毒理学

绪论 1、什么是外源化学物？ 外源化学物是指机体从外界环境中摄入而非机体内源产生（抗体），并在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质。（食品添加剂、食品中的间接添加物、食品污染物、食品中的天然毒素） 2、食品毒理学的任务是什么？ 1）研究食品中化学物的来源、分布、形态及其进入人体的途径与代谢规律，阐明影响中毒发生和发展的各种条件 2）研究化学物在食物中的安全限量，评定食品的安全性，制定相关卫生 3）研究食品中化学物的急性和慢性毒性，特别应阐明致突变、致畸、致癌和致敏等特殊毒性 第1章 毒理学基本概念 第1节 定义与术语 毒物：在一定条件下，较小剂量即能够对机体产生损害作用或使机体出现异常反应的外源化学物。 毒性：指外源化学物与机体接触或进入体内的易感部位后，能引起损害作用的相对能力，包括损害正在发育的胎儿、改变遗传密码或引发癌症的能力等。 选择毒性：一种外源化学物只对某一种生物有损害，而对其他种类的生物不具有损害作用，或者只对生物体内某一组织器官产生毒性，而对其它组织器官无毒性作用，这种外源化学物对生物体的毒性作用。 靶器官：外源化学物可以直接发挥毒作用的器官或组织。 毒效应：指进入体内的化学物或其代谢产物达到一定剂量，并与靶（器官、组织、细胞、分子）相互作用所引起的不良化学反应。 毒效应谱：毒效应在性质与强度的变化构成了外源化学物的毒效应谱。 效应生物标志物：凡能检测化学物引起有害效应的生理、生化、免疫、细胞、分子变化的生物学指标。 接触生物标志物：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，提供关于接触外源化学物的信息。 易感性生物标志物：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会后天获得的对接触外源性物质产生反应能力的指标。 剂量：指给予机体或与机体接触的毒物的数量，它是决定外源化学物对机体造成损害作用的最主要因素。 外剂量：环境中机体接触毒物的总量。 内剂量：通过各种途径吸收进入体内血循环的外来化学物及其代谢产物。 靶剂量：到达体内特定效应部位并与其相互作用的外来化学物或其代谢产物的量。 2．请举例说明决定毒物大小的因素。 毒性的大小是由剂量（或半数致死量）所决定的。如人类进食超过每千克体重500~1000毫克食盐就可能产生中毒反应，症状包括呕吐、肠胃溃疡、肌肉无力及肾脏受损，导致缺水、代谢性酸中毒及影响神经系统，而世界卫生组织建议，成人每人每日摄入5克食盐为宜。 第2节 剂量—效应（反应）关系 1. 反应和效应的区别 效应（量反应）：生物学改变有强度和性质的差别。 反应（质反应）：无强度的差别，不能以具体的数值示。 2. 剂量-反应曲线转换为直线的意义是什么 1) 由曲线可得任意剂量时，可对应出反应/效应是什么 2) 由曲线可很容易得到ED50或D50。 3) 对ED50或LD50相同的两种毒物进行比较大小 3. 剂量-反应曲线有哪些类型 直线型；抛物线型；S形曲线（对称、非对称） 4. 为什么评价外源化学物毒性经常使用半数效应剂量、半数中毒剂量、半数致死剂量来作为主要参数 因为LD50较少受到个体耐受性差异的影响，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外源化学物的毒性大小。 5. 剂量-反应曲线的意义是什么？ 表示量反应强度的计量单位或表示质反应的百分率或比值为纵坐标，以剂量为横坐标，绘制散点图所得到的曲线。 第三节和第四节 表示毒性的常用指标和安全限值 1. 概念 致死剂量：指某种外源化学物能引起机体死亡的剂量。 绝对致死剂量：指能引起一群机体全部死亡的最低剂量。 半数致死剂量：指能引起一群个体50%死亡所需的剂量。 最小致死剂量：指在一群机体中仅引起个别发生死亡的最低剂量。 最大耐受量：指在一群体中不引起死亡的最高剂量。 阈剂量：在一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，并使某项灵敏的观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用的最低剂量。 急性阈剂量：一次染毒后，引起机体某种有害反应的最小剂量或浓度。 慢性阈剂量：在慢性染毒后，引起机体反应的最小剂量。 最大无作用剂量：指某种外源化学物在一定时间内按一定方式或途径与机体接触后，根据现有认识水平，用最为灵敏的试验方法和观察指标，未能观察到对机体造成任何损害作用或使机体出现异常反应的最高剂量。 毒作用带：指阈剂量作用下限与致死毒作用上限之间的距离。 急性毒作用带：指半数致死浓度与急性阈浓度之比值。 慢性毒作用带：指急性阈浓度与慢性阈浓度之比值。 每日允许摄入量：指允许正常成人每日由外环境摄入体内的特定外源化学物的总量。 最高允许浓度：指车间内工人工作地点的空气中某种外源化学物不可超越的浓度。 参考剂量：为环境介质中外源化学物的日平均接触剂量的估计值。 基准剂量：依据动物试验剂量-反应关系的结果，用一定的统计学模型求得的受试物引起一定比例动物出现阳性反应剂量的95%可信限区间下限值。 2. NOAEL和LOAEL具有相对性，会发生变化，为什么？ 因为是随技术改变而发生变化。 3. 同一种外源化学物的NOAEL除了与观察指标有关外，还与哪些因素有关？ 实验动物种属、品系、接触途径、接触时间。 4. NOAEL和LOAEL的作用是什么？ 作用是制定每日允许摄入量和最高允许浓度的依据 第二章 外源化学物在体内的生物转运 1什么是生物转运? 化学毒物在体内吸收、分布和排泄过程 2生物转运包括什么？ 吸收、分布和排泄 第一节 生物膜与外源化学物通过生物膜的方式 1生物膜在结构上有哪些特点与外源化学物的转运密切相关？ 1 脂质成分 流动性: 转运速度 脂溶性: 脂溶性物质 如 DDT 2 镶嵌蛋白质成分 （极性分子、离子和与蛋白结合的物质如葡萄糖） 载体 特殊通道 3 生物膜的多孔性: 0.4~7nm 由镶嵌蛋白上的亲水性氨基酸构成：水溶性小分子如乙醇 2 外源化学物透过生物膜的方式有哪些？ 1 主动转运: 8种 (P38) 如肝、肾中主动转运系统 1) 多药耐受（mdt）蛋白或p-糖蛋白质家族 2) 多耐受药物蛋白质（mrp）家族 3) 有机阴离子转运多肽（oatp）家族 4) 有机阴离子转运体（oat）家族 5) 有机阳离子转运体（oct）家族 6) 核苷转运体（nl）家族 7) 二价金属离子转运体（dmt） 8) 肽类转运体（pept） 2 被动转运 ：简单扩散；易化扩散；膜孔滤过 3 膜动转运：吞噬作用: 如烟、尘、液态蛋白；胞吐 3 外源化学物以简单扩散的方式透过生物膜时，主要受哪些因素的影响？ a. 化学物在膜两侧的浓度梯度 b. 化学物在脂质中的溶解度 脂/水分配系数 (P36 ) : 越高→扩散速率越快 如乙醇 例外：如磷脂（水溶性过低） c. 化学物的解离度和体液的pH值 （弱有机酸和弱有机碱） 4 什么是脂/水分配系数，血/气分配系数 脂/水分配系数：当一种物质在脂相和水相的分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值 血/气分配系数：呼吸膜两侧的分压达到动态平衡时，在血液内的浓度与在肺泡空气中的浓度之比 5 易化扩散是如何进行的？ 膜上蛋白质载体特异与某种化学毒物结合后，其分子内部发生构型变化而形成适合该物质透过的通道而进入细胞。 eg.葡萄糖、氨基酸、核苷酸 肠道→血液 血浆→红细胞 血液→中枢神经系统 第二节 吸收 7什么是吸收？吸收有哪些途径？ 吸收是指外源化学物从接触部位，通常是集体的外表面或内表面（如皮肤、消化道黏膜和肺泡）的生物膜转运至血循环的过程。 途径：经呼吸道吸收、经皮肤吸收、经胃肠道吸收 8气态毒物的吸收如何受血/气分配系数的影响？ 血/气分配系数越大，气体易被吸收入血液；系数越小，气体不易被吸收入血液 9气溶胶在呼吸系统中滞留的部位与气溶胶颗粒大小的关系如何？滞留在不同部位的气溶胶颗粒去向如何？ 颗粒物大小 直径5~30μm → 直径2~5μm → 直径＜1μm 鼻咽区 肺的气管支气管区 肺泡区 10毒物是如何经过皮肤吸收的？吸收的途径有哪些？ 由外源化学物扩散通过角质层，然后毒物扩散通过表皮较深层及真皮，再通过真皮内静脉和毛细淋巴管进入体循环。 途径：a表皮：慢 表皮(角质层，颗粒层，棘层，生发层)→真皮(乳头层毛细血管)→血液 b 附属物(汗腺、皮脂腺、毛囊)：快 11为什么毒物经皮肤吸收的速度较慢？ 毒物经皮肤吸收必须通过表皮或附属物（汗腺、皮脂腺和毛囊），化学物质经皮肤吸收必须通过多层细胞才能进入真皮小血管和毛细淋巴管 12胃肠道吸收的主要部位是什么？吸收的方式有哪些？受哪些因素的影响？ 主要部分：小肠 吸收方式：被动扩散、膜孔过滤、载体中介、吞噬或胞饮 影响因素：①化学物的脂溶性和溶解性②胃肠道的酸碱度③胃肠道的蠕动和内容物多少 13为什么硝酸盐含量高的井水较易引起婴儿产生高铁血红蛋白症? 因为新生儿胃肠道的pH较高并存在某些细菌（大肠杆菌），可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，与血红蛋白结合，使血中变性血红蛋白增多，携氧能力下降。 第三节 分布 14 什么是分布？ 外源化学物通过吸收进入血液和体液后，随血流和淋巴液分散到全身各组织的过程 15 化学物在血中以结合态存在时有哪些形式？ 血浆蛋白，血红蛋白，有机磷，金属蛋白，有机酸 16 化学物在机体中的分布规律如何？ 第一阶段: 血液 第二阶段: 血液中减少，在组织中重新分布(化学物与组织的亲和力) 第三阶段：排泄器官；贮存器官；靶器官；转化器官 17 机体中有哪些生物屏障？ 血脑屏障与胎盘屏障 18 什么是贮存库？毒物在贮存库蓄积的双重性是什么？机体中有哪些贮存库？ 贮存库：进入血液的外源化学物在某些器官组织蓄积而浓度较高，如果外源化学物对这些器官组织未显示明显的毒作用，称为贮存库 双重性：一方面对急性中毒具有保护作用，可减少在靶器官中的化学毒物的量；另一方面可能成为一种游离型化学毒物的来源，具有潜在的危害 有以下四种贮存库：与血浆蛋白结合；肝和肾；脂肪组织；骨骼组织 第四节 排泄 19 什么是排泄？有哪些主要排泄方式 是化学毒物及其代谢产物向机体外转运的过程 方式：经肾脏；经肝与胆；经肺和其他途径 20 经肾脏排泄的方式有哪些？苯巴比妥中毒,为什么可以通过服用碳酸氢钠来解毒? 方式：肾小球滤过——被动转运（膜孔滤过、简单扩散） 肾小管重吸收——被动转运（简单扩散） 肾小管分泌——主动转运 由于：苯巴比妥是有机酸，而尿呈酸性，服用碳酸氢钠使尿呈碱性，促进排泄。原理是改变毒物在肾小管内液和血浆的pH分配，可以增加或降低消除速率 21 肝脏排泄毒物时主要采用哪些转运方式？ 1 主动转运 2 肝肠循环 22什么是肠肝循环，对外源化学物的排泄有什么影响？ 肠肝循环：一部分可随粪便排出，一部分由于肠液或细菌的酶催化，增加其脂溶性而被肠道重吸收，重新返回肝脏 影响：排泄速度降低；生物半减期提高；毒作用持续时间延长 23 经肺排泄时，排泄速率与毒物的血/气分配系数之间的关系如何？ 血-气分配系数低的物质排泄快；系数高的物质排泄慢。 第三章 化学毒物的生物转化 第一节 概述 1什么是生物转化？ 生物转化是指外源化学物在体内经过多种酶催化转化成一些代谢物的过程 2生物转化具有两重性指的是什么？ 生物解毒或灭活 、生物活化（对硫磷, 苯并芘） 3化学物生物转化的主要器官是什么？ 肝脏，肺，肾，胃肠，神经，皮肤，胎盘等 第二节 生物转化的过程 1生物转化的过程包括哪两个反应？为什么多数外源化学物可以通过这两个反应实现生物解毒？ Ⅰ相反应：降解反应（氧化、还原、水解）：基团分解或增加基团（-OH、-SH、-NH2、-COOH） →极性↑ Ⅱ相反应：结合反应：Ⅰ相反应产物 + 强极性化学物（葡萄糖醛酸、硫酸、谷胱甘肽）→水溶性↑→排泄 2生物转化的主要场所有哪些？ 微粒体（肝脏细胞中）为主, 线粒体, 胞液 3请举例说明生物转化过程中常见的氧化反应、还原反应、水解反应和结合反应 （1）氧化反应 1) 羟化反应 ：利多卡因(局部麻醉药) 、八甲磷→ 羟甲基八甲磷 (毒性 ↑) 2) 环氧化反应 ：(P53 图3-3): 亲电子的活性中间代谢产物 3) 脱烷基反应 ：甲基对硫磷 → 一甲基对硫磷 (解毒) 在O-脱烷基 作用下 4) 氧化脱硫反应或硫氧化反应： 对硫磷→对氧磷 (毒性↑) 5) 醇脱氢酶, 醛脱氢酶,：红晕综合症 、甲醇中毒治疗 6) 过氧化氢酶, 黄嘌呤氧化酶 （2）还原反应（组织中少, 肠道中多） 1) 硝基还原 2) 偶氮还原：百浪多息(磺胺类药物) 对氨基苯磺酰胺(毒性↑) 3) 还原脱卤 CCl4 →.CCl3(三氯甲基自由基, 肝脏毒性) （3）水解反应 1) 酯类和酰胺类水解 ：阿司匹林→水杨酸 2) 环氧化物水解 （4）结合反应 谷胱甘肽结合； 氨基酸结合； 葡萄糖醛酸结合 ；硫酸结合 第三节 生物转化酶 1细胞色素P-450酶系主要有哪三个部分组成？每部分具体包括那些酶? 血红素蛋白类：细胞色素P450、细胞色素b5 黄素蛋白类：NADPH-细胞色素P-450、细胞色素b5还原酶 磷脂类：磷脂 2细胞色素P-450酶系还被称作什么？各种基因型的细胞色素P-450是如何命名的？ 微粒体酶（内质网酶）、混合功能氧化酶、单加氧酶 P-450的命名是用斜体词根CYP代表除小鼠之外所有物种的细胞色素P-450的基因和cDNA（小鼠用Cyp），词根后的阿拉伯数字代表基因组，大写英文字母代表基因亚族，字母后的阿拉伯数字代表基因亚族中的一个基因。所用物种P-450的mRNA和酶都用大写字母表示。 3细胞色素P-450酶系是如何催化氧化反应进行的？ 底物 (RH) + O2 + NADPH + H2 → 产物 (ROH) + H2O + NADP+ 7个步骤 第四节 生物活化 1经过生物转化，有哪些活性代谢产物生成？ 亲电子反应物、自由基、活性氧 2举例说明活性代谢产物是如何生成的？对机体会产生哪些伤害？ 亲电反应物+组织中的氧气→活性氧或自由基 例子：甲萘醌二电子还原成氢醌和一电子还原成半醌时声称活性氧自由基 伤害：攻击生物膜（脂质氧化）或引起DNA单链断裂 3为什么二甲基亚硝胺不能通过与谷胱苷肽结合的方式解毒 因为它不是谷胱甘肽-s-转移酶的底物，因此无法解毒 第五节 影响生物转化的主要因素 1.举例说明影响生物转化的6个因素 A．代谢饱和：各种代谢途径的酶活力和生物转化能力均有一定限度，随着化学物吸收剂量或浓度的增加，经某种途径进行生物转化的能力就会达到饱和，该化学物的代谢途径就可以发生改变。 B．代谢诱导和抑制： 甲醇中毒时，则可服用乙醇解毒。（相互竞争醇脱氢酶） C．代谢酶的种属差异： 种属和品系的差异；低龄生物体和成熟生物体的差异；性别差异。P450酶系每千克肝脏中的含量：大鼠>人 D．遗传与代谢酶的多样性： E．饮食营养状况： 饮食中缺乏蛋白质，会抑制P450合成 F．环境原因： 光线明亮 P450增多；光线暗处P450减少 第四章 毒作用机制 第一节 概述 化学毒物进去机体后产生毒性的可能途径 1.最直接的途径，即化学毒物在机体重要部位出现，而不与靶分子作用。例如，过量的糖进入肾小管。 2.较为复杂途径，毒物进入机体后，抵达靶部位，与靶分子相互作用，导致毒作用。例如，河豚毒素(tetrodotoxin)进入机体，抵达运动神经元，与Na+通道相互作用，使Na+通道阻塞，抑制运动神经元的功能。 3.最为复杂的途径，需要许多步骤。首先，毒物分布到靶部位在此，终毒物与内源性靶分子相互作用，引起细胞功能和/或结构的紊乱，启动分子水平、细胞或组织水平的修复机制，当毒物所致紊乱超过修复能力，使修复功能失调或丧失，毒作用就发生。 第二节 化学毒物对生物膜的损害作用 ①对生物膜的组成成分的影响（引起膜成分的改变、影响膜上某些酶的活力）； ②对膜生物物理性质的影响（膜通透性、膜流动性、膜表面电荷） 第三节 化学毒物对细胞钙稳态的影响 一、细胞内钙稳态 在细胞静息状态下细胞内游离的仅仅为10-7mol/L,而细胞外液Ca 2+达10-3 mol/L；当细胞处于兴奋状态，第一信使传递信息，则细胞内游离Ca2+迅速增多可到达10-5 mol/L，此后再降低至10-7 mol/L，完成信息传递循环，将Ca2称为体内第二信使，Ca2+浓度达到这种稳态状变化过程称为细胞钙稳态。 二、细胞钙稳态的紊乱与细胞毒性 化学物质可以通过干扰细胞内钙稳态从而引起细胞损伤和死亡，细胞钙稳态的紊乱是某些化学毒物中毒的机制之一。Ca2+也能激活某些可引起DNA链断裂和染色质浓缩的核算内切酶，引起死亡。 三、钙稳态失调的机制 ①对能量代谢的影响 ②微管功能障碍 ③水解酶激活 第四节 机体内生物大分子氧化损伤 自由基的来源 细胞正常生理功能产生的自由基 ； 外来化学物质在体内产生的自由基 自由基的类型 痒中心自由基 ； 其它自由基 机体对氧化损伤系统的防御系统 非酶类抗氧化系统 ； 酶类抗氧化系统 自由基对生物大分子的损害作用 ①脂质过氧化作用及其损害 ②对蛋白质的氧化损伤 ③对DNA的氧化损伤（活性氧对碱基的损伤、活性氧造成DNA链断裂） 第五节 化学毒物与细胞大分子的共价结合 共价结合 指化学毒物或具有活性的代谢产物与生物体内的重要大分子如核酸、蛋白质、酶、膜脂质等发生共价结合，从而改变这些生物大分子的结构与生物学功能。 （1） 与蛋白质的共价结合，影响蛋白质的结构与功能 与白蛋白的共价结合 与血红蛋白的共价结合 与组织细胞蛋白质的共价结合 （2）与核酸分子的共价结合，形成DNA加合物，活化癌基因，影响调节基因和抑制癌基因的表达 第五章 第一节 急性毒性作用及其评价 1什么是急性毒性？ 是指机体（人或实验动物）一次接触或在24h内多次接触外来化学物之后引起的快速剧烈的中毒效应，包括一般行为、外观改变及形态改变，甚至死亡效应。 2急性毒性试验选择动物种属的原则是什么？各种动物各自有什么优势或不足？ （1）要求实验动物在接触受试物之后的毒性反应与人接触该受试物的毒性反应基本一致（实验动物的选择总原则）。在外来化学物急性毒性试验中，应尽量选择对化学物毒性反应与人近似的的动物，要求实验操作方便、抑郁饲养管理、易于获得且价格较低。 （2）啮齿类：优点：缺乏呕吐反射而有利于经口接触受试物的吸收； 缺点：不适于研究经口能引起呕吐的化学物的毒性。 猫狗等非啮齿类动物：优点：广泛应用于急性毒性实验，效果良好，有高度发达的呕吐反射系统，适宜做催吐效应的化学物经口接触实验； 缺点：价格贵，不宜大数量使用。 杂食动物（猪）：优点：一些生物现象（特别是皮肤结构）近似人类，是用来估计外来化学物对人急性毒性危害水平较好的实验动物； 缺点：体大，价高，不适合大量使用。 灵长目动物：优点：种系上与人类接近，对某些外来化学物的毒性反应也于人类类似； 缺点：但是价格昂贵且难以获得，实际很少用于急性毒性试验，只限于必要时作比较毒性研究。 3急性毒性试验与亚慢性毒性试验对所选动物年龄要求有什么不同？ 急性毒性试验：一般选用初成年者（出生2~3个月的大、小鼠），如需研究受试物急性毒作用的年龄差别，则应选择不同年龄组动物。 亚慢性毒性试验：要求刚断乳者，年龄小，代谢旺盛者（出生后4周的大鼠、出生后3周左右的小鼠）。 4在急性毒性试验、亚慢性毒性实验和慢性毒性试验中不同体重的试验动物如何进行分组？ 急性毒性试验：随机分组。 亚慢性毒性试验：各实验组及对照组动物数量相等，体重（年龄）相近，组内动物个体体重相差应在平均体重的10%以内，组间平均体重相差不超过5%。 慢性毒性试验： 一般选用年龄较小的刚断乳大鼠或小鼠、即小鼠出生后3周，体重10~20g；大鼠出生后3~4周，体重50~70g。雌雄各半。 6经口染毒的途径有哪些?各有什么优缺点？经口染毒前，为什么要禁食？ （1）灌胃、掺入饲料法、吞咽胶囊 （2）灌胃：优点：染毒过程中口腔及食道上段不与受试物接触，排除了口腔黏膜吸收的可能性，使试验动物接触受试物的剂量和时间准确； 缺点：需要对每只动物逐一操作，工作量大，并有伤及动物食道或误入气管的可能。 掺入饲料法：优点：操作简便，接触方式符合人类接触外来化学物的实际情况； 缺点：无法判断受试物是否是在口腔黏膜初即被吸收。 吞咽胶囊法：优点：剂量准确，特别是用于易挥发、易水解和有异味的化学物； 缺点：胶囊一定体积，不适用于大鼠和小鼠。 （3）实验动物在接触受试物前禁食是为了防止胃充盈而影响化学物的吸收和毒性。 7比较急性毒性试验、亚慢性毒性实验和慢性毒性试验的试验周期 急性毒性试验：除计算受试物的LD50外，还需通过观察实验动物的中毒症状判断受试物的毒作用性质，推断中毒的靶器官等。周期总长度以2周为宜。 亚慢性毒性试验：亚慢性毒性试验的周期一般占实验动物生命的1/10，这是由于不同动物寿命的不同导致的试验周期不同。 慢性毒性试验：依照试验的要求和实验动物种类而定，原则上要求实验动物生命的大部分时间或终生连续长期接触受试物。大小鼠，工业毒理学一般为6个月；环境毒理学与食品毒理学一般要求一年以上，两年为好。 8比较急性毒性试验、亚慢性毒性实验和慢性毒性试验的观察指标 急性毒性试验：（1）致死剂量或浓度：LD50（或LC50） （2）症状观察、病理学检查和其他指标观察（ 亚慢性毒性试验：（1）一般性指标：包括一般综合性指标（ （3）特异指标：指受试物对机体亚慢性毒作用本质的特征性指标。 慢性毒性试验：以亚慢性毒性试验的观察指标为基础，选择亚慢性毒性试验中已呈现有意义的变化指标。一般慢性毒作用实验中常用肝、肾功能作为常规观察指标。 9急性毒性试验、亚慢性毒性实验和慢性毒性试验各是如何评价的？ 急性毒性试验：主要用急性毒性分级标准来对急性毒性进行评价，LD50是急性毒性分级的重要依据。（详细分级见p94） 亚慢性毒性试验：首先确定毒效应。根据实验结果获得LOAEL和NOAEL，以此为基础可指定某种外来化学物的接触极限。根据阈剂量和最大无作用剂量为慢性毒性试验选择观察指标和剂量设计提供可靠基础。根据最大无作用剂量可决定是否需要继续进行慢性毒性试验。 慢性毒性试验：基本同亚慢性毒性试验。但通过对慢性毒性资料分析，可阐明化学物慢性毒作用的特点，多作用类型和主要的靶器官。根据敏感指标确定慢性阈剂量和最大无作用剂量也可以求出基准剂量（BMD）。 第二节 蓄积毒性作用及其评价 1蓄积作用及其两层含义： （1）概念：一种外来化学物反复多次进入机体而且前次进入剂量尚未完全消除，则这一化学物在体内的总量将不断增加并贮留。 （2）两层含义： 2蓄积系数及如何根据蓄积系数对外源化学物在机体的蓄积作用进行评价？ 计算达到预计效应的总蓄积剂量，求出此累积剂量与一次接触该化学物产生相同效应的剂量的比值，即蓄积系数K。 3什么是生物半减期，如何获得外源化学物的生物半减期？ 进入机体的外来化学物由体内消除一半所需的时间t1/2。将被检物由静脉注入，按一定时间间隔连续多次测定机体接触受试物后试验动物血浆中该物质的浓度，以时间为横坐标，以血浆中物质浓度的对数值为纵坐标绘图，依图求出直线的斜率ke（速率常数），生物半减期t=0.693/ke。 第三节 亚慢性、慢性毒性作用及其评价 1 亚慢性毒性作用：试验动物连续多日接触较大剂量的外来化学物所出现的中毒效应。 慢性毒性作用：以低剂量外来化学物长期（生命大部分时间或终身接触）给予实验动物接触，其对实验动物产生的慢性毒性效应。 2 亚慢性毒性试验试验的目的：为慢性毒作用实验进行探索性或准备性工作。 慢性毒性试验试验的目的：外来化学物一般毒性评价程序中最后阶段的观察，其目的是为了评价动物长期接触某受试物后可能出现的毒性作用，尤其是进行或不可逆的毒性作用以及致癌作用，以确定外来化学物的毒性下限。 3亚慢性毒性试验和慢性毒性试验在动物选择上各有什么要求 亚慢性毒性试验：原则上要求对受试物代谢过程基本与人类相似，应当是急性毒性试验已经的对受试物敏感的种属和品系，同时与慢性毒作用实验中预计使用的动物种属和品系相同。要求雌雄兼用。选用刚断乳，体重轻，年龄小，代谢旺盛，进食量大，生长迅速，容易出现阳性反应并且动物摄入收拾化学物的时间可以得到充分延长。 慢性毒性试验：选择生命期较短的动物。多为生命期只有2~3年的大鼠或小鼠，并要求试验动物品系明确一致以消除肿瘤自然发生率的干扰。一般采用一些著名的对致癌物质敏感的动物品系。 5为什么亚慢性毒性试验和慢性毒性试验要设对照组？ 对照组设置可排除实验动物在试验期间随年龄增长而发生的某些生理生化变化及与受试物无关的疾病或死亡。 6亚慢性毒性试验和慢性毒性试验经口染毒自由饲喂时，需要注意什么？ 营养平衡和环境条件的稳定，必须有营养合理的饲料，充足干净的饮食及清洁的生活环境，并保持适宜的温度和湿度以保证动物健康。尤其当受试物在饲料中的比例较高时（＞5%），必须考虑其可食性与营养平衡问，还要避免经肠胃代谢后的毒物又被动物摄取而影响试验结果。此外不同物种应分室喂养，笼具应保证试验动物可自由活动，必要时单笼喂养，且具有人工昼夜设施。 第七章 化学毒物的生殖毒性 1生殖毒性：外源化学物对雄性和雌性生殖功能或能力以及对其后代产生的不良效应。 2外源化学物对雄性生殖毒性的检测方法有哪些/雄性生殖毒性的检测方法：精子生成分析，精子穿透试验，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。 3显性致死试验：通过给与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作用的试验。 4整体动物试验常用方法：一代繁殖试验或多代繁殖试验和致畸试验；三段生殖试验。 5致畸物：能引起妊娠的人或试验动物产生畸胎的外源化学物。 6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试验。 7致畸试验中选用的动物及其优点缺点： 首选大鼠。再选小鼠或家兔。 优点：大鼠对外源化学物的代谢过程基本和人类接近；受孕率高，每窝产仔可达8-12，易获得所需样本数；胎仔大小适中，易观察畸形情况。 缺点：大鼠对外源化学物的代谢速率较快，对致畸物的易感性较低，易出现假阴性结果；胎盘结构与人类有一定差异；小鼠对某些致畸物虽较敏感，但自然畸形发生率较大鼠高，且胎仔小不易检查。 8体外致畸试验优点缺点： 优点：节约大量人力和时间，方法快速，有时48h可观察结果；可利用人类的血清尿液进行试验，便于直接观察受试物对接触人群的作用；可利用单加氧酶或微粒体等酶观察外源化学物在体内的代谢转化过程对其致畸作用以及发育毒性的影响；容易严格控制试验条件，有可能排除母体中一些其它干扰因子和母体对致畸原的影响，有利于致畸作用机理的探讨。 9胚胎毒性作用：外源化学物对母体子宫内发育的胚胎或胎儿产生的毒性作用。 10外源化学物引起的胚胎毒性具体表现： （1） 胚胎死亡；（2）生长发育迟缓；（3）胎儿先天缺陷和畸形；（4）功能发育不全。 第八章 化学毒物的致突变作用 第一节 基本概念 1 什么是突变？ 遗传物质的一种可遗传变异 2什么是致突变作用？ 外源化学物及其它环境因素能引起细胞核中的遗传物质发生变化，而且这种改变随同细胞分裂过程而传递的过程 第二节 化学毒物的致突变类型 1 化学毒物致突变有哪两个类型？ 基因突变；染色体畸变 2 什么是基因突变？ 指一个或几个DNA碱基对的改变，亦称点突变 3基因突变有哪两种类型？各对蛋白质的合成有什么样的影响？ 碱基互换：同义密码，蛋白质无影响 错义密码，蛋白质可能影响 无义密码（终止密码），蛋白质肽链缩短 移码突变：终止密码，肽链缩短或延长 致死突变，蛋白质的活性改变大 由于碱基序列所形成的一系列三联体密码子相互间并无标点符号，于是从受损点开始碱基序列完全改变，从而形成错误的密码，并转译成为不正常的氨基酸。在移码突变中，如果所形成的错误密码中包含有终止密码，则肽链还会缩短。发生移码突变后由于所编码的蛋白质的活性改变较大，故常出现致死性突变。 4 什么是染色体畸变？包括那两种类型？ 指染色体的结构及数目改变。分为染色单体型畸变，染色体型畸变。 5 染色体型畸变有哪四种表现？各是什么？ 倒位：当某一染色体发生两次断裂后，其中间阶段倒转180°再重接，因其位置被颠倒，故称倒位。如果被颠倒的片段包括着丝点，则称为臂间倒位；如果被颠倒的片段，不包括着丝点则称为臂内倒位。 缺失：染色体丢失一个片段 重复：在一套染色体里，一个染色体片段出现不止一次 易位：从某个染色体断下的节段接到另一染色体上称为易位，即一个染色体节段的位置发生了改变。两个染色体各发生一处断裂，仅一个染色体的节段连接到另一个染色体上称为单方易位。两个染色体各发生一处断裂，其节段相互交换重接而形成的具有结构重排的染色体称为复杂易位。 6染色体数目异常有哪两种类型？ 整倍性畸变：可能出现单倍体，三倍体或四倍体 非整倍数畸变：指比二倍体多或少一条或多条染色体 第三节 诱发突变的作用机制 1 举例说明诱发突变各种可能的机制 一、DNA损伤 1碱基类似物的取代：5-溴脱氧尿嘧啶核苷与天然碱基胸腺嘧啶非常相似，在细胞周期的DNA合成器与其竞争并取代其位置。 2碱基的化学结构发生改变：亚硝酸根能使腺嘌呤和胞嘧啶发生氧化性脱氧，相应生成次黄嘌呤和尿嘧啶 3碱基烷基化形成加合物：黄曲霉素B和苯并芘等致癌物质在体内经生物活化形成环氧化物后，与DNA发生共价结合形成巨大的加合物分子，从而可诱发突变并产生强烈的致癌作用。 4大分子嵌入DNA链：嵌入剂引起平面结构的歪斜，进而造成移码突变。如9-氨基吖啶与DNA的非共价结合 二、非DNA损伤 1有丝分裂抑制 eg秋水仙碱 2影响DNA合成以及防错，修复系统 eg氨基酸类似物：氮杂丝氨酸（与谷氨酰胺很像） 第四节 遗传毒性的危害 一、遗传毒性的危害表现在哪两个方面？各指什么？ 1在体细胞方面：只影响个体，一般不会影响到后代。包括：肿瘤，动脉粥样硬化，糖尿病，衰老等。 2生殖细胞方面：不仅影响个体同时影响到后代。造成显性致死或可发生遗传性改变，进而可能影响人类的基因。 第五节 遗传损伤的测试 一、常用的致突变试验有哪些？简单说明它们的原理 ①细菌回复突变试验：以营养缺陷型的突变体为指标生物，观察受试物能否纠正或补偿突变体所携带的突变发生改变的体外试验 ②哺乳动物细胞基因突变试验：是体外培养细胞的基因正向突变试验。正向突变是野生型基因失活的突变 ③微核试验：通过观察受试物能否产生微核，并检出DNA断裂剂和非整倍体诱变剂的试验 ④染色体畸变试验：制备细胞分裂中期相染色标本，在光镜下观察染色体形态结构和数目的改变称为染色体畸变分析。分为体内试验和体外试验两种 ⑤显性致死试验：一种体内试验，用于检测整体哺乳动物生殖细胞的遗传性损伤。 ⑥程序外DNA合成试验：利用放射自显影法或液体闪烁计数法显示DNA修复合成 ⑦姐妹染色单体交换试验：是染色体同源座位上DNA复制产物的相互交换，其频率可能与DNA的断裂和重接有关，故可间接提示DNA的损伤 ⑧果蝇伴性隐性致死试验：利用隐形基因在伴性遗传中具有交叉遗传的特征而进行的试验 ⑨单细胞凝胶电泳试验：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。以此来计算受损DNA的量 ⑩荧光原位杂交技术：用生物荧光来标记的各类DNA和RNA进行原位杂交，即可使被观察的特定DNA序列显现荧光 第六节 遗传毒性测试的评价 在我国《食品安全性毒理学评价程序和方法》中如何根据致突变试验进行外源化学物的遗传毒性评价？ 根据受试物的化学结构、理化性质以及对遗传物质作用终点的不同，并兼顾体外和体内试验以及体细胞和生殖细胞的原则，在细菌致突变试验，小鼠骨髓微核测定，骨髓细胞染色体畸变分析，小鼠精子畸形分析，睾丸染色体畸变分析中所列的遗传毒性试验中选择四项试验，根据以下原则对结果进行判断。 1如其中有三项试验为阳性，则表示该受试物很可能具有遗传毒性作用和致癌作用，一般应该放弃该受试物应用于食品；无需进行其它项目的毒理学实验。 2如其中有两项试验为阳性，而且短期喂养试验显示该受试物具有显著的毒性作用，一般应该放弃该受试物用于食品；如短期喂养实验显示有可疑的毒性作用，则经初步评价后，根据受试物的重要性和可能摄入量等，综合权衡利弊再做决定。 3如其中一项实验为阳性，则再选择其它备选遗传毒性试验中的两项遗传毒性试验；如再选的两项实验均为阳性，则无论短期喂养实验和传统致畸实验是否显示有毒性与致畸作用，均应放弃该受试物用于食品；如有一项为阳性，而在短期喂养实验和传统致畸实验中未见有明显毒性与致畸作用，则可进入第三阶段毒性实验。 4如四项实验均为阳性，则可进入第三阶段毒性实验。