毒理学知识点

毒物：定义：是指在较低的剂量下可导致机体损伤的物质。毒作用分类：1速发性或迟发性作用:某些外源化学物在一次暴露后的短时间内所引起的即刻毒作用称为速发性毒作用。在一次或多次暴露外源化学物后，经一定时间间隔才出现的毒作用称为迟发性毒作用。2局部或全身作用：局部毒作用是指某些外源化学物在机体暴露部位直接造成的损害作用。全身毒作用是指外源化学物被机体吸收并分布至靶器官或全身后所产生的损害作用。3可逆或不可逆作用：可逆作用是指停止暴露后可逐渐消失的毒作用。不可逆作用是指停止暴露外源性化学物后其毒作用继续存在，甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。毒作用是否可逆很大程度上海取决于受损伤组织的修复和再生能力。4超敏反应：机体对外源化学物产生的一种病理性免疫反应。可以分为І-4型5特异质反应：通常是指机体对外源化学物的一种遗传性异常的反应性，主要由于基因的多态性，而与免疫性超敏反应无关。选择性毒性：定义：是指一种化学物质只对某种生物产生损害作用，而对其他种类的生物无害。原因：1.物种和细胞学差异。2.不同生物或组织器官对化学物质生物转化过程的差异。3.不同组织器官对化学物质亲和力的差异。4.不同组织器官对化学物质所致损害的修复能力的差异。生物标志：定义：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。分类：1暴露标志：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。包括反映内剂量和生物效应剂量2效应标志：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、结构和（或）功能改变、疾病3易感性标志：是关于个体对外源化学物的生物易感性的指标，即反映机体先天具有或后天获得对暴露外源性物质产生反映能力的指标。剂量-反应关系指标：1剂量-效应关系（剂量-量反应）：表示化学物质的剂量与个体中发生的量反应强度之间的关系。2剂量-反应关系（剂量-质反应）：表示化学物质的剂量与某一群体中质反应发生率之间的关系。比较剂量-反应关系的指标：（一）毒作用带（toxic effect zone）①急性毒作用带；为半数致死剂量与急性阈剂量的比值。Zac＝LD50／Limac。Zac值小，说明化学物质从产生轻微损害到导致急性死亡的剂量范围窄，引起死亡的危险性大；反之，则说明引起死亡的危险性小。②慢性毒作用带：为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值。Zch＝Limac／Limch。Zch值大，说明Limac 与Limch之间的剂量范围大，由极轻微的毒效应到较为明显的中毒表现之间发生发展的过程较为隐匿，易被忽视，故发生慢性中毒的危险性大；反之，则说明发生慢性中毒的危险性小。3.毒作用范围（margin of toxic effect,MOT）（二）药物的治疗指数和安全范围：TI=LD50/ED50越大，安全性越高MOS=LD01/ED99主用于单次给药，不适用于多次给药。（三）安全范围和暴露范围。药物以外的化学品危险性评价，定性反映人群暴露的危险性。暴露范围：MOE=NOAEL/人群暴露量值越大，发生有害作用危险性越小。安全范围：MOS=人群暴露量/安全限值值越大，发生有害作用危险性大。（四）强度与效能。强度（potency）:指相等效应时剂量的差别。效能（efficacy）:指效应的差别。化学物的效能取决于化学物本身的内在活性和药理作用或毒理作用特点。常用毒性参数：（1）致死剂量或浓度：1 绝对致死剂量或浓度LD100：引起一组受试实验动物全部死亡的最低剂量或浓度2 半数致死剂量或浓度LD50：引起一组受试实验动物半数死亡的剂量或浓度。常用以表示急性毒性的大小。LD50数值越小，标志外源化学物毒性越强，反正则毒性越小。3 最小致死剂量或浓度LD01或MLD：一组受试实验动物中，仅引起个别动物死亡的最小剂量或浓度。4 最大非致死剂量或浓度LD0或LC0（最大耐受剂量）：一组受试实验动物中，不引起动物死亡的最大剂量或浓度。（2）观察到有害作用的最低水平：在规定的暴露条件下，通过实验和

观察，一种物质引起机体某种有害作用的最低剂量或浓度（3）未观察到有害作用水平：在规定的暴露条件下，通过实验和观察，一种物质不引起机体某种有害作用的最高剂量或浓度（4）观察到作用的最低水平：在规定的暴露条件下，通过实验和观察，与适当的对照机体比较，一种物质引起机体某种作用的最低剂量或浓度（5）未观察到作用水平：在规定的暴露条件下，通过实验和观察，与适当的对照机体比较，一种物质不引起机体某种作用的最高剂量或浓度（6）阈值：为一种物质使机体开始发生效应的剂量或浓度，即低于阈值时效应不发生，而达到阈值时效应发生。生物转运通过生物膜方式：（一）被动转运：为外源化学物顺浓度差通过生物膜的过程。1简单扩散：脂溶扩散，是大多数外源化学物通过生物膜的方式。不消耗能量；不需要载体；脂/水分配系数越大，越容易溶解于脂肪，转运速度越快。若极高，也不能以通过。2滤过：外源化学物通过生物膜上亲水性孔道的过程。借助流体静压和（或）渗透压剃度，大量的水可以经过膜孔流过，溶解于水的分子直径小于膜孔的物质随之被转运。（二）特殊转运：为外源化学物借助载体或特殊转运系统而发生的跨膜运动。1主动转运：指外源化学物在载体的参与下，逆浓度剃度通过生物膜的转运过程。需要能量，需要载体。2易化扩散：又称载体扩散，顺浓度剃度转运，不需要消耗能量，但需要载体3膜动转运：细胞与外界环境之间进行的某些颗粒物或大分子物质的交换过程，以转运时生物膜的形态发生变化为特征。包括：吞噬作用（固体颗粒物质）和胞饮作用(某些液态微滴或大分子物质);胞吐作用（某些颗粒物或大分子物质）生物转化：是指外源化学物在体内经历酶促反应或非酶促反应而形成代谢产物的过程。增毒：外源化学物在体内经过生物转化为终毒物的过程。解毒：消除终毒物或阻止终毒物生长的生物转化过程。解毒失效的原因：1解毒能力耗竭2解毒酶失活3某些结合反应可被逆转4解毒过程有时产生潜在有害副产物。外源化学物多态性：遗传多态性：是指在群体中出现了频率大于1%的多种等位基因形式。外源化学物生物转化的毒理学意义：①多数化学物经生物转化后毒性降低，毒效应减弱，水溶性增加，易于排泄；②一些化学物经过生物转化后，毒性明显增强，甚至产生致突变、致癌和致畸作用；生物转化是机体对外源化学物处置的重要的环节，是机体维持稳态的主要机制。І相反应：包括氧化、还原、水解反应。И相反应：结合反应。包括葡萄糖醛酸结合，硫酸结合，谷胱甘肽结合，氨基酸结合，乙酰化和甲基化。生物转化酶的特点：1广泛性2 多态性3 立体选择性。亚细胞定位和底物类型：肝脏是含有代谢外源化学物酶类最多的器官，在肝脏和大多数组织中，生物转化酶主要位于内质网（微粒体）和细胞液，生物转化酶的亚细胞分布与外源化学物的溶解性相适应，高脂溶性物质的代谢酶多位于生物膜，高水溶性物质的代谢酶多位于细胞液。遗传因素和环境因素如何影响外源化学物的生物转化？（1）遗传因素涉及动物的物种、性别、年龄、生理和营养状态等，表现为毒物代谢酶的种类、分布、数量和活性的差别。代谢酶的遗传多态性是不同个体对毒物的敏感性存在差异的重要原因。（2）环境因素通过干扰代谢酶的合成和催化过程影响毒物的生物转化，代谢酶的诱导和抑制就是最主要的表现形式。诱导机制包括两种：一是通过抗氧化效应因素，二是涉及芳香烃受体结合及外源化学物效应元件活化。抑制作用包括：竞争性抑制，非竞争性抑制：1与酶的活性中心发生可逆或不可逆性结合 2 破坏酶 3 减少酶的合成 4 变构作用5 缺乏辅因子。损伤修复的机制：（1）分子修复：1蛋白质修复 2 脂质修复：需要NADPH参与 3 DNA修复：直接修复，切除修复，重组修复（2）细胞修复；在机体内大多数组织，通过存活细胞的分裂增殖替代受损死亡的细胞，但神经组织例外（3）组织修复：清除：细胞凋亡，修复：细胞增殖，细胞分裂，细胞外基质的替代。修复障碍的后果：1 炎症：a：细胞与介质b：活性氧和活性氮 2 坏

死：a:受损分子修复失效b凋亡对损伤细胞的清除失效c邻近细胞分裂代替受损细胞的机制失效3 纤维化：a瘢痕收缩挤压实质细胞和血管b基膜成分沉积于毛细血管内皮细胞和实质细胞之间并形成扩散屏障，导致组织细胞营养不良 c 细胞外间质增加，导致组织弹性和易曲性降低，影响心肺等脏器的机械功能 d 改变细胞外环境，通过跨膜蛋白和偶联的细胞内信号转到网络，导致细胞极性、运动性和基因表达。4 致癌作用:a：DNA修复失效 b 细胞凋亡失效c终止细胞增生失效d非遗传毒性致癌物。影响毒性作用机体因素中遗传（基因）起主要作用：1 解剖、生理和生化的不同2代谢酶的遗传多态性3修复能力差异4宿主的其他因素。化合物联合作用：类型：⑴非交互作用：①相加作用：剂量相加作用指化学物对机体产生的毒性效应等于各个外源化学物单独对机体所产生效应的算术总和。每一化学物以同样的方式，相同的机制，作用于相同的靶，仅仅它们的效力不同；②独立作用：各外源化学物不相互影响彼此的毒性效应，作用的模式和作用的部位可能（但不是必然）不同，各化学物表现出各自的毒性效应。

⑵交互作用：两种或两种以上外源化学物造成比预期的相加作用更强的（协同，增强）或更弱的（拮抗作用）联合效应，在毒理学中称之为外源化学物对机体的交互作用（interaction）。①协同作用：外源化学物对机体所产生的总毒性效应大于各个外源化学物单独对机体的毒性效应总和，即毒性增强。②加强作用：一种化学物对某器官或系统并无毒性，但与另一种化学物同时或先后暴露时使其毒性效应增强，称为加强作用。③拮抗作用：外源化学物对机体所产生的联合毒性效应低于各个外源化学物单独毒性效应的总和，即为拮抗作用。急性毒性（acute toxicity）：定义：是指机体（实验动物或人）一次或24h内多次接触一定剂量外源化学物后在短期内所产生的毒性效应，包括一般行为、外观改变、大体形态变化以及死亡效应。急性毒性实验目的：①测试和求出毒物的致死剂量以及其他的急性毒性参数，通常以LD50为最主要的参数，并根据LD50值进行急性毒性分级。②通过观察动物的中毒表现、毒作用强度和死亡情况，初步评价毒物对机体的毒效应特征、靶器官、剂量－反应（效应）关系和对人体产生损害的危险性。

③为后续的重复剂量、亚慢性和慢性毒性试验研究以及其他毒理试验提供接触剂量和观察指标选择的依据。④为毒理学机制研究提供线索。短期实验重复染毒目的：①观察长期接触受试物的毒性效应谱、毒作用特点和毒作用靶器官，了解其毒性机制。②观察长期接触受试物毒性作用的可逆性。③研究重复接触受试物毒性作用的剂量-反应（效应）关系，从初步了解到确定未观察到有害作用的剂量（NOAEL）和观察到有害作用的最低剂量（LOAEL），为制定人类接触的安全限量提供参考值。④确定不同动物物种对受试物的毒效应的差异，为将研究结果外推到人提供依据。结果判断和结果评价：1剂量相关趋势2 反应重现性3 相关指标变化4 差异大小和性别差异 5 历史性对照的作用。突变（mutation）定义：遗传结构本身的变化及引起的变异称为突变，是一种可遗传的变异，可分为自发突变（spontaneous mutation）和诱发突变（induced mutation）。突变与人类的关系：双刃剑。可以促进物种进化、新品种和优良品种的培育与选择，但同时，突变是不定向的，它还可能对健康造成危害。致突类型：从遗传学角度或突变角度分为：⑴基因突变，包括碱基置换（转换、颠换）、移码突变（插入或缺失）和大段损伤。（2）染色体畸变，包括染色单体型畸变、染色体型畸变。（3）非整倍体和多倍体。从机理角度分为：（1）对DNA为靶的损伤（包括基因突变和染色体畸变）（2）不以DNA为靶的损伤(染色体数目异常）后果：突变的后果取决于化学毒物所作用的靶细胞。体细胞：其影响仅能在直接接触该物质的个体身体上表现出来，不可能遗传到下一代（肿瘤）：（1）癌变（2）致畸胎：致突变物可透过胎盘作用于胚胎体细胞引起畸胎，所以致畸作用不完全是亲代生殖细胞

突变的后果（3）其他不良后果：动脉粥样硬化、衰老。生殖细胞：其影响有可能遗传到下一代（遗传性疾病）：（1）致死性突变：显性致死、隐性致死（2）非致死性突变（可遗传的改变）：先天畸形等遗传性疾病、遗传易感性改变。致死性突变将导致死胎，它影响后代的数量而非质量。非致死性突变主要影响后代的质量。DNA损伤修复：⒈直接修复：依赖光聚合酶的光复活以及依赖烷基转移酶的“适应性”反应。⒉切除修复：①核苷酸切除修复：DNA内切酶、DNA 聚合酶、DNA连接酶，是所有生物体内最常见的修复机制。②碱基切除修复：DNA糖基酶，AP内切酶、聚合酶、连接酶。⒊错配修复：识别并出去错配的碱基对。⒋双链断裂修复；⒌交联修复。遗传物时代相传原因：1、DNA执行高度保真的复制，对复制中的错误能及时纠正，即通过修复从而达到高度保真2、机体已进化有多种机制修复DNA损伤，以保护亲代DNA链，使其免受化学毒物的作用而发生改变。吸烟可致肺癌是铁一般的事实，但为何在流行病学调查中结果仅发现吸烟者中患肺癌的仅为10%？说明肿瘤的发生，致癌因素显然很重要，但是个体因素也不容低估。个体因素影响致突变作用有两个方面，一是先天性，即为遗传因素，也就是遗传多态性。二是后天性，主要是指不同生活方式如吸烟、饮酒、营养缺乏或不平衡、年龄等。一般认为，遗传多态性在个体因素影响致突变作用中期决定作用。同时，后天性的敏感亦有可能在一定遗传背景上出现。表现在代谢酶的遗传多态性和修复功能的个体差异。致突变验试验项目：（1）细菌回复突变试验（Ames试验）（2）微核试验（3）染色体畸变分析（4）姐妹染色单体交换试验SCE；（5）果蝇伴性隐性致死试验（6）显性致死试验（7）程序外DNA合成试验（8）单细胞凝胶电泳试验。阴性、阳性对照实验意义：阴性对照，它是空白对照，即不加任何处理，或者是溶剂对照。阴性对照除了无处理因素外，与实验组完全相同，其目的是获得实验的基础数据。阳性对照是用某种已知能产生阳性反应物质作为对照。其目的是通过对阳性物质的试验证明方法的可靠；验证实验者在本实验条件下，完成技术和鉴定致突变物的能力；证实经一段时间后，本实验重复性。所以，当阳性对照结果未呈阳性，其实验组的试验数据可靠性大大降低。判断结果：（一）首先检查实验控制情况：（1）盲法观察、（2）阴性对照和阳性对照的设立（3）资料的统计学分析（4）试验结果的重现性（二）结果判断：阴性结果判定：①最高剂量应包括受试物溶解度许可或灌胃量许可的最大剂量②各剂量的组间差距不应过大，以防漏检仅在非常狭窄范围内才有突变能力的某些外源化学物。阳性结果判定：应当具有剂量-反应关系，即剂量越高，致突变效果越大，并在一组或多组的观察值与阴性对照之间有显著差异。化学致癌过程（1）引发（initiation）致癌剂诱导细胞的基因突变或表观遗传变异，导致异常增生的单克隆细胞的生成，从而引发致癌过程（2）促长（promotion）：单克隆的癌细胞在一种或多种促癌细胞物质的不断作用下，表型发生了改变，恶性肿瘤细胞的各种形状得以表达的过程（3）进展（progression）：由良性肿瘤转变为恶性肿瘤，并进一步演变成更具恶性表型或具有侵袭特征的肿瘤的过程。各过程特点：（1）不可逆、所引发的干细胞在形态学上无法识别、对外源化学物及其他化学因子敏感、引发细胞可能自发启动、需要经过细胞分裂固定突变、剂量-反应关系良好，但很难确定阈值、引发剂的强度以经一定的促长阶段后发生的癌前病变来定量（2）在基因表达和细胞水平上有可逆性、持续给以促长剂才可维持促长细胞群、对衰老，饮食和激素因子敏感、内源性促长剂可引起自发促长作用、剂量-反应关系显示有可测阈值与最大值、以能否有效地扩大引发细胞群来确定促长剂的相对强度（3）不可逆性、核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态学改变、在进展阶段早期，已改变的细胞对环境因子敏感、在进展阶段可以观察到良性或恶性肿瘤、进展剂已促长的细胞

进入此期。化学致癌物分类：IARC对化学致癌物：分类：1：对人类是致癌物。对人类致癌性证据充分者属于本组。2又分两组：组2A，对人类很可能是致癌物，指对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据充分;组2B，对人类是可能致癌物，指对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据并不充分。3现有的证据不能对人类致癌性进行分类。4人类可能非致癌物。根据化学致癌物引起癌变的机制和模式分类：⑴遗传毒性致癌物：直接致癌物、间接致癌物、无机致癌物⑵表观遗传毒性致癌物：促长剂、激素调控剂、细胞毒剂、过氧化物酶体增殖剂、免疫抑制剂、固态物质⑶未分类：二恶烷、美舍吡伦等。细胞恶性转化试验细胞选择的主要原则：1、体外容易培养和传代，阴性细胞克隆背景较低；2、细胞自发突变率低，或自发转化能力很弱；3、已获得无限生长能力，但仍保持接触抑制而无致肿瘤性。哺乳动物长期致癌实验原则：1动物选择：考虑物种、品系、年龄、性别。2剂量选择和动物数量：一般使用三个剂量；一般每组至少雌雄各50只，出现第一个肿瘤时，每组还有不少于25只动物。3实验期限和染毒时间：大鼠至少2年，小鼠1.5年。，染毒时间通常从实验开始直至实验结束反复多次染毒。4结果的观察、分析和评定：分析指标：1肿瘤的发生率2多发性3潜伏期。如何设计实验：1人群流行病学调查2定量构效关系分析3遗传毒性试验4细胞恶性转化试验5哺乳动物致癌试验。发育毒性不同阶段接触结局：⑴着床前期：一般认为，此时很少发生特异的致畸效应，易发生胚泡死亡，称为着床前丢失。⑵器官形成期：着床后孕体即进入器官形成期，直到硬腭闭合。发育毒性的表现以结构畸形最为突出，也可以有胚胎死亡和生长迟缓。该期是发生结构畸形的关键期，也称致畸敏感期。⑶胎儿期：器官形成结束后，直到分娩的一段时间。以组织分化，生长和生理学的成熟为基本特色。胎儿期外源化学物的不良作用主要表现为生长迟缓、特异的功能障碍、经胎盘致癌和偶见死胎。⑷围生期：和出生后的发育期围生期是一生中对致癌物最敏感的时期。研究较多的是发育免疫毒性、神经行为发育异常和儿童期肿瘤。发育毒性生物种差异：原因：由于代谢变化、胎盘种类、胚胎发育的速度和方式等方面差异引起的。父源性关系：外界暴露因素通过父亲对发育个体产生的不良影响，可引起流产、死胎、低出生体重、畸形。胎儿酒精综合征：由于父母嗜酒而引起的出生缺陷，典型的表现为面部畸形、宫内和产后生长迟缓、精神运动和智力发育障碍。确定人类致畸物的标准：（1）一种特殊的缺陷或几种缺陷综合征的频率突然增加。（2）缺陷的增加与某种已知的环境改变，如一种新药的广泛使用巧合。（3）已知在妊娠的特殊阶段接触环境的改变，产生有特征性缺陷的综合征。（4）缺少妊娠时引起特征性缺陷婴儿产生的其他普通因子。毒理基因组学：定义：研究生物体的整个基因组如何对环境有害因素发生反应的一门新兴学科。是研究基因组如何对化学毒物发生反应的学科。基本任务：利用人类基因组的资料，帮助筛选和鉴别潜在的环境毒物，并在基因组水平上阐明毒作用发生的机制。目的：近期目标：确定某种有害因素的反应基因（信号基因）用于毒理学和相关疾病的研究。远期目标：建立全基因组与蛋白质组毒性反应知识库，并在此基础上开辟芯片技术和生物信息技术为特征的数字毒理学。美国毒理基因组学：任务：1促进基因和蛋白表达技术在毒理学中的应用 2 促进人类环境暴露和疾病易感性关系的研究 3 确定暴露和毒效应的生物标志 4 推进暴露与生物学反应关系的计算和处理方法 5 建立毒理基因组学的公用数据库。系统毒理学：定义：系统地研究外源性化学物和环境应激等与机体相互作用的一门学科。如何转变：1收集基因组表达、毒理学和病理学实验资料，并对各种来源的资料进行注释，同时发展解毒基因组和蛋白质组的生物信息学工具2建立蛋白质和代谢组学数据库3综合各组学和SNP数据库，将其已知的代谢和功能途径相联系4开发综合性分析模型，产生新知识和

发展新的系统毒理学。安全性评价：原则：1.分阶段试验的原则2优先安排试验周期费用低，预测价值高的试验。对化学物安全性评价步骤1.毒理学试验前的准备工作：尽可能地收集受试样品的相关资料，包括化学组成，理化性质和生产工艺方面的资料2不同阶段的毒理学试验项目：⑴第一阶段：急性毒性和局部毒性试验。⑵第二阶段：重复剂量毒性、遗传毒性与发育毒性试验⑶第三阶段：亚慢性毒性试验、生殖毒性试验和毒动学试验⑷第四阶段：慢性毒性试验和致癌试验。3人群暴露资料：人体暴露试验可直接反映受试物对人体造成的有害作用。危险度分析：定义指对机体、系统或人群可能暴露于某种危害的控制过程。由三部分构成，即危险度评定，危险性管理和危险性交流。危险度评定：主要步骤：⑴危害识别：识别具有引起机体、系统或（亚）人群固有能力的因素的有害作用的种类和性质。（定性角度）⑵危害表征（剂量-反应评定）：定性或定量地描述具有引起有害作用能力的某因素或某情形固有性质，包括剂量-反应关系的评定及其伴随的不确定性。通过剂量-反应关系评定是危险度评定的核心内容。⑶暴露评定：是指评价机体、系统或（亚）人群对一种因子（和其衍生物）的评价。（定性或定量）⑷危险度表征：是指在规定的条件下定性或定量地确定某规定机体、系统或（亚）人群发生已知的和潜在的有害作用的。