第三章 环境污染物的毒作用和损伤机理..
第三章环境污染物的毒作用和损伤机理
白细胞系列的病变
减
少 血小板数量的改变
造
红血病
血
系
统
白血病
的
恶
性
恶性网状细胞增生
增
生
性
骨髓瘤
病
变 浆细胞瘤
居里夫人及其女儿因从事放射性研究工 作,死于白血病。
1929-1943年间,美国放射科医务人员的 白血病发生率为4.57%,为非放射科医务 人员的10.3倍,之后由于防护得力而有所 下降。
炎症——机体对异物入侵的一种普遍的 防御反应。
——可以原发于毒物的直接损害(如化 学性肺炎),也可以是继发于组织坏死 和感染,常见于呼吸道、皮肤、肝、肾 以及血管和造血器官的炎症。
纤维化和硬化——多是慢性中毒、多次 反复中毒、严重的急性中毒以后,在变 性、坏死或炎症病变基础上综合演变的 结果。
病变类型
(1)非特异性或继发性的损伤:多种毒物 都可以引起的共同的一类病变,如脑水肿、 缺氧或缺血性脑病变。
(2)原发性损伤:毒物直接作用于某些神 经成分所引起的损伤,如选择性神经元病 变、有髓神经纤维的脱髓鞘、轴突逆性变 性等。
有些急性神经功能丧失,却不易查得相应的形 态学变化——麻醉剂、镇静、安定剂等,一定 剂量下的机体暂时性可逆性功能改变,而无明 显形态结构变化。
消化道和胰腺
金属中毒性口腔炎 特殊色素线纹
口
镉牙、氟牙、四环素牙
腔
病
过敏性口腔炎
中毒性牙龈增生
化学性灼伤 溃疡类疾病 肠道菌群失调
胃癌、肠癌
外源性化合物
皮肤 尤以工业化学物质为突出 职业性皮肤病约占职业病的50-75% 化学性物质所致皮肤病又占职业性皮肤病的90%
原发性刺激物 致敏物质
环境化合物的毒性作用及其影响因素
低
高
──┼───┼─┼─┼─────┼─┼─┼───┼──┼─┼──┼→
安全限值 NOAEL 阈 LOAEL NOAEL 阈 LOAEL MTD MLD LD50 LD100 └────┘ └────┘ LD0 LD01 慢性 急性
观察到有害作用剂量(LOAEL) 有害作用阈(threshold) 末观察到有害作用剂量(NOAEL)
各化合物交互作用结果引起毒性增强,这种现 象即为化合物的协同作用。多个化合物之间发生 协同作用的机理复杂而多样。可能与化合物之间 影响吸收速率,促使吸收加快、排出延缓、干扰体
内降解过程和在体内的代谢动力学过程的改变等
有关。 3、增强作用 potentiation —— 0+1 > 1 无毒性的化学物能促进同时进入机体的其他化 学物的毒性。
性作用干扰正常受
体-配体作用。
(二)细胞膜损伤 膜是外来化合物及其代谢物进出细胞以及在体内转 运的必经门户,因此容易受到外来化合物的损害,引 起结构与功能的变化,这种变化可以较为灵敏地反映 外来化合物的生物学效应以及毒性作用;另一方面, 膜本身结构和性质也会影响外来化合物的敏感性和耐 受性,而细胞内的一些毒性反应又可对膜的结构和功 能产生一定影响。
再生能力有关。
(四)变态反应
即过敏性反应,该化学物为半抗原,与内源性
蛋白质结合形成完全抗原→ 抗体形成 → 再接触
该化学物 → 抗原-抗体反应。该剂量-反应关系不
是S曲线,但特定个体的反应强度与剂量有关。
(五)特异体质反应 遗传决定的特异体质对某化学物的异常反应。
三、环境化学物的联合毒性作用 两种或两种以上的化学物同时或短期内先 后作用于机体所产生的综合毒性作用。
第三章环境化学物的毒性作用及影响因素
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4.危险性(Risk)与危害性(hazard): 危险性(危险度):在特定接触条件下,对有害 物造成损害的可能性大小的定量估计。 危害性:化学物质对人群造成损害的可能性。
5. 剂量(Dose):机体接触的外源化学物的数量。多 种表示方法。
6. 效应(Effect)与反应(Response) 效应:一定剂量的外源化学物与机体接触后所引起 的生物学变化。
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反应(response):是指接触一定外源物后,表现某种效 应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例。一 般以百分率或比值表示
• 反应vs效应
–效应仅涉及个体,即一个人或动物;可以用一定 计量单位来表示其强度
–反应则涉及群体,如一组动物或一群人;其强度 用百分率或比值表示,如反应率、 死亡率
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毒理学常用的几个剂量概念
(1)致死剂量(Lethal dose,LD) (2)半数效应剂量(ED50) (3)最小有作用剂量(MEL) (4)最大无作用剂量(MNEL) (5)急性毒作用带(Zac)
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(1) 致死剂量(Lethal dose,LD)
致死剂量指以机体死亡为观察指标而确定的 外源化学物剂量。按照可引起机体死亡率不同而 有以下几种致死剂量:
常用以表示急性毒性的大小。 LD50数值越 小,表示外源化学物 的毒性越强;反之,LD50数值越大, 则毒性越低
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毒性分级:
LD50:环境化学物毒性评价的重要参数。
欧共体有害物毒性分级指标
毒性等级 极毒
有毒
有害
LD50 mg/kg <25 <50 <0.5 mg/l/4h 25-200 50-400 0.5-2 200-2000 400-2000 2-20
3-环境污染的毒性作用和损伤
胎儿致畸杀手食物
1)久存的土豆: 土豆中含有生物碱,存的越久的土豆生物碱含量越高。 过多食用这种土豆,可影响胎儿正常发育,导致胎儿畸形。当然,人 的个体差异很大,并非每个人食用后都会出现异常,但孕妇还是不吃 为好,特别是不要吃长期贮存的土豆。 如果吃土豆时口中有点发麻的感觉,则表明该土豆中还含有较多的龙 葵素,应立即停止食用,以防中毒。
血睾屏障); 这种分布的不均匀性和不一致性,一方面对急性中毒具有保护作用,另一方面也具有潜在 危险。
环境污染物常见分布和储存部位 肝脏、肾脏:有机酸、有机阴离子、偶氮染料 及皮质类固醇、铅、铜和汞、铝; 骨骼:铅(90%)、铬、锌、锰、氟化物; 脂肪:脂溶性物质(各种有机氯农药); 红细胞:CO
2 代谢、转化与排泄 一部分水溶性强、分子量极小的污染物可 以直接排除体外;(极少) 生物转化:肾、肝脏(一公斤半的器官,可以完成五百 种以上的化学反应,远超过任何化工厂的速度和效率 ); 排泄:肾脏、消化道和呼吸道、皮肤。有害
致癌物可以分为:化学性致癌物(如亚硝酸盐、石棉和生产蚊香用的
双氯甲醚)、物理性致癌物(如核工业废物、X射线、紫外线)和生物性 致癌物(如黄曲霉毒素)三类。
世界卫生组织下属的国际癌症研究所按致癌程度将致癌物质 分为四大类:
一类:对人体有明确致癌性的物质或混合物,如黄曲霉素、二噁英、 甲醛、砒霜、石棉、烟草、酒精等; 二类A:对人体致癌的可能性较高,在动物实验中发现充分的致癌性 证据。对人体虽有理论上的致癌性,而实验性的证据有限。如丙烯酰 胺、无机铅化合物、氯霉素等。 二类B:对人体致癌的可能性较低,在动物实验中发现的致癌性证据 尚不充分,对人体的致癌性的证据有限。用以归类相比二类A致癌可 能性较低的物质。比如氯仿、DDT、敌敌畏、硝基苯等。 三类:对人体致癌性尚未归类的物质或混合物,对人体致癌性的证据 不充分,对动物致癌性证据不充分或有限。或者有充分的实验性证据 和充分的理论机理表明其对动物有致癌性,但对人体没有同样的致癌 性。如苏丹红、咖啡因、糖精、三聚氰胺、汞等。 四类:对人体可能没有致癌性的物质,缺乏充足证据支持其具有致癌 性的物质。
污染物的毒害作用及机制课件
第三节 受害条件
生物受害程度,决定于毒物的性质、生物和外界条件的 特点。
一、毒物性质
1、结合状态:离子态化合物毒性大于络和态化合物,特 别是形成金属硫蛋白后金属失去毒性。
2、价态:毒物的价态也能影响化学物质的毒性。三价砷 毒性大于五价,六价铬毒性大于三价。
3、金属的毒性还和其他很多因素有关。在一般情况下, 有机络合物的条件下降.但脂溶性有机络合物和有机金属化 合物的毒性却明显增加。
污染物的致癌或促癌作用,是人们最关心的问题,重 金属等得致癌作用更引起人们的注意。例如砷能致癌 ,特别是肺癌。SO2有促癌作用。
有机化合物进入人体后的毒害机制有两方面:
一是毒性来自本身的化学结构,如生物碱、氯仿、乙醚 等,其毒性作用相当于物质本身的生理毒性。这类物质毒害 作用的强弱决定于生物体内的数量,它们在体内能被酶所分 解、转化、降解。
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污染物的毒害作用及其机制
引言
上个世纪30年代以来,污染不断加重,环境不断恶化,公害 事件频发,其中令人熟知就有八大事件。
元素之间拮抗的原因很多,机制也复杂。根据朱梅年 的归纳,有以下几条规律:
(一)两元素之间由于直接发生化学反应而产生拮抗 1、两种元素能生成难解离的稳定化合物,它们之间
便可能存在着生物的拮抗作用 例如,As、Hg、Cd、Ag及Sb等对Se的拮抗,其机制可
能是重金属与Se生成As2Se3、HgSe、CdSe等难解离的化合 物,从而导致Se的生物活性消失。
环境污染物的生物毒性及其作用机理研究
环境污染物的生物毒性及其作用机理研究环境污染问题是当今社会面临的重大挑战之一。
随着人类活动的增加,大量的有机化学物和重金属等物质被排放到环境中,给人类健康和环境带来了巨大危害。
其中,环境污染物的生物毒性是引起人们高度关注的问题之一。
本文将探讨环境污染物的生物毒性及其作用机理研究。
一、什么是环境污染物的生物毒性环境污染物的生物毒性是指环境污染物对生物体产生的毒性作用。
所谓环境污染物,是指存在于环境中的、能够对生态环境和人体健康造成潜在或实际危害的化学物质、生物物质或辐射物质等。
这些物质进入生物体内后,可以对生物体产生不同程度的毒性作用,从而影响到生物体的正常生理功能。
二、环境污染物的生物毒性对人体健康的影响环境污染物对人体健康的影响是非常广泛、复杂和长期的。
它可以通过食物链、空气和水等途径进入人体内部,导致多种健康问题的出现。
其中,最常见的健康问题包括癌症、过敏性疾病、神经系统疾病、免疫系统疾病以及生殖系统疾病等。
此外,环境污染物还可能导致儿童智力发育缓慢、行为异常等问题。
三、环境污染物的生物毒性对生态环境的影响环境污染物的生物毒性对生态环境的影响同样非常严重。
环境污染物可能对植物、动物和微生物等生态系统的组成和功能造成破坏。
影响生态系统的生态平衡和稳定性,导致生态系统的功能丧失和生态链的崩溃。
此外,环境污染物还会破坏土壤生态系统、水生态系统和大气生态系统等各个方面。
四、环境污染物的生物毒性对生物体的作用机理环境污染物对生物体产生毒性作用的机理是多种多样的。
主要包括直接作用和间接作用两种。
直接作用是指环境污染物直接与生物体接触,对生物体产生直接毒性作用。
如光反应产生的自由基等,可以直接破坏生物体重要组成部分,如细胞膜、dna或蛋白质等。
间接作用是指环境污染物通过一系列反应与生物体产生毒性作用。
通常这些污染物会被代谢成高毒性代谢产物或者与其他生物物质反应,最后对生物体造成危害。
五、如何减少环境污染物的生物毒性在减少环境污染物的生物毒性方面,我们可以采取多种措施。
环境污染物的毒作用和损伤机理
一、基本概念
毒性参数
▪ 毒性上限参数
——绝对致死量(浓度)LD100 LC100 ——半致死量(浓度)LD50 LC50 ——最小致死量(浓度)MLD MLC
——最大耐受量(浓度)LD0 LC0 ——致死剂量(浓度)LD LC ▪ 毒性下限参数
二、环境污染物毒作用分类
▪ 分类方法一
——局部毒性作用与全身毒性作用 ——速发与迟发毒性作用 ——可逆与不可逆毒性作用 ——变态反应 ——特异性体质反应 ——功能,形态及生化作用
▪ 分类方法 二
神经系统中毒 呼吸系统中毒 肝中毒 肾中毒 ……
三、毒作用机制的研究
▪ 毒物的运转 ▪ 毒物对靶位点的作用 ➢ 靶位点学说 ➢ 共价结合学说 ➢ 自由基学说受体学说 ▪ 毒物引起的细胞功能障碍 ▪ 修复与修复失调
三、毒作用机制的研究
▪ 毒物的运转——产生毒性的第一步,毒物从接触部位到其作用部
位的运输过程,决定于浓度和持续时间。 ➢ 终毒物——直接作用于内源靶分子 ➢ 内源靶分子:蛋白质、DNA、脂肪……
毒物分布 ➢ 与血浆蛋白的结合率 ➢ 特殊屏障的作用 ➢ 类似的脂肪组织 ➢ 与结合蛋白的连接 ……
三、毒作用机制的研究
一、基本概念
▪ 剂量——给予机体的或机体接触的外源化学物质的数量,以单
位体重接触的量表示,mg/kg。
▪ 效应——机体接触一定剂量的化学物质后引起一系列的生物学
效应。这种效应随摄入量的增多而增强,呈现分级反应。可用一 定的计量单位来表示其强度,如酶的活力、白细胞计数等。
▪ 反应——一定数量生物群体中接触毒物而产生某种生物学效应
▪ 毒物对靶位点分子的作用——产生毒性的第二步
环境危害物质对生物的毒性作用及其机制研究
环境危害物质对生物的毒性作用及其机制研究环境危害物质对生物的毒性作用是一个备受关注的话题。
随着人类社会的进步和发展,各种环境危害物质的排放也在持续增加。
这些危害物质的存在不仅对环境造成了严重的破坏,同时也对生物体产生了极大的影响。
一、环境危害物质的种类和来源环境危害物质包括化学物质、有机物、废水、废气、噪音等各种形式。
这些危害物质的排放来源广泛,包括工农业生产、交通运输、城市垃圾处理、家庭清洁等等。
其中,化学物质是最为常见的环境危害物质之一。
一些化学物质比如汞、铅、氰化物等都是有毒物质,当这些物质进入生态系统之后,会残留在生物体内,导致生物体中毒。
二、环境危害物质对生物的毒性作用环境危害物质对生物的毒性作用是多种多样的,这些作用可能会对人体健康产生严重的影响。
具体来说,环境危害物质主要通过以下几种方式影响生物体健康:1、损害生物体的代谢系统环境危害物质可以干扰生物体的代谢系统,导致正常的生理功能难以正常运转。
比如,一些有毒物质可以抑制生物体的细胞分裂和增殖,导致细胞死亡。
同时,这些物质还可以干扰生物体的代谢通路,影响体内的代谢产物的合成和转化。
2、干扰生物体的免疫系统环境危害物质还可以干扰生物体的免疫系统,影响生物体对有害物质的清除和排泄。
当生物体暴露在环境危害物质中时,会产生不同程度的免疫反应,这些反应可能会导致免疫系统的损伤和功能障碍。
3、影响生殖系统环境危害物质还会影响生物体的生殖健康。
一些有毒物质可以抑制生殖功能和生殖激素的合成,导致不育症和其他生殖健康问题。
三、环境危害物质对生物的毒性机制对于环境危害物质对生物的毒性机制的研究,是环境科学研究的一个重要方向。
目前的研究表明,环境危害物质主要通过以下几种方式对生物产生毒性影响:1、损害生物膜结构环境危害物质会破坏生物膜结构,导致离子、分子等从细胞膜中溢出,从而影响细胞环境平衡。
同时,这些物质可能会导致膜蛋白的氧化和磷脂的流失,从而损害细胞膜结构和功能。
环境污染物的毒作用及其影响因素
4. 功能作用和形态作用 功能作用(P.54) :化学物引起的靶器官和组 织的功能的可逆改变。 形态作用(P.54) :化学物引起的肉眼和显微 镜下能观察到的组织形态学改变。 ➣ 形态作用常常不可逆
5. 变态反应和特异性反应
(1)变态反应
识别 “自我”和“非我”
免疫反应
抗原:凡是能激发机体产生抗体和细胞免
(2)特异性反应
➣ 体内缺乏降解某种化合物的酶
缺乏血清胆碱酯酶
琥珀酰胆碱过敏
三. 毒性作用的机理 1. 靶位点学说 (1)靶位点的位置和结构 接触部位、生物转运和生物转化部位
SO2、NO2 呼吸道 百草枯 肺
有机汞 脑
(2)靶位点功能
肝脏 、肾脏
溴苯
环氧溴苯
肝细胞的坏死 肾脏损害
有机F
④ 分子饱和度 不饱和键↗,毒性↗ 麻醉作用:乙炔>乙烯>乙烷 对眼结膜的刺激作用:丙烯醛>丙醛 丁烯醛>丁醛
⑤ 羟基 芳香烃、脂肪烃引入羟基,毒性↗ 多羟基芳香族化合物一般毒性更强 脂肪烃引入羟基后麻醉作用增强,并可损伤肝脏
过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物
酶(GSH-PX)、还原型谷胱甘肽 (GSH)、尿酸等
维生素A、E、C,β-胡萝卜素等
(3)自由基与脂质过氧化 磷脂:富含多不饱和脂肪酸侧链
-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH- (亚甲基碳) 夺取H·
-CH=CH-CH2-CH=CH-C·H-CH=CH- 脂质自由基(L·) 共振和电子转移
生成DNA加合物
4. 自由基作用学说
(1)自由基的产生和特点
化学键断裂 异裂反应
离子
均裂反应
自由基
特点:高度的化学反应性
第三章_环境化学物的毒性作用及其影响因素
1.致死剂量(Lethal dose,LD)
致死剂量指以机体死亡为观察指标而确定的 外源化学物剂量。按照可引起机体死亡率不同而 有以下几种致死剂量: (1)绝对致死量(LD100),指能引起所观察个 体全部死亡的最低剂量,或在实验中可引起实验 动物全部死亡的最低剂量。 (2)半数致死量(LD50),又称致死中量,指引 起一群个体50%死亡所需剂量。半数致死浓度 (LC50),即能引起一群个体50%死亡所需的浓 度。一般以mg/m3空气和mg/L水来表示。
4.最大无作用剂量(MNEL)
最大无作用剂量又称未观察到作用剂量 (NOEL)或称未观察到有害作用的剂量 (NOAEL),指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,用目前最为灵敏
的方法和观察指标,未能观察到任何对机体损 害作用的最高剂量。
(六)效应和反应 • 1.效应(effect)
(四)干扰细胞能量的产生
机体内的能量来源于糖类和脂肪类的生物氧 化,所产生的能量以形成三磷酸腺苷 (ATP)的
形式贮存起来,为各种生命活动提供能量,这种
氧化磷酸化过程又称细胞呼吸链。 有些环境化学物可干扰糖类氧化,使细胞不 能产生ATP。
实 例
• 氰化物、硫化氢和氮叠化钠能与细胞色素氧化 酶的庇Fe 3+结合,使其不能还原成Fe 2+,从 而阻碍电子传递,导致呼吸链打断,氧不能被 利用,引起细胞内窒息; • 有的环境化学物如硝基酚类、五氯酚钠、氯化 联苯和钒类化学物等可使氧化磷酸化解偶联, 导致糖类氧化所产生的能量不能以ATP的形式 储存起来。ATP缺乏不仅可使细胞生命活动得 不到充足的能量供给,而且还可干扰膜的完整 性、离子泵转运和蛋白质的合成,严重的ATP 缺乏可导致细胞功能丧失甚至死亡。
第三节污染物的毒性作用及其影响因素
第三节 污染物的毒性作用及其影响因素 一、基本概念 1.毒物在日常接触条件下,较微量的化学物进入机体后,即能干扰或破坏机体的正常生理功能,引起暂时的或永久性的病理改变,甚至危及生命,就称该物质为毒物(toxicant)。
由于毒物作用的结果,使机体发生各种病变,称为中毒(toxication)。
2.毒性一种化学物质接触或进入机体内部的易感部位后能引起有害生物学作用的相对能力,称为该物质的毒性(toxicity)。
一个物质对机体造成的损害愈大,则其毒性也俞大。
但是一个物质“有毒”与“无毒”是相对的,毒性的大小也是相对的,关键是剂量或浓度。
毒物的剂量与机体发生毒性反应之间存在着一定的关系,即剂量-反应关系,毒性就是表示剂量-反应关系的,一般以化学物质引起机体某种毒性反应所需的剂量来表示。
3.剂量剂量的概念较为广泛,可指机体接触的剂量(外环境中的含量)或摄入量、外来化学物被机体吸收的剂量及其在靶器官中的剂量等。
化学物对机体的损害作用,直接取决于其在靶器官中的剂量,但测定此剂量十分复杂,且一般而言,接触或摄入的剂量愈大,靶器官中的剂量也愈大。
因此,常以接触或摄入机体的剂量,如单位体重(mg/kg)或环境中浓度(mg/m3或mg/L)来衡量。
4.剂量-反应关系生物体接触一定剂量的化学物质与其所产生反应之间存在一定的关系,称为剂量-反应关系(dose-response relationship)。
在毒理学研究中常将剂量 反应关系分为两类:一类是指接触某一化学物的剂量与个体呈现某种生物学反应的关系,其反应强度可被定量测定,用计量单位来表示。
人们又将这一类剂量-反应关系称为剂量效应关系。
例如有机磷农药可抑制胆碱脂酶,四氯化碳可引起血中谷丙转氨酶活性增高,其酶活性的高低,就以若干单位酶活力来表示。
另一类是指接触某一化学物的剂量与群体中出现某种反应的个体在群体中所占比例的关系,其所占比例可以%或比值表示,如死亡率、肿瘤发生率等。
第三章环境化学物的毒性作用及其影响因素[可修改版ppt]
2.半数效应剂量(ED50)
半数效应剂量指外源化学物引起机体某项 生物效应发生50%改变所需的剂量。
3.最小有作用剂量(MEL)
最小有作用剂量也称中毒阈剂量或中毒阈 值,指外源化学物按一定方式或途径与机体接触 时,在一定时间内,使某项灵敏的观察指标开始 出现异常变化或机体开始出现损害作用所需的最 低剂量。
第三章环境化学物 的毒性作用及其影
响因素
第一节 毒性作用
一、基本概念
(一)毒物:指在一定条件下,较小剂 量就能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。
“物质并非毒物,只有在一定剂量下才能使一种 物质变成毒物”
(二)毒性:指一种物质对生物体易感部 位产生有害作用的性质和能力。 特点:选择性
1.致死剂量(Lethal dose,LD)
致死剂量指以机体死亡为观察指标而确定的 外源化学物剂量。按照可引起机体死亡率不同而 有以下几种致死剂量:
(1)绝对致死量(LD100),指能引起所观察个 体全部死亡的最低剂量,或在实验中可引起实验 动物全部死亡的最低剂量。
起(一2)群半个数体致50死%量死(亡L所D5需0)剂,量又。称半致数死致中死量浓,度指引 (LC50),即能引起一群个体50%死亡所需的浓 度。一般以mg/m3空气和mg/L水来表示。
•
一种环境化学物本身对机体并无毒性,但
能使与其同时进入机体的另一种环境化学物的
毒性增强,此种作用称为增强作用或增效作用。
4.拮抗作用
•
两种环境化学物同时作用于机体时,其中
一种化学物可干扰另一种化学物的生物学作用,
或两种化学物相互干扰,使混合物的毒作用强
度低于各自单独作用的强度之和,此种作用称
为拮抗作用。
第三章 污染物的毒害作用及机理 思考题
第三章污染物毒害作用及机理思考题一、简答题1、简述生物对污染物吸收、富集和污染物对生物毒害的关系。
第一,生物对污染物的吸收---生物对污染物的富集---污染物对生物的毒害作用,总的来说是这样一个过程。
第二,生物对污染物的吸收。
(1)植物,叶片气孔对大气污染物的粘附和吸收;植物的根和叶对水溶性的污染物的吸收。
(2)动物,通过呼吸道、消化道、皮肤等途径将少量的污染物吸收,通过体内肺泡的吞噬,肠道粘膜的吸收等。
(3)微生物,吸收污染物的主要方式是沉淀作用和络合作用,将有毒的污染物转化为微毒害或无毒化合物。
第三,在吸收的基础上,当达到一定数量无法转化时就会富集。
(1)生物体内凡是能与污染物形成稳定结合的物质,都能增加生物富集,从而消除或缓解毒害作用。
(2)不同器官对污染物的富集有很大差异,不同物种对污染物的吸收积累状况也不同。
(3)生物体内污染物的富集量与环境中污染物的浓度成正相关,同时也受作用时间的影响。
(4)生物体内对污染物的富集作用是随着食物链的营养级的增加,富集量逐渐增多,污染物在体内的含量也就越来越多。
第四,污染物对生物的毒害作用必须建立在生物体吸收和富集污染物的基础上。
2、生物为什么会受污染物毒害,在什么情况下才会发生毒害?在对重金属毒害机制进行深入研究后,必须深入到分子水平才能解决受害的内部机制。
郁建栓从生物活性点位、重金属对生物毒性效应的分子机制,以及技术离子对生物大分子活性点位的竞争及其与金属生物毒性的关系方面对此进行了综述。
第一种解释是生物活性位点。
生物活性位点是生物大分子中具有生物活性的基团和物质。
当污染物(重金属)和生物大分子上的活性位点结合,也可以和其他非活性位点结合后,在一定的情况下对生物产生毒性。
第二种解释是重金属对生物毒性效应的分子机制的解释。
当污染物(毒金属离子)进入生物体后,取代生物大分子活性点位上原有的金属,也可以结合在该分子的其他位置。
当有毒金属离子与生物大分子上的活性点位或非活性点位结合后,可以改变生物大分子正常的生理和代谢功能,使生物体表现中毒现象甚至死亡。
第三章 污染物毒害作用及机理
作用及机理
引言
环境中污染物数量不断增加,相应的生物体内 的毒物含量也逐渐积累。当富集到一定数量后, 生物就开始出现受害症状:生理、生化过程受 阻,生长发育停滞,最后可能导致死亡。污染 物究竟如何对生物产生毒害作用,生物又怎样 作出相应的反应以及毒害机理是什么,这是污 染生态学研究的主要内容。
铅
细胞核自 溶解 体
线粒体肿胀成 巨型线粒体, 内腔中各种物 质解体成为空 泡,内部残存 颗粒状内含物, 细胞质中多溶 酶体。
随着浓度的增 加,线粒体基 粒片层逐渐消 失,类囊体空 泡 ,最终叶绿 体膜系统溃解, 出现大而多的 脂类小球 同铅
染色体断 出现多核 裂、粘连 仁现象 有丝分裂 出现异常 细胞核微 核化
0.364
3.46
1.29
0.9
2.9 0 0.9 2.9
5.5
17.8 1.9 10.6 35.6
1.8
2.0 1.8 2.6 2.3
0.306
0.254 0.488 0.333 0.326
3.45
3.65 3.55 3.26 2.99
1.03
1.21 1.57 1.07 0.93
结论:表明植物开花期对污染物特别是大气污染物最为敏 感,属于大气污染 的临界期。因此在开花期应尽量避免 大气污染物的伤害作用。
1、 对植物吸收的影响
改变土壤微生物的活性和影响土壤中一些 重要酶类的生物活性,影响植物根系对土 壤中营养元素的吸收
污 染 物
某些重金属和营养元素之间有拮抗作用。影 响植物对相应元素的吸收。 抑制植物根系的呼吸作用,影响根系的吸收能力
2、对植物细胞超微结构的影响
细胞核 线粒体 叶绿体 细胞分 裂、染 色体 核仁
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分类方法二 ——急性中毒 ——亚急性中毒 吸系统中毒 肝中毒 肾中毒 ……
三、人体化学性中毒的基本病变
(一)基本病变 (二)主要靶器官的病变
(一)基本病变
细胞损伤——全身各种组织细胞,特别是功 能上高度分化的细胞,如肝细胞、肾小管上 皮细胞、神经细胞、血细胞和心肌细胞的损 害。 ——是中毒时最常见的基本表现形式。 ——表现为在毒物作用下,细胞生化代谢的 异常或停止,形态上可见结构的变性或坏死。
——肝毒物所致的病变 肝毒物——四氯化碳、苯的氨基和硝基化合物、二 甲基甲酰胺、砷的化合物、锑、脂肪族卤化烃化合 物。 根据肝损害的性质,分为肝实质性、血管性损害两 大类。 根据病变在肝小叶的定位,分为中央带、中间带、 周边带损害。 根据损害范围,分为点状、局灶状、大片状和弥漫 性损害。这是肝脏环境毒理学评价分析的重要依据。
毒性参数 毒性上限参数 ——绝对致死量(浓度)LD100 LC100 ——半致死量(浓度)LD50 LC50 ——最小致死量(浓度)MLD MLC ——最大耐受量(浓度)LD0 LC0 ——致死剂量(浓度)LD LC
毒性下限参数 受试动物中只有个别动物的某项生理、 生化或其他观察指标出现最轻微效应的 剂量或浓度,或在此剂量水平以下的阈 下剂量或阈下浓度。 ——急性阈剂量(浓度) Limac ——慢性阈剂量(浓度)Limch ——最大无作用剂量(浓度)ED0 EC0 是制定人体每日容许摄入量(ADI) 的重要依据。
肾脏
结构——由肾实质和肾盂组成。肾实质分 为皮质和髓质。皮质血流量较多,易受 毒物的损害;髓质血流量较少,仅占全 肾血供的8%,易受缺氧的损害。 功能——排泄、解毒
肾毒物——重金属、有机卤代烃类、头孢霉素、四环素、青 霉素等抗菌素、水杨酸、非那西汀等镇痛药和磺胺类药物等 生物毒性物质。 病变机理——(1)直接作用:毒物或代谢产物在肾小管内浓 集或在分泌排除过程中,通过干扰酶系统或破坏膜的结构和 功能,或与金属硫蛋白或不溶性酸蛋白结合而导致对肾单位 的直接损害。(2)间接作用:毒物本身不具明显肾毒性,而 是通过肾外靶器官或细胞的损伤间接损伤肾脏的结果,如作 用与心血管系统的毒物所引起的中毒性休克,作用于呼吸系 统引起的肺水肿等都可使肾脏因严重缺血、缺氧而导致细胞 坏死。
炎症——机体对异物入侵的一种普遍的 防御反应。 ——可以原发于毒物的直接损害(如化 学性肺炎),也可以是继发于组织坏死 和感染,常见于呼吸道、皮肤、肝、肾 以及血管和造血器官的炎症。
纤维化和硬化——多是慢性中毒、多次 反复中毒、严重的急性中毒以后,在变 性、坏死或炎症病变基础上综合演变的 结果。 ——表现为中毒器官的实质细胞因中毒 损害而大量破坏消失,代之以间质纤维 成分显著增多,往往伴有相应的功能障 碍和衰弱。 ——常见于肝、肾、脑、肺等器官。
内环境的稳态 机体存在一系列的调节机制以维持内稳 态,从而使机体能顺应外环境的变化并 生存下去,但如果外界环境变化过于剧 烈,或者机体调节功能失调,则稳态就 可能失调或被破坏,从而使机体受到损 害,这实际上就是制定环境允许标准的 依据。
剂量、效应与反应 剂量:暴露水平(有效接触剂量)、生物有效 剂量、毒物的浓度等 效应:机体接触一定剂量的化学物质后引起一 系列的生物学效应。这种效应随摄入量的增多 而增强,呈现分级反应。可用一定的计量单位 来表示其强度,如酶的活力、白细胞计数等。 反应:一定数量生物群体中接触毒物而产生某 种生物学效应的个体在群体中所占的百分比, 可以死亡率、发病率等表示。
骨髓纤维化
肺纤维化
肿瘤——如肺癌、肝癌、膀胱癌等。 ——明确的致癌作用 ——促癌作用
肝癌
(二)主要靶器官的病变 肝脏 肾脏 呼吸系统 神经系统 生殖系统 其他(心血管系统、造血系统、消化道和胰 腺、皮肤)
肝脏
——结构和功能的基本单位:肝小叶 呈不规则多角棱柱形,长径约为1.5~2mm,横径约为 1mm。 成人肝脏约有50~100万个肝小叶。 由肝腺泡、肝细胞、血窦、在央静脉和毛细胆管组成。 肝小叶的中轴是中央静脉,小叶内的肝细胞组成海绵状 的单层细胞“板块”样结构,在板层之间有血窦穿行, 并汇集至中央静脉为中心呈放射状排列,在肝小叶的边 缘,肝细胞排列成环形肝板,称为界。切一片肝小叶在 显微镜下观察,可见其结构规则,分布均匀,好似一座 建筑精巧的“蜂房”。
——功能 分泌胆汁——胆汁中的主要成分是胆盐, 由胆酸、去氧胆酸等钠盐组成。—— ① 帮助脂肪乳化,使脂肪滴变小变细便于 消化吸收。②促进脂肪酸吸收。 ③维生 素A、D、E、K在肠道内经胆盐作用,形 成水溶性颗粒被吸收。④ 加速铁和钙的 吸收。⑤刺激小肠和结肠蠕动。⑥抑制 肠道腐败菌的生长、 繁殖…… 代谢转化
第三章 环境污染物的毒作用和 损伤机理
一、基本概念 二、环境污染物毒作用分类 三、人体化学性中毒的基本病变 四、细胞损伤机理 五、个体水平上的毒性影响 六、种群、群落水平上的毒性效应 七、污染物对生态系统的毒性影响
一、基本概念
内环境的稳态 剂量、效应与反应 毒性参数
视网膜的神经细胞图
血液循环障碍——许多毒物往往直接或间接损 伤毛细血管、小动脉和静脉的内皮细胞、基底 膜或平滑肌细胞,或引起血液成分,特别是凝 血系统和纤维蛋白溶解系统的异常,从而导致 局部微循环或全身性血液循环的障碍。 ——表现为各种形式的充血、出血、水肿、血 栓形成和弥漫性的血管内凝血。 ——以中毒性脑水肿、中毒性肺水肿最为严重, 重症者足以致命。
毒作用带 ——急性毒作用带 Zac=LD50/Limac ——慢性毒作用带 Zch=Limac/Limch ——吸入中毒的危险性指数 Iac=C20/LC50
二、环境污染物毒作用分类
分类方法一 ——局部毒性作用与全身毒性作用 ——速发与迟发毒性作用 ——可逆与不可逆毒性作用 ——变态反应 ——特异性体质反应