毒理学基本概念
毒理学毒理学基本概念
l mg ka bodpveight)
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Symbol
Skull and cro^sbopc^
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0.5
• (poison, toxicant, toxic agent/substance): 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 的物质(属法规管理术语)•毒物与非毒物之间没有绝对界限，取决于接触的剂量和接 触的条件
第一章毒理学基本概念
第一节 定义和术语 第二节 剂量、剂量-效应关系和剂量-反应关系 第三节 表示毒性的常用指标 第四节 安全限值
第一节 定义和术语
1 毒物（toxicant，poisons，toxic agent）
➢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 反应的外源化学物称为“毒物”。
4 毒效应谱（spectrum of toxic effects）
➢ 外源化学物与机体接触后引起毒效应，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。毒效应随着剂量的增 加而产生一系列的性质与强度的变化，称之为毒 效应谱。
➢ 生理负荷增加→生理变化不明显→亚临床改变→ 患病率（临床中毒症状）→死亡率
➢ 例如:
痛痛病
☻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，因而取名“痛痛病”。发病是由于神 通川上பைடு நூலகம்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。
毒理学基本概念
第二节 剂量、剂量-反应关系
一、剂量
剂量是指给予机体或与机体接触的毒物的数量。 ➢ 单位：mg/kg体重，或mg/m3空气，mg/L水。 ➢ 涉及剂量的概念时，应说明损害作用的性质和
程度。 ➢ 说明某种毒物的剂量时，须说明给予的途径。
二、量反应与质反应
反应指外源化学物与机体接触后引起 的生物学改变。
Βιβλιοθήκη Baidu
毒性的影响因素：
结构：功能团，基团的电荷性，光学 异构现象；
理化性质：溶解度，解离度，pH，旋 光度，表面张力等。
（三）毒性作用及分类
毒性作用：是指外源化学物对生物体的损害作 用。
（1）速发或迟发性作用 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。 在一次或多次接触某种外源化学物后，经一定
也称最小有作用剂量，指在一定时间 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低剂量。
包括急性阈剂量（Limac）和慢性阈剂 量（Limch）。
三、最大无作用剂量
指某种外源化学物在一定时间内按一定方 式或途径与机体接触后，根据现有认识水 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。
毒理学基本概念
小结
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。有时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。
Dermal LD50
(single application to skin of rabbits) mg/kg
Probable Lethal Dose for Man
1 Extremely 1 or less Toxic
10 or less
5 or less
1 grain (a taste, a drop)
5 Practically 5000Non-toxic 15,000
10,000100,000
2820-22,590
1 litre (or 1 quart)
6 Relatively 15,000 or Harmless more
源自文库
100,000
22,600 or more 1 litre (or 1 quart)
受到损害的生物或组织器官称为靶生物或 靶器官，未受损害的即为非靶生物或非靶器 官。
毒理学毒理学基本概念
18
效应生物学标志
• 效应生物学标志（biomarker of effect）：指外源化学物 引起的机体中可以测得的生理、生化、行为或其他方面的 改变。包括：
① 早期生物效应（early biological effect） ② 结构和/或功能改变（altered structure/function） ③ 疾病（disease）
22
7. 效应与反应
• 效应（effect）：也叫量反应（gradual response），指外源化 学物与机体接触后产生的生物学改变，可以用计量单位来表示， 如mg、mmHg、U等，属于计量资料 • 反应（response）：也叫质反应（quantal response），指外源 化学物与机体接触后产生某种效应的个体在群体中所占的比率， 一般用百分率或比值表示，属于计数资料
11
外源性化合物 暴露
吸收 分布 代谢 排泄
靶器官 终毒物 分子，细胞，器官 毒效应
化学物质与生物机体的有害交互作用
12
毒效应谱
• 毒效应谱（spectrum of toxic effects）：指毒效应的性质和强度的变 化，可以从机体负荷增加、轻微生理、生化改变到出现中毒症状、体 征，直至死亡： (1) 机体对外源化学物的负荷（body burden）增加
曲线 剂量-效 应关系 量反应（最大效 应的分数）， Log剂量 质反应（累积反 应者分数）， Log剂量
毒理学基本概念
2、按化学结构和理化性质分类
按化学结构分：
芳香胺
卤代碳氢化合物
· · ·
按毒物理化性质： 气体 液体 粉尘
7
第7页/共45页
3、按毒性级别分类 分级标准见P133 表6-11
极毒、剧毒、中等毒、低毒、实际无毒、无毒
4、按分类毒作用性质和部位
肝毒物、肾毒物、神经毒物
5、按毒物生物学效应
致癌物、致畸物和致突变物
如，体内缺乏NADH高铁血红蛋白还原酶的人，对亚硝酸盐及其 他能引起高铁血红蛋白血症的外源化学物特别易感。
19百度文库
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毒作用的描述 P14
• 量反应(graded response) ----效应：指一定量的
某一物质与机体接触后所引起的生物学变化，属于剂量资 料，有强度和性质的差别，变化的程度可以用剂量单位来 表示。 效应是对个体而言。
（四）损害作用与非损害作用 P15
损害作用(adverse effect) 应具有的特点： 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 机体功能容量或对额外应激状态的代偿能力
降低 代偿能力：当体内组织或器官局部发生病变时，病
变部位功能降低，此时健部组织通过自身功能的加强来弥补 病变部位的功能不足的能力。
如：脑是甲基汞的靶器官，肾脏是镉的靶器官
• 毒作用的强弱，主要取决于该物质在靶器 官中的浓度。但靶器官不一定是该物质浓 度最高的场所。
毒理学的基本概念
毒理学的基本概念
第一篇：毒理学的基本概念
第一章毒理学的基本概念
一、术语：
1、毒理学：研究外源性化学物质对生物机体损害作用及二者之间相互作用的科学。T oxicology=T oxikon(毒物)+Logols(描述)
2、食品毒理学：从毒理学角度出发，研究食品中可能含有外源性化学物质对动物的毒作用机理，检验评价食品、畜产品的安全性，确保人类安全
动物毒理学：研究外源性化学物质与动物机体间相互作用的科学。
3、毒物poisonortoxicant
在一定条件下，对生物体产生损害或者使机体出现异常反应的外源性化学物质。
①毒物是个相对概念
马杜霉素5mg/kg6 mg/kg10 mg/kg
F是必须微量元素，过多抑制骨磷酸化酶，在骨骼中形成CaF2导致低钙
血症，氟斑牙。
②毒物分类：世界登记的化学物有500万种，人类接触的有6~7万种。工业化学品：生产原料中间，副产品，废弃物。
食品中有毒物质：添加剂，防腐剂，着色（苏丹红）
环境污染物：工业三废（汞，砷）（水侯病）
日用化学品：化妆品，杀虫剂，洗涤剂（含磷的洗衣粉→赤潮）
农用化学品：化肥，农药，除草剂，保鲜剂
军事毒物：芥子气（伊拉克战争起源）
4、毒素（toxin）是一类特殊毒物，由活机体产生，其化学结构不清楚。
5、中毒（tocication）机体受到毒物的作用而引起功能性或器官性病变，根据病变发生快慢分为急性，亚慢性，慢性中毒。
二、毒理学的发展简史
（一）中国
1、最早记录毒物学知识见于《周礼》，《山海经》，《尔雅》，《诗经》。
2、汉朝，刘安撰写《淮南子，修务训》记载“神农乃始教民，尝百草之滋味，一日遇七十毒。
毒理学基础_名词解释和简答题
毒理学基础_名词解释和简答题
名词解释
绪论
1、毒理学（toxicology）：毒理学的传统定义是研究外源化学物对生物体损害作用的学科。
2、现代毒理学：它已发展为所有外源因素对生物系统的损害作用，生物学机制，安全性评
价与危险性分析的学科。
2 3、替代法（alternatives）：又称“3R”法，即优化试验方法和技术，减少受试动物数量痛苦，取代整体动物实验的方法。
一．毒理学基本概念
1、易感生物学标志（biomarker of susceptibility）：是关于个体对外源化学物的生物
易感性的指标，即反应机体先天具有或后天获得的对暴露外源物质产生反应能力的指标。
2、外源化学物（xenobiotic）：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
体在体内呈现一定生物学作用的化学物质，又称为“外源生物活性物质”。
3、生物学标志（biomarker）：是指外源化学物通过生物学屏障进入组织或体液后，对该
外源化合物或其生物学后果的测定指标，可分为暴露标志、效应标志、易感性标志。
4、暴露生物学标志（biomarker of exposure）：是测定组织、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。
5、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，包括反映早期的生物效应、结构和（或）功能改变、及疾病的三类标志物，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。
毒理学基本概念和现代研究进展
毒理学基本概念和现代研究进展
毒理学是研究各种化学物质或物理因素对生物体产生的有害效应的多学科综合
科学。毒理学由体外毒理学和体内毒理学两部分组成。体外毒理学是从药效学、化学物质毒性、生态毒理学等方面研究毒物的作用机制、致毒机理等。体内毒理学则研究毒物在生物体内的吸收、转运、代谢、毒性作用等。
毒理学的发展历程可以追溯到古代。在中国传统药学中就曾存在对毒物的认识。古人在治疗中使用有毒药物时，会总结毒物症状和治疗方法。例如古代著名的毒药“三仙散”中使用的的三种毒物分别为雄黄、砒霜和葶苈子。到了现代，毒理学已成为一门成熟的学科，其在人类健康和环境保护方面起到重要作用。
毒物的作用形式主要有急性毒性和慢性毒性。急性毒性是指毒物急速进入机体
后在短期内产生强烈的毒性反应，甚至导致死亡。如有毒气体中毒、药物过量等。而慢性毒性则表现为毒物长时间、低剂量的暴露导致的慢性损伤，可能在生物体内积累，通过多次作用最终导致疾病或器官受损。例如长期接触化学污染物会导致肺癌、胃癌等恶性肿瘤的发生。
随着化学物质广泛地应用于各行各业，毒物的种类也越来越多，毒理学在现代
社会中依然发挥着重要作用。许多科学家通过经典理论和最新技术对毒物进行研究，使毒理学取得了很多进展。现代毒理学从分子、细胞、组织、器官到个体和群体各层次，综合运用分子、生物学、生化学、免疫学等多个学科，对毒物产生的有害生物效应进行全面分析，提供有益的信息，为人类健康和安全提供支持。
毒理学的发展离不开先进的技术手段。先进的高通量筛选技术可以快速、有效
地分析化学物质的毒性和效应，从而识别化合物中存在的毒素成分，寻找潜在的毒性作用靶点。计算毒理学则进一步通过模拟软件，为毒物的毒性安全预测提供新手段。此外，毒理学还可以通过肝细胞工程技术等生物学技术应用，模拟人体内化学物质、药物等物质的生物反应，确定毒物的热力学特性和毒性。”大数据“和AI技
毒理学基础知识
毒理学基础知识
毒理学是研究化学物质对生物体（包括人类、动物和植物）的毒性效应和作用机制的学科。以下是毒理学的一些基础知识。
1.毒性（Toxicity）：毒性是指化学物质对生物体产生不良影响的性质。毒性可以是急性的，也可以是慢性的，取决于剂量和暴露时间。
2.剂量（Dose）：剂量是指化学物质进入生物体的量。剂量通常以毫克（mg）或微克（μg）来衡量，并且与毒性效应的强度有关。
3.急性毒性（Acute Toxicity）：急性毒性是指化学物质在短时间内对生物体产生的毒性效应。急性毒性试验通常包括口服、皮肤接触或吸入染毒。
4.慢性毒性（Chronic Toxicity）：慢性毒性是指化学物质在长期暴露下对生物体产生的毒性效应。慢性毒性试验通常涉及长期喂食或重复剂量。
5.致突变性（Mutagenicity）：致突变性是指化学物质引起基因或染色体突变的潜力。致突变性通常通过体外试验来评估。
6.生殖发育毒性（Reproductive and Developmental Toxicity）：生殖发育毒性是指化学物质对生殖系统和发育中
的胚胎的毒性效应。这通常通过体内试验来评估，包括对怀孕动物的研究。
7.致癌性（Carcinogenicity）：致癌性是指化学物质引起癌症的潜力。致癌性通常通过长期动物实验和流行病学研究来评估。
8.毒理学测试方法：毒理学测试方法包括体外试验（如细胞培养试验）和体内试验（如动物实验）。体外试验通常用于快速筛选和评估化学物质的潜在毒性，而体内试验则用于更深入的研究。
9.安全限值（Safety Limits）：安全限值是指化学物质在食品、药品、化妆品等中的允许最大浓度。这些限值通常由监管机构设定，以确保产品的安全性。
6第二章毒理学基本概念
4.中毒（poisoning) 是指生物体受到毒物作用而引起机体功能性或 器质性改变出现的疾病状态。 通常，根据病变发生的快慢，中毒可分为急性中毒和慢性中毒。在 慢性中毒过程中有时可以出现急性发作。（职业临床呼吸系统或神经 系统慢性中毒的急性发作）。 通常情况下，任何一种化学物质要达到一定的剂量，在一定条件下 都可能对机体产生有害作用。也就是说化学物的毒效应总是与一定剂 量或者浓度联系在一起的（比如临床化学药物—西药等）。 P 15 表2—1某些化学物引起一组实验动物半数死亡的剂量LD 50
A第一节 毒性和毒效应
一、外源化学物和毒性
※几个基本概念
毒理学是从生物医学角度研究环境因素（包括化学因素、物理因素、 生物因素）对生物体的损害作用及其机制的科学。通常，在毒理学学 科研究工作中要使用到一些相关的名词（概念）： 1.外源化学物（xenobiotic) ：外源化学物是指在人类生活的外界环 境中存在、可能与机体暴露（接触）并进入机体，通过代谢转化在体 内呈现一定的生物学作用的化学物质。又叫作“外源生物活性物质”。 2.内源化学物：它是指机体内原来已经存在的和代谢过程中所形成的 产物或中间产物。 那么我们毒理学所研究的就是这些外源化学物和内源化学物对生物 体的损害作用，而不是有益作用（如营养作用、药物的治疗作用等）。 3. 毒性（toxicity)：是指化学物引起的有害作用的固有能力。通 常，毒性是物质一种内在的、不变的性质，往往取决于物质的化学结 构。 化学物对机体健康引起的有害作用称为毒效应（作用强度）。
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第三节 剂量和剂量-反应关系
一、剂量和暴露特征
Dose
THE KEY CONCEPT in Toxicology
2．在整体动物的量反应 剂量-效应关系曲线一般 可呈现上升或下降的不 同类型的曲线，呈双曲 线型、直线型或S-形曲 线等多种形状 从剂量-效应关系确定受 试物的LOAEL 和NOAEL
四、质反应和剂量-反应曲线
剂量-反应关系曲线的基本类型是 S-形曲线
剂量-反应曲线反映了人体或实验动物对外 源化学物毒作用易感性的分布 S-形曲线反映个体对外源化学物毒作用易感 性的不一致性
中毒（poisoning）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。
毒物（toxic substance，poison, toxicant）， 是指在较低的剂量下可导致机体损伤的物质， 是法规管理的名词
"All substances are poisons; there is none which is not a poison. The right dose differentiates a poison and a remedy." -Paracelsus
二、损害作用与非损害作用
外源化学物对机体的损害作用（adverse effect），是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 加环境应激的反应能力
外源化学物对机体的非损害作用（nonadverse effect）中，机体发生的生物学 变化应在机体适应代偿能力范围之内， 机体对其它外界不利因素影响的易感性 也不应增高
损害的那部分易感人群
四、生物学标志
生物学标志(biomarker)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 暴露标志，效应标志和易感性标志
接 触 标 志
效 应 标 志
暴 露 吸 收 剂 量 靶 剂 量 生 物 学 效 应 健 康 效 应
易 感 性 标 志 从 暴 露 到 健 康 效 应 的 模 式 图 和 与 生 物 学 标 志 的 关 系
1. 暴露生物学标志(biomarker of exposure)
2. 是测定组织、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
➢ 包括反映内剂量和生物效应剂量两类
➢ 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
• Toxic effects may be local or systemic
Exposure
Time of Exposure
• How long an organism is exposed to a chemical is important
Duration and frequency contribute to dose. Both may alter toxic effects.
X
=
Exposure
Route of Exposure
• The route (site) of exposure is an important determinant of the ultimate dose—different routes may result in different rates of absorption.
Aspirin Vitamin A Oxygen
Beneficial Dose 300 – 1,000 mg 5000 units/day 20% (Air)
Toxic Dose 1,000 – 30,000 mg 50,000 units/day 50 – 80% (Air)
给予剂量 (administered dose),又称潜在剂量(potential dose) 应用剂量(applied dose) 内剂量(internal dose) ,又称吸收剂量(absorbed dose) 送达剂量(delivered dose) 生物有效剂量(biologically effective dose) ,又称靶剂量 (target dose)
毒物分类
毒物分类目的：有助于了解毒物的化学和生 物学特性、有助于制定法规、有助于管理、 有助于毒理学研究
按用途和分布范围分：工业化学品、食
品添加剂、日用化学品、农用化学品、医 用化学品、环境污染物、生物毒素、军事 毒物、放射性物质
按化学结构、理化性质、毒性级别、毒作 用性质和靶器官、毒作用生理生化机制等 进行分类
Acute Exposure = usually entails a single exposure
Chronic Exposures = multiple exposures over time (frequency)
二、剂量-反应关系和量反应、质反应
1．剂量-效应关系(dose-effect relationship)或 剂量-反应关系(dose-response relationship)
反应(response)是质反应(quantal response)，指 暴露某一化学物的群体中出现某种效应的 个体在群体中所占比率，一般以百分率或 比值表示，如死亡率、肿瘤发生率等。其 观察结果只能以“有”或“无”、“异常” 或“正常”等计数资料来表示。
三、量反应和剂量-效应曲线
1．在游离器官/组织的量 反应
Father of Modern Toxicology Paracelsus—1564
“All things are poisonous, only the dose makes it non-poisonous.” Dose alone determines toxicity
All chemicals—synthetic or natural—have the capacity to be toxic
暴露剂量以单位体重暴露外源化学物的量 (如mg/kg体重)或环境中浓度(mg/m3空气 或mg/L水)来表示
暴露特征是决定外源化学物对机体损害作用的 另一个重要因素
1.暴露途径:经口、吸入和经皮
2.暴露期限:将动物实验按染毒期限分成急性、 亚急性、亚慢性和慢性毒性试验四个范畴
3.暴露频率:一次染毒可引起严重的毒作用， 分次染毒而总量相同可能不引起毒作用
• Four important processes control the amount of a chemical that reaches the target site.
Absorption
Tissue distribution
Metabolism
Excretion
Dose
Determines Whether a Chemical Will Be Beneficial or Poisonous
• Toxicity is a function of the effective dose (how much) of a foreign chemical (xenobiotic) at its target site, integrated over time (how long).
• Individual factors such as body weight will influence the dose at the target site
三、选择性毒性、靶器官 和高危险人群
选择性毒性(selective toxicity)是毒作用的普
遍特点，可发生在物种之间、个体内(易感器官 为靶器官)和群体内(易感人群为高危险人群)
靶器官(target organ) :外源化学物可以直接
发挥毒作用的器官
高危险人群(high risk group) :易受环境因素
Dermal (skin) Inhalation (lung) Oral ingestion (Gastrointestinal) Injection
• The route of exposure may be important if there are tissue-specific toxic responses.
当纵坐标标识单位由概率单位表示时，对Baidu Nhomakorabea S形曲线即转换为直线
第二节 外源化学物作用于 人体的毒效应谱
一、毒效应谱(spectrum of toxic effects) 随剂量量增加可以表现为 ①机体对外源化学物的负荷增加 ②意义不明的生理和生化改变 ③亚临床改变 ④临床中毒
⑤甚至死亡
致癌、致突变和致畸胎作用
适应（adaptation）是机体对一种通常能 引比有害作用的化学物显示不易感性或 易感性降低
Exposure
• In order for a chemical to produce a biological effect, it must first reach a target individual (exposure pathway).
• Then the chemical must reach a target site within the body (toxicokinetics).
即随着外源化学物的剂量增加，对机体的毒效 应的程度增加，或出现某种效应的个体在群体 中所占比例增加
剂量-反应关系研究在毒理学中有重要的意义
2．效应和反应
效应(effect)是量反应（gradual response）， 表示暴露一定剂量外源化学物后所引起的 一个生物个体、器官或组织的生物学改变。 此种变化的程度用计量单位来表示。
Dose
• The magnitude of the toxic response is proportional to the concentration (how much) of the chemical at the target site.
• The concentration of a chemical at the target site is proportional to the dose.
第二章 毒理学基本概念
第一节 毒性和毒效应
一、外源化学物和毒性
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”。
毒性（toxicity）是指化学物引起有害作用的固 有的能力。 化学物对机体健康引起的有害作用称为毒效应
抗性（resistance）用于一个群体对于应激 原化学物反应的遗传机构改变，以至与 未暴露的群体相比有更多的个体对该化 学物不易感性
耐受（tolerance）对个体是指获得对某种 化学物毒作用的抗性，通常是早先暴露 的结果，导致对该化学物毒作用反应性 降低的状态
二、毒作用分类
1.速发性与迟发性作用 (immediate effect and delayed effect) 2.局部与全身作用 (local effect and systemic effect) 3.可逆与不可逆作用 (reversible effect and irreversible effect) 4.高敏感性(hypersensitivity) 5. 特异体质反应(idiosyncratic reaction)
➢ 如与外剂量相关或与毒作用效应相关， 可评价暴露水平或建立生物阈限值
2.效应生物学标志（biomarker of effect） 指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 bilological effect）、结构和/或功能改变（altered tructure/functon）、及疾病（disease）三类 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