食品毒理学资料(河科大专用)

1、食品毒理学重点整理 李老师 绪论1.食品安全与食品卫生的区别（1）概念不同：食品安全是种概念，食品卫生是属概念.（2）范围不同：食品安全包括食品（食物）的种植、养殖、加工、包装、贮藏、运输、销售、消费等环节的安全，而食品卫生通常并不包含种植养殖环节的安全.（3）侧重点不同：食品安全是结果安全和过程安全的完整统一. 食品卫生虽然也包含上述两项内容，但更侧重于过程安全。2.常用食品毒理学研究方法（1）从方法学来分 微观方法利用生物化学、细胞病理学、细胞生物学、分子生物学从细胞水平甚至分子水平观察到多方面毒作用现象，其中包括一些极微小的毒作用表现。 宏观方法研究人的整体以至于人的群体与毒物相互作用的

2、关系（2）根据采用的方法不同 体内试验(in vivo test)实验对象采用哺乳动物，例如大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、仓鼠(hamster)、狗和猴等。检测外源化学物的一般毒性，多在整体动物进行 体外试验(in vitro test)利用游离器官、培养的细胞或细胞器进行研究，多用于外源化学物对机体急性毒作用的初步筛检、作用机制和代谢转化过程的深入观察研究。3.毒理学研究领域描述毒理学机制毒理学管理毒理学其他研究领域：法医毒理学、临床毒理学、环境毒理学、生态毒理学4.毒理学、食品毒理学、外源化学物的定义毒理学: 研究外源化学物对生物体损害作用的学科。（传统定义）研究化学、物理和生物因素对机体的损害

3、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）食品毒理学（food toxicology）：研究食品中外源化学物的性质、来源与形成，它们的不良作用与可能的有益作用及其机制，并确定这些物质的安全限量和评定食品的安全性的科学。外源化学物(xenobiotics) :在人类生活的外界环境中存在，可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质，又称为"外源生物活性物质”。第一章 毒理学基本概念1.定义：靶器官、剂量-量反应关系、剂量-质反应关系、半数致死量LD50、NOAEL、生物学标志靶器官：外源化学物可以直接发挥毒作用的器官就称为该物质的靶器官。剂量

4、-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半数致死剂量或浓度(LD50或LC50)：指引起一组受试实验动物半数死亡的剂量或浓度。未观察到的损害作用剂量（NOAEL）：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(人或实验动物)形态、功能、生长、发育或寿命可检测到的有害改变的最高剂量或浓度。生物学标志：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。2.影响毒性的因素（1）剂量；（2）接触途径（经静脉、经口、经皮等）；（3）接触期限、接触速

5、率和接触频率。 其中接触期限为急性毒性试验 24小时内一次或多次染毒亚急性毒性试验 在1个月或短于1个月的重复染毒亚慢性毒性试验 在1个月至3个月的重复染毒慢性毒性试验 在3个月以上的重复染毒3.毒性作用的分类（1）速发或迟发性作用速发性毒作用(immediate effect)是指某些外源化学物在一次接触后的短时间内所引起的即刻毒性作用。迟发性毒作用(delayed effect)是指在一次或多次接触某种外源化学物后，经一定时间间隔才出现的毒性作用。（2）局部与全身作用局部毒性作用(local effect)是指某些外源化学物在机体接触部位直接造成的损害作用。全身毒性作用(systemic

6、effect)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）可逆与不可逆作用可逆作用(reversible effect)是指停止接触外源化学物后可逐渐消失的毒性作用。不可逆作用(irreversible effect)是指在停止接触外源化学物后其毒性作用继续存在，甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。（4）过敏性反应过敏反应(hypersensitivity)也称变态反应(a11ergic reaction)，是机体对外源化学物产生的一种病理性免疫反应。（5）特异体质反应特异体质反应(idiosyncratic reaction)通常是指机体对外源化学物的一种遗传性

7、异常反应。4.损害作用的特点 （1）机体的正常形态学、生理学、生长发育过程受到影响，寿命可能缩短。（2）机体功能容量降低。（3）机体对外加应激的代偿能力降低。（4）机体对其他某些环境因素不利影响的易感性增高。5.三类生物学标志（1）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。包括体内剂量标志和生物效应剂量标志。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。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。（2）效应生物学标

8、志：指机体中可测出的生化、生理、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外源化学物或其代谢物有关联的对健康有害效应的信息。三类效应生物学标志：早期效应 (early biological effect)结构和或功能改变效应(altered structurefunction)疾病(disease)效应（3）易感性生物学标志：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的对接触外源性物质产生反应能力的指标。易感性生物学标志可用以筛检易感人群，保护高危人群。6.急性毒作用带（Zac）及慢性毒作用带(Zch)判断公式急性毒作用带（Zac）为半数致死剂量与

9、急性阈剂量的比值，表示为：Zac=LD50/LimacZac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。 慢性毒作用带（Zch）为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值，表示为：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。 7.课后思考题2、急性毒性指标包括哪些？致死剂量、阈剂量、最大无作用剂量、毒作用带4、致死剂量包括：（1）绝对致死量或浓度(LD10

10、0或LC100)：指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或LC50)：指引起一组受试实验动物半数死亡的剂量或浓度。（3）最小致死剂量或浓度(MLD，LD01或MLC，LC01)：指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）最大耐受剂量或浓度(MTD，LD0或MTC，LC0)：指一组受试实验动物中，不引起动物死亡的最大剂量或浓度。第二章 外源化学物在体内的生物转运1.ADME过程、生物转运的定义ADME过程：AbsorptionDistributionMetabolismExcretion，描述化学毒物在体内的浓度随时间变化的规律生

11、物转运：外源化学物在体内的吸收、分布和排泄的过程。2.毒物经皮肤吸收的特点（1）外源化学物从皮肤的吸收量与其脂溶性成正比，与分子量成反比（2）表皮损伤、皮肤潮湿（3）不同部位皮肤对毒物的通透性不同：阴囊>腹部>额部>手掌>足底3.外源化学物在体内贮存的毒理学意义（双重），有什么贮存库？毒理学意义：（1）一方面对急性中毒具有保护作用，可减少在靶器官中的外源化学物的量；（2）另一方面贮存库中的毒物与血浆中游离型毒物间存在平衡，当血浆中游离型毒物被排除后（如通过生物转化和排泄），贮存库中的化学物就会释放进人血液循环，而成为血液中游离型毒物的来源，具有潜在的危害。贮存库：血浆蛋

12、白质；肝和肾；脂肪组织；骨骼组织4.生物膜主要功能（1）隔离功能（2）生化反应和生命活动的场所（3）内外环境物质交换的屏障5.毒物的排泄途径（1）定义：是外源化学物及其代谢产物向机体外转运的过程，是生物转运的最后一个环节。（2）排泄途径：肾脏排泄：【肾小球滤过、肾小管分泌(主动分泌通道)、肾小管重吸收（尿液pH）】消化道排泄：肝肠循环其他途径：汗液、泪液、唾液、乳汁、呼吸道、头发和皮肤第三章 化学毒物的生物转化1.生物转化的定义 外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化。2.课后思考题1、2、3（1）生物转化的意义：水溶性显著增加；改变其毒效学性质：代谢活化或生物活化及灭活。（2）经过代谢活化

13、生成的活性代谢产物可分为几类：亲电子剂；自由基；亲核剂；氧化还原反应物。（3）代谢反应过程分为哪几相？其定义是什么？分为相和相：相是指经过氧化、还原和水解等反应使外源化学物暴露或产生极性基团，如-OH、-NH2、-SH、-COOH等，水溶性增高并成为适合于相反应的底物。相反应指具有一定极性的外源化学物与内源性辅因子(结合基团)进行化学结合的反应。3.相反应的类型及其参与的酶（1）葡糖醛酸结合反应（催化酶：UDPGT尿苷二磷酸葡糖醛酸基转移酶）（2）硫酸结合反应（催化酶：磺基转移酶）（3）酰基化反应（催化酶：乙酰辅酶A）（4）谷胱甘肽（GSH）结合反应（催化酶：GST谷胱甘肽-S-转移酶）GST

14、与亲电子性C的反应有3种：取代反应，从饱和碳原子或杂原子取代裂解的基团，如卤素、硫酸酯、磺酸酯、磷酸酪和硝基；开环反应，如环氧化物和4元内酯；加合至活化的双键。（5）氨基酸结合（催化酶：乙酰辅酶A及N-乙酰转移酶）（6）甲基化反应（催化酶：甲基转移酶）第四章 毒作用机制1.终毒物（ultimate toxicant）定义是指与内源靶分子（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、启动结构和（或）功能而表现出毒性的物质。2.共价结合定义，化学毒物与哪三种蛋白质共价结合？共价结合是指化学毒物或其具有活性的代谢产物与机体的一些重要大分子发生共价结合，从而改变核酸、蛋白质、

15、酶、膜脂质等生物大分子的化学结构与其生物学功能。化学毒物与白蛋白、血红蛋白、组织细胞蛋白共价结合3.课后思考题1、3（1）外来化合物对生物膜主要有哪些方面的影响？生物膜的组成成分（膜成分的改变、膜上某些酶活力的改变）；膜生物物理性质（膜通透性、膜流动性、膜表面电荷）（2）机体内的自由基如何损害生物大分子？脂质过氧化作用及其损害对蛋白质的氧化损伤对DNA的氧化损伤（碱基损伤、DNA链断裂）4.钙稳态？钙稳态失调学说？细胞内钙稳态：在细胞静息状态下细胞内游离的Ca2+仅为10-7mol/L，而细胞外液Ca2+则达10-3mol/L。当细胞处于兴奋状态，第一信使转递信息，则细胞内游离Ca2+迅速增多

16、可达10-5mol/L，此后再降低至10-7mol/L，完成信息转递循环。故认为Ca2+是体内第二信使。上述Ca2+浓度的变化过程呈稳态状，称为细胞内钙稳态。钙稳态失调学说：Ca2+这种失调或紊乱，将完全破坏正常生命活动所必需的由激素和生长因子刺激而产生的短暂的Ca2+瞬变，危及细胞器的功能和细胞骨架结构，最终激活不可逆的细胞成分的分解代谢过程。这就是所谓中毒机制中钙稳态失调学说。第五章 影响毒性作用的影响1.哪些机体因素影响毒作用？（1）物种间遗传学差异解剖、生理的差异：不同物种、种属、品系的动物的解剖、生理、遗传学和代谢过程均有差异。代谢的差异：包括量和质的差异，是影响化学物毒性的主要因素

17、。量的差异意味着占优势的代谢途径不同，可导致毒性反应的不同；代谢酶还存在质的差异。（2）个体间遗传学差异：代谢酶的多态性；修复功能的个体差异（是由于不同功能的酶参与，且各种修复酶亦可能出现多态性，使修复功能出现明显个体差异）；受体与毒作用的敏感性。（3）宿主其它因素对于毒作用敏感性影响：健康状况、年龄、性别、营养条件等。第六章 化学毒物的一般毒性作用1. 基础毒性：外来化学物在一定剂量、一定接触时间和接触方式下对试验动物产生的综合毒效应称为一般毒性作用，又称基础毒性。一般毒性作用根据接触毒物的时间长短又可分为急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性。2. 急性毒性试验 、亚慢性毒性试验、慢性毒性试验一般

18、需要多长时间？急性最长到14天亚急性3个月或3个月以内亚慢性3-6个月慢性6个月至终身3. 实验动物染毒方法、适用范围 经口(胃肠道)接触：灌胃（一般只适用于一次给予被检物的急性毒性试验）、吞咽胶囊（剂量准确，特别适用于易挥发、易水解和有异味的化学物，软胶囊适用于油状物质和其它不含水的液体，硬胶囊适用于固体粉末）、掺入饲料法（喂饲法）（简便，适用于多种物质）经呼吸道接触（适用于常温常压下是气态，或在生产生活过程中以气态、蒸汽态、气溶胶、烟、尘状态污染生产与生活环境中的空气）：静式吸入、动式吸入经皮肤接触（适用于液态、粉尘态和气态外来化学物）：定性试验、定量试验注射途径接触（用于比较毒性研究，以

19、及化合物的代谢、毒物动力学和急救药物筛选等研究）4. 蓄积作用的定义 化学毒物进入机体后，经过生物转化以代谢产物或化学物原型排出体外。但是，当化学毒物反复多次给动物染毒，化学毒物进入机体的速度(或总量)超过代谢转化的速度和排泄的速度(或总量)时，化学毒物或其代谢产物就有可能在机体内逐渐增加并贮留，这种现象称为化学毒物的蓄积作用(accumulation)。5. 亚慢性毒性的定义亚慢性毒性(subchronic toxicity)是指人或实验动物连续较长期接触时外源化合物所引起的中毒效应。6.慢性毒性的定义及试验目的慢性毒性(chronic toxicity)是指人或实验动物长期(甚至终生)反复

20、接触外源化学物所产生的毒性效应。目的：评价动物长期接触某受试物后可能出现的毒性作用，尤其是进行性或不可逆的毒性作用以及致癌作用，以确定外来化学物在毒性下限，即长期接触该化学物可以引起机体危害的阈剂量和最大无作用剂量，为最终评价受试物能否应用于食品提供依据，为进行该化学物的危险评价与制定人接触该化学物的安全限量提供毒理学依据，如最高允许浓度和每日允许摄入量等。第七章 生殖毒理学1.生殖毒性(reproductive toxicity)定义指对雄性和雌性生殖功能或能力的损害和对后代的有害影响。2.显性致死试验定义定义：通过给予雄性动物受试化学物，将其与未经受试物处理的雌性动物交配，观察雌性动物早期

21、胚胎死亡情况，以评价受试物是否对雄性动物的生殖有损害的试验。 观察指标：早期胚胎死亡（即活胎、死胎及吸收胎等数目）3.彗星试验定义 单细胞凝胶电泳(single cell gel electrophoresis assay,SCG)：细胞在体内或体外试验中受化学物作用后，DNA链发生断裂。将细胞制成单个细胞悬液。在载玻片上制备加有受检细胞混悬液的凝胶，在碱性条件下使细胞裂解，DNA解旋后进行电泳。带负电荷的DNA断裂端由阴极向阳极迁移。DNA经EB染色后在荧光显微镜下可观察到DNA受损的细胞核拖一条尾巴、呈慧星状，如DNA无损伤则见圆形的核。4.课后思考题2、外源化学物对雄性生殖毒性的检测方法

22、有哪些？精子生成分析镜子穿透试验睾丸中标志酶活性的测定体外试验雄性激素检测显性致死试验雄性生殖细胞遗传毒性检测雄性生殖毒性病理检查。5、整体动物试验常用的方法有什么？（1）三段生殖实验 ：生育力和早期胚胎发育毒性试验(妊娠前期及初期)；胚体-胎体毒性试验(器官形成期,致畸试验)；出生前后发育毒性试验(围产期及授乳期)。（2）一代繁殖试验或多代繁殖试验和致畸试验。7、致畸试验：检查受试外源化学物能否通过妊娠母体引起胚胎毒性或后代畸形的动物实验。第八章 外源化学物致突变作用1.定义：变异、突变及致突变作用、基因突变、染色体畸变 变异：在物种的个体和各代之间出现的种种不同程度的差异通常称为变异。突变

23、(mutation)：遗传结构本身的变化及其引起的变异称为突变，突变实际上是遗传物质的一种可遗传的变异。致突变作用或诱变作用(mutagenesis)：广义概念是外来因素，特别是化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。简单地说，突变的发生及其过程即为致突变作用。基因突变(gene mutation)：一个或几个DNA碱基对的改变。染色体畸变(chromosome aberration)：染色体的结构及数目改变。2.细菌回复突变试验（Ames试验）及原理 Ames试验：利用突变体的测试菌株，观察受试物能否纠正或补偿突变体所携带的突变改变，判断其致突变性

24、。 原理：鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株在某个调控组胺酸合成的基因发生了点突变，丧失合成组氨酸的能力，突变的菌株必须依赖外源性组氨酸才能生长。而在无组氨酸的选择性培养基上不能存活。致突变物可使其基因发生回复突变，使它在缺乏组氨酸的培养基上也能生长成可见的菌落。通过选择性培养基上会变菌落数的变化来判断受试物是否有致突变性。3.微核试验中微核是怎样形成的断片或无着丝粒染色体在细胞分裂后期不能定向移动，而遗留在细胞质中；有丝分裂毒物的作用使个别染色体或带着丝粒的染色体环和断片在细胞分裂后期被留在细胞质中。课后思考题2、造成生物变异的原因有哪些？ 父本、母本的遗传物质由于重组而发生。 由于基因突

25、变产生，它是新基因产生的根本来源。 由于生物的染色体组成发生变化或细胞质发生变化而发生。4、化学毒物的致突变类型有哪些？（1）基因突变（gene mutation）：碱基置换、移码突变（2）染色体畸变（chromosome aberration）：裂隙、断裂、断片和缺失、微小体、无着丝点环、环状染色体、双着丝点染色体、倒位、易位、插入和重复、辐射体（3）染色体数目改变:非整倍体、整倍体5、化学毒物致突变作用的后果如何？ （1）体细胞突变的不良后果体细胞突变与癌变：癌基因的活化和肿瘤抑制基因的失活，并存在有缺失、易位、倒位等染色体畸变。体细胞突变与致畸：诱变剂可通过胎盘，引起胚胎体细胞的突变，干

26、扰胚胎的正常发育过程，使胎儿出现形态结构的异常。体细胞突变的其他不良后果：动脉粥样硬化的斑块、生物体的衰老（2）生殖细胞突变的不良后果致死性突变：诱变物引起生殖细胞的突变可以是致死性的，造成配子死亡、死胎、自发流产等。可遗传的改变：生殖细胞发生非致死性突变会影响后代，表现为先天畸型等遗传性疾病，或导致遗传易感性改变等等。8、列举八种常用的致突变试验细菌回复突变试验哺乳动物细胞基因突变试验微核试验染色体畸变试验显性致死试验程序外DNA合成试验姐妹染色单体交换试验果蝇伴性隐性致死试验单细胞凝胶电泳试验荧光原位杂交技术10、致突变试验中设立阳性及阴性对照的目的是什么？阳性对照目的：通过对阳性物质的试

27、验证明试验方法的可靠证实经一段时间后，本实验的重复性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阴性对照目的：获得试验的基础数据。第九章 外源化学物致癌作用1.化学致癌物(chemical carcinogen)定义及分类定义：是指能引起动物和人类肿瘤、增加其发病率和死亡率的化合物。分类：（1）IARC将化学物对人类致癌性资料和对实验动物致癌性资料分为四级（2002，878）：组1，对人类是致癌物。【对人类致癌性证据充分者属于本组。（87）】组2，对人类是很可能或可能致癌物 组2A，对人类很可能是致癌物（63）组2B，对人类是可能致癌物（234）组3，现有的证据不能对人类致癌性进行分

28、类（493）组4，对人类可能是非致癌物（1）（2）按照传统的分类，致癌物可分为：引发物或启动物(initiator)、促癌物(pro-motor)催展物(progressor)。（3）根据致癌机制分类遗传毒性致癌物：直接致癌物、间接致癌物、无机致癌物非遗传毒性致癌物（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、 固态物质未分类：二恶烷 美舍吡伦2.三类标记？常用于哪三方面？（1）接触标记：可检查在细胞、组织或体液内某些致癌物的含量，用以衡量接触的水平。这类标记测定结果只说明机体接触情况，不说明所接触物质对机体，特别是靶细胞是否已起作用。（2）生物效应标记：反应致癌物对于靶子或相类似部位所造成的损害，这些损害可能与肿瘤有关。（3）敏感性标记：是一类衡量致癌物反应性个体差异的标记。可用于检查出肿瘤高危个体。以上三类生物标记在化学致癌研究中常用于三个方面：（1）病因学研究 确立某种因素与某种肿瘤之间的因果关系。（2）用于危险度评价 使用生物有效剂量衡量PAH的危险度比其他接触参数更为直接。比利用肿瘤发生率作为观察指标更为敏感，更有利于是危险度评价应用于预防。（3）用于干预试验中临床流行病学观察。第十章 转基因食品及其安全性1.转