毒理学基础08预防医学.ppt

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1、2023/11/3,1,毒理学基础 TOXICOLOGY,卫生毒理学教研室欧超燕（）,2023/11/3,2,本次课重点、难点,1.毒理学定义2.毒理学研究领域3.基准剂量4.毒理学基本概念,2023/11/3,3,什么是药理学？,2023/11/3,4,药理学：药剂相药物动力学相药效相吸收 弥散 分布 剂量溶解代谢靶器官效应 挥发 排泄毒理学：接触相毒物动力学相毒效相 图l-1 毒理学和药理学的共性,2023/11/3,5,What,Where,Why,How,2023/11/3,6,第一章 绪论,第一节 毒理学概述 第二节 毒理学简史第三节 毒理学展望,2023/11/3,7,第一节 毒理

2、学概述,是研究外源化学物对生物体损害作用的学科。,外源化学物(xenobiotics)是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”。内源化学物 是指机体内原已存在的和代谢过程中所形成的产物或中间产物。,2023/11/3,8,现代定义,以毒物为工具，在实验医学和治疗学的基础上，发展为研究化学、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。,2023/11/3,9,现代毒理学的2个鲜明特征和2个基本功能,现代毒理学不但是一门基础学科，也是一门应用学科，其与医学科学和生命科学广泛联系与交

3、叉渗透。危害性鉴定功能与危险度评价功能。,2023/11/3,10,*描述毒理学(Descriptive toxicology)*机制毒理学(Mechanistic toxicology)*管理毒理学(Regulatory toxicology),毒理学主要三大研究领域,2023/11/3,11,一、描述毒理学(descriptive toxicology),通过毒性鉴定(toxicity testing)，为安全性评价和危险度管理提供信息，为化学物的毒作用机制提供线索。,2023/11/3,12,2023/11/3,13,二、机制毒理学(mechanistic toxicology),主要研

4、究化学物对生物体产生毒作用的细胞、生化和分子机制。,2023/11/3,14,机制毒理学研究资料在应用毒理学领域中的主要用途：,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）。如有机磷杀虫剂（OPI）,验证可能与人类无关的发生于实验动物中的有害效应。如糖精。,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。如反应停。,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。如河豚毒素。,2023/11/3,15,三、管理毒理学(regulatory toxicology),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

5、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。,2023/11/3,16,WHO呼吁 Our planet，our health,！,全球的环境状况正在急剧恶化！我国正面临着严峻的环境污染问题。,2023/11/3,17,大气污染严重,职业危害严重,水、土壤污染严重,2023/11/3,18,全世界已注册的化学物 30,000,000已进入环境的化学物 60,000每年进入市场的新化学物 7000每天进入市场的新化学物 约20,在化学、物理、生物多种因素中，环境化学物污染面最广（约占70），具有明显生殖危害的化学物超过100种。,2023/11/3,19,其他

6、研究领域,法医毒理学临床毒理学环境毒理学生态毒理学,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。,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。,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。,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

7、键研究内容。,2023/11/3,20,四、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：指应用上述资料外推并形成假说，以预测人群和动物种群的暴露结局以及对生态环境的影响。,毒理学的理论要比假说肯定，而假说又依次比推测、观点、猜测肯定。,2023/11/3,21,第二节 毒理学简史,古代与中世纪毒理学 The earlist human used animal venoms and plant extracts for hunting,warfare and assassination.,2023/11/3,22,启蒙时代毒理学16世纪瑞士医生Paracelsus(149315

8、41)All substances are poisons;there is none which is not a poisons.The right dose differentiates a poisons from a remedy.,2023/11/3,23,现代毒理学1961年反应停事件，寂静的春天出版,2023/11/3,24,2023/11/3,25,第三节 毒理学展望,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；,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

9、机制科学规范管理。,2023/11/3,26,一、高度综合高度分化,靶器官毒理学交叉学科分支学科,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。,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,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、农药毒理学、金属毒理学、有机溶剂毒理学、放射毒理学,2023/11/3,27,二、从整体动物试验到替代试验,优化试验方法和技术（refinement）减少受试动物的数量和痛苦(reduc

10、tion)取代整体动物试验的方法(replacement),替代法又称“3R”法,2023/11/3,28,三、从阈剂量到基准剂量（BMD）,阈剂量(threshold dose,minimal effect level,MEL),最大无作用剂量(maximal no-effect dose,ED0）,指化学物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。,指化学物质在一定的时间内，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。,未观察到损害作用的剂量(NOAEL),观察到损害作用的最低剂量（LOAEL）,2023/11/3,29,

11、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）和确定安全系数（SF）时的关键参数。,RfD=NOAEL或LOAEL/UFSMF,2023/11/3,30,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。,2023/11/3,31,由BMD推导RfD的优点,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

12、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。,2023/11/3,32,四、从结构活性关系到定量结构活性关系（一）结构活性关系（SARs）可根据化学物的结构、理化特性和某些生物学活性，SARs，则可初步预测其潜在危害性或致癌性。（二）定量结构活性关系（QSARs）即在药效基团图谱和3D搜索与分子设计的基础上，应用3维分子模型方法设计出在空间构型上与目的受体相对应的配体。,2023/11/3,33,五、从传统毒理学到系统毒理学,人类基因组计划（human genome project,HGP）,组学（-omics）,系统生物学（systems biolo

13、gy）,2023/11/3,34,是在分子水平上整体研究生物系统（细胞、组织、器官或整体）的一门学科。主要涉及生物系统的干预、分子表达的监测、各种数据和资料的整合以及生物系统分子结构和网络功能模型的建立。,系统生物学（systems biology）,2023/11/3,35,系统生物学（systems biology）,是研究生物系统中所有组成成分（基因、mRNA、蛋白质等）的构成，以及在特定条件下这些组分间相互关系的学科。诺伊胡德,系统生物学将是21世纪医学和生物学的核心驱动力。,2023/11/3,36,系统生物学（systems biology）组成,湿（Wet）：实验研究干（Dry）

14、：计算机模拟和理论分析,2023/11/3,37,系统毒理学（systems toxicology）,是将传统毒理学、一系列”组学”和生物信息学融合在一起而形成的体系，研究内容包括毒物干预、各种”组学“的检测、传统毒理学参数的检测并将检测结果与上述各种”组学“检测结果相联系、以阐明毒物（或环境应激）与机体的相互作用，并通过反复整合建立模型，预测生物体对毒物（或环境应激）的反应。,2023/11/3,38,六、从危险度评价到危险度管理,（一）危险度评价,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。,2023/11/3,39,危害性认定剂量反应关系评价接

15、触评定危险度特征分析,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。,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。,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。,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。,2023/11/3,40,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、,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：,202

16、3/11/3,41,1、考虑计算基准剂量（BMD），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；,为降低或控制外推数据的不确定性所采用措施：,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；,2023/11/3,42,3、采用平行程序法:即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，也可降低外推的不确定性；

17、,4、严格执行良好实验室规范（GLP）和标准操作规程（SOP）。,为降低或控制外推数据的不确定性所采用措施,2023/11/3,43,（二）危险度管理,危险度评价,目的,描述毒理学、机制毒理学 管理毒理学,危险度管理,2023/11/3,44,思考题,1、什么是毒理学？2、毒理学的三个主要研究领域是什么？3、替代试验？,2023/11/3,45,第二章 毒理学基本概念,2023/11/3,46,第一节 毒性和毒效应,一、外源化学物和毒性,毒性（toxicity）指化学物质引起有害作用的固有能力。,毒效应（toxic effect）是化学物质对机体健康引起的有害作用，故又可称为不良效应、损伤作用

18、或损害作用。,2023/11/3,47,中毒（poisoning）是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。,毒物（toxic substance,poison,toxicant）指在较低剂量下课导致机体损伤的物质。,2023/11/3,48,按化学物质的用途和分布范围，可分为：,1.工业化学品：生产原料、辅剂、中间体、副产品、杂质、成品等；2.食品添加剂：糖精、香精、食用色素、防腐剂等；3.日用化学品：化妆品。清洁与洗涤用品、防虫杀虫用品等；4.农用化学品：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：各种剂型的药物、消杀剂、造影剂等；,2023/11/

19、3,49,6环境污染物：存在于废水、废气、废渣中的各种化学物质；7生物毒素：动物毒素、植物毒素、细菌毒素、真菌毒素等；8军事毒物：芥子气等战争毒剂。9放射性物质：放射性核素。天然放射性元素等。,2023/11/3,50,二、损害作用与非损害作用,2023/11/3,51,非损害作用（nonadverse effect）一般认为非损害作用不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改变；不引起机体某种功能容量的降低，也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毒化合物后，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

20、感性也不应增高。,2023/11/3,52,损害作用（adverse effect）,.机体的正常形态、生长发育过程受到严重影响，寿命亦将缩短。.机体功能容量或额外应激状态代偿能力降低。.机体维持稳定能力下降。.机体对其它某些因素不利影响的易感性增高。,2023/11/3,53,第二节 外源化学物作用于人体的毒效应谱,2023/11/3,54,一、毒效应谱,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（spectrum of toxic effect）。,2023/11/3,55,亚临床改变生理变化不明显,死

21、亡,患病,体内负荷增加,作用强度,对健康潜在影响,对健康有影响,机体对化学毒物的反应,2023/11/3,56,适应（adaptation）是机体对一种通常能引起有害作用的化学物显示不易感性或易感性降低。,抗性（resistance）用于一个群体对于应激原化学物反应的遗传机构改变，以致与未暴露的群体相比有更多的个体对该化学物不易感性。,耐受（tolerance）对个体是指获得对某种化学物毒作用的抗性，通常是早先暴露的结果，导致对该化学物毒作用反应性降低的状态。,2023/11/3,57,二、毒作用分类,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

22、作用的结果。,毒作用（toxic effect）又称为毒效应是化学物质对机体健康所引起的有害作用，故又可称为不良效应、损伤作用或损害作用。,2023/11/3,58,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 2局部与全身作用 3.可逆与不可逆作用 4过敏性反应 5特异体质反应,毒作用分类,2023/11/3,59,1速发与迟发作用,速发性毒作用（immediate toxic effect）某些化学物在一次暴露后的短时间内所引起的即刻毒作用。,迟发作用（delayed toxic effect）：在一次或多次暴露某种外源化学物后，经过一定的时间间

23、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2030年时间。,2023/11/3,60,2局部与全身作用,局部毒作用（local toxic effect）：指某些化学物质在机体暴露部位直接造成的损害作用。,全身毒作用（systemic toxic effect）：指化学物质被机体吸收并分布至靶器官或全身后所产生的损害作用。,酸,铅,2023/11/3,61,3.可逆与不可逆作用,可逆作用（reversible effect）：指停止暴露后可逐渐消失的毒作用。,不可逆作用（irreversible effect）：是指停止暴露外源化学物后其毒作

24、用继续存在，甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。,毒作用可逆否主要取决于被损伤组织的修复和再生能力。,中枢神经,肝脏,2023/11/3,62,4超敏性反应,超敏性反应（hypersensitivity）是机体对外源化学物产生的一种病理性免疫反应。,型,2023/11/3,63,5特异体质反应,特异体质反应（idiosyncratic reaction）是指机体对外源化学物的一种遗传性异常的反应性（过强或过弱的反应性），主要由于基因多态性，而与免疫性超敏反应无关。,如：体内缺乏NADH高铁血红蛋白还原酶的人，对亚硝酸及其他能引起高铁血红蛋白症的外源化学物敏感。,2023/11/3,64,三、

25、选择毒性、靶器官和高危人群,2023/11/3,65,（一）选择毒性（selective toxicity）,抗生素、肿瘤药物、除草剂、,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。,2023/11/3,66,原因,1.物种和细胞学差异。2.不同生物或组织器官对化学物质生物转化过程的差异。3.不同组织器官对化学物质亲和力的差异。4.不同组织器官对化学物质所致损害的修复能力的差异。,2023/11/3,67,(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

26、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。,2023/11/3,68,（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。,据此发明了磺胺类药物，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。,2023/11/3,69,（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

27、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。,2023/11/3,70,（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。,2023/11/3,71,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。,2023/11/3,72,二、靶 器 官（target organ）

28、,外源化学物可以直接发挥毒作用的器官。,2023/11/3,73,与毒动力学、毒效学等多种原因有关,1.器官在体内的解剖位置和功能，毒物吸收和排泄器官；2.该器官的血液供应；3.具有特殊的摄入系统；4.代谢毒物的能力和活化/解毒平衡系统；5.存在特殊的酶或生化途径；6.毒物与特殊的生物大分子结合；7.对损伤的修复能力；8.对特异性损伤的易感性等。,2023/11/3,74,（三）高危人群（high risk group）,易受环境因素损害的那部分易感人群。,年龄性别遗传因素营养及膳食情况疾病状况其他。,2023/11/3,75,四、生物学标志（biomarker,biological mark

29、er）,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.,biomarker是研究各种环境因素对生物体系作用所引起的机体器官、细胞、亚细胞的生化、生理、免疫和遗传等任何可测定的改变。,2023/11/3,76,暴露生物学标志（biomarkers of exposure）效应生物学标志（biomarkers of effect）易感性生物学标志（biomarkers of susceptibility）,生物学标志分类,2023/11/3,77,效应标志物,接触标志物,易感性标志物,暴露与疾病关系中各个阶段的

30、生物标志物,2023/11/3,78,（）暴露生物学标志物,是一类用于评定外、内接触剂量的标志物。,*体内剂量标志*生物有效剂量标志,判别,是否接触有毒物质数量是多少到达靶细胞（靶分子）的数量是多少,是测定组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物、其代谢物或与内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标，提供关于暴露于外源化学物的信息。,2023/11/3,79,1、体内剂量标志,外源化合物及其代谢产物在体内可测量到的剂量标志物，是外源化合物进入人体的可靠证据。,如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。,2023/11/3,80,几种体内剂量标志物,2023/11/3

31、,81,2、生物有效剂量标志,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。,2023/11/3,82,生物有效剂量标志物,2023/11/3,83,（二）效应生物学标志（biomarker of effect）,是指机体中可检测出的生理、生化、行为或其他改变的指标，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。,2023/11/3,84,效应生物标志物,2023/11/3,85,早期效应生物

32、学标志结构和功能改变效应生物学标志疾病效应生物学标志,2023/11/3,86,1、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。,2023/11/3,87,2、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。,2023/11/3,88,3、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

33、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。,2023/11/3,89,（三）易感性生物学标志（biomarker of susceptibility）,先天或后天获得性的，反映出其反应能力的生物标志物。,*药物或毒物代谢酶多态性*DNA修复酶缺陷*其他遗传易感性素质 镰刀细胞表型、地中海贫血:对血液毒物易感性增加,2023/11/3,90,生物学标志的用途,1.可准确判断机体接触化学物质的实际水平；2.有利于早期发现特异性损害并进行防治；3.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；4.是阐明毒物接触与健康损害之间关系的有力手段

34、。,2023/11/3,91,第三节 剂量和剂量反应关系,2023/11/3,92,一、剂 量（dose）,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）。,2023/11/3,93,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。,2023/11/3,94,二、量反应与质反应,反应（response）指化学物质与机体接触后引起

35、的生物学改变。,1、计量资料2、计数资料,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。,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。,2023/11/3,95,三、剂量量反应关系和剂量质反应关系,剂量量反应关系（dose-response relationship）随着外源化学物的剂量增加，对机体的毒效应增加。,

36、剂量质反应关系（dose-response relationship）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。,2023/11/3,96,前提,1.所研究的反应是由化学物接触引起的；2.反应的强度与剂量有关；3.要有定量测定毒性的方法和准确表示毒性大小的手段。,2023/11/3,97,四、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。,S形曲线 直线 抛物线,2023/11/3,98,1S形曲线 是典型剂量反应曲线，多见于剂量质反应关系中。,对称

37、S形曲线非对称S形曲线,2023/11/3,99,（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。,2023/11/3,100,（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。,2023/11/3,101,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。,LD50、TD50、ED50,2023/11/3,

38、102,2、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。,2023/11/3,103,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。,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。,2023/11/3,104,

39、（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。,2023/11/3,105,反应率与概率单位之间的对应关系,2023/11/3,106,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22，上图）。,2023/11/3,107,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。全面反应化学物的毒性特征。,A、B两物质LD50相同，但斜率不同。A斜率小，需要有较大的剂量变化才引起明显

40、的死亡率改变，对于B，较小剂量的变化即可引起明显的死亡率变化；在较低剂量时，A的危险性较大，在较高剂量时，B的危险性较大。,2023/11/3,108,五、毒物兴奋效应（hormesis）,U型曲线通常被称为毒物兴奋性剂量-反应关系曲线，在低剂量条件下表现为适当的刺激（兴奋）反应，而在高剂量条件下表现为抑制作用。,2023/11/3,109,机制,1.为抵抗外来刺激，机体产生的应激调节机制，在生理学上是一种非特异性反应，涉及机体的多个系统，当机体在维持动态平衡时应激过度就会出现兴奋效应。2.酶或受体结合位点的饱和，使得不同剂量的同一物质表现出完全不同的效应。3.在低剂量和必需微量元素以及氟和砷

41、等物质本身就有多种作用方式，其具体效应取决于剂量。,2023/11/3,110,六、时间因素,1.发生效应前的时间2.效应持续时间,在单次给予剂量后，经分布在靶器官达到有效浓度产生毒效应的时间；在长期暴露期间，经蓄积在靶器官达到有效浓度或导致最终病理损害的效应蓄积产生毒效应的时间。,2023/11/3,111,第四节 毒理学的研究方法,2023/11/3,112,毒理学研究方法,整体动物试验,体外试验,人体观察,流行病学研究,一般毒性试验,特殊毒性试验,急性亚急性亚慢性慢性致敏试验,致畸致癌致突变发育毒性,离体器官 心、肝、肺、肾细胞 原代、细胞株、细胞系细胞器 线粒体、微粒体,中毒事故临床实

42、验,描述流行病学分析流行病学,2023/11/3,113,第五节 毒性参数和安全限值,致死剂量阈剂量最大无作用剂量毒作用带、,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）。,2023/11/3,114,一、毒性参数和安全限值,2023/11/3,115,1.致死剂量,绝对致死剂量（absolute lethal dose，LD100）最小致死剂量（minimal lethal dose，MLD或LD01）耐受剂量（maximal tolerance dose，MTD或LD0）半数致死剂量（median lethal dos，LD50）,2023/11

43、/3,116,1)绝对致死剂量（absolute lethal dose，LD100）,绝对致死剂量 是指化学物质引起一组受试对象全部死亡所需要的最低剂量或浓度。,2023/11/3,117,2)最小致死剂量（minimal lethal dose，MLD或LD01）,最小致死剂量 指化学物质引起一组受试对象中的个别成员出现死亡的剂量。,2023/11/3,118,3)耐受剂量（maximal tolerance dose，MTD或LD0）,最大耐受剂量 指化学物质不引起一组受试对象出现死亡的最高剂量。,LD0和LD100常作为急性毒性试验中选择剂量范围的依据。,2023/11/3,119,4

44、）半数致死剂量（median lethal dos，LD50）,半数致死剂量 指化学物质引起一组受试对象一半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。,2023/11/3,120,LD50的影响因素,化学物质的种类；动物的种属；实验室环境；喂饲条件；染毒时间；染毒途径；受试物浓度；溶剂性质；实验者操作技术的熟练程度等。,2023/11/3,121,2.观察到损害作用的最低水平（lowest observed adverse effect level，LOAEL

45、）,在规定的暴露条件下，通过实验和观察，一种物质引起机体（人或实验动物）某种有害作用的最低剂量或浓度，此种有害改变与同一物种、品系的正常（对照）机体是可以区别的。,2023/11/3,122,3.未观察到损害作用的剂量（no-observed adverse effect level，NOAEL,在规定的暴露条件下，通过实验和观察，一种外源化学物不引起机体（人或实验动物）可检测到的有害作用的最高剂量或浓度。,2023/11/3,123,4.观察到作用的最低水平（lowest observed effect level,LOEL）,在规定的暴露条件下，通过实验和观察，与适当的对照机体比较，一种物

46、质引起机体某种作用（非有害作用，如治疗作用）的最低剂量或浓度。,2023/11/3,124,5.未观察到作用水平（no observed effect level NOEL）,在规定的暴露条件下，通过实验和观察，与适当的对照机体比较，一种物质不引起机体任何作用（有害作用或非有害作用）的最高剂量或浓度。,2023/11/3,125,6.阈值（threshold）,为一种物质使机体（人或实验动物）开始发生效应的剂量或浓度，即低于阈值时效应不发生，而达到阈值时效应将发生。,阈值并不是实验中所能确定的，在进行危险性评价时通常用NOAEL或NOEL作为阈值的近似值。,2023/11/3,126,一般毒性

47、和致畸作用是有阈值的，而遗传毒性致癌物和致突变物是否存在阈值尚没有定论，通常认为是无阈值。,2023/11/3,127,7.安全限值（safety limit）,动物实验外推到人方法 利用不确定系数（安全系数）；利用药动学；利用数学模型。,2023/11/3,128,安全限值,指为保护人群健康，对生活和生产环境和各种介质（空气、水、土壤、食物等）中与人群身体健康有关的各种因素（物理、化学、生物）所规定的浓度和暴露时间的限制性量值，在低于此浓度和暴露时间内，根据现有的知识，不会观察到任何直接和或间接的有害作用。,2023/11/3,129,在低于此种浓度和暴露时间内，对个体或群体健康的危险是可忽

48、略的。,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。,2023/11/3,130,每日容许摄入量最高容许浓度阈限值参考剂量了耐受摄入量,安全限值,2023/11/3,131,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。,2023/11/3,132,最高容许浓度（maximum allowable concentration，MAC）,在劳动环境中，最高容许浓度是指车

49、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。,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。,2023/11/3,133,阈限值（threshold limit value，TLV）,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。,2023/11/3,134,参考剂量（reference dose，RfD）,Rf

50、D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。,2023/11/3,135,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。,2023/11/3,136,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