第一章 卫生毒理学绪论

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描述毒理学
危Байду номын сангаас度评价
描述毒理学
主要研究内容: 毒性的鉴定-通过动物毒性试验 主要功能:
• 为安全性评价和危险度管理提供信息
• 为毒作用机制研究提供线索
描述毒理学试验的基本原则
化学物在实验动物产生的作用,可以外推 于人; 实验动物必须暴露于高剂量,这是发现对 人潜在危害的必需的和可靠的方法; 成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物 和人可能的暴露途径是基本的选择。
替代实验(3R)
3R:Alternatives 替代(replace) 减少(reduce) 优化(refine) 包括细菌培养、人和哺乳动物细胞组 织培养、特定动物器官、非生物人工系统 或计算机分析程序等。
(三)人群流行病学调查
根据动物试验结果和外来化合物本身的 性质,选用适当的观察指标,采用流行病学 的方法进行人群调查。人群调查的特点是可 以取得在人体直接观察的资料,但易受许多 其他混杂因素的影响和干扰;结果和评定必 须去伪存真,由表及里,并与动物实验结果 进行综合考虑分析,才能得出较为符合实际 的结论。
优点: 易于控制暴露条件 整体代谢功能与人体相近 能同时测定多种效应 能评价宿主特征的作用 (如:性别、年龄、遗传特征等) 能进行机制学研究
体内试验的局限性
动物暴露与人暴露相关的不确定性; 受控的饲养条件与人的实际情况不一致; 暴露的浓度和时间的模式显著的不同于 人群的暴露
研究新进展
• 毒理学研究方法和技术发展; • 组学研究 基因组学 (genomics) 蛋白质组学(proteomics) 细胞组学(cellomics或cytomics) • 生物信息学(bioinformatics)
• 毒理基因组学、毒理蛋白组学、毒物代谢组学、
芯片毒理学等学科的发展;
毒理学的发展趋势 采用多种方法结合起来评价化学物 的毒性将是一个重要趋势。

体外细胞、分子水平的毒性测试 与人体志愿者试验相结合的新模式将 成为主流,而以动物为基础的毒理学 研究将减少;
毒理学的发展趋势(续)
毒理学分支学科形成发展迅速,宏观和微观的 结合更为突出。 一方面毒理学的软件部分—管理毒理学仍将 是毒理学的研究热点之一,这将从宏观上为化学 毒物的管理提供科学依据; 另一方面,研究水平越来越精细,从细胞、 分子和基因水平研究毒理学问题将是普通的科学 工作。上述两方面既分化,又相互渗透和结合。
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化学物质。
内源化学物(endogenetics):
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。
毒物(toxicant):
较小剂量进入,干扰、破坏正常的 生理功能,引起病理变化,甚至死亡的 物质。
中毒(poisoning):
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。根据 病变发生的快慢,中毒可分为急性中毒、
毒性:物质对机体造成损害的能力
毒性大小一般用LD50 或IC50 来表示
LD50 of selected chemicals for rats or mice
Chemical LD50 (mg/kg) Chemical Sugar 29,700 Caffeine ethanol Vinegar Table salt Atrazine Malathion Aspirin 14,000 3,310 3,000 1,870 1,200 1,000 DDT Arsenic Parathion Nicotine Dioxin (TCDD) Botulin toxin LD50 (mg/kg) 130 100 48 3.6 1 0.001 0.00001
研究新进展 (续)
机制学研究 表观遗传学、低剂量兴奋性效应 外源性化学物安全性评价的策略新进展: 构效关系的定量分析,以及药效和药代 动力学模型来预测复杂化学物的接触危 险性。
基因组学/蛋白质组学(后基因组学)
DNA→ RNA→蛋白质 基因组学:结构和功能
蛋白质组学:表达谱和功能谱 亚细胞结构:细胞组学
安全性评价(safety evaluation)内容:
规定的毒理学程序和方法 化学物对机体产生的有害效应 通常接触条件下化学物对人体和人群 是否安全
危险度评价(risk assessment)内容:
危害鉴定 剂量—反应关系 接触(暴露)评定 危险度表征
安全性评价和危险度评价
○危险度评价是在安全性评价的基础上逐 渐发展起来的概念、理论及方法。 ○在安全性评价中是以安全性评价试验为 基础得出安全限值。在危险度评价中安 全性评价试验属于危害鉴定及剂量-反 应关系评定的部分内容。
危险度评价的意义
确定可接受的危险度及相应的实际安全剂 量(virtual safe dose,VSD)等化学物目标 管理指标; 为管理部门制订管理法规、卫生标准;确 定污染治理先后次序,评价治理效果等提 供科学依据。
危险性管理
依据危险性评估的结果,权衡出管理决 策的过程,必要时, 选择并实施适当的控制 措施,包括制定法规等措施。 危险性管理内容: 危险性评估 危险性管理措施的评估 管理决策的执行 监控和评述
• 参与法律、法规制定,提供技术支持、咨询;
• 对现有化学物提出优先管理的化学品,并为制
订安全限值提供理论依据;
• 对化学品分类、分级、标签管理提供技术支持、
咨询;
• 对新产品进行安全性评价,参与评审;
• 环境污染物健康危险度评价; • 化学事故的应急救援。
毒理学的研究方法
动物实验 体外试验 体内试验(in vivo test) 各种模型(in vitro test) 替代实验 (3R 原则)
体外试验的优点
影响因素少,易于控制 可进行深入的机制学或代谢方面 的研究 人力物力花费较少 研究系统选择性多
体外试验的局限性
不能全面反映毒作用,不能作为毒 性评价和危险性评价的最后依据 难以观察慢性毒作用 代谢活力低下
危险度分析(risk analysis)
危险性评价(risk assessment)
人体实验 人体观察和试验 流行病学调查

动物实验
通常在整体动物进行,使实验动物在一 定时间内,按人体实际接触方式接触一定剂 量的受试化学物,然后观察动物可能出现的 形态或功能变化。 通常检测外来化合物一般毒性,例如急 性毒性试验、重复剂量(过去称:亚急性毒性 试验)和慢性毒性试验等。
实验动物选择
毒性试验的基本目的
受试物毒作用的表现和性质; 剂量-反应(效应)研究; 确定毒作用的靶器官; 确定损害的可逆性。
机制毒理学
研究内容:
机制毒理学主要研究化学物与机体交互 作用和影响化学物引起毒效应的条件和因素。 功能: • 阐明毒物的损害作用及其作用机制; • 提供预防和治疗中毒性疾病的方法;
性别年龄遗传特征等暴露的浓度和时间的模式显著的不同于人群的暴露可进行深入的机制学或代谢方面的研究不能全面反映毒作用不能作为毒性评价和危险性评价的最后依据代谢活力低下危险度分析riskanalysis危险性评价riskassessment危险性管理riskmanagement危险度评价危险度评价即基于人群流行病学资料毒理学试验资料化学物的接触资料等科学数据的分析确定接触外源化学物后对公众健康危害的可能性包括对有害作用性质强度的定性描述接触水平与可能出现损害的危险度水平的定量评定及对于不确定性的分析和描述
• 根据个体遗传易感性制定药物治疗方案。
管理毒理学
管理毒理学是对外来化学物的毒性 和潜在危险进行定性或定量的评价,包 括对化学物的安全性评价和危险度评定, 寻找人类安全接触化学物的水平,制定 各类容许接触限值,为化学物的管理提 供科学依据,保证人们在生产和使用时 的健康与安全。
化学品管理过程中毒理学家的作用
安全性评价和危险度评价(续)
○危险度评价得出安全限值,其概念更为明 确,并同时给出了相应的可接受的危险度。 危险度评价中还根据暴露评定,评价在已知 暴露条件下,预计可能产生的不良健康效 应发生概率及人数。 ○目前,安全性毒理学评价一般用于新化学 品和新产品,作为行政审评许可的依据; 而危险度评价主要限于对健康和环境有害 的重要的已知化学物质。
检测基因突变的方法
体外试验(in vitro) : 1. Ames试验 2. TK (胸苷激酶) 基因突变试验 3. 限制性酶切位点突变分析法 4. 直接序列分析及分子杂交 5. PCR-SSCP 6. 荧光原位杂交 7. 基因芯片技术
转基因小鼠在致癌物检测中的应用
三种最常用的靶基因:
癌基因:Ras,Myc 癌抑基因: p53,pRB,pTEN DNA修复相关基因: Xpa,Xpc,MSH2,MLH1, Rad52,Ku70,DNA-PKs,Mgmt
毒理学研究的目的
1. 研究外源化学物质的毒性和产生毒
性作用的特征和中毒的机理; 2. 阐明剂量—效应(反应)关系;
3. 为制订卫生标准及防护措施提供理
论依据。
毒理学研究的其它目的
毒作用的敏感检测指标和发现生 物学标志物;


毒物动力学和代谢研究;
中毒的解救措施等。
外源化学物(xenobiotics):
(二) 体外实验法
大多利用游离器官、原代培养细胞、细 胞系和细胞器等进行。游离细胞和细胞器多 用于外来化合物对机体各种损害作用的初步 筛检、作用机理和代谢转化过程的深入研究 ,有许多优点。 上述整体、器官、细胞和亚细胞水平的 研究,各自都有一定的特点和局限性,在实 际工作中,应主要根据实验研究目的和要求 ,采用最适当的方法,并且相互验证。
Dibenzofuran PCDF
Cl
O
Cl
Cl
Cl
Cl
O
2378-TCDD
Cl
Cl
O
2378-TCDF
Cl
毒理学的研究领域
○ 描述毒理学(descriptive toxicology) ○ 机制毒理学(mechanistic toxicology) ○ 管理毒理学(regulatory toxicology)
毒 理 学 基 础
绪论
2007年3月
介绍内容
1.概述
2.现代毒理学的研究内容和方法
3.毒理学简史 (自学)
4.研究新进展
5.发展趋势
毒理学(toxicology)
定义:从生物医学角度研究化学物质对生 物机体的损害作用及其机制的科学。 现代毒理学:研究化学、物理和生物因素 对机体的损害作用及其机制、进行危险度 评价和危险度管理的科学。
统计学分析报告
Lumley(1990)和Igarashi(1994)根据有限的 临床资料报告对人的毒性约一半不能由临床前 (动物)毒性研究预测。 Heywood(1983)报告27个化学物(大多为药品) 的靶器官毒性在大鼠和狗(或猴)之间的相符率 仅20%。 Olson等(1998,2000)报告131种化学物对动 物的毒性与人的毒性相符率,啮齿类为45%,非 啮齿类(狗和猴)为65%,合并达73%。
毒理学研究方法的优缺点
流行病学研究
优点: 真实的暴露条件 化学物之间相互作用的结果 体现整体人群的作用 反映人的总体敏感性
流行病学研究的局限性
耗资、耗时多 难以确定真实的、比较精确的暴露水平 混杂因素干扰问题 测定指标较粗(发病率,死亡率) 回顾性研究,预防意义欠缺
体内试验
实验动物外推到人
基本假设:
①人是最敏感的动物物种;
②人和实验动物的生物学过程包括化学物 的代 谢,与体重(或体表面积)相关。
动物实验外推到人的不确定性
原因: ① 对外源化学物的反应敏感性,动物不 能述说涉及主观感觉的毒效应; ② 染毒剂量高于人实际接触的剂量大得 多,高剂量外推低剂量的不可靠性; ③ 小数量实验动物到大量人群外推的不 确定性; ④ 接触人群具有遗传多样性。
危险性管理(risk management)
危险度评价
危险度评价即基于人群流行病学资 料、毒理学试验资料、化学物的接触资 料等科学数据的分析,确定接触外源化 学物后对公众健康危害的可能性,包括 对有害作用性质、强度的定性描述,接 触水平与可能出现损害的危险度水平的 定量评定及对于不确定性的分析和描述。
对受试物在代谢、生化和毒理学特征与 人较为接近; 自然寿命不太长的物种; 易于饲养和实验操作; 经济并易于获得。

具体实验的物种选择
急性毒性试验常用 大鼠、小鼠、狗 重复剂量、慢性毒性试验常用 大鼠、狗 皮肤刺激试验和致敏试验常用 豚鼠、兔 皮肤刺激试验和眼刺激试验常用 兔 遗传毒理学试验多用 小鼠 致畸试验常用 大鼠、小鼠和兔 致癌试验常用 大鼠和小鼠 迟发性神经毒性试验常用 母鸡
物质毒性的高低仅具有相对意义。在一定意义上,只要达到 一定剂量,任何物质对机体都具有毒性;在一般情况下,如果低 于一定剂量,任何物质都不具备毒性。因此物质毒性由物质与机 体接触的量、物质的理化性质以接触的途径来决定。
Dioxins: 二恶英
9 8 1 9 2 8 1 2
O
7 6
O
4
3
7 6
O
4
3
Dibenzodioxin PCDD
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