环境毒理学课件

四、环境毒理学的研究对象： 是对各种生物性质和对人体产生危害的环境污染 物，包括人类的生产和生活活动所产生的物理性、 化学性及生物性污染物。 环境化学物 五、环境毒理学的主要任务： 1.主要任务：研究环境污染物对人体的损害作 用及其机理，探索环境污染物对人类健康损害的早 期检测指标和生物标记，从而为制定环境卫生标准 和防治环境污染对人体健康的危害提供理论依据和 措施。 2.最终任务：保护地球生物圈内包括人类在内 的各种生物的生存和持续健康的发展。

毒物体内贮存的毒理学意义
对急性中毒有保护作用
具有慢性致毒的潜在危害 五、排泄 肾：尿液 肝：胆汁 肠道：粪：DDT，铅等 其他途径各种液体 （一）经肾随尿排泄（图3、图4）
肾脏的排泄功能有：
（1）排除机体的大部分代谢尾产物以及进入体内的异物； （2）排出过剩的电解质。
排泄机理

相互联系的三环节（图5 ）：
九、环境毒理学主要进展
急性致死：环境污染物剂量（水生生物）
慢性毒性实验 ：繁殖力、摄食能力、行为等（大小鼠） 生态受体的DNA和分子结构（现代分子生物学）
第二章
2.1 生物转运
环境化学物的生物转运与生物转化
细胞的结构和功能 细胞是人体和其它生物体的基本构造单位。 见图1 一、生物膜结构与功能 生物膜结构见图2 1、生物膜 物质转运 能量转换 物质代谢 起重要作用 细胞识别 信息传递 氰化钾+线粒体内膜细胞色素C氧化酶 2、化学物质的毒性作用与生物膜有关 有机磷+半嵌入在质膜的Ach酯酶 某些环境化学物+受体
（三）二室模型
1、概念 2、ka I中心室 k12 k10 k21
II周边室
k12代表化学物从I室向II室的分布常数； k21代表化学物从 II室向I室的反分布常数； k10代表化学物自I室清除的速率常数。
（一）静注二室模型 （二）非静脉注射二室模型
２.３ 生物转化 1、概念
毒性下降 两重性 毒性上升 2、特点 复杂性 多种转化途径 多样性 多种代谢产物 连续性 3、场所：主要是肝脏 一、反应类型 氧化 还原 极性基团，易溶于水（第一相反应） 水解 结合 （第二相反应） 场所 MFOS催化的氧化反应 肝细胞内质网 （一）氧化 非MFOS催化的氧化反应
胺 [o]
RNH2+酮
醛类、酮类
杀虫剂
细胞核核酸分子上的 G甲基化，诱发突变 或癌变
N-羟化反应
2、非MFOS催化的氧化反应
场所：肝细胞线粒体和胞液； 主要是具醇、醛、酮功能基团的外源化学物的氧化反应； 参与的酶有：醇脱氢酶 醛脱氢酶 胺氧化酶 3、共氧化反应 机体内：花生四烯酸 氧化 PGG2氧化物酶PGH2 共氧化反应 外源化学物
环境毒理学
2012、9
主要参考杂志和参考书
参考杂志： 1、卫生毒理学杂志 2、卫生研究 3、中国公共卫生 4、中国地方病学杂志 5、中国地方病防治杂志 6、环境科学 7、环境科学学报 8、中华预防医学杂志

参考书
1、环境毒理学 惠秀娟 化学工业出版社 2、生态.环境知识读本 王豪 ——生态的恶化与环境治理 第二版 化学工业出版社 3、生活环境中有害因素防护丛书 常元勋
（三）主要参数
1、生物半衰期：指化学物在体内减少一半所需要的时间，单位 为min 或h。t1/2=0.693/ ke 2、血浓度-时间曲线下面积（AUC）：指对血液中化学物浓度 与时间作图，其曲线下的面积，单位为ug.min.mL-1，反映对 毒物的吸收量。 AUC可用梯形法、重量法或积分法等求出。 一室模型的积分法公式： AUC=c0/ke ， c0代表时血液中化学物浓度。 3、表观分布容积(Vd)：指外来化学物在体内达到动态平衡时体 内毒物的总量与血中毒物浓度的比值，表示毒物以血毒物浓 度计算应占有的体液容积，用于推测毒物在体内分布范围的 大小，单位：L, mL/kg或L/kg 公式： Vd=D/ c0或Vd=D0/ c0 D0代表静脉注射毒物量。
六、环境毒理学研究的主要内容：
1.环境毒理学的基本概念、理论和方法。
2.环境污染物及其在环境中的降解和转化产物与机体相互作用 的一般规律。 3.毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。
4.环境污染物及其转化产物对人体的致突变、致癌变、致畸变 等的特殊毒性作用与机理。
5.环境污染物的毒性评定方法。

细菌 种群变异 饮用水 病毒 微生物 人体：霍乱、痢疾和甲型病毒性肝炎等 真菌 水质污染 食物 空气
人体：呼吸道传染病、肺结核、非典型肺炎等
环境毒理学几个基本概念： 1、最高可接受毒性浓度（maximum acceptable toxic
concerntration, MATC) 特指实验期间观察到的不致于对水生生物造成有害影响的 最高浓度； 2、预测环境浓度（ predicted environmental concertration, PEC): 根据环境转运资料，预测计算的受试物释放到环境后可能发 生或存在的浓度。
门分支学科。它利用毒理学方法研究环境污染物，特别是空气、水和土壤中已存 在的或即将进入的有毒物质及其在环境中的转化产物对生物有机体，尤其是人体 的损害作用及其机理的科学。 环境工程学 环境化学 生命科学 生物个体（人体） 环境科学 环境生物学 环境毒理学 生物群体 损伤作用及防治对策 环境经济学 毒理学 生态系统 环境毒理学 整个生物社会（特定环境下） 全世界每天：100-300个物种灭绝 约50000Km2森林被破坏 发展 已扩展到环境污染物对各种生物有机体及其种群的损害作用及 防治措施的范围。
特点 需要一个O2参与； 多酶系统参与； 产物增加一个O； 与“二致”有关；
1、MFOS催化的氧化反应
类型
脂肪族羟化
芳香族羟化 环氧化
N-脱烷基反应
反应式
RCH3 [o] RCH2OH
C6H5R [o] RCH2OH
产物
形成羟基
实例
OMPA等
效应
毒性增高
同上
环氧化物
诱发突变或癌变
苯并[a]芘 +生物大分子共价结合，
均是简单扩散方式
三、吸收
生物膜 环境化学物 血液 自然
饮水 胃：弱有机酸较易吸收 消化道 食物 小肠：弱有机碱较易吸收 影响因素 酶和菌类、 胃肠道本身的因素 环境化学物的溶解度和分散度
呼吸道：不经肝脏的生物转化直接进入人体循环分布全身
肺 分压差和气/血分配系数 溶解度和相对分子量 通气量/血流量比值 颗粒物大小 3、皮肤：通透性较弱，但一些化学污染物还是能透过
（三）其他排泄途径
肺：乙醚，CO等； 乳汁：有机氯杀虫剂等； 指甲和毛发：重金属等； 粪便 1.2 毒物动力学 线性：V∞浓度 非线性 动力学 生理性毒理 基本概念： (1)室：假设机体由一个或多个室组成。在室内，外来化学物 的浓度随时间而变化。 （2）一线速率过程。 dc/dt=-kec dc/dt:化学物浓度随时间的变化率； ke:速度常数； c : 体内化合物浓度。
肾小球 肾小管 被动滤过 重吸收 主动转运（排泌、分泌） 1、肾小球被动滤过 肾小球上有分子大小的选择性滤过膜（7-10nm) 分子大小： 以相对分子量 180(如葡萄糖） 自由通过 重吸收 为60000为界限 <60000 化学物 通过 >60000 不能通过 排出 2、肾小管重吸收 对化学物的排泄起重要作用。 肾小管上皮细胞：葡萄糖、Aa、有机酸类等（主动转运）； 部位 亲水性孔道：水分、氯化物等； （易损害）近曲小管：未解离的脂溶性外源化合物 尿液酸性有利于碱性毒物的解离和排出； 化合物解离度与尿液pH值有关 尿液碱性有利于酸性毒物的解离和排出； 应用价值
二、环境化学物通过生物膜的方式
（一）被动转运：顺着浓度差，不需能量 浓度 简单扩散 脂/水分配系数 解离度：“成反比” 弱酸类：易于透过生物膜 pH值 弱碱类：与上相反

滤过：比较膜孔与化学物的直径
（二）特殊转运
1、主动转运： 载体
逆浓度差，需要能量 载体对化学物有一定的选择性 载体有一定的容量 相似化学物间有竞争性抑制 2、易化扩散：不易溶于脂质的化学物 顺浓度差 需载体 如葡萄糖的转运 3、入胞作用：分子较大
动态平衡
大部分+血浆蛋白质；
起始浓度与血液 供应有关；
器官 最终与化学物与 组织 的 亲和力有关；
3、分布不均匀的原因 毛细血管内皮细胞间连接紧密； （1）血脑屏障 组成 ：CNS内毛细血管被星状胶质细胞包围；
间液中protein很低；
（2）胎盘屏障 （3）皮肤 （二）化学物的贮存 靶组织或靶器官 形式：非共价结合 血红蛋白 结合力不同，竞争 化学物贮存库 肝：配体蛋白 肾 金属巯蛋白+锌、镉 脂肪组织；+脂溶性环境有机化合物 骨骼组织；氟 OH-,氟骨症 铅（90%）、锶 钙 ，骨肉瘤等

环境污染物种类多
物理：微小气候（生活环境中的温度、湿度、风速和热辐射等因素） 噪声、振动、辐射等 化学物 现估计化学物有1000多万种 ，进入社会：6-7万种，每年新投入 使用 500-1000种。如工业、农用、日用化学品及染料。 内源化学物 化学物 外源化学物（外来化学物） 环境化学污染物：简称环境化学物 生物学：细菌、病毒、真菌等微生物和寄生虫 见图
角质层 ：分子量< 300 表皮 连接角质层：脂溶性物质能通过 基膜： 透过速度、相对分子量 脂水分配系数、 角质层厚度：不同种属动物不同 方式：简单扩散 影响因素 温度 角质层损伤因子：农药中加DMSO 血液
乳突毛细管 毛囊 汗腺 皮脂腺
真皮：电解质和一些金属：汞
四、分布与贮存
（一）分布 1、概念 p.12 分布不均匀； 2、特点 在各组织器官中 （无毒性作用）贮存 游离（毒性作用）

：
环境污染物的直接毒害和间接毒害问题
二、关于其起源： 1.一种观点认为环境毒理学是自20世纪60年代初期始。 2.认为早在19世纪初就已开始。

二、学科定义及其应用
研究毒物对非人类环境的影响的学科； 两种观点 （植物和动物） 研究毒物人类的影响的学科；
三、学习本课程的意义
化学物管理不当的污染事故和惨案 1、日本的水俣病 2、伦敦的“雾都”事件 3、1984年印度博帕尔农药厂的异氰酸甲酯泄漏 事故：数万人中毒，2000多人丧生 ——化学工业史上最大的悲剧 发展中国家：50万人遭受化学物的危害， 其中有5000人死亡
4、消除速率常数（ ke ）：表示单位时间内毒物从体内消除的
量与体内的量之比。 ke=(dD/dt)/D ke 的单位为时间（h-1)的倒数， ke 越大，毒物消除越快。 5、清除率（CL）：指单位时间内从体内清除的表观分布容积， 即单位时间血液中毒物的清除量。 CL=D/AUC或 CL=Vd. ke 单位：L/h或L/(h.kg-1) 二、一室模型（单室模型） 1、概念：将机体视作一个系统，按动力学特点分成若干部分， 每个部分称为室。 2、 ka 室 ke 3 c=c0- ke t Inc=Inc0- ke t
3、肾小管排泄
方式：主动转运 部位：近曲小管 有机阴离子转运系统：对氨基马尿酸 机理： 有机阳离子转运系统 （初生婴儿对环境化学物敏感，为什么？） （二）经肝脏随胆汁泄
生物转化 粪便
重吸收再利用
环境化学物
门静脉
肠肝循环 毒性增强 应用实例：治疗水误病（甲基汞），常服阻止重吸收的药物
肝脏 小肠 +胆汁
七、环境毒理学的研究方法： 研究方法随着研究对象和目的的不同而异。 器官 1.体外试验 细胞 分子（环境应答基因或环境易感基因） 2.体内试验：急性、亚急性（亚慢性）和慢性试验 3.流行病学调查－－人群调查 4、现代化学分析方法:PCR技术、DNA序列分析、免疫组化方法
分子杂交技术等 八、环境毒理学的应用： 1.鉴定新旧化学物的毒性以及对环境和生态的影响。 2.污染物处理。 Leabharlann Baidu.工业和民用设施的施工和排放许可。 4.自然资源和管理

细胞突变或癌变 （二）还原反应：发生的条件 场所 类型
环境中有害因素与人体健康 化学工业出版社 第二版
4、以人为本与生命多样化 蔡永海 ——漫谈环境与自然生态哲学 黑龙江出版社
5、环境污染与生物变异 孙胜龙 化学工业出版社 6、污染生态学 王焕校 高等教育出版社 7、人类——环境系统及可持续性 商务印书馆
陈静生等
第一章
绪论
1.1 概论 一、学科性质：环境毒理学是人类研究探索环境压力因素对生命系统影响的一