进入机体后，在靶部位与关键性的生物大分子作用，引起各种结构和功能异常，当超过机体的解毒功能、修复功能和适应能力时，就出现毒作用。毒作用机制是复杂的，主要涉及干扰正常受体-配体的相互作用、干扰生物膜功能、干扰细胞能量生成、与生物大分子共价结合、氧自由基过量生成、细胞内钙稳态失调、细胞因子和细胞信号转导途径紊乱、选择性细胞致死毒性、细胞程序性死亡(凋亡)、癌基因等肿瘤相关基因突变等等。
食品中外源化学物的毒性及影响因素
损害作用(adverse effect)具有下列特点： 1. 机体的正常形态学、生理学、生长发育过程受到影响，寿命可能缩短。 2. 机体功能容量降低。 3. 机体对外加应激的代偿能力降低。 4. 机体对其他某些环境因素不利影响的易感性增高。
食品中外源化学物的毒性及影响因素
表示毒性的常用指标
5. 阈值（阈剂量和阈浓度）为一种物质使机体(人或实验动物)刚开始发生效应的剂量或浓度，即稍低于阈值时效应不发生，而达到或稍高于阈值时效应将发生。一种化学物对每种效应都可有一个阈值，因此一种化学物可有多个阈值。对某种效应，对不同的个体可有不同的阈值。

8第七章外源化学物致突变作用8-1

1.概念：基因中DNA序列的变化。亦称点突变，是组成一个染色体的一个或几个基因发生改变，不能用光学显微镜直接观察。
2.类型：（1）根据基因结构的改变分类：
碱基置换、移码突变
（一）碱基置换（base substitution）
某一碱基配对性能改变或脱落所致的突变。转换：同类碱基间的取代。颠换：不同类碱基间的取代。
第三节外源化学物致突变作用的机制及后果
化学物质致突变的靶点－诱导基因突变和染色体畸变的靶分子：DNA －诱导染色体数目改变的靶部位：有丝分裂或
减数分裂的成分，Hale Waihona Puke Baidu纺锤丝。
致突变的机制： DNA损伤－修复－突变
一、引起突变的DNA变化（以DNA为靶的直接诱变）
DNA损伤：致突变物引起DNA变化的理化性质发生改变，可以表现为水解、脱嘌呤、脱嘧啶、异构互变、碱基旋转、解离，以及环境因素。
2.变异(variation)：亲子之间或子代个体之间出现不同程度的差异, 称为变异。
意义：遗传使物种保持相对稳定，变异使物种不断进化。
3.突变(mutation)：发生频过率程低长，
遗传物质本身的变化及引起的变异。
自发突变：物种进化
突变诱发突变
物理、化学、生物等环境因素引起。
新品种培育、选择、改良人类健康危害

五章外源化学物质突变作用

毒
在光学显微镜下观察到，称为染色体畸变；
理
若小于这一下限，不能在镜下直接观察到，要依靠对其后代的生理、生化、结
学
构等表型变化判断突变的发生，称为基因突变(gene mutation），亦称点突变
(point mutation）。
环境毒理学
环境毒理学
化
(一)、基因突变(gene mutation)
2．整倍体整倍体(euploid)指染色体数目的异常是以染色体组为单位的增减，如形成三倍体 (triploid)、四倍体(tetroploid)等。在人体，3n 为69条染色体，4n为92条染色体。在肿瘤细胞及人类自然流产的胎儿细胞中可有三倍体细胞的存在。发生于生殖细胞的整倍体改变，几乎都是致死性的。
五、致突变性评价方法
检测外来化学物的致突变性一般通过致突变实验来进行。
其目的主要有两点： ①检测外源化学物的致突变性，
预测其对哺乳动物和人的致癌性； ②检测外源化学物对哺乳动
物生殖细胞的遗传毒性，预测其对人体的遗传危害性。
观察
1、常用的致突变试验
化学
(一)细菌回复突变试验(Ames试验)
(induced mutation）。各物种的自发突变频率较低, 而诱发突变比较常见, 诱发突变指由于
物理、化学、生物等环境因素引起的突变。至今, 已发现相当数量的外源化学物能损伤遗传物质，从而诱发突变，这些物质称为致突变物或诱变剂（mutagen），也称为遗传毒物(genotoxic agent）。

食品毒理学重点

食品毒理学

（一)

1、毒性:内剂量、外剂量、生物学标志物有哪些？分别的意义

（1）接触剂量,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,可以是单次接触或某浓度下一定时间的持续接触。

(2）吸收剂量，内剂量：是指外源化学物穿过一种或多种生物屏障，吸收进入体内的剂量.

（3)生物学标志：指针对通过生物学屏障进入组织或体液的化学物质或其代谢产物、以及它们所引起的生物学效应而采用的检测指标，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三类.

（1）接触标记:可检查在细胞、组织或体液内某些致癌物的含量，用以衡量接触的水平。这类标记测定结果只说明机体接触情况，不说明所接触物质对机体，特别是靶细胞是否已起作用。（2)生物效应标记：反应致癌物对于靶子或相类似部位所造成的损害，这些损害可能与肿瘤有关。(3）敏感性标记：是一类衡量致癌物反应性个体差异的标记.可用于检查出肿瘤高危个体。以上三类生物标记在化学致癌研究中常用于三个方面: （1）病因学研究确立某种因素与某种肿瘤之间的因果关系。(2)用于危险度评价使用生物有效剂量衡量PAH的危险度比其他接触参数更为直接。比利用肿瘤发生率作为观察指标更为敏感,更有利于是危险度评价应用于预防。(3）用于干预试验中临床流行病学观察。

2、靶器官

外源化学物可以直接发挥毒作用的器官就称为该物质的靶器官。

（许多化学物质有特定的靶器官,另有一些则作用于同一个或同几个靶器官.在同一靶器官产生相同毒效应的化学物质,其作用机制可能不同.某个特定的器官成为毒物的靶器官可能有多种原因。）

7 食品中化学毒物的致突变作用

二、非整倍体及整倍体的诱发
非整倍体可由细胞在第一次减数分裂时同源染色体不分离 (nondisjunction)，或在第二次减数分裂或有丝分裂过程中，姐妹染色单体不分离而形成。不分离的结果导致在细胞的一极，纺锤体接受了两个同源染色体或姐妹染色单体，而另一极则没有。如果分离受影响的仅为一条或一对染色体，在分裂后的子细胞中，一个细胞会多一条染色体，而另一个细胞则少条染色体，分别形成三体和缺体。非整倍体剂(aneugen)有多种机制导致细胞分裂异常，诱发非整倍体。其作用的靶可以为：①微管的合成和组装、纺锤体形成；②中心粒和极体的合成、分裂及其功能；②着丝粒蛋白的组装及其功能和着丝粒 DNA。性细胞减数分裂与有丝分裂的机理不同，其非整倍体形成的机制也有所不同，所以，利用体细胞非整倍体试验不能检测对减数分裂特异的非整倍体剂。
基因突变(gene mutation)指在基因中DNA序列的改变。基因突变是分子水平的变化，在光学显微镜下无法看见，一般是以表型(如生长、生化、形态等)的改变为基础进行检测，也可通过核酸杂交技术、DNA单链构象多态分析(SSCP)及DNA测序等方法检测 DNA序列的改变来确定。基因突变可分为以下几种基本的类型：
根据突变后基因产物功能的改变，基因突变可分为正向突变及回复突变。正向突变(forward mutation)是导致基因产物正常功能丧失的突变，回复突变(reverse mutation)则指使基因产物的功能恢复的突变。

致突变作用食品毒理学

第十五页，编辑于星期三：五点三十三分。
? 8、非程序性 DNA合成试验（ USD试验）
? 原理
正常情况下，于细胞有丝分裂周期中，仅
S期是DNA合成期。当 DNA受损伤时，损伤修复的 DNA合成主要在其他细胞周期，称程序外 DNA 合成，即 UDS ，因此发现 UDS增高，即表明DNA 发生过损伤。
③ 、将使基因库的遗传负荷增加。
（三）突变的修复机制
? 修复 (repairing) ：是对已发生分子改变的补偿
措施，使其回复为原有的天然状态。
? 修复的主要类型：
1 光修复
3重组修复
2 切除修复
4 SOS修复
第十页，编辑于星期三：五点三十三分。
四、致突变试验方法
（一）回复突变试验 1 细菌回复突变试验
第十一页，编辑于星期三：五点三十三分。
2、哺乳动物细胞细胞基因突变试验
试验原理
在加入和不加入代谢活化系统的条件下
，使细胞暴露于受试物一定时间，然后将细胞再传代培养，突变细胞在含有 6-硫代鸟嘌呤（ 6-thioguanine，6-TG ）或三氟胸苷（ trifluorothymidine ，TFT）的选择性培养液中能继续分裂并形成集落。基
生殖细胞的整倍体改变，几乎都是致死性的。
第七页，编辑于星期三：五点三十三分。
三、化学毒物致突变作用机制及后果

六章节外源化学物致突变作用及检测方法-精选文档

三. 其它的改变四. 突变的后果
(一) 生殖细胞突变 1.遗传病 2.增加下一代基因库的遗传负荷
基因库:指某一物种在特定时期中能将遗传信息传至下一代
的处于生育年龄的群体所含有的基因总和。
遗传负荷：指一种物种的群体中每一个携带的可遗传给下
一代的有害基因的平均水平。
3.生殖毒性:胚胎死亡,畸胎,胚胎功能不全及生长迟缓
国际环境致突变物致癌物防护委员会(ICPEMC)于1983年
提出致突变试验的遗传学终点分为5类:
①DNA完整性的改变(形成加合物,断裂,交联); ②DNA重排或交换; ③DNA碱基序列改变; ④染色体完整性改变; ⑤染色体分离改变。其中③实际上指基因突变,④指染色体畸变。
2. 选成套观察项目的原则
限制在一特定的部位,故称为点突变。
2.基因突变的种类： (1)碱基置换:指DNA核苷酸链上出现错误配对，某一碱基被另一碱基所致取代。
转换：同类碱基间的取代。颠换：不同类碱基间的取代。
ห้องสมุดไป่ตู้
（2）移码突变(frameshift mutation)在DNA碱基序列
中，插入或丢失一对或几对碱基,以致从受损点开始碱基
① 选择的遗传毒性试验应包括5种类型的遗传学
终点。
② 应包括多种进化程度不同的物种,如原核细胞,
低等和高等真核细胞。 ③ 体内试验与体外试验配合。 ④ 应包括生殖细胞和体细胞。

食品毒理学

一、食品毒理学的研究内容

1、食品安全性评价原理的基本概念和食品外源化学物与机体相互作用的一般规律。

2、食品外源化学物毒理学安全性评价程序和危险度评价的概念和内容。

3、食品中各主要外源化学物（天然物、衍生物、污染物、添加剂）在机体的代谢过程中对

机体毒性危害及其机理。

二、食品毒理学的作用

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健康的危害，检验和评价食品（包括食品添加剂）的安全性或安全范围，从而达到确保人类健康的目的。

三、食品毒理学的研究对象

外源化学物既包括有一定毒性的化学物（如农药、兽药），也包括毒性很小通常不称为“毒物”的化学物（如食用色素），以及潜在有益作用的化学物（如大蒜氨酸）。

二、表示毒性的常用指标致死剂量、阈剂量、最大无作用剂量、毒作用带。

二、外源化学物的主要吸收途径呼吸道、消化道和皮肤

三、毒物在体内的贮存部位包括：与血浆蛋白结合、肝和肾、脂肪组织、骨骼组织

四、毒物被排泄出体外的途径：经肾脏排泄、经肝与胆排泄、经肺和其它途径排泄

三、外源化学物经代谢活化生成的活性代谢产物包括

1、生成亲电子剂

2、生成自由基

3、生成亲核剂

4、生成氧化还原剂

四、代谢反应过程分为：

1、I相反应，主要包括氧化、还原和水解反应。通过I相反应，使毒物的分子暴露或增加功

能基团，例如-OH、-NH2、-SH或-COOH，通常仅导致水溶性少量的增加。

2、II相反应，又称结合反应，II相反应中，毒物原有的功能基因或由I相反应引入（暴露）

的功能基因与内源性辅因子反应。包括葡萄糖醛酸化、硫酸化、乙酰化、甲基化，与谷胱甘肽结合以及氨基酸结合，如甘氨酸、牛磺酸和谷氨酸。

食品毒理学·食品中外源化学物的毒作用机制

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自由基的类型
• 自由基种类很多，瞬间产生，但对人体重要的有5种： • 1.超氧化物自由基(·O2) ：数量最多； • 2．过氧化氢：产生破坏性极大的羟基自由基(·OH) ； • 3.羟基自由基(·OH) ：最活跃，造成体内脂质过氧化而
破坏细胞，也与糖类、氨基酸、核酸等反应，导致细胞死亡或突变； • 4．单腺态氧：体内的氧受紫外线照射产生大量不稳定的单腺态氧，和氯反应，造成脂质氧化； • 5．过氧化脂质：导致细胞精选膜课件失去功能、病变或死亡。
• 2、进行很多重要生化反应和生命现象的场所；
• 3、内外环境物质交换的屏障。
精选课件
5
一、外源化学物对生物膜组成成分的影响
• 1、某些化学物可引起膜成分的改变，如CCl4可引起大鼠肝细胞膜磷脂和胆固醇含量下降；SiO2可与人红细胞膜的蛋白结合，使红细胞膜蛋白α-螺旋减少。
• 2、化学物可影响膜上某些酶的活力。如有机磷可与突触小体及红细胞膜上的乙酰胆碱酶共价结合；对硫磷可抑制突触小体和红细胞膜Ca2+-ATPase。
第四章食品中外源化学物的毒作用机制第四章食品中外源化学物的毒作用机制主要内容?第一节概述?第二节食品中外源化学物对生物膜的损害作用?第三节食品中外源化学物对细胞钙稳态的影响?第四节自由基与生物大分子的氧化损伤?第五节食品中外源化学物与细胞大分子的共价结合?第六节食品中外源化学物致细胞表观遗传变异?第七节食品中生物毒素的中毒机制?第八节食品中其他物质的中毒机制第一节概述?终毒物

第六章_外源化学物致突变作用

诱发突变 (induced mutation)

是指人为的造成突变。它已被农、林、牧、渔业和园艺学家利用来培育和选择新种或良种。
特点：发生过程短，频率高，既可被人类利用，也可能对人类产生危害。

突变的类型

基因突变 (gene mutation)：一个或几个DNA 碱基
对的改变。用光学显微镜观察不到，必须通过生长

二、遗传学基础有丝分裂(mitosis)：指细胞核分裂的过程，一个细胞由此生成两个子细胞，每个子细胞具有与亲代细胞完
全相同的染色体。

有丝分裂中期染色体进一步浓缩成典型的形态，且分散排列在赤道面上，中期很适合做染色体的形态和结构方面的研究。减数分裂(meiosis)：是一种特殊的有丝分裂，通过两使染色体数目减少一半，成为单倍体。
碱基臵换的分类

转换(transition)：指原来的嘌呤被另一个嘌呤所取代或原来的嘧啶被另一个嘧啶所取代。颠换(transvertion)：指原来的嘌呤被另一个嘧啶所取代或原来的嘧啶被另一个嘌呤所取代。
一、基因突变

2.移码突变 (frameshift mutation)

发生一对或几对（3对除外）碱基减少或增加，以

（二）DNA链受损

1. 二聚体的形成

第七章外源化学物致突变作用

Down 综合征-为21-三体syndrome
发病率：1/800，1.25‰，以10亿人口计， 1.25‰x10亿=125万。体征：智力发育不全，发育迟缓，面容呆滞，眼距宽。眼裂小，外眼角上斜，鼻根扁平，张口伸舌，流涎水缺乏抽象的思维能力，只会发单音节。常伴有四肢、五官、内脏、皮肤等方面的异常。 50%患者伴有先天性心脏病，是死亡的主要原因。白血病的发病率高于常人20倍。
（妊娠最初3个月自然流产中有60%有染色体畸变）

非致死性突变（显性与隐性遗传）
遗传病发病率增加、新病种
增加基因库的遗传负荷
2.体细胞突变
肿瘤
其它：
衰老
心脑血管疾病 ……
癌基因的活化与抑癌基因失活
第四节机体对致突变作用的影响
DNA损伤的修复遗传因素

一、 DNA损伤的修复
1. 损伤耐受机制：指 DNA 遗传可绕过那些阻止 DNA 复制的DNA损伤。
AP位点
烷化作用主要发生在碱基的N1、N3、N7位置上。最容易发生在G的N7位置上，形成7-烷基鸟嘌呤。
例2：平面大分子嵌入DNA链
平面插入剂 1、9-氨基吖啶、ICR-191等。 2、非共价结合（或非共价与共价兼有） 3、移码突变
染料分子嵌入
TACGA ATCGGGTATT ATGCT TAGCCCATAA

食品毒理之致突变作用

第八章化学毒物的致突变作用
遗传毒理学－－研究化学物质及其它环境因素对机体遗传机构的毒作用
遗传毒理学的目的是检测在亚毒性暴露水平即能特异性地引起基因损伤，造成机体遗传特性改变的物质，研究其毒性作用特点及对人类的潜在影响。
内容
遗传毒理学主要研究 ☆致突变的作用机制 ☆应用检测系统发现和探究致突变物 ☆提出评价致突变物对健康危害的方
Ames致突变试验和大鼠致癌试验有较好的一致性。
（二）哺乳动物细胞基因突变试验
哺乳动物细胞基因突变试验是体外培养细胞的基因正向突变试验。
正向突变试验是利用培养的哺乳动物细胞系，观察特定基因座位上是否诱变产生突变体的试验。
常用的试验方法有小鼠淋巴瘤（IS 178y）细胞胸苷激酶位点（tK）突变检测、中国仓鼠卵巢细胞（CHO）及中国仓鼠成纤维细胞（V79）次黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖基酶位点（hgprt）突变检测和中国仓鼠卵巢细胞的AS52细胞株黄嘌呤鸟嘌呤转磷酸核糖基酶位点(gpt)突变检测。
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第三节致突变作用的机理及后果
有些致突变物以DNA为靶，诱导基因突变和染色体畸变。而有些致突变物则不以DNA为靶，常以有丝分裂和减数分裂的成分，如以纺锤丝为靶，诱导染色体数目的异常。
一、以DNA为靶的损伤机理
（一）DNA加合物形成

食品毒理学名词解释

1，毒物：一般认为，在一定条件下，较小剂量即能够对机体产生有害作用或使机体出现异常反应的外源化学物称为毒物。

2，毒性：是指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。

3，选择毒性：一种外源化学物只对某一种生物有损害作用，而对其他种类的生物不具有损害作用，或者只对生物体内某一组织器官产生毒性，而对其他组织器官无毒性作用，这种外源化学物对生物体的毒性作用称为选择毒性。

4，毒性作用：是指外源化学物对生物体的损害作用。

5，*速发性毒作用：某些外源化学物在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。

6，*迟发性毒作用：在一次或多次接触某种外源化学物后，经一定时间间隔才出现的毒性作用称为迟发性毒作用。

7，*局部毒性作用：是指某些外源化学物在机体接触部位直接造成的损害作用。

8，*全身毒性作用：是指外源化学物被机体吸收并分至全身后所产生的损害作用。

9，*外源化学物的可逆作用：是指停止接触后可逐渐消失的毒性作用。

10，*不可逆作用：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加深。

11，*外源化学物对形态的作用：是指机体组织形态发生的肉眼或镜下可见的病理变化。12，*外源化学物对功能性的作用：通常是指外源化学物引起靶器官功能的可逆性变化。13，过敏性反应：也称为变态反应或超敏反应，是指机体对某些抗原初次应答后，再次接受相同抗原刺激时，发生的一种以机体生理功能紊乱或组织细胞损伤为主的特异性免疫应答。

14，*特异体质反应：通常是指机体对外源化学物的一种遗传性异常反应。