化学毒物的一般毒性作用

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恒定的温度:22±3℃ 湿度:30~70% 照度:昼夜各半 饲料合格、饮水合格、垫料合格
急性毒性试验的方法要点
禁食
经消化道染毒时,要求试验前对动物禁食Biblioteka Baidu大鼠、小鼠——隔夜禁食;或染毒前禁食4h 大动物——每日上午喂食前染毒 染毒后继续禁食2~4h,但在禁食时要保障饮水。
受试物处理
乙醇——乙醛 黄曲霉素B1——B1-8,9-环氧化物 苯并(a)芘——BP-7,8-二醇-环氧化物 对硫磷——对氧磷
亲电物的形成
• 亲电物是指含有一个缺电子原子(+)的分 子,使它能通过与亲核物中的富电子原子 (-)共享电子对而发生反应
乙醇——乙醛 黄曲霉素B1——B1-8,9-环氧化物 苯并(a)芘——BP-7,8-二醇-环氧化物 对硫磷——对氧磷 Ag+、Cd2+、Hg2+ ,等
急性毒性试验的方法要点
性别 急性毒性试验的主要内容是求LD50,除特殊要求 外,一般急性毒性试验对动物性别要求为雌雄各 半。如果在预试验时发现化学毒物(如农药)对雌、 雄动物毒效应的敏感性有明显差异,则应单独分 别求出雌性与雄性动物各自的LD50。如果试验是 为致畸试验作准备,也可仅作雌性动物的LD50测 试。
• 与靶器官直接作用 • 破坏微环境产生有害影响
几个基本概念
• 毒效应强度 • 取决于终毒物在其作用位点的浓度和持续 时间。
几个基本概念
• 终毒物 • 指与内源靶分子(如受体、酶、DNA、微 丝蛋白、脂质)反应或严重地改变生物学 (微)环境、启动结构与(或)功能改变 而表现出毒性的物质。
几个基本概念
急性毒性试验的方法要点
动物数量与随机分组
大、小鼠等小动物 每组10只 狗等大动物 每组6只 分组原则——随机化原则
急性毒性试验的方法要点
预检
适应环境,减少环境和生理的变化对实验结果 的影响 筛选健康动物,发现异常者应放弃 雌雄分笼饲养,防止交配和受孕
急性毒性试验的方法要点
试验动物的饲养环境
急性毒性试验的方法要点
实验动物的年龄和体重
急性试验动物不宜过老或过幼,通常要求选择 刚成年动物进行试验,而且须是未曾交配和受 孕的动物。例如:大鼠180~240g、小鼠18~ 25g、家兔2~2.5kg、豚鼠200~250g、狗10~ 15kg。同一批试验动物体重变异范围不应超过 该批动物平均体重的20%。
毒性作用观察
中毒体征及发生过程:不同系统的毒物, 急性毒性作用出现的体征不一样,可初步 确定受试物的急性毒性的靶器官。 死亡情况和时间 体重:反映动物中毒后综合性整体变化, 是一个客观和简便的量化指标。每周1~2次 病理检查:大体解剖
观察时间和周期
每天2次或多次观察 总观察时间一般为14天(2周) 速发型死亡:氰化物 迟发型死亡:羰基镍、毒菇
染毒方法 经注射途径染毒
对注射用药品的急性毒性试验、毒性机制 研究时了解毒物代谢动力 静脉、腹腔、肌内、皮下等
剂量选择
化学结构及理化特性 根据其它化学物LD50 查阅文献 用少量动物,以较大的剂量间隔(几何级 数)染毒,找出10~90%(0~100%)的致 死剂量范围,然后可设计正式试验的剂量 和分组。 i=(lgLD90-lgLD10)/(n-1) i 为组矩 n 剂量组数 i=(lgLD100-lgLD0)/(n-1)
化学毒物的一般毒性作用
概述
一般毒性作用 外源性化学物 的毒性作用
急性毒性作用 蓄积毒性作用 亚慢性和慢性毒性作用 基因突变 染色体突变 非整倍体和多倍体
致突变作用 致癌作用
发育毒性与致畸作用
概述
血液毒理学 免疫毒理学 生殖毒理学 神经系统和行为毒理学 呼吸毒理学 肝脏毒理学 肾脏毒理学 心血管毒理学 皮肤毒理学
受试前了解受试物的理化性质和毒性资料
受试物配制 水溶液——经口用蒸馏水或去离子水,注射用生 理盐水; 混悬液——0.5%羧甲基纤维素钠、10%阿拉伯乳 糖、植物油,临用前配制。
受试物处理
给予动物的染毒量 不应超出最大给药量容积,减少非特异性因素对 毒性的影响 经口:20ml/kg.bw 经皮:2ml/kg 静脉: 1ml/kg(5min以上) 肌肉注射: 0.5ml/kg(一个部位) 吸入: 2mg/L
亲核物的形成
• 较少见
苦杏仁经肠道细菌β-糖苷酶催化形成氰化物 丙烯腈环氧化后与欲胱甘肽结合后形成氰化物
• 氰化物的形成
硝普钠经巯基诱导降解后形成氰化物
二卤甲烷经氧化脱卤产生的CO
亚硒酸盐与谷胱甘肽的巯基反应形成的硒化氢
氧化还原活性还原剂的形成
• 亦较少见
• 硝酸盐——亚硝酸盐——高铁血红蛋白 • Cr6+——Cr5+
• 暴露的母体:强酸强碱、重金属、CO等
CH3 直接毒性作用
N-NO CH3
CH3+(亲电子基团)
几个基本概念
• 代谢活化(metabolic activation) • 增毒(toxication)
对硫磷
对氧磷(高活性胆碱酯酶抑制剂)
常见的增毒作用
• 最为常见的增毒作用是使外源化学物(如 氧和氧化氮)转变为:
染毒方法 经呼吸道染毒
以气体、蒸气、粉尘、雾等形式存在于车 间空气中的工业毒物以及以吸入为给药途 径的药物的染毒方式。
气管内注入和吸入
静式吸入 动式吸入
染毒方法 经皮吸收
脱毛—局部涂敷受试物—玻璃纸覆盖固定 一定时间接触染毒—观察 浸尾法:将动物固定,鼠尾浸入受试物中 持续一段时间,观察。
50~500
>500
200~2000
>2000
200~2000
>2000
急性毒性分级和评价 化学物质性毒性分级
级别 极毒
大鼠口服LD50 (mg/kg)
<1
相当于人的致死剂量 mg/kg g/人 0.05 微尝
毒性机制
中毒
• 有毒化学物与机体相交作用,导致机体的 结构和功能产生不良改变
机体本身的属性 化学物暴露的程度与途径
毒性机制研究的内容
• • • • 毒物进入机体的途径 毒物与靶分子交互作用 毒作用表现 机体对损害作用的反应
毒作用机制的复杂性
• • • • 有毒化学物质数量宠多 损害的生物化学过程复杂 中毒的表现多种多样 可能导致毒性的机制各不相同
自由基对机体损害作用机制
• 蛋白质氧化损伤 • 引起蛋白质凝集、交联、降解、断裂,出 现生理功能受损
组织细胞毒性与坏死 免疫反应 致癌作用(非突变机理)
主要毒性作用机制
• • • • 核酸的氧化损伤 DNA断裂,缺失突变 启动修复系统,如修复功能受损,引起突变 活化癌基因
细胞毒性 改变蛋白质—DNA相互作用 致突变作用 形成活化的癌基因
分子—细胞功能结构/功能紊乱—启动分子、 细胞或组织水平的修复机制—毒性作用发生
主要毒性作用机制
• 化学毒物与细胞大分子的共价结合 • 与蛋白质共价结合:组织细胞毒性与坏死 免疫反应 致癌作用(非突变机理) • 与核酸分子共价结合:细胞毒性 改变蛋白质—DNA相互作用 致突变作用 形成活化的癌基因。
黄素酶
VitC
化学毒物产生毒性的可能途径
化学毒物 吸收、分布、代谢、排汇 与靶分子相互作用 细胞功能失调、损伤 细胞修复功能失调 (2) (1)


(3)
化学毒物产生毒性的可能途径
• 最直接途径——毒物在机体的重要部位出现,
不与靶分子作用
• 较为复杂途径——毒物—机体—靶部位—靶分
子—毒作用
• 最为复杂的途径——毒物—机体—靶部位—靶
瞬间死亡:氰化钾、煤气等 迟发毒效应和死亡:有机磷农药 快速和剧烈的毒效应后恢复 轻微症状—恢复—严重中毒—死亡(毒菇) 7~14d
中毒效应的强度:一般行为、外观、大体 形态、中毒症状一般较严重、死亡
急性毒性试验目的
求出致死剂量以及LD50,通过LD50进行毒 性分级 评价外源性化学物的毒效应特征、靶器官、 剂量-反应(效应)关系和对人体产生损害 的危险性。 为其它毒理试验研究提供接触剂量和观察 指标选择的依据 为毒理学机制研究提供线索
染毒方法
模拟人在生活和生产环境中实际接触该受试物的 途径和方法 有利于不同化学物之间急性毒性大小的比较 受试物的性质和途径 评价程序的要求 常见:经口、经呼吸道、经皮及经注射途径。
染毒方法 经口染毒
灌胃、喂饲、吞咽胶囊等 不同浓度 ,相同体积 准确 工作量大 误入气管和伤及食管
急性毒性试验的方法要点
实验动物的选择和要求
毒性反应与人近似 易于饲养、操作方便 繁殖和生育能力强,能保障供给 价格低易于获得
急性毒性试验的方法要点
实验动物的物种和品系
最好用两种种属的哺乳类动物
• 啮齿类:小鼠、大鼠、豚鼠或家兔
• 非啮齿类:狗或猴。
大、小鼠符合选择的原则,最常用
SD、Wistar大鼠;昆明种和NIH种小鼠 急性经口和毒性吸入试验选择大、小鼠,但经 皮试验选择豚鼠、大鼠和家兔
自由基的形成
• 独立游离存在的的带有不成对电子的分子、 原子或离子。 • 特点 顺磁性
化学性质十分活泼 反应性极高,半减期极短
• 产生
清除
氧化应激(oxidative stress),进而造成机体损伤
自由基对机体损害作用机制
• • • • • 脂质过氧化损伤 细胞器和细胞膜结构破坏 引起细胞毒性 对DNA的影响(氧化和加合) LDL的氧化修饰
靶器官 毒性
概述
按接触毒物时间的长短,将产生的一般毒性作 用分为:急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性 相应地所观察和评价毒效应的试验即为急性毒 性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验 对外来化学物(新食品、药品、农药、化妆品 等)一般毒性的观察是毒理学的经常生工作, 对防治外源性化学物所致急慢性中毒、毒理学 安全性评价和危险度评定、卫生标准制定、管 理毒理学的决策有重要意义。
亲电物(electrophiles) 自由基(free radicals) 亲核物(mucleophiles) 还化还原性反应物(redox-active reductants)
亲电物的形成
• 亲电物是指含有一个缺电子原子(+)的分 子,使它能通过与亲核物中的富电子原子 (-)共享电子对而发生反应
一般毒性作用
§1 急性毒性作用
§2 蓄积毒性 §3 亚慢性和慢性毒性作用
§4 局部毒性作用
急性毒性作用
Acute toxicity 指机体(实验动物或人)一次或24h内多次 接触外源化学物后在短期内(最长到14天) 所产生的毒性效应。 包括一般行为、外观改变、大体形态变化 以及死亡效应。
0.1 3 30 250 >1000
中等毒 50~ 低毒 500~
实际无毒 5000~
10000~ 2180~
急性毒性分级和评价 我国农药急性毒性分级
分级
剧毒 高毒
经口LD50 (mg/kg) <5
5~
经皮LD50
(mg/kg)4h
吸入LC50
(mg/m2)2h
<20 20~
<20 20~
中等毒
低毒
剂量选择
i=(lgLD90-lgLD10)/(n-1) i=(lgLD100-lgLD0)/(n-1)
i 为组矩 n 剂量组数
求得i值后,以低剂量组的对数剂量加上一 个i值,即是高一个剂量组的对数剂量。其 反对数即得出相应的剂量值。
剂量选择
化学毒物预试验中>5g/kg.bw时,未发现死 亡,表示低毒或毒性不大,则一般不需要 求出LD50 食品或功能食品的LD50的剂量选择 以最大的(即无毒剂量LD50为15g/kg.bw) 一般要设立对照组。
急性毒性分级和评价 WHO五级标准
毒性分级 大鼠LD50 (mg/kg)
6只大鼠吸入 4h,死亡2-4 只的浓度 (ppm)
对人可能致死的剂量 兔经皮 LD50 (mg/kg) g/kg g/60kg
剧毒 高毒
<1 1~
<10 10~ 100~ 1000~
<5 5~ 44~ 350~
<0.05 0.05~ 0.5~ 5~ >15
急性毒性作用
急性接触次数:一次或24h多次
“一次”:经口和经注射途径染毒是指瞬间给 予实验动物染毒,经呼吸道与皮肤染毒时,则 指在一段规定的时间内使持续接触毒物的过程 “多次”:当一次最大染毒剂量不能达到以充 分了解该毒物急性毒性作用的目的,从而在 24h内分次染毒。
急性毒性作用
中毒效应出现时间
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