食品毒理学章课件

1、第六章第六章 影响外源化学物毒作用的因素影响外源化学物毒作用的因素第一节第一节 毒物因素毒物因素第二节第二节 机体因素机体因素第三节第三节 环境因素环境因素第一节第一节 毒物因素毒物因素一、外源化学物的结构一、外源化学物的结构1 取代基对毒性的影响取代基对毒性的影响 烷烃类物质中的氢原子被卤素取代，毒性增强。取代基越多，毒烷烃类物质中的氢原子被卤素取代，毒性增强。取代基越多，毒性越大。如性越大。如CCl4CCl3CCl2CCl。 化学物中引入羧基或磺酸基后，脂溶性降低，水溶性升高，易排化学物中引入羧基或磺酸基后，脂溶性降低，水溶性升高，易排泄，毒性降低。如苯甲酸的毒性低于苯。泄，毒性降低。如苯

2、甲酸的毒性低于苯。2 分子构型对毒性的影响分子构型对毒性的影响 有机氯农药六六六有有机氯农药六六六有7种异构体，其中种异构体，其中、- -六六六急性毒性最六六六急性毒性最强，强，、六六六急性毒性相对较弱。六六六急性毒性相对较弱。3 同系物中碳原子数对毒性的影响同系物中碳原子数对毒性的影响 烷烃、醇、酮等碳氢化合物中，出了甲醇、甲醛、甲烷和乙烷烷烃、醇、酮等碳氢化合物中，出了甲醇、甲醛、甲烷和乙烷 外，随碳原子数增加，毒性增大，但当碳原子数超过外，随碳原子数增加，毒性增大，但当碳原子数超过7个时，毒个时，毒 性反而下降。如从丙烷开始，麻醉作用增强，但从壬烷开始，性反而下降。如从丙烷开始，麻醉作用

3、增强，但从壬烷开始， 毒性反而下降。毒性反而下降。4 电离度电离度 对于弱酸和弱碱性化合物，只有在合适的对于弱酸和弱碱性化合物，只有在合适的pH条件下，使其最大限条件下，使其最大限度的转化为非离子型时，才易于被机体吸收，从而发挥毒性。度的转化为非离子型时，才易于被机体吸收，从而发挥毒性。三、外源化学物的作用方式和特征三、外源化学物的作用方式和特征1 接触途径接触途径 不同途径的吸收速率和毒性大小顺序为静脉注射不同途径的吸收速率和毒性大小顺序为静脉注射腹腔注射腹腔注射肌肌 肉注射肉注射皮下注射皮下注射口服口服经皮肤给药。经皮肤给药。2 作用剂量作用剂量 剂量分为接触剂量（又称外剂量）、吸收剂量（

4、又称内剂量）和剂量分为接触剂量（又称外剂量）、吸收剂量（又称内剂量）和到达剂量（又称靶剂量）到达剂量（又称靶剂量） 接触剂量：又称外剂量，指人体接触外源化合物的剂量，常以每接触剂量：又称外剂量，指人体接触外源化合物的剂量，常以每单位体重毫克数（单位体重毫克数（mg/kg）表示。）表示。 吸收剂量，又称内剂量，是指外源化学物穿过一种或多种生物屏吸收剂量，又称内剂量，是指外源化学物穿过一种或多种生物屏障，吸收进入体内的剂量。障，吸收进入体内的剂量。 到达剂量：又称靶剂量，是指外源化合物在靶器官中的剂量。到达剂量：又称靶剂量，是指外源化合物在靶器官中的剂量。接触或摄入的剂量越大，到达剂量也越大，毒作

5、用也越强。接触或摄入的剂量越大，到达剂量也越大，毒作用也越强。3 接触频率接触频率4 接触持续时间接触持续时间第第二二节节 机体因素机体因素一、物种与品系一、物种与品系 不同物种在解剖、生理、遗传和代谢过程上存在差异。大鼠肝脏不同物种在解剖、生理、遗传和代谢过程上存在差异。大鼠肝脏为为6叶，无胆囊；人肝脏为叶，无胆囊；人肝脏为2叶，有胆囊。叶，有胆囊。 百草枯对人可引起肺损伤，而对其他各种实验动物无类似反应（百草枯对人可引起肺损伤，而对其他各种实验动物无类似反应（猴子除外）。猴子除外）。 华人乳糖不耐症比例华人乳糖不耐症比例93%、美国白人、美国白人12%、印第安人、印第安人100%。二、遗传

6、因素二、遗传因素 不同个体对同一毒物的中毒效应存在较大差异。最重要的原因是不同个体对同一毒物的中毒效应存在较大差异。最重要的原因是遗传因素不同决定个体间存在酶的多样性差异，酶的多样性差异遗传因素不同决定个体间存在酶的多样性差异，酶的多样性差异导致了代谢的多样性差异。导致了代谢的多样性差异。 不同人对酒精的耐受力不同，是由于机体内乙醛脱氢酶的表达存不同人对酒精的耐受力不同，是由于机体内乙醛脱氢酶的表达存在差异。在差异。三、个体因素三、个体因素1 年龄年龄毒物的母体毒性大于代谢物毒性时，其对幼年动物的毒性就比成年毒物的母体毒性大于代谢物毒性时，其对幼年动物的毒性就比成年动物强；反之则相反。动物强；

7、反之则相反。原因：原因： 幼年动物的膜通透性较大；幼年动物的膜通透性较大； 幼年动物代谢酶系统发育不完全。幼年动物代谢酶系统发育不完全。2 性别性别雄性激素能促进细胞色素雄性激素能促进细胞色素P-450酶的活性，这导致雄性动物和雌性酶的活性，这导致雄性动物和雌性动物在毒物的代谢能力上存在差异。动物在毒物的代谢能力上存在差异。3 营养与健康营养与健康营养不足或失调影响化合物的毒性作用。蛋白质缺乏导致酶合成减营养不足或失调影响化合物的毒性作用。蛋白质缺乏导致酶合成减少，使毒物代谢减慢，毒物对机体的毒作用增强。少，使毒物代谢减慢，毒物对机体的毒作用增强。第三节第三节 环境因素环境因素一、气象因素一、

8、气象因素1 温度温度气温升高导致排汗增多，尿量减少，毒物在体内驻留时间延长，毒气温升高导致排汗增多，尿量减少，毒物在体内驻留时间延长，毒作用增强。作用增强。2 湿度湿度高湿环境下，某些毒物如二氧化硫可改变形态，使毒性增强。高湿环境下，某些毒物如二氧化硫可改变形态，使毒性增强。3 气压气压在高原低气压下，士的宁毒性降低，而氨基丙苯毒性增强。在高原低气压下，士的宁毒性降低，而氨基丙苯毒性增强。二、季节和昼夜节律二、季节和昼夜节律1 昼夜节律昼夜节律口服水杨酸，早上口服水杨酸，早上8时服，排除速度慢；晚上时服，排除速度慢；晚上8时服，排除速度快。时服，排除速度快。2 季节节律季节节律水杨酸：用于缓解

9、疼痛和发热、同时还有消炎作用；除角质，美容水杨酸：用于缓解疼痛和发热、同时还有消炎作用；除角质，美容 水杨酸水杨酸阿司匹林阿司匹林三、溶剂特性三、溶剂特性DDT的油溶液对大鼠的经口的油溶液对大鼠的经口LD50为为150mg/kg，而，而DDT的水溶液则的水溶液则为为500mg/kg。油能促进。油能促进DDT的肠道吸收。的肠道吸收。四、毒物的联合作用四、毒物的联合作用包括相加作用、协同作用、拮抗作用和独立作用。包括相加作用、协同作用、拮抗作用和独立作用。阿托品对抗有机磷化合物引起的毒蕈碱症状为阿托品对抗有机磷化合物引起的毒蕈碱症状为: （ D ）A. 相加作用相加作用 B. 协同作用协同作用 C

10、. 独立作用独立作用 D. 拮抗作用拮抗作用本章问题：本章问题：试论述影响毒物毒性作用的主要因素？试论述影响毒物毒性作用的主要因素？ 授课教师授课教师 郭春锋郭春锋第七章第七章 化学毒物的一般毒性作用化学毒物的一般毒性作用第一节第一节 急性毒性作用及其评价急性毒性作用及其评价第二节第二节 蓄积毒性作用及其评价蓄积毒性作用及其评价第三节第三节 亚慢性及慢性毒性作用及其评价亚慢性及慢性毒性作用及其评价第一节第一节 急性毒性作用及其评价急性毒性作用及其评价1 1 基本概念基本概念1.11.1 急性毒性作用急性毒性作用急性毒性作用是指实验动物一次接触或急性毒性作用是指实验动物一次接触或24h内多次接触

11、一定剂量内多次接触一定剂量的某种化学物短期内所产生的健康损害作用和致死效应的某种化学物短期内所产生的健康损害作用和致死效应.1.2 急性毒性试验急性毒性试验急性毒性试验是指一次给予或急性毒性试验是指一次给予或24内多次给予受试物后，短时间内内多次给予受试物后，短时间内（最长（最长14 d）动物所产生的毒性效应，包括致死和非致死的指标）动物所产生的毒性效应，包括致死和非致死的指标参数。参数。1 1.3 .3 实验动物实验动物 实验动物是指经过人工培育，对其携带的微生物进行控制，遗传实验动物是指经过人工培育，对其携带的微生物进行控制，遗传背景明确或来源清楚，用于科学研究的动物。背景明确或来源清楚，

12、用于科学研究的动物。2 急性毒性试验的目的 获得受试物对实验动物的致死剂量（获得受试物对实验动物的致死剂量（LD50）及其它毒性参数）及其它毒性参数(如如急性毒作用带急性毒作用带) 初步评价毒物对机体的毒效应特征、靶器官、剂量反应关系和对初步评价毒物对机体的毒效应特征、靶器官、剂量反应关系和对人体产生损害的危险性。人体产生损害的危险性。 为亚慢性、慢性毒性试验及其他毒理学试验的剂量设计和观察指为亚慢性、慢性毒性试验及其他毒理学试验的剂量设计和观察指标选择提供参考依据。标选择提供参考依据。 为急性中毒的治疗和中毒机制的研究提供线索。为急性中毒的治疗和中毒机制的研究提供线索。3 3 急性毒性试验设

13、计急性毒性试验设计3.13.1 实验动物选择的基本要求实验动物选择的基本要求 动物种属选择动物种属选择尽量选择对化学物毒性反应与人近似的动物。动物易于获得、价尽量选择对化学物毒性反应与人近似的动物。动物易于获得、价格低廉、易于饲养。最好选择两种实验动物，其中一种为啮齿类格低廉、易于饲养。最好选择两种实验动物，其中一种为啮齿类（首选大鼠和小鼠），另一种为非啮齿类（首选猫和狗）。（首选大鼠和小鼠），另一种为非啮齿类（首选猫和狗）。 动物年龄和体重选择动物年龄和体重选择实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，实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

14、孕的动物。例如：大鼠而且须是未曾交配和受孕的动物。例如：大鼠180180240g240g、小鼠、小鼠181825g25g、猫、猫3-5kg3-5kg、狗、狗101015kg15kg。同一批实验动物体重变异范围。同一批实验动物体重变异范围不应超过该批动物平均体重的不应超过该批动物平均体重的2020。 实验动物性别选择实验动物性别选择除特殊要求外，实验动物应雌雄各半。如果在预试验时发现化学除特殊要求外，实验动物应雌雄各半。如果在预试验时发现化学毒物毒物( (如农药如农药) )对雌、雄动物毒效应的敏感性有明显差异，则应单对雌、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独分别

15、求出雌性与雄性动物各自的LD50LD50。如果试验是为致畸试验。如果试验是为致畸试验作准备，也可仅作雌性动物的作准备，也可仅作雌性动物的LD50LD50测试。对精子毒性试验仅选雄测试。对精子毒性试验仅选雄性动物。性动物。 4 4 实验动物的数量与随机分组实验动物的数量与随机分组4 4.1 .1 实验动物数量实验动物数量 猫和狗等大型实验动物每组不少于猫和狗等大型实验动物每组不少于6 6只只 小鼠每组不少于小鼠每组不少于1 10 0只，大鼠每组不少于只，大鼠每组不少于6 6只只4 4.2 .2 实验动物分组实验动物分组 原则：随机分组原则：随机分组 组数组数5-75-7 雌雄动物不可合笼雌雄动物

16、不可合笼5 5 实验动物的饲养环境实验动物的饲养环境 温度温度22223 3 相对湿度相对湿度30-70%30-70% 照度：昼夜各半（早照度：昼夜各半（早6- 6-晚晚6 6） 自由饮水自由饮水 大鼠和小鼠隔夜禁食，染毒后禁食大鼠和小鼠隔夜禁食，染毒后禁食4 4 h h 卫生条件要达标卫生条件要达标6 6 实验动物染毒方法实验动物染毒方法 分为经口染毒、经呼吸道染毒和经皮肤染毒分为经口染毒、经呼吸道染毒和经皮肤染毒 食品毒理学研究通常采用进口染毒食品毒理学研究通常采用进口染毒 可采用灌胃法和掺入饲料法进行经口染毒可采用灌胃法和掺入饲料法进行经口染毒 小鼠灌胃小鼠灌胃0.2-10.2-1毫升；

17、大鼠灌胃毫升；大鼠灌胃1-51-5毫升毫升 卫生条件要达标卫生条件要达标7 7 染毒剂量设计染毒剂量设计7 7.1 .1 预试验预试验 分析化学物的结构；查阅文献找出与受试化学毒物结构与理化性分析化学物的结构；查阅文献找出与受试化学毒物结构与理化性质近似的化学物的毒性资料，并以文献资料中相同的动物种系和质近似的化学物的毒性资料，并以文献资料中相同的动物种系和相同接触途径所测得的相同接触途径所测得的LDLD5050(LC(LC5050) )值作为受试化学物的预期毒性值作为受试化学物的预期毒性中值。中值。 以预期的受试物的以预期的受试物的LDLD5050为中间剂量，设为中间剂量，设5 5各剂量组，

18、各剂量组，等比剂量设等比剂量设计，比例系数为计，比例系数为4 4（loglog4 4=0.6=0.6）。）。举例：如某种化学物的预期举例：如某种化学物的预期LD50LD50为为40mg/kg40mg/kg，则预试验剂量设计为，则预试验剂量设计为 预试验的目的：找出某种受试物对某种系实验动物、某种接预试验的目的：找出某种受试物对某种系实验动物、某种接触途径的大致致死剂量范围，即死亡率触途径的大致致死剂量范围，即死亡率10%-90%10%-90%的剂量范围。的剂量范围。 正式试验的剂量组间距（正式试验的剂量组间距（i i）计算方法）计算方法i=(logLDi=(logLD9090-logLD-lo

19、gLD1010)/(n-1)/(n-1)n n为设计剂量的组数为设计剂量的组数以最低剂量组（以最低剂量组（LDLD1010或或LDLD0 0）组剂量对数加上一个）组剂量对数加上一个i i值，即为第二值，即为第二个剂量组剂量对数，依此类推，直至最高剂量组。个剂量组剂量对数，依此类推，直至最高剂量组。7.2 7.2 正式试验（改进寇氏法）正式试验（改进寇氏法）lg lg LDLD5050=Xk-i(p-0.5)=Xk-i(p-0.5)其中：其中：Xk-Xk-最高剂量的对数最高剂量的对数i- i-组距（相邻两组剂量对数的差值）组距（相邻两组剂量对数的差值）p-p-死亡率总和死亡率总和要求：最低剂量组

20、的死亡率小于要求：最低剂量组的死亡率小于20%20%；最高剂量组的死亡率大于；最高剂量组的死亡率大于80%80%Lg LDLg LD5050的标准误差的标准误差S SE Ei- i-组距（相邻两组剂量对数的差值）组距（相邻两组剂量对数的差值）p-p-死亡率死亡率q-存活率存活率n-每组动物数每组动物数lg LD50的的95%置信区间为置信区间为lg LD501.96SEEpqSin8 8 急性毒性评价急性毒性评价9 观察指标观察指标致死剂量致死剂量症状观察症状观察病理学检查病理学检查其他指标观察其他指标观察 急性毒性试验的实验周期最长为急性毒性试验的实验周期最长为( ) 。A、24小时小时 B

21、、1周周 C、2周周 D、28天天急性毒性试验的试验动物一般要求使用急性毒性试验的试验动物一般要求使用( ) 。A、 1个种属的动物个种属的动物B、 2 个种属的动物个种属的动物 C、 啮齿类啮齿类 D、 非啮齿类非啮齿类 急性毒性试验对实验动物年龄的要求是急性毒性试验对实验动物年龄的要求是( ) 。A、 刚出生刚出生 B、 初断乳初断乳 C、 刚成年刚成年 D、 成年成年急性毒性试验中，同一批实验动物体重变异范围为急性毒性试验中，同一批实验动物体重变异范围为( )。A、不超过平均体重的、不超过平均体重的5% B、不超过平均体重的、不超过平均体重的10%C、不超过平均体重的、不超过平均体重的2

22、0%D、在平均体重的、在平均体重的510%之间之间 思考题：思考题：试述食品毒理学实验当中对实验动物选择的基本要求。试述食品毒理学实验当中对实验动物选择的基本要求。大鼠大鼠小鼠小鼠第二节第二节 蓄积毒性作用及其评价蓄积毒性作用及其评价1 蓄积作用蓄积作用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(或总量或总量)超过代谢转化的速度和排泄的速度超过代谢转化的速度和排泄的速度(或总量或总量)时，化学毒物或其代谢时，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

23、毒物的蓄积作用。蓄积作用。2 蓄积毒性的表现在两个方面：蓄积毒性的表现在两个方面： 物质蓄积：若能用化学方法测得体内存在该化合物的母体或其代物质蓄积：若能用化学方法测得体内存在该化合物的母体或其代谢产物，即为物质蓄积；谢产物，即为物质蓄积； 功能蓄积：经长期接触后在机体内测不出该化学物质的原形或其功能蓄积：经长期接触后在机体内测不出该化学物质的原形或其代谢产物，却出现慢性毒性作用时，称为功能蓄积。代谢产物，却出现慢性毒性作用时，称为功能蓄积。3 蓄积毒性试验方法蓄积毒性试验方法3.1 蓄积系数法蓄积系数法蓄积系数是多次染毒使半数动物出现中毒效应蓄积系数是多次染毒使半数动物出现中毒效应(或死亡或

24、死亡)的累积剂量的累积剂量 ED50(n)与一次染毒使半数动物出现相同效应与一次染毒使半数动物出现相同效应(或死亡或死亡)的剂量的剂量 ED 50(1)的比值的比值，即：，即：KED50(n)/ED50(1)蓄积系数的分级标准蓄积系数的分级标准K1 高度蓄积高度蓄积1K3 明显蓄积明显蓄积3K5 中等蓄积中等蓄积5K 轻度蓄积轻度蓄积3.2 生物半减期法生物半减期法 进入机体的外源化学物在体内消除一半所需的时间称为生物半减期。进入机体的外源化学物在体内消除一半所需的时间称为生物半减期。化学毒物在体内蓄积的速度和量与机体单位时间内吸收该物质的速度以及清化学毒物在体内蓄积的速度和量与机体单位时间内

25、吸收该物质的速度以及清除速度有关。除速度有关。即使化学毒物以相等的时间间距恒速地吸收入血液，其在一定剂量范围内在即使化学毒物以相等的时间间距恒速地吸收入血液，其在一定剂量范围内在机体的蓄积量也不呈直线无限地增加，而是呈曲线形上升并有一定的极限。机体的蓄积量也不呈直线无限地增加，而是呈曲线形上升并有一定的极限。如果一种化学物进入进入机体的间隔时间比如果一种化学物进入进入机体的间隔时间比t1/2长，则其在体内蓄积的可能性长，则其在体内蓄积的可能性小，反之则相反。小，反之则相反。一种化合物无论其一种化合物无论其t1/2长短，在每个与长短，在每个与t1/2等时间间隔接触化学物的条件下，在等时间间隔接触

26、化学物的条件下，在其体内经过其体内经过6个个t1/2的接触期限就可以达到累积极限（理论累计极限的的接触期限就可以达到累积极限（理论累计极限的98.4%）。）。第三节第三节 亚慢性和慢性毒性作用亚慢性和慢性毒性作用 亚慢性毒性是指人或实验动物连续接触较长时间、较大剂量的外源亚慢性毒性是指人或实验动物连续接触较长时间、较大剂量的外源化合物所引起的毒性效应。化合物所引起的毒性效应。亚慢性毒性试验的设计原则亚慢性毒性试验的设计原则 剂量上限应小于急性毒性剂量上限应小于急性毒性LD50的剂量的剂量 每次接触的剂量相等每次接触的剂量相等 “连续多日连续多日”约相当于实验动物寿命的约相当于实验动物寿命的1/30-1/102 慢性毒性作用慢性毒性作用慢性毒