第2章基本概念课件.ppt
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1、第二章毒理学基本概念,公共卫生学院葛均辉2012.9.13,第二章毒理学基本概念公共卫生学院,2,目的要求,1.掌握重要的毒理学概念;2.掌握常用毒性评价指标及意义;3.熟悉毒作用的类型、剂量-反应关系曲线及其用途;4.了解毒物的分类、损害作用与非损害作用。,2目的要求1.掌握重要的毒理学概念;,3,内 容,第一节 毒物和毒性 第二节 毒效应与毒效应谱第三节 剂量和剂量-反应关系第四节 毒性参数和安全限值第五节 损害作用与非损害作用,3内 容第一节 毒物和毒性,一、外源性化学物及其分类二、毒性及分级,第一节 毒性和毒效应,一、外源性化学物及其分类第一节,5,一、外源性化学物及其分类,1.外源性
2、化学物(xenobiotic)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化学物质,又称为“外源性生物活性物质”。2.内源性化学物 机体内存在的或代谢过程中形成的代谢物或中间产物。,5一、外源性化学物及其分类1.外源性化学物(xenobio,3.毒物(toxicant/poison)是指在一定条件下,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,引起暂时的或永久性的病理改变,甚至危及生命的化学物质。非毒物?,6,3.毒物(toxicant/poison)6,7,某些化学物的LD50化学物物种途径 LD50多氯联苯小,所有的物质都是毒物,不存在任何物
3、质是非毒物质。剂量决定了一种物质是药物还是毒物。物质本身不能成为毒物,只有剂量才能使其成为毒物。Paracelsus(1493-1541),8,8,外源化学物毒物,9,外源化学物9,10,4.毒物的分类有助于了解毒物的化学和生物学特性;有助于制定法规;有助于管理;有助于毒理学研究。,104.毒物的分类,(1)按毒物的用途及分布范围分类,工业毒物环境污染物食品中有毒成分农用化学物日用化学品,生物毒素医用化学品军事毒物放射性物质,11,(1)按毒物的用途及分布范围分类工业毒物生物毒素11,12,(2)按毒作用主要部位肝脏毒物肾脏毒物神经毒物等(3)按毒性级别分类 剧毒高毒低毒等,12(2)按毒作用
4、主要部位,13,(4)按毒物生物学效应致癌物致畸物致突变物等(5)按理化性质气体液体粉尘等,13(4)按毒物生物学效应,二、毒性及分级,1.毒性(toxicity)化学物引起生物体有害作用的固有的能力。取决于化学物的化学结构。2.毒性分级急性毒性分级标准致畸性,14,强致畸致畸不致畸,二、毒性及分级1.毒性(toxicity)14强致畸,15,农药急性毒性分级,(农药登记资料要求,2001.4),15农药急性毒性分级级别 经口LD50经皮LD,16,化学品急性毒性分级标准,(化学品毒性鉴定技术规范,2005.6),16化学品急性毒性分级标准毒性指标剧毒高毒中等毒低毒经口LD,17,化妆品急性毒
5、性分级,(化妆品卫生规范,2007.1),17化妆品急性毒性分级经口LD50经皮LD50毒性分级/5,第二节 毒效应与毒效应谱,一、毒效应及其类型二、毒效应谱三、选择毒性、靶器官和高危人群四、生物学标志,第二节 毒效应与毒效应谱一、毒效应及其类型,一、毒效应及其类型,1.毒效应(toxic effect)化学物对机体健康所致的有害的生物学改变,又称毒(性)作用、不良效应、损伤作用或损害作用。健康效应(health effect)毒效应毒性,19,一、毒效应及其类型1.毒效应(toxic effect)1,2.中毒(poisoning)生物体受到毒物作用而引起功能性或器质性改变后出现的疾病状态。
6、急性中毒:一次或24h内多次;亚急性中毒:小于或等于1个月;亚慢性中毒:3个月左右;慢性中毒:大于6个月。,20,2.中毒(poisoning)20,21,外源化学物(毒性),生物体(吸收、分布、代谢、排泄),毒效应,中毒,21外源化学物生物体毒效应中毒,22,3.毒作用的类型,(1)按毒性作用发生的时间分类速发性毒作用(immediate toxic effect)一次或短时间内(24h)多次接触化学物后,在短期内(2w)出现的毒作用。迟发性毒作用(delayed toxic effect)或晚发作用,是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,经过一定时间间隔才表现出来的
7、毒性作用。远期毒作用(remote toxic effect)指化学物作用于机体或停止接触后,经过若干年,而后发生不同于中毒病理改变的毒作用。致癌、致畸、致突变作用。,223.毒作用的类型(1)按毒性作用发生的时间分类,23,(2)按毒作用发生部位分类,局部毒作用(local toxic effect)某些外源化学物在机体接触部位直接造成的损害作用。全身毒作用(systemic toxic effect)是指化学物质经血液循环到达其他组织器官引起的毒作用。,23(2)按毒作用发生部位分类局部毒作用(local to,(3)按毒作用损伤的恢复情况分类,可逆毒作用(reversible toxic
8、 effect)是指停止接触后可逐渐消失的毒性作用。不可逆毒作用(irreversible toxic 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。,24,(3)按毒作用损伤的恢复情况分类可逆毒作用(reversi,25,(4)按毒作用性质分类,一般毒性作用(general toxicity)指化学物质在一定的剂量范围内经一定的接触时间,按照一定的接触方式,均可能产生某些毒作用。特殊毒性作用(specific toxicity)指接触化学物质后引起不同于一般毒作用规律或出现特殊病理改变的毒作用。过敏反应 特异体质反应 致癌作用 致畸作用 致
9、突变作用,25(4)按毒作用性质分类一般毒性作用(general t,26,过敏反应(allergic reaction)指某些化学物与机体接触后,可以作为半抗原与内源性蛋白质结合成抗原,从而激发抗体产生(致敏),当再次接触该物质后,可产生抗原抗体反应,引起典型的、与一般毒性表现明显不同的过敏症状。也称为变态反应。过敏原:引起过敏性反应的外源化学物质。特异体质反应 通常是指机体对外源化学物的一种遗传性异常反应。琥珀酰胆碱 分解,拟胆碱酯酶,26 过敏反应(allergic reaction)拟胆,27,致癌作用 化学物能引发动物和人类恶性肿瘤,增加肿瘤发病率和死亡率的作用。致畸作用 化学物作用
10、于胚胎,影响器官分化和发育,出现永久性的结构或功能异常,导致胎儿畸形的作用。致突变作用 化学物对生物遗传物质发生可遗传性的改变。,27 致癌作用,二、毒效应谱(spectrum of toxic effect),机体接触外源化学物后,由于机体的生理适应和抗损伤能力的差异,以及化学物的性质和剂量不同,可引起多种损伤变化,毒效应的范围从微小的生理生化正常值的异常到明显的临床中毒表现,直至死亡,毒作用的这些性质与强度的变化构成了化学物的毒效应谱。,28,群体 个体,二、毒效应谱(spectrum of toxic eff,29,死亡,临床中毒,亚临床改变,意义不明的生理、生化改变,机体对外源化学物的
11、负荷增加,人群对毒物反应的金字塔形分布,29死亡临床中毒亚临床改变意义不明的生理、生化改变机体对外源,30,有害因素剂量,健康效应,健康,功能紊乱,疾病,死亡,正常,代偿,失调、衰竭,机体对环境有害因素的反应,30有害因素剂量健康效应健康功能疾病死亡正常代偿失调、衰竭机,31,三、选择毒性、靶器官和高危人群,1.选择毒性(selective toxic effect)是指在接触条件相同的情况下,化学物对不同物种,同一物种间不同个体,或在同一个体中不同器官产生的毒效应不一致的现象。2.靶器官(target organ)外源化学物可以直接发挥毒作用的器官。毒作用的强弱,主要取决于该物质在靶器官中的
12、浓度。效应器官,31三、选择毒性、靶器官和高危人群1.选择毒性(selec,某个特定器官成为毒物的靶器官可有多种原因,器官在体内的解剖位置和功能,毒物吸收和排泄器官;该器官的血液供应;具有特殊的摄入系统;对毒物的代谢能力和活化/解毒系统平衡;存在特殊的酶或生化途径;毒物与特殊的生物大分子结合;对损伤的修复能力;对特异性损伤的易感性等。,32,某个特定器官成为毒物的靶器官可有多种原因器官在体内的解剖,3.高危人群(high risk group)易受暴露因素损害的人群。高敏感性(hypersensibility),33,反应率,剂量,高危人群,正常人群,易感性 年龄;性别;遗传因素;营养及膳食状
13、况;疾病状态等。,3.高危人群(high risk group)33反应率剂,四、生物学标志,生物学标志(biomarker)外源性化学物通过生物学屏障并进入组织或体液后,对该化学物或其生物学后果的测定指标。接触(暴露)标志效应标志易感性标志,34,四、生物学标志生物学标志(biomarker)34,1.接触生物学标志(biomarker of exposure)反映机体生物材料中外源性化学物或其代谢产物或与某些靶细胞或靶分子相互作用的产物含量。内剂量生物标志:组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物及其代谢物;生物有效剂量标志:与内源性物质(组织、细胞、生物大分子)的反应产物。可定量确定个体的暴
14、露水平。,35,1.接触生物学标志(biomarker of expos,2.效应生物学标志(biomarker of effect)机体中可以测出的生理、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外源化学物或其代谢物有关联的对健康有害效应的信息。早期效应标志结构和/或功能改变效应标志疾病效应标志,36,2.效应生物学标志(biomarker of effec,3.易感生物学标志(biomarker of susceptibility)反映个体对外源化学物的生物敏感性的指标,即反映机体先天具有或后天获得的对暴露外源性物质产生反应能力的异常的指标。主要与遗传有关,也可由环
15、境诱发。,37,3.易感生物学标志37,38,暴露,吸收剂量,靶剂量,生物学效应,健康效应,暴露标志,易感性标志,效应标志,38暴露吸收剂量靶剂量生物学效应健康效应暴露标志易感性标志效,选择生物学标志的原则,1、具有一定的敏感性。敏感性应高于一般生物检测指标,低剂量下就可测出,可微量操作;2、具有反应的时间效应。反应要快速,同时要有一定的稳定时间;3、效应标志物在分子和生化水平上的效应要与高级生物学水平上的效应紧密相联,各级水平上的效应要有因果关系;4、要求选取对受试生物损害较小的指标,技术易于掌握;5、具有特异性与预警性。,39,选择生物学标志的原则1、具有一定的敏感性。敏感性应高于一般生,
16、第三节 剂量-反应关系,40,一、剂量二、效应和反应三、剂量-反应(效应)关系四、毒物兴奋效应,第三节 剂量-反应关系40一、剂量,41,一、剂量,1.外剂量 接触(暴露)剂量(exposure dose),是指外源化学物与机体接触的量或试验中给予生物体的量。可以是单次接触或某浓度一定时间的接触。2.内剂量 吸收剂量(absorbed dose),被吸收进入体内的量。3.靶剂量(target dose)生物有效剂量,到达靶器官并与其相互作用的量。,41一、剂量1.外剂量,42,二、效应和反应,1.效应(effect)表示一定剂量外源化学物与机体接触后所引起的生物学变化,又称生物效应。量效应(g
17、raded effect):观察结果属于计量资料,有强度和性质的差别,可以某种测量数值表示。质效应(quantal effect):属于计数资料,没有强度的差别,不能以具体的数值表示,只能以“有”或“无”、“异常”或“正常”等计数资料来表示,如死亡、肿瘤发生等。在一定条件下量效应可以转换成质效应。2.反应(response)是指接触一定化学物后,表现某种效应并达到一定强度(质效应)的个体在群体中所占的比例。一般以百分率或比值表示。,42二、效应和反应1.效应(effect),43,效应仅涉及个体,即一个人或动物;可以用一定计量单位来表示其强度。反应则涉及群体,如一组动物或一群人;其强度用百分率
18、或比值表示,如反应率、死亡率。,43效应仅涉及个体,即一个人或动物;可以用一定计量单位来表示,44,三、剂量-反应(效应)关系,1.剂量-效应关系 随着外源化学物的剂量增加,对机体的毒效应的强度增加。2.剂量-反应关系 随着外源化学物的剂量增加,出现某种效应的个体在群体中所占比例增加。,44三、剂量-反应(效应)关系1.剂量-效应关系,45,3.剂量-反应关系曲线 以剂量为自变量,反应百分率或效应强度为因变量在自然数坐标上作图所得曲线。(1)直线型(2)抛物线型(3)S形曲线,453.剂量-反应关系曲线,46,直线型,效应,剂量,抛物线型,46直线型反应率剂量效应剂量抛物线型,47,S形曲线,
19、剂量,反应率,50%,对称S形曲线,非对称S形曲线,LD50,47S形曲线剂量反应率50%LD50剂量反50%对称S形,48,动物实验中以非对称S形曲线最常见。曲线的中间部分,即反应率50%左右,斜率最大,剂量略有变动,反应即有较大增减。常用50%反应率的剂量来表示化学物的毒性大小,LD50。,48 动物实验中以非对称S形曲线最常见。,49,4.确定剂量-反应关系(曲线)的意义,毒理学研究的基础更好地了解毒作用的性质和特点便于进行内插和外推,494.确定剂量-反应关系(曲线)的意义毒理学研究的基础死,四、毒物兴奋效应(hormesis),毒物兴奋效应是指任何低于抑制浓度的毒物对机体的刺激效应。
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