卫生毒理学免疫毒理学.ppt

1、第十二章 免疫毒理学,卫生毒理学教研室,主 要 内 容,概述 免疫系统对外源化学物的毒性反应与机制 免疫毒性检测方案 免疫毒性试验方法与评价,第一节 概述,免疫毒理学概念： 免疫毒理学（immunotoxico1ogy）是毒理学与免疫学间的边缘学科，也是毒理学的一个新分支。它主要研究外源化学物和物理因素对机体免疫系统的有害作用及其机制。免疫毒理学是在免疫学和毒理学的基础上发展起来的，是一门十分年轻的学科。,免疫毒理学的研究内容： 免疫毒性及作用机制研究-采用各种有效的研究手段，从整体、器官、细胞和分子等不同水平研究外源化学物和物理因素对人和实验动物的免疫损害，包括免疫抑制、超敏反应和自身免疫反

2、应，并分析其作用机制。 免疫毒性评价的方法学研究-改进、规范和完善已有的免疫毒理学试验方法，探索更灵敏、特异，更有预测价值的新方法和更全面合理的试验组合，提高试验的可靠性和效能。 免疫毒性的危险度评价-研究适合用于人群危险度评价的免疫毒性试验的观察终点，实验动物和人群免疫毒性的剂量反应规律和特性，建立合理的外推模型，分析免疫毒性的人群易感性和不同免疫危害的可接受危险度水平等。,外来化合物对免疫系统作用的特点： 反应的灵敏性 很多外来化合物对免疫系统造成不良反应的剂量往往低于它们的一般毒性作用剂量。 反应的复杂性 主要表现在免疫反应的双重性和作用的选择性。一种外来化合物对机体可产生免疫增强或免疫

3、抑制两种效应，它取决于化学物质剂量大小、进入机体途径以及检测时间。 很多外来化合物可选择性地损伤免疫反应的一个方面或是某个免疫细胞的亚类。,第二节 免疫系统对外源化学物的毒性反应与机制,免疫抑制 外源化学物免疫抑制的主要表现： 很多外来化合物可对机体的免疫功能产生抑制作用，包括体液免疫功能和细胞免疫功能，抑制程度取决于接触的剂量。 引起免疫抑制的外源化学物： 目前研究较充分、结论比较肯定的有上百种。 外源化学物免疫抑制的机制： 外源化学物引起免疫抑制的机制并未完全明了，而且不同的外源化学物可通过不同的机制影响免疫功能，总的来说可以分为直接作用的间接作用两大类。,超敏反应,超敏反应的类型： 根据

4、过敏反应出现的快慢和抗体是否存在，可将变态反应分为四型：一型是抗原进入机体后，反应即刻出现，称为速发型变态反应；另一型是抗原进入机体后12天反应才出现，称为迟发型变态反应，此种类型反应与致敏的淋巴细胞有关。另外还有两个中间型。 1第型：速发型或反应素型 2第 型：细胞毒型或溶细胞型 3第型：免疫复合物型 4第型：迟发型或细胞免疫型,引起超敏反应的外源化学物： 引起超敏反应的外源化学物或混合物至少有上百种，可以来自食物、药物，也可以从职业或生活环境中接触。见表124。 外源化学物超敏反应的表现： 职业接触外源化学物引起的超敏反应，最主要的表现为接触性皮炎和过敏性哮喘。 外源化学物引起超敏反应的机

5、制： 目前关于外源化学物引起超敏反应机制的研究资料较少，远不如对免疫抑制机制的认识。外源化学物获得抗原性后可以通过上述4种不同的反应机制引起各种超敏反应。,自身免疫,自身免疫是指机体免疫系统对自身成分发生免疫应答的现象，自身免疫性疾病是因机体免疫系统对自身成分发生免疫应答而导致的疾病。 自身免疫的表现： 自身免疫性疾病的临床表现很复杂，可分为器官特异性和器官非特异性两大类。自身免疫性疾病以女性为多见，女性的发病率大约是男性的2.7倍。 引起自身免疫的外源化学物： 很多能诱发超敏反应的外源化学物都可以引起自身免疫，其中许多是药物。见表125。 外源化学引起自身免疫的机制： 外源化学物引起自身免疫

6、的机制尚不清楚。,第三节 免疫毒性检测方案,美国食品与药品管理局（FDA）及其药品评价和研究中心（CDER）于2002年10月正式公布了新药研究中的免疫毒理学评价规范。提出要考虑药物对免疫系统五个方面的影响，除了免疫抑制、超敏反应和自身免疫外，还有免疫原性（immunogenecity）和不良免疫刺激（adverse immunostimulation）,一、免疫抑制： 二、免疫原性： 三、超敏反应（药物过敏）： （一）型超敏反应： （二） 型和型超敏反应： （三）型超敏反应： （四）假过敏或类过敏反应： 四、自身免疫： 五、不良免疫刺激：,第四节 免疫毒性试验方法与评价,免疫学方法： （一）

7、免疫病理学检查： （二）免疫功能评价： 1、NK细胞活性测定： 2、巨噬细胞功能试验 3、体液免疫功能评价： 4、细胞免疫功能评价： 5、宿主抵抗力试验：,检测细胞因子的方法： 生物学测定也叫生物活性测定，主要根据各种细胞因子的不同生物活性检测， 免疫学测定是目前使用最为广泛的方法，主要利用细胞因子蛋白或多肽的抗原性，获得特异性抗血清或单克隆抗体，利用抗原抗体特异性反应的特性，用免疫学技术定量检测细胞因子。其中常用的有酶联免疫吸附试验（ELISA）、放射免疫试验（RIA）和免疫印迹（Immunoblot）等，尤以ELISA最为常用。 流式细胞仪检测的基本原理是用荧光标记的抗细胞因子抗体标记细胞

8、，在流式细胞仪上观察荧光染色细胞的数量、比例和荧光强度等。 分子生物学方法可能比上述其他方法能够提供更多的信息，更早发现变化。,转基因动物模型： 转基因动物在免疫毒理学中的应用可以为外源化学物的免疫毒性的检测和免疫毒作用机制研究提供重要的工具。如利用转基因技术可以建立对免疫毒物更为敏感的动物免疫，用于免疫毒性筛检和试验；通过对某个或某些目的基因的上调或下调、Knock-out或Knock-in，可以了解这些基因在免疫应答中的作用机制，或外源化学物的免疫毒作用机制等。值得注意的是，人工转入的基因产物与内源性基因产物蛋白或多肽分子可能存在差异，两者介导的免疫学效应也可能并不完全相同。因此，虽然转基

9、因动物可以作为免疫毒性检测和机制的重要工具，但并不能替代用常规方法进行的免疫毒性试验。,毒理学教学课件,卫生毒理学教研室,第二章毒理学基本概念,第二章 毒理学基本概念,第一节 毒物、毒性和毒作用 第二节 剂量、剂量-量反应关系和 剂量-质反应关系 第三节 表示毒性常用指标 第四节 安全限值,第一节 毒物、毒性和毒作用,毒物及其分类 毒性及其分级 毒作用及其分类 损害作用与非损害作用 毒效应谱 靶器官 生物学标志,毒物及其分类,在一定条件下，一较小剂量进入机体就能干扰正常的生化过程或生理功能，引起暂时或永久的病理改变，甚至危及生命的化学物质成为毒物（poison）。,毒物及其分类,按毒物用途和分

10、布范围分为： 工业化学品：如生产原料、辅料、中间体等； 食品添加剂：如食用色素、香精、防腐剂等； 日常化学品：化妆品、洗涤用品等； 农用化学品：如化肥、杀虫剂等； 医用化学品：如药物、消杀剂等； 环境污染物：如废水、废气、废渣中的各种学物质等； 生物毒素：如动物毒素、植物毒素等； 军事毒物：如芥子气等战争毒素； 放射性物质：如放射性核素、天然放射性元素等。,毒 性,一种化学物质能够造成机体损害的能力，称为该物质的毒性(toxicity)。 毒性较高的物质，只要相对较小的剂量，即可对机体造成一定的损害;而毒性较低的物质，需要较大的剂量，才呈现毒性。但是一个物质的“有毒”与“无毒”，毒性的大小也是

11、相对的，关键是此种物质与机体接触的量。 选择毒性（selective toxicity）：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。,毒 性,影响毒性的因素： 剂量； 接触途径（经静脉、经口、经皮等）； 接触期限、接触速率和接触频率；,接触期限 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,毒 性,接触频率,毒 性,毒作用的浓度范围,1,2,3,A,C,C,B,A,B,单次染毒,重复染毒,图

12、2-1 在不同的染毒频率和消除率的条件下，剂量和靶器官内浓度的关系,毒作用及其分类,化学物质的毒作用（toxic effect）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。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。,毒作用及其分类,毒作用的分类： 速发或迟发性作用 局部与全身作用 可逆与不可逆作用 过敏性反应 特异体质反应,毒作用及其分类,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(del

13、ayed 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。,毒作用及其分类,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 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。,毒作用及其分类,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

14、展。,毒作用及其分类,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。 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异常反应。,损害作用与非损害作用,损害作用(adverse effect)的特点： 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。 机体功能容量降低。 机体对外加应激的代偿能力降低。 机体对其他某些环境因素不利影响的易感性增高。,损害作用与非损害作用,非损害作用(non-adverse ef

15、fect)的特点： 不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改变； 不引起机体功能容量的降低； 不引起机体对额外应激状态代偿能力的损伤。 机体发生的一切生物学变化应在机体代偿能力范围之内，当机体停止接触该种外源化学物后，机体维持体内稳态的能力不应有所降低，机体对其他外界不利因素影响的易感性也不应增高。,损害作用与非损害作用,损害作用与非损害作用都属于外源化学物在机体内引起的生物学作用。而在生物学作用中，量的变化往往引起质的变化，所以非损害作用与损害作用具有一定的相对意义。有时难以判断外源化学物在机体内引起的生物学作用是非损害作用还是损害作用。随着生命科学的进展，将不断出现新的概念和方法，有可能过去

16、认为是非损害作用的生物学作用，会重新判断为损害作用。因此，应充分地认识到对损害作用与非损害作用判断的相对性和发展性。,毒效应谱(spectrum of toxic effects)： 指机体接触外源化学物后，取决于外源化学物 的性质和剂量，可引起多种变化，可以表现为： 机体对外源化学物的负荷增加 意义不明的生理和生化改变 亚临床改变 临床中毒 甚至死亡,毒效应谱,靶器官 (target organ)： 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。 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。 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。 某个特定

17、的器官成为毒物的靶器官可能有多种原因。,靶器官,某个特定的器官成为毒物的靶器官可能有多种原因： 该器官的血液供应； 存在特殊的酶或生化途径； 器官的功能和在体内的解剖位置； 对特异性损伤的易感性； 对损伤的修复能力； 具有特殊的摄入系统； 代谢毒物的能力和活化解毒系统平衡； 毒物与特殊的生物大分子结合等。,靶器官,生物学标志(biomarker，biological marker) 指针对通过生物学屏障进入组织或体液的化学物质即其代谢产物、以及它们所引起的生物学效应而采用的检测指标，可分为接触生物学标志、效应生物学标志和易感性生物学标志三类。,生物学标志,接触生物学标志(biomarker o

18、f exposure) 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。如检测人体的某些生物材料如血液、尿液、头发中的铅、汞、镉等重金属含量可以准确判断其机体暴露水平。 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。,生物学标志,效应生物学标志(biomarker of effect) 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。 包括反映早期生物效应(early