实例铅中毒所致化学性肝损害课件

Pb 实例:铅中毒所致化学性肝损害 Date1 control 30mg/kg 10mg/kg ALT activity 铅对血清ALT活力的影响的体内研究 The expected results Date2 control 30mg/kg 10mg/kg ALT activity 铅对血清ALT活力的影响的体内研究 the results Date3 2345698 CV 5% 1 7 10 Date4 铅对血清ALT活力的影响的体外研究 醋酸铅 Date5 SGPT ALT 假说：血清谷丙转氨酶逆向变化 经典理论:血清谷丙转氨酶顺向变化 Date6 绪 论 第一节 毒理学概述 定义: 1、是研究外源化学物对生物体损害作用 的学科（传统定义）。 2、是研究化学、物理和生物因素对机体 的损害作用、生物学机制、危险度评价和危险 度管理的综合学科（现代定义）。 Date7 描述毒理学 机制毒理学 管理毒理学。 毒理学研究领域 Date8 一、描述毒理学 定义：描述毒理学是指对各种因素进行毒 性鉴定，以期为安全性评价和危险度管理提供 信息； 手段：动植物实验； 对象：人类、鱼、鸟、蚕、陆栖动物和植 物以及其他可能破坏生态系统平衡的因素; 目的：获得用于评价人群和环境特定化学 物暴露的危险度信息。 Date9 描述毒理学研究还可为化学物的毒作用 机制提供重要线索，通过形成假设为发展机 制毒理学作出贡献，这些研究成果也是管理 毒理学工作者进行危险度评价的关键内容。 Date10 二、机制毒理学 定义：是研究化学物对生物体产生毒作用 的细胞、生化和分子机制。 在危险度评价中，机制毒理学研究资料主 要有以下四方面用途： 证实与人类直接相关的实验动物中所观 察到的损害作用（癌症、出生缺陷等）。 例如，根据对有机磷杀虫剂（OPI）一般作 用机制（抑制乙酸胆碱酯酶活性）和OPI在不同 动物种属体内生物转化差异的了解，我们即可 准确预测OPI对啮齿类动物和昆虫的相对毒性作 用。 Date11 验证可能与人类无关的发生于实验 动物中的有害效应。 例如，广泛使用的人造甜味剂糖精可 致大鼠膀胱癌，而正常饮食中的糖精摄取 率并不引起人类膀胱癌。机制研究已经证 实，只有在尿液中糖精达到很高浓度并形 成结晶状沉淀的情况下才会诱导膀胱癌。 剂量反应关系研究结果提示，即使在大 量饮食后，人的膀胱中也不可能达到如此 高的糖精浓度。 Date12 设计和生产较为安全的化学物以及合理 治疗化学中毒和临床疾病。 例如，最初在欧洲市场上用作孕妇镇静剂 的反应停，因为在怀孕的关键时期服用该药可 导致出生缺陷，1962年被禁用。然而，过去几 十年机制研究已经证实，该药具有独特的分子 作用机制，即干扰某些血管生成基因的表达。 正是基于对这种作用机制的了解，反应停已被 用于治疗某些传染病（麻风、AIDS等）、许多 炎症性疾病以及某些癌症，但孕妇严格禁用。 Date13 进一步加深对基础生理学、药理学 、细胞生物学和生物化学的了解。 例如： 对于有机氟乙醇和酸的毒性研究，可 了解糖和脂类的基础代谢； Date14 通过对河豚毒素等生物毒素和DDT等合 成化学物的研究，大大增加了对神经轴突膜 中离子梯度调节的了解。 分子生物学和基因组学研究中新技术的 出现，为机制毒理学家科学探索同样暴露于 有毒物质后，人和实验动物的反应差异提供 了新的工具，这些工具也被用于早期识别对 环境因素易感的个体。 Date15 三、管理毒理学 定义：是根据描述和机制毒理学 的研究资料进行科学决策，协助政府 部门制定相关法规条例和管理措施并 付诸实施，以确保化学物、药品、食 品等进入市场足够安全，达到保护人 群身心健康的目的。 Date16 制定相关法律： 近40年来，发达国家和许多发展中国家 都先后成立了相应的管理机构并颁布了有关 药品、食品和化妆品法，农药杀虫剂、杀真 菌剂和灭鼠剂法，有害物质控制法和环境资 源保护法等。 Date17 制定有关标准： 管理毒理学工作者还需根据危险 度评价的原理和方法，结合描述和机 制毒理学研究提供的科学信息，制定 大气、职业环境和饮用水中化学物的 卫生标准。 Date18 其他研究领域： 法医毒理学： 是分析化学与基础毒理学原理结合而形 成的一门交叉学科，主要研究化学物对人和 动物有害效应的法医学问题。 法医毒理学主要协助确定死亡原因，明 确尸检结果。 Date19 临床毒理学： 作为医学科学范畴中的一个重点 专业领域，主要研究由毒物或药物引 起的疾病，研发解毒剂，发展新方法 ，改进治疗方案，控制中毒的发生以 及外源化学物的损害作用。 Date20 环境毒理学： 重点研究环境中化学污染物对生物 体的影响，虽然环境毒理学工作者也关 注环境污染物对人群健康的影响，但更 多的是致力于研究外源化学物对鱼、鸟 以及陆栖动物的影响。 Date21 生态毒理学： 是环境毒理学中的特殊领域，侧 重于研究生态系统中毒物对群体动态 的影响。环境中化学物的迁移、转归 及其交互作用是环境毒理学和生态毒 理学的关键研究内容。 Date22 四、毒理学科学与艺术 科学性：体现在观察和收集资料方面； 艺术性：体现在利用这些资料预测人群和 动物种群的暴露结局方面。 大多数情况下，这两方面都是相互联系的 ，因为前者所观察到的事实和收集的数据被用 于外推并形成假设，以便对尚不了解或了解甚 少的外源化学物的损害作用进行解释。 Date23 第三节 毒理学展望 随现代生物技术的超常规发展毒理学发展 趋势： 从高度综合高度分化（形成多个交叉分 支学科）； 从体内试验体外试验； Date24 从结构活性关系三维定量结构活 性关系； 从定性毒理学定量毒理学； 从微观（细胞、生化、分子）、宏观（ 环境）人体（群体、个体）； 从观察现象、探明机制科学规范管理。 Date25 一、高度综合高度分化 1在不断深入研究毒物损伤机体各脏 器、系统的过程中，靶器官毒理学已成为毒 理学的主要组成部分；例如肺（呼吸系统） 毒理学、血液（造血系统）毒理学、免疫系 统毒理学、生殖与内分泌毒理学、神经系统 与行为毒理学、肝与胃肠道毒理学、肾毒理 学、心血管系统毒理学、皮肤毒理学、眼毒 理学等。 Date26 2、随着现代生命科学高新技术和测试 手段的快速发展，以机制研究为基础的毒理 学已形成许多重要的交叉学科。 例如分子毒理学、细胞毒理学、遗传毒 理学、生化毒理学、受体毒理学等。 Date27 3、根据研究对象和学科领域的不同， 毒理学又进一步分化为：药物毒理学、食 品毒理学临床毒理学、分析法医毒理 学、环境毒理学、职业毒理学等。 4、按照毒物的不同性质，毒理学的分 支学科主要划分为：农药毒理学、金属毒 理学、有机溶剂毒理学、放射毒理学等。 Date28 二、从整体动物试验到替代试验 鉴于普遍而日益增加的公众舆论压 力和经济上的考虑，整体动物试验如日 前采用的兔试验、毒性试验和致癌试验 等正面临再评价并可能被替代。 Date29 替代法又称“3R”法，即优化试验 方法和技术，减少受试动物的数量和痛 苦，取代整体动物试验的方法。 1980年以来，体外毒性试验研究领 域快速发展，美国、欧洲、日本等国还 成立了相应的动物试验替代中心或研究 机构。 Date30 三、从阈剂量到基准剂量（BMD） 在整体动物试验中，不可能获得准确 的阈剂量，但可以获得类似的参数“观察 到损害作用的最低剂量（LOAEL）”； 同时也不可能获得准确的最大无作用 剂量，却可以获得“未观察到损害作用的 剂量(NOAEL)”。 Date31 LOAEL和NOAEL是试验中获得的两个 具体数量值，是计算参考剂量（RfD）和 确定SF时的关键参数。 因其常受试验组数、每组样本量大 小和剂量组距宽窄等因素的影响，故有 一定的局限性。 Date32 为此，由Grump（1984）首先提出并由 Kimmel和Gayfor（1988）进一步发展的基准 剂量法（BMD），被推荐用来替代NOAEL或 LOAEL。 基准剂量（BMD）是指ED1、ED5或ED10的95 可信限下限值。 Date33 由BMD推导RfD的优点是： 1、依据剂量反应关系曲线的所有数据计算 获得，大大提高了准确性； 2、计算反应剂量95可信限下限值，充分考 虑了试验组数，每组动物数以及观察终点参数的 离散程度； 3、对于未直接获得最大无作用剂量（ NOAEL）的试验，仍可计算出BMD。BMD已成功 地用于生殖与发育毒性的危险度评价。 Date34 四、从结构活性关系到定量结构活性关系 进行致癌试验需要花大量资金和时间，但 根据化学物的结构、理化特性和某些生物学活 性，即SARs，则可初步预测其潜在危害性或 致癌性。 Date35 五、从危险度评价到危险度管理 1976年美国EPA首先推荐了危险度评价系 统，1983年美国NRC提出了危险度评价程序 ，目前已进一步细化为四个步骤： 危害性认定，即通过SARs或QSARs分 析、体内和体外试验以及人群流行病学调查， 评价特定化学物产生损害作用的可能性； 剂量反应关系评价，即通过分析接触 一定剂量或浓度的化学物与人群中产生有害效 应之间的关系，确定危险度的基准值； Date36 接触评定，即要明确人群接触特定 化学物的总量，并阐明接触特征，例如接 触类型、水平和持续时间等； 危险度特征分析，即通过综合分析 前三个阶段提供的信息，阐明接触人群中 产生损害作用的性质，并预测该损害作用 在接触人群中的发生率。 Date37 危险度评价过程中需考虑以下几个重要 问题： 动物实验资料外推到人时，要注意有无 阈值、高剂量向低剂量外推、小样本向大样 本外推、内剂量与外剂量（接触剂量）不平 行等问题。 Date38 为降低或控制外推数据的不确定性： 1、可考虑计算基准剂量（BMD值）， 采用以生理学为基础的毒物动力学模型（ PBTK）和以生物学为基础的剂量反应模 型来分别加以校正； Date39 2、通过加强人体毒理学研究，构建人 群接触性（例如化学物内剂量和生物效应计 量）、效应性（例如早期生物效应、结构 功能改变、疾病）和易感性（例如疾病易感 基因及其多态性）生物学标志信息数据库， 可直接降低以动物实验数据外推到人的不确 定性； Date40 3、根据对整体动物试验、体外试验 与人体组织细胞的体外反应试验的比较分 析结果，然后再平行地将动物实验数据外 推到人，即所谓的平行程序法，也可降低 外推的不确定性； Date41 4、为有效控制以动物实验资料外推 到人的不确定性，在进行整体动物毒性 试验过程中，须严格执行良好实验室规 范（GLP）和标准操作规程（SOP）。 Date42 危险度评价的根本目的是危险度管 理。 从危险度评价到危险度管理，反映 了从描述毒理学、机制毒理学到管理毒 理学研究的全过程。 Date43 管理毒理学使全世界的政府和企业领 导逐步认识到毒理学科学的重要性，从而 使学术界、工业界和政界的科学家与管理 学家进行有效的相互交流与工作，共同采 取行动以保护公众的身心健康，维护生态 平衡，促进经济发展，推动社会文明进步 。 Date44 第二章 毒理学基本概念 第一节 毒物、毒性和毒作用 一、毒物及其分类 在一定条件下，以较小剂量进入机体就 能干扰正常的生化过程或生理功能，引起暂 时或永久性的病理改变，甚至危及生命的化 学物质称为毒物。 Date45 但实际上，几乎所有的化学物质都有引 起机体损伤的可能。 例如，各种药物在其治疗剂量范围内发 挥疗效，而超出该范围达到中毒剂量时，则 成为毒物。 另一方面，人体内经常有痕量的铅、汞 等重金属存在，但这并不意味着发生了重金 属中毒。 Date46 可见，毒物与非毒物之间并没有绝 对的界限，使两者之间发生互变的重要条 件是剂量。 毒理学实验研究的奠基人 Paracelsus（14931541）所说：所有 物质都是毒物，剂量将它们区分为毒物与 药物。 Date47 人类最早接触的毒物，主要是动植物 中的天然毒物。 自19世纪工业革命以来，化学合成物 大量面世。特别是20世纪40年代以来，随 着科学技术的迅猛发展，越来越多的化学 合成品进入各种生产和生活领域。 Date48 目前，全世界登记的化学物质已达 1000多万种，人们经常使用和接触的约有 78万种，此外，每年还有1000多种新产 品投入市场，使人们接触的化学物质无论 是品种还是数量都在不断增加。 Date49 按化学物质的用途和分布范围，可分为： 1工业化学品 如生产原料、辅剂、中间 体、副产品、杂质、成品等； 2食品添加剂 如糖精、香精、食用色素 、防腐剂等； 3日用化学品 如化妆品。清洁与洗涤用 品、防虫杀虫用品等； Date50 4 农用化学品 如化肥、杀虫剂、除草 剂、植物生长调节剂、保鲜剂等； 5医用化学品 如各种剂型的药物、消 杀剂、造影剂等； 6环境污染物 如存在于废水、废气、 废渣中的各种化学物质； Date51 7生物毒素 如动物毒素、植物毒素、细 菌毒素、真菌毒素等； 8军事毒物 如芥子气等战争毒剂。 9放射性物质 如放射性核素。天然放射 性元素等。 Date52 二、毒性及其分级 毒性指化学物质能够造成机体损害的能 力。 在同等剂量下，对机体损害能力越大的 化学物质，其毒性越高。 相对于同一损害指标，需要剂量越小的 化学物质，其毒性越大。 Date53 如“毒物”和“非毒物”是相对的一样， 化学物质的毒性大小也是相对的。 只要达到一定的剂量水平，化学物质 就具有毒性，而如果低于某一剂量水平时 ，不具有毒性。因此，剂量是化学物质毒 性的决定因素。 Date54 除了剂量外，接触条件如接触途径、接触 期限、速率和频率等因素对化学物质的毒性及 性质也有影响。 1接触途径 多数情况下，化学物质需要进入血液并随 血流到达作用部位才能发挥其毒性，而同一种 化学物质经由不同途径（经口、经皮、经呼吸 道等）与机体接触时，其吸收系数（即入血量 与接触量之比）是不同的。 Date55 例如，经静脉染毒时，化学物质直接入 ，吸收系数为1，即完全被吸收，通常表现出 的毒性也最高。其他静脉外途径染毒，一般吸 收系数都小于1，表现出的毒性也相对较低。 经口染毒时，化学物质在胃肠道吸收后经 由门静脉系统到达肝脏被代谢（称为首过效应 ）。 在这种情况下，代谢产物的毒性直接影 响化学物质对机体的损害能力。 Date56 2接触期限、速率和频率 在毒理学研究中，通常按给动物染毒的时 间长短分为急性、亚慢性和慢性毒性试验。 急性毒性试验：为1次或24h内多次对实验 动物高剂量染毒，而亚慢性和慢性毒性试验则 为较长时间（至少1个月以上）内对动物反复多 次低剂量染毒。 Date57 许多化学物质的急性染毒与较长时间染 毒的毒性表现不同，一般前者迅速而剧烈， 后者则相对平缓。 除了强度差别外，有时还有性质差别。 例如，有机溶剂苯的急性中毒表现是中枢神 经系统抑制，而重复接触则导致再生障碍性 贫血和白血病。 Date58 不同化学物质即使染毒剂量相同，但吸 收速率不同则中毒表现也将不同。吸收速率 快者（如静脉注射）可在短时间内到达作用 部位并形成较高浓度，从而表现出较强的毒 性。 Date59 与时间相关的另一影响因素是接触频率 。 对于具体的化学物质而言，接触的间隔 时间如短于其生物半减期时，进入机体的量 大于排出量，易于积累至一个高水平，从而 引起中毒。 反之，如接触的间隔时间长于生物半减 期时，就不易引起中毒（高剂量接触时除外 ）。 Date60 选择毒性（selective toxicity）系指 一种化学物质只对某种生物产生损害作 用，而对其他种类生物无害；或只对机 体内某一组织器官发挥毒性，而对其他 组织器官不具毒作用。 Date61 化学物质出现选择毒性的原因可能在于： (1)物种和细胞学差异：如植物在许多方面 不同于动物，它们没有神经系统和有效的循环 系统及肌肉系统，但具有细胞壁和光合系统。 细菌有细胞壁，人体细胞则没有细胞壁。利用 这些差异研制出来的各种抗菌药物，可以杀死 致病菌而对人体细胞无害。 Date62 （2）不同生物或组织器官对化学物质生 物转化过程的差异：如细菌不能直接吸收叶 酸，而是利用对位氨基苯甲酸、谷氨酸和 蝶啶来合成叶酸。与其相反，哺乳动物体内 不能合成叶酸，只能从食物中摄取。据此发 明了横胺类药物，它们在荷电数与分子结构 和大小上相似于对位氨基苯甲酸，可以拮 抗其参与叶酸的合成，故对细菌有选择毒性 ，而对人体细胞无害。 Date63 （3）不同组织器官对化学物质亲和力的 差异：如CO与血红蛋白的二价铁具有高度亲 和力，浓集于红细胞中阻断氧的摄取和释放 ，发挥其毒性。再如除草剂百草枯主要蓄积 在肺内，导致肺组织损伤，继而纤维化，丧 失通气功能。 Date64 （4）不同组织器官对化学物质所致损害 的修复能力的差异；如脑组织的再生能力很 差，一旦发生实质性的损害就很难恢复。而 肝、肾等器官的再生能力很强，即使造成损 害，只要脱离接触，就可望得到修复，恢复 正常功能。 Date65 选择毒性反映了生物现象的多样性和复 杂性，使毒理学动物试验结果外推至人发生 困难。但也正是由于选择毒性的存在，人类 才得以发明各种特异性药物用于临床医疗、 农业和畜牧业等领域，并从中获益。 Date66 在毒理学研究中，不同阶段的试验可用 于观察化学物质的不同毒作用或毒性终点（ endpoint）。 急性毒性试验以受试物引起的机体死亡 为毒性终点指标； 亚慢性、慢性毒性试验以受试物造成的 生理、生化、代谢等过程的异常改变为毒性 终点指标； 遗传毒理学试验则以受试物导致的基因 突变、染色体畸变、畸形、肿瘤形成等为毒 性终点。 Date67 因许多毒性终点之间无法类比，故 化学物质的毒性分级标准以终点为基础 ，如急性毒性根据LD50分级，致畸物则 根据致畸指数分级。 Date68 三、毒作用及其分类 化学物质的毒作用是其本身或代谢产物 在作用部位达到一定数量并停留一定时间， 与组织大分子成分互相作用的结果。 毒作用又称为毒效应，是化学物质对机 体所致的不良或有害的生物学改变，故又可 称为不良效应、损伤作用或损害作用。 Date69 化学物质的毒作用可根据其特点、发生 的时间和部位，按不同的方法进行分类。 1速发与迟发作用 速发作用（immediate effect）指机体 与化学物质接触后在短时间内出现的毒效应 。 Date70 迟发作用：指机体接触化学物质后，中 毒症状缺如或虽有中毒症状但似已恢复，经 过一定的时间间隔才表现出来的毒效应。 远期作用：致癌物的潜伏期往往很长， 从机体与之初次接触到出现肿瘤有时需要20 30年时间。 Date71 2局部与全身作用 局部作用（local effect）：指发生在 化学物质与机体直接接触部位处的损伤作 用。 全身作用（systemic effect）：指化学 物质经血液循环到达体内其他组织器官引 起的毒效应。 Date72 大多数化学物质引起全身作用。 如铅吸收后，可引起血液、神经、消化 、生殖等多系统病变。某些化学物质兼有这 两种作用。 如四乙基铅在接触部位对皮肤有损害作 用，吸收后分布到全身，对中枢神经系统以 及肝、肾等实质性脏器发挥其毒性。 某些严重的局部作用也可间接引起全身 作用，如严重的酸灼伤后，可引起未接触到 酸的肾脏损害。 Date73 3 可逆与不可逆作用 可逆作用（reversible effect）：指停 止接触化学物质后，造成的损伤可以逐渐 恢复。常见于接触化学物质的剂量较低、 接触时间较短、损伤较轻时。 不可逆作用（ irreversible effect ）：是 指停止接触化学物质后，损伤不能恢复， 甚至进一步发展加重。 Date74 化学物质的毒作用是否可逆主要取决于 被损伤组织的再生能力。 如对于肝脏这样的再生能力强的器官， 多数损伤是可逆的； 而对于中枢神经这样的再生能力很差的 组织，则损伤多为不可逆的。 Date75 4过敏性反应 过敏性反应（hypersensibility）也称变态 反应（allergic reaction）。该反应与一般的 毒性反应不同。首先，某些作为半抗原的化学 物质（致敏原）与机体接触后，与内源性蛋白 结合为抗原并激发抗体产生，称为致敏；当再 度与该化学物质或结构类似物质接触时，引发 抗原抗体反应产生典型的过敏反应症状。 Date76 化学物质所致的过敏性反应在低 剂量下即可发生，难以观察到剂量 反应关系。 损害表现多种多样，轻者仅有皮 肤症状，重者可致休克，甚至死亡。 Date77 5特异体质反应 特异体质反应（idiosyncratic reaction） 系由于遗传因素所致的对某些化学物质的反 应异常。 如先天缺乏NADH细胞色素b5还原酶 活力的患者，对亚硝酸盐类等可致高铁血红 蛋白血症的化学物质异常敏感。原因是该酶 基因中的127密码子发生了突变，致使原来的 丝氨酸为脯氨酸所取代，故丧失了活性。 Date78 四、损害作用与非损害作用 化学物质对机体产生的生物学作用既有 损害作用又有非损害作用，但其毒性的具体 表现是损害作用。研究损害作用并阐明作用 机制是毒理学的主要任务之一。 在许多情况下，区别损害作用和非损害 作用比较困难，尤其在临床表现出现之前更 是如此。 一般认为，损害作用与非损害作用之间 有以下区别。 Date79 （）损害作用 损害作用（adverse effect）所致的机体生 物学改变是持久的，可逆或不可逆的，造成 机体功能容量，如进食量、体力劳动负荷能力 等涉及解剖、生理、生化和行为等方面的指标 的改变，维持体内的稳态能力下降，对额外应 激状态的代偿能力降低以及对其他环境有害因 素的易感性增高，使机体正常形态、生长发育 过程受到影响，寿命缩短。 Date80 （二）非损害作用 与损害作用不同，非损害作用（non adverse effect）所致机体发生的一切生物学 变化都是暂时和可逆的，应在机体代偿能力范 围之内，不造成机体形态、生长发育过程及寿 命的改变，不降低机体维持稳态的能力和对额 外应激状态代偿的能力，不影响机体的功能容 量的各项指标改变，也不引起机体对其他环境 有害因素的易感性增高。 Date81 损害作用与非损害作用都属于生物学作 用，后者经过量变达到某一水平后发生质变 而转变为前者。 由于现有水平的限制，人们对于损害作 用的认识尚不完全，现在认为是非损害作用 的生物学改变将来可能会被判定为损害作用 。 随着科学研究的不断深入，检测技术和 手段的进步，有关化学物质的毒作用机制在 更深层次的阐明，损害作用的指标和概念必 将不断得以更新。 Date82 五、毒效应谱 化学物质与机体接触后引起的毒效应包 括肝、肾、肺等实质器官损伤、内分泌系统紊 乱、免疫抑制。神经行为改变、出现畸胎、形 成肿瘤等多种形式。 效应的范围则从微小的生理生化正常值的 异常改变到明显的临床中毒表现，直至死亡。 毒效应的这些性质与强度的变化构成了化 学物质的毒效应谱。 Date83 在毒理学研究中，人们使用不同的毒 作用终点来检测化学物质引起的各种毒效 应。这些反映毒作用终点的观察指标大致 可以分为两类： 一类是特异指标。例如，有机磷农药 抑制血液中胆碱酯酶活性，致使神经递质 乙酸胆碱不能及时水解而堆积于神经突触 处，引起瞳孔缩小、肌肉颤动。大汗、肺 水肿等中毒表现。 Date84 这类指标的出现与特定化学物质之 间有着明确的因果关系，常有助于中毒 机制的阐明是其优点。 不足之处是这样的指标在完成系统 的毒理学研究之前常难以确定。而且由 于指标的多种多样，无法对不同化学物 质的毒性大小进行比较。 Date85 另一类是死亡指标。该指标简单、客观 、易于观察，虽然比较粗糙，不能反映毒作 用的本质，但可作为衡量不同作用部位和作 用机制的化学物质毒性大小的标准。特别是 在急性毒性评价中，死亡是经常使用的主要 指标。 Date86 六、靶 器 宫 化学物质被吸收后可随血流分布到全身各 个组织器官，但其直接发挥毒作用的部位往往 只限于一个或几个组织器官，这样的组织器官 称为靶器官（target organ）。 许多化学物质有特定的靶器官，另有一些 则作用于同一个或同几个靶器官，这在化学结 构与理化性质近似的同系物或同类物中更为多 见。 如卤代烃都可引起肝脏损伤； 苯系物则均可通过血脑脊液屏障而作用 于中枢神经系统。 Date87 在同一靶器官产生相同毒效应的化学物质 ，其作用机制可能不同。 如苯胺和CO均可作用于红细胞影响其输 送氧的功能，但前者是使血红蛋白中的 Fe2+氧 化为 Fe3+，形成高铁血红蛋白，而后者是直接 与血红蛋白结合为碳氧血红蛋白，两者之间表 现出作用机制的差异。 Date88 组织器官成为化学物质的靶器官是多种因 素作用的结果。 机体对于化学物质的处置过程、化学物质 本身的结构与理化性质、组织器官的组织结构 与生理功能、代谢酶的活化状态、化学物质或 其代谢产物与生物大分子如核酸、酶、受体、 蛋白质间相互作用的能力等都可以明显的影响 化学物质对于特定组织器官的毒作用。 Date89 七、生物学标志 生物学标志又可称生物学标记或生物标志 物，是指针对通过生物学屏障进入组织或体液 的化学物质及其代谢产物、以及它们所引起的 生物学效应而采用的检测指标，可分为三类： 接触生物学标志； 效应生物学标志； 易感性生物学标志。 Date90 （）接触生物学标志 接触生物学标志是对各种组织、体液或排 泄物中存在的化学物质及其代谢产物，或它们 与内源性物质作用的反应产物的测定值，可提 供有关化学物质暴露的信息。 Date91 接触生物学标志又分为体内剂量标志 和生物效应剂量标志： 1、体内剂量标志：可以反映机体中 特定化学物质及其代谢物的含量，即内剂 量或靶剂量。如检测人体的某些生物材料 如血液、尿液、头发中的铅、汞、锅等重 金属含量可以准确判断其机体暴露水平。 Date92 2、生物效应剂量标志：可以反映化学物 质及其代谢产物与某些组织细胞或靶分子相互 作用所形成的反应产物含量。 如苯并（a）花可与DNA结合形成加合物 ，环氧乙烷可与血红蛋白形成加合物。这些加 合物的形成往往预示着毒效应的起始，而加合 物的数量则决定了毒效应的强度。 故生物效应剂量标志的使用有助于准确的 建立剂量反应关系。 Date93 （二）效应生物学标志 效应生物学标志是指可以测出的机体生 理、生化、行为等方面的异常或病理组织学 方面的改变，可反映与不同靶剂量的化学物 质或其代谢产物有关的健康有害效应的信息 。 Date94 效应生物学标志包括早期效应生物学标志 、结构和功能改变效应生物学标志和疾病效应 生物学标志： 1、早期效应生物学标志：主要反映化学 物质与组织细胞作用后，在分子水平产生的改 变。 如 DNA损伤、癌基因活化与抑癌基失活 、代谢活化酶的诱导和代谢解毒酶的抑制。特 殊蛋白质形成及抗氧化能力降低等； Date95 2、结构和功能改变效应生物学标志： 反映的是化学物质造成的组织器官功能失 调或形态学改变。 如谷丙转氨酶活力增高表示有肝脏损 伤，ALAD受抑表示血红素合成障碍等； Date96 3、疾病效应生物学标志：与化学 物质导致机体出现的亚临床或临床表现 密切相关，常用于疾病的筛选与诊断。 如成人血清甲胎蛋白的出现常与肝脏肿 瘤有关，心肌梗死患者表现为血清谷草 转氨酶的活性增高。 Date97 （三）易感性生物学标志 易感性生物学标志是反映机体对化学物质 毒作用敏感程度的指标。 由于易感性的不同，性质与剂量相同的化 学物质在不同个体中引起的毒效应常有很大差 异，这种差异的产生是多种因素综合作用的结 果，其中遗传因素起到了十分重要的作用。 Date98 现有研究表明，药物或毒物代谢酶的多态 性直接影响化学物质在体内的结局和与生物大 分子相互作用的活性，与某些疾病的高发有关 。如患有着色性干皮症的病人，由于有多种 DNA修复酶的遗传缺陷，对于紫外线和某些化 学诱变剂所致的DNA损伤格外敏感，其细胞易 于发生突变甚至癌变。 易感性生物学标志主要用于易感人群的筛 检与监测，在此基础上可采取有效措施进行有 针对性的预防。 Date99 总之，生物学标志的研究与应用可准 确判断机体接触化学物质的实际水平，有 利于早期发现特异性损害并进行防治，对 于阐明毒作用机制、建立剂量反应关系 、进行毒理学资料的物种间外推具有重要 意义，是阐明毒物接触与健康损害之间关 系的有力手段。 Date100 第二节 剂量、剂量量反应关系和剂量质反应关系 一、剂 量 剂量（dose）有多种表示方式： 1、可指机体接触化学物质的量或在试验中给 予机体受试物的量（外剂量）， 2、可指化学物质被吸收入血的量（内剂量） 或到达靶器官并与其相互作用的量（靶剂量、生 物有效剂量）。 Date101 虽然靶剂量直接决定了化学物质所致机体损 伤的性质与强度，但由于检测比较复杂，故毒理 学中的剂量通常是指机体接触化学物质的量或给 予机体化学物质的量，单位为mgkg体重等。 当一种化学物质经由不同途径与机体接触时 ，其吸收系数与吸收速率各不相同。因此在提及 剂量时，必须说明接触途径。在接触环境污染物 时，则根据空气、水、食品等介质中存在的浓度 乘以进入体内的介质总量来计算剂量。 Date102 二、量反应与质反应 反应指化学物质与机体接触后引起的生 物学改变，可分为两类： 1、计量资料，有强度和性质的差别，可 以某种测量数值表示。 如有机磷农药抑制血中胆碱酯酶活性，其 程度用酶活性单位的测定值表示。这类效应称 为量反应。 Date103 2、计数资料，没有强度的差别，不能以 具体的数值表示，而只能以“阴性或阳性”、“ 有或无”来表示，如死亡或存活、患病或未患 病等，称为质反应。 量反应通常用于表示化学物质在个体中引 起的毒效应强度的变化； 质反应则用于表示化学物质在群体中引起 的某种毒效应的发生比例。 Date104 三、剂量量反应关系和剂量质反应关 系 剂量量反应关系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。 空气中的CO浓度增加导致红细胞中碳氧血 红蛋白含量随之升高； 血液中铅浓度增加引起-ALAD的活性相 应下降，都是表示剂量量反应关系的实例。 Date105 剂量质反应关系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。 如在急性吸入毒性实验中，随着苯的浓 度增高，各试验组的小鼠死亡率也相应增高 ，表明存在剂量质反应关系。 Date106 化学物质的剂量越大，所致的量反应强度 应该越大，或出现的质反应发生率应该越高。 在毒理学研究中，剂量反应关系的存在 被视为受试物与机体损伤之间存在因果关系的 证据。当然，前提是排除实验干扰因素造成的 假象。 Date107 四、剂量反应曲线 （一）剂量反应曲线的形式 剂量反应关系可以用曲线表示，即以表 示量反应强度的计量单位或表示质反应的百分 率为纵坐标、以剂量为横坐标绘制散点图，可 得到一条曲线。 常见的剂量反应曲线有以下几种形式： Date108 1S形曲线 是典型剂量反应曲线，多见于 剂量质反应关系中，分为对称S形曲线和非 对称S形曲线两种形式： （1）对称S形曲线 ：当群体中的全部个体 对某一化学物质的敏感 性差异呈正态分布时， 剂量与反应率之间的关 系表现为对称S形曲线 。 Date109 （2）非对称S形曲线：与对称S形曲线比 较，该曲线在靠近横坐标左侧的一端曲线由 平缓转为陡峭的距离较短，而靠近右侧的一 端曲线则伸展较长。它表示随着剂量增加， 反应率的变化呈偏态分布（图21）。 Date110 无论是对称还是非对称S形曲线，在50反 应率处的斜率最大，剂量与反应率的关系相对恒 定。 因此，常用引起50 反应率的剂量来表示化学 物质的毒性大小。 如半数致死剂量、半 数中毒剂量、半数效应剂 量等。 Date111 2、直线 化学物质剂量的变化与反应的改变成正比 。由于在生物体中，反应的产生要受到多种因 素的影响，情况十分复杂，故此种曲线少见。 3、抛物线 为一条先陡峭后平缓的曲线，类似于数学 中的对数曲线，又称为对数曲线型。这种曲线 只需将剂量换算为对数即可转变为一条直线。 可见于剂量量反应关系中。 Date112 当把纵坐标的标识单位反应率改为反应频 率时，对称S形曲线转换为高斯曲线。 （二）剂量反应曲线的 转换 为通过数学的方法更 加准确地计算LD50等重要 的毒理学参数并得出曲线 的斜率，有必要将S形曲 线转换为直线。 Date113 在该分布曲线下，如把使一半受试个体 出现反应的剂量作为中位数剂量，并以此为 准划分若干个标准差，则在其两侧1个、2个 或3个标准差范围内分别包括了受试总体的 68.3、95.5和99.7。 Date114 表2-1 反应率与概率单位之间的对应关系 . 反应率（） 概率单位 . 0.1 2 2.3 3 15.9 4 50.0 5 84.1 6 97.7 7 99.9 8 . Date115 将各标准差的数值均加 上 5（-3+3变为 28)即为 概率单位。概率单位与反 应率之间的对应关系见表2 -1。 当纵坐标标识单位用 概率单位表示时，对称形 曲线即转换为直线（图2 2，上图）。 Date116 转换而来的直线可以建立数学方程，计算出各剂 量对应的反应率及曲线斜率。LD50、TD50、ED50等只 是引起50反应率发生的一个点剂量，不能全面反映 化学物质的毒性特征，而曲线斜率可反映这方面的情 况。如图2-3： Date117 第三节 表示毒性常用指标 毒理学中常用的毒性指标包括致死剂量、阈 剂量、最大无作用剂量和毒作用带等。 当受试物质存在于空气或水中时，上述各 指标中的剂量改称为浓度（concentration）。 Date118 一、致死剂量 （一）绝对致死剂量（absolute lethal dose，LD100） 绝对致死剂量是指化学物质引起受试对象全 部死亡所需要的最低剂量或浓度。 如再降低剂量，就有存活者。但由于个体差 异的存在，受试群体中总是有少数高耐受性或高 敏感性的个体，故LD100常有很大的波动性。 Date119 （二）最小致死剂量（minimal lethal dose ，MLD或LD01） 最小致死剂量指化学物质引起受试对象中的 个别成员出现死亡的剂量。 从理论上讲，低于此剂量即不能引起死亡。 Date120 （三） 耐受剂量（maximal tolerance dose，MTD或LD0） 最大耐受剂量指化学物质不引起受试对象 出现死的最高剂量。若高了该剂量即出现死亡 。与LD100的情况相似，LD0也受个体差异的影 响，存在很大的波动性。 上述LD0和LD100常作为急性毒性试验中选 择剂量范围的依据。 Date121 （四）半数致死剂量（median lethal dos ，LD50） 半数致死剂量指化学物质引起一半受试对 象出现死亡所需要的剂量，又称致死中量。 LD50是评价化学物质急性毒性大小最重 要的参数，也是对不同化学物质进行急性毒 性分级的基础标准。 化学物质的急性毒性越大，其LD50的数 值越小。 Date122 LD50的影响因素： 1、化学物质的种类； 2、动物的种属； 3、实验室环境； 4、喂饲条件； 5、染毒时间； 6、染毒途径； 7、受试物浓度； 8、溶剂性质； 9、实验者操作技术的熟练程度等。 Date123 （五）、阈剂量与最大无作用剂量 一、阈剂量（threshold dose） 阈剂量指化学物质引起受试对象中的少数 个体出现某种最轻微的异常改变所需要的最低 剂量，又称为最小有作用剂量（minimal effect level，MEL）。 分为急性和慢性两种： Date124 急性阈剂量（acute threshold dose， Limac）为与化学物质一次接触所得； 慢性阈剂量（chronic threshold dose ，Limch）则为长期反复多次接触所得。 Date125 由于实际工作中，在哪个剂量水平才能发 现化学物质所致的损害作用受到所选观察指标 、检测技术的灵敏度和精确性、试验设计的剂 量组数以及每组受试对象数等多种因素的影响 ，准确的测定阈剂量是很困难的，故该概念只 有理论上的意义。 在毒理学试验中获得的类似参数是观察到 损害作用的最低剂量（lowest obseved adverse effect level，LOAEL) Date126 （二）最大无作用剂量 最大无作用剂量（maximal noeffect dose，ED0）指化学物质在一定时间内，按 一定方式与机体接触，用现代的检测方法和 最灵敏的观察指标不能发现任何损害作用的 最高剂量。 Date127 与阈剂量一样，最大无作用剂量也不能通 过试验获得。 毒理学试验能够确定的是未观察到损害作 用的剂量（no-observed adverse effect level，NOAEL)。NOAEL是毒理学的一个重 要参数，在制订化学物质的安全限值时起着重 要作用。 Date128 同一化学物质，在使用不同种属动物、染 毒方法、接触时间和观察指标时，往往会得到 不同的LOAEL和NOAEL。因此，在表示这两 个毒性参数时应注明具体实验条件。 化学物质的LOAEL和NOAEL不是一成不 变的，随着检测手段的进步和更为敏感的观察 指标的发现，这两个毒性参数也会得以更新。 Date129 三、毒作用带（toxic effect zone） 毒作用带是表示化学物质毒性和毒作 用特点的重要参数之一，分为急性毒作用 带与慢性毒作用带： Date130 （）急性毒作用带 急性毒作用带（acute toxic effect zone，Zac）为 半数致死剂量与急性阈剂量的比值，表示为： ZacLD50Limac 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。 Date131 （二）慢性毒作用带 慢性毒作用带（chronic toxic effect zone，Zch） 为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值，表示为： ZchLimacLimch 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。 Date132 第四节 安全限值 安全限值即卫生标准，是对各种环境介 质（空气。土壤、水、食品等）的化学、物 理和生物有害因素规定的限量要求。 它是国家颁布的卫生法规的重要组成部 分，是政府管理部门对人类生活和生产环境 实施卫生监督和管理的依据，是提出防治要 求、评价改进措施和效果的准则，对于保护 人民健康和保障环境质量具有重要意义。 Date133 （一）每日容许摄入量 每日容许摄入量（acceptable daily intake，ADI）指允许正常成人每日由外环 境摄人体内的特定化学物质的总量。 在此剂量下，终生每日摄入该化学物 质不会对人体健康造成任何可测量出的健 康危害。 Date134 （二）最高容许浓度 在劳动环境中，最高容许浓度（ maximum allowable concentration，MAC） 是指车间内工人工作地点的空气中某种化学物 质不可超越的浓度。 在此浓度下，工人长期从事生产劳动，不 致引起任何急性或慢性的职业危害。 Date135 在生活环境中，MAC是指对大气、水 体、土壤等介质中有毒物质浓度的限量标 准。接触人群中最敏感的个体即刻暴露或 终生接触该水平的化学物质，不会对其本 人或后代产生有害影响。 MAC影响因素： 1、接触的具体条件 2、人群的不同 Date136 （三）阈限值 阈限值（threshold limit value，TLV）为美 国政府工业卫生学家委员会（ACGIH）推荐的生 产车间空气中有害物质的职业接触限值。 为绝大多数工人每天反复接触不致引起损害 作用的浓度。 由于个体敏感性的差异，在此浓度下不排除 少数工人出现不适、既往疾病恶化、甚至罹患职 业病。 Date137 （四）参考剂量 参考剂量（reference dose，RfD）由美 国环境保护局（EPA）首先提出，用于非致癌 物质的危险度评价。 RfD为环境介质（空气、水、土壤、食品等 ）中化学物质的日平均接触剂量的估计值。人 群（包括敏感亚群）在终生接触该剂量水平化 学物质的条件下，预期一生中发生非致癌或非 致突变有害效应的危险度可低至不能检出的程 度。 Date138 在制定安全限值时，毒理学资料是重 要的参考依据，其中最重要的毒性参数是 LOAEL和NOAEL。 化学物质的安全限值一般是将LOAEL 或NOAEL缩小一定的倍数来确定的。这个 缩小的倍数称为安全系数或不确定系数。 Date139 在选择安全系数或不确定系数时要考虑多 种因素： 化学物质的急性毒性等级 在机体内的蓄积能力、挥发性 测定LOAEL或NOAEL采用的观察指标 慢性中毒的后果 种属与个体差异大小 中毒机制与代谢过程是否明了等。 Date140 经验在安全系数或不确定系数的选 择上会起到很大的作用，故最后确定的 数值大小常带有一定的主观色彩。 Date141 第三章 外源化学物在体内的生物转运与转化 机体对化学毒物的处置简单地分成相互有 关的吸收、分布、代谢及排泄四个过程。 化学毒物在体内的吸收、分布和排泄过程 称为生物转运（biotransprotation）； Date142 化学毒物的代谢变化过程称为生物转化 （ biotransformation）。 化学毒物的代谢和排泄合称为消除（ elimination）。 一般来说，吸收、分布、生物转化和排泄 的过程是同时发生的。 Date143 化学毒物对机体的毒性作用，一般取 决于两个因素： 一是化学毒物的固有毒性和接触量； 二是化学毒物或其活性代谢物在靶器 官内的浓度及持续时间。与化学毒物在体 内的ADME过程有关。 Date144 因此，对外源化学物ADME过程的研究 有重要的意义： 有助于阐明外源化学物毒作用的机制 ，阐明对化学物处置的物种差异，可用于预 测人类暴露化学物后的处置及其在毒性中的 作用；