食品毒理学基本知识与安全性评价文档格式.docx
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天然的或食品变质后产生的毒素等、环境污染物、农兽药残留、生物毒素、以及食品接触所造成的污染。
5、外源化学物（xenobiotics）：
是存在于外界环境中，而能被机体接触并进入体内的化学物；
它不是人体的组成成分，也不是人体所需的营养物质。
近来，确切的概念应称为“外来生物活性物质”。
6、毒性：
是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，或简称为损伤生物体的能力。
也可简述为外源化学物在一定条件下损伤生物体的能力。
7、“三致”作用：
指致突变、致畸、致癌作用。
三、表示毒效应的常用指标
1、半数致死量（medianlethaldose，LD50）：
较为简单的定义是指引起一群受试对象50%个体死亡所需的剂量。
因为LD50并不是实验测得的某一剂量，而是根据不同剂量组而求得的数据。
故精确的定义是指统计学上获得的，预计引起动物半数死亡的单一剂量。
LD50的单位为mg/kg体重，LD50的数值越小，表示毒物的毒性越强；
反之，LD50数值越大，毒物的毒性越低。
毒理学最早用于评价急性毒性的指标就是死亡，因为死亡是各种化学物共同的、最严重的效应，它易于观察，不需特殊的检测设备。
长期以来，急性致死毒性是比较、衡量毒性大小的公认方法。
LD50在毒理中是最常用于表示化学物毒性分级的指标。
因为剂量—反应关系的“S”型曲线在中段趋于直线，直线中点为50%，故LD50值最具有代表性。
LD50值可受许多因素的影响，如动物种属和品系、性别、接触途径等，因此，表示LD50时，应注明动物种系和接触途径。
雌雄动物应分别计算，并应有95%可信限。
2、绝对致死剂量（absolutelethaldose，LD100）：
指某实验总体中引起一组受试动物全部死亡的最低剂量。
3、最小致死剂量（minimallethaldose，MLD或MLC或LD01）：
指某实验总体的一组受试动物中仅引起个别动物死亡的剂量，其低一档的剂量即不再引起动物死亡。
4、最大耐受剂量（maximaltolerancedose，MTD或LD0或LC0）：
指某实验总体的一组受试动物中不引起动物死亡的最大剂量。
5、最小有作用剂量（minimaleffectivedose）或称阈剂量或阈浓度：
是指在一定时间内，一种毒物按一定方式或途径与机体接触，能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所需的最低剂量，也称中毒阈剂量。
6、最大无作用剂量（maximalno-effectivedose）：
是指在一定时间内，一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触，用最灵敏的实验方法和观察指标，未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量，也称为未观察到损害作用的剂量。
最大无作用剂量是根据亚慢性试验的结果确定的，是评定毒物对机体损害作用的主要依据。
四、剂量、剂量—效应和剂量—反应关系
剂量：
既可集体接触化学物的量，或在实验中给予机体受试物的量，又可指化学毒物被吸收的俩量或在体液和靶器官中的量。
大小意味着生物体接触毒物的多少，是决定毒物对机体造成损害的最主要的因素。
效应：
即生物学效应，指机体在接触一定剂量的化学物后引起的生物学改变。
生物学效应一般具有强度性质，为量化效应或称计量资料。
例如，有神经性毒剂可抑制胆碱酯酶，酶活性的高低则是以酶活性单位来表示的。
效应用于叙述在群体中发生改变的强度时，往往用测定值的均数来表示。
反应：
指接触一定剂量的化学物后，表现出某种生物学效应并达到一定强度的个体在群体中所占的比例，生物学反应常以“阳性”、“阴性”并以“阳性率”等表示，为质化效应或称计数资料。
例如，将一定量的化学物给予一组实验动物，引起50％的动物死亡，则死亡率为该化学物在此剂量下引起的反应。
“效应”仅涉及个体，即一个动物或一个人；
而“反应”则涉及群体，如一组动物或一群人。
效应可用一定计量单位来表示其强度；
反应则以百分率或比值表示。
剂量-反应关系,是指不同剂量的毒物与其引起的质化效应发生率之间的关系。
剂量-反应关系是毒理学的重要概念，如果某种毒物引起机体出现某种损害作用，一般就存在明确的剂量反应关系（过敏反应例外）。
剂量反应关系可用曲线表示，不同毒物在不同条件下引起的反应类型是不同的。
第二节毒物在体内的生物转运与生物转化
一、毒物生物转运及概念
外源化学物与机体接触、吸收、分布和排泄的过程称为生物转运；
外源化学物由机体接触到入血液的过程称为吸收；
通过血流分散到全身组织细胞中为分布；
在组织细胞中，外源化学物经各种酶系的催化，发生化学结构与物理性质的变化的这一过程称为代谢。
代谢产物和一部分未经代谢的母体化学物排除体外的过程为排泄。
外源化学物的吸收：
一毒物的吸收途径主要是胃肠道，呼吸道和皮肤，在毒理学实验中有时也利用皮下注射，静脉注射，肌肉注射和腹腔注射等方法使毒物被吸收。
食品毒理学中，经消化道吸收是主要的途径，小肠是主要吸收部位。
影响胃肠道吸收的因素
（1）外源化学物的性质 一般说来，固体物质且在胃肠中溶解度较低者，吸收差；
脂溶性物质较水溶性物质易被吸收；
同一种固体物质，分散度越大，与胃肠道上皮细胞接触面积越大，吸收越容易；
解离状态的物质不能借助简单扩散透过胃肠粘膜而被吸收或吸收速度极慢。
（2）机体方面的影响 胃肠蠕动情况、胃肠道充盈程度、胃肠道酸碱度、胃肠道同时存在的食物和外源化学物、某些特殊生理状况
外源化学物排泄
排泄是外源化学物及其代谢产物由机体向外转运的过程，是机体物质代谢过程中最后一个重要环节。
排泄的主要途径是肾脏，随尿排出；
其次是经肝、胆通过消化道，随粪便排出；
挥发性化学物还可经呼吸道，随呼出气排出。
二、生物转化
（一）基本概念：
外源化学物通过不同途径被吸收进入体内后，将发生一系列化学变化并形成一些分解产物或衍生物，此种过程称为生物转化或代谢。
肝脏是机体内最重要的代谢器官，未经肝脏的生物转化作用而直接分布至全身，对机体的损害作用相对较强。
外源化学物的生物转化过程分两项反应：
第一相反应主要包括氧化、还原和水解；
第二相反应主要为结合反应,结合反应指化学物经第一相反应形成的中间代谢产物与某些内源化学物的中间代谢产物相互结合的反应过程。
绝大多数外源化学物在第一相反应中无论发生氧化、还原或水解反应，最后必须进行结合反应排出体外。
结合反应首先通过提供极性基团的结合剂或提供能量ATP而被活化，然后由不同种类的转移酶进行催化，将具有极性功能基团的结合剂转移到外源化学物或将外源化学物转移到结合剂形成结合产物。
结合物一般将随同尿液或胆汁由体内排泄。
常见有葡萄糖醛酸化、硫酸化、乙酰化、氨基酸化、谷胱甘肽化、甲基化。
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第三节毒作用机制
一、直接损伤作用。
如强酸或强碱可直接造成细胞和皮肤粘膜的结构破坏，产生损伤作用。
二、受体配体的相互作用与立体选择性作用，产生特征性生物学效应。
三、干扰易兴奋细胞膜的功能。
毒物可以多种方式干扰易兴奋细胞膜的功能，例如，有些海产品毒素和蛤蚌毒素均可通过阻断易兴奋细胞膜上钠通道而产生麻痹效应。
四、干扰细胞能量的产生。
通过干扰碳水化合物的氧化作用以影响三磷酸腺苷（ATP）的合成。
例如，铁在血红蛋白中的化学性氧化作用，由于亚硝酸盐形成了高铁血红蛋白而不能有效地与氧结合。
五、与生物大分子（蛋白质、核酸、脂质）结合。
毒物与生物大分子相互作用主要方式有两种，一种是可逆的，一种是不可逆的。
如底物与酶的作用是可逆的，共价结合形成的加成物是不可逆的。
六、膜自由基损伤①膜脂质过氧化损害。
②蛋白质的氧化损害。
③DNA的氧化损害。
七、细胞内钙稳态失调。
正常情况下，细胞内钙稳态是由质膜Ca2+转位酶和细胞内钙池系统共同操纵控制的。
细胞损害时，这一操纵过程紊乱可导致Ca2+内流增加，导致维持细胞结构和功能的重要大分子难以控制的破坏。
八、选择性细胞死亡。
这种毒性作用是相当特异的。
例如，高剂量锰可引起脑部基底神经节多巴胺能细胞损伤，产生的神经症状几乎与帕金森氏病难以区分。
在胎儿发育的某一阶段给孕妇服用止吐药物“反应停”，由于胚胎细胞毒性，使早期肢芽生成细胞丢失，而造成出生时婴儿缺肢畸形。
九、体细胞非致死性遗传改变。
毒物和DNA的共价结合也可以通过引发一系列变化而致癌。
十、影响细胞凋亡。
凋亡是在细胞内外因素作用下激活细胞固有的DNA编码的自杀程序来完成的，又称为程序性死亡。
细胞凋亡是基因表达的结果，受细胞内外因素的调节，如果这一调控失衡，就会引起细胞增殖及死亡平衡障碍。
细胞凋亡在多种疾病的发生中具有重要意义。
例如，肿瘤的发生，病毒感染和爱滋病关系，组织的衰老和退行性病变以及免疫性疾病，病毒感染性疾病的发病机理都与凋亡有密切关系。
如果受损伤的细胞不能正确启动凋亡机制，就有可能导致肿瘤。
第四节毒物的毒效应
一、急性毒性
指机体一次给予受试化合物，低毒化合物可在24小时内多次给予，经吸入途径和急性接触，通常连续接触4小时，最多连续接触不得超过24小时。
在短期内发生的毒效应。
食品毒理学研究的途径主要是经口给予受试物，方式包括①灌胃②喂饲③吞咽胶囊等。
急性毒性研究的目的，主要是探求化学物的致死剂量，以初步评估其对人类的可能毒害的危险性。
再者是求该化学物的剂量-反应关系，为其它毒性实验打下选择染毒剂量的基础。
（一）急性致死毒性实验：
最常用的指标是LD50，它与LD100、LD0等相比有更高的重现性；
是一个质化反应，而不能代表受试化合物的急性中毒特性。
急性毒性分级标准并未完全统一。
无论我国或国际上急性分级标准都还存在着不少缺点。
我国《食品安全性毒理学评价程序和方法》（GB15193.3-94）颁布的急性毒性（LD50）剂量分级标准见表。
表急性毒性份级（LD50）剂量分级
急性毒性分级大鼠口服LD50相当于人的致死剂量
mg/kgmg/kgg/人
极毒<
1稍尝0.05
剧毒1～50500～40000.5
中等毒51～5004000～300005.0
低毒501～500030000～25000050.0
实际无毒5001～15000250000～500000500.0
无毒>
15000>
5000002500.0
（二）非致死性急性毒性：
为了克服致死性急性毒性只能提供死亡指标这一缺点，非致死性急性毒性可提供常规的非致死急性中毒的安全界限和对急性中毒的危险性估计。
评价指标有急性毒作用阈（Limac）。
毒性效应是一种或多种毒性症状或生理生化指标改变。
对于某些生理生化的改变，如体重、体力或酶活性等，Limac是指均值与对照组比较时，其差异有统计学意义的最低剂量。
无论毒性效应是量效应还是质效应，在Limac及其以上1～2个剂量组中应存在剂量-反应关系。
Limac越低，该受检物的急性毒性越大，发生急性中毒的危险性越大。
二、蓄积毒性
当化学物反复多次染毒动物，而且化学物进入机体的速度或总量超过代谢转化的速度与排出机体的速度或总量时，化学物或其代谢产物就可能在机体内逐渐增加并贮留某些部位。
这种现象就称为化学物的蓄积作用，大多数蓄积作用会产生蓄积毒性。
蓄积毒性：
指低于一次中毒剂量的外源化学物，反复与机体接触一定时间后致使机体出现的中毒作用。
一种外源化学物在体内蓄积作用的过程，表现为物质蓄积和功能蓄积两个方面。
在外源化学物毒理学评定的实际工作中，可根据受试物的蓄积毒性强弱作为评估它的毒性作用指标之一，也是制定卫生标准时选用安全系数大小的重要参考依据。
三、亚慢性、慢性毒性
亚慢性毒性：
指机体在相当于1/20左右生命期间，少量反复接触某种有害化学和生物因素所引起的损害作用。
研究受试动物在其1/20左右生命时间的，少量反复接触受试物后所致损害作用的实验，称亚慢性毒性试验，亦称短期毒性试验。
以大鼠平均寿命为两年，亚慢性毒作用试验的接触期为1～2个月左右。
目的是在急性毒性试验的基础上，进一步观察受试物对机体的主要毒性作用及毒作用的靶器官，并对最大无作用剂量及中毒阈剂量作出初步确定。
为慢性试验设计选定最适观测指标及剂量提供直接的参考。
慢性毒性：
指外源化学物质长时间少量反复作用于机体后所引起的损害作用。
研究受试动物长时间少量反复接触受试物后，所致损害作用的试验称慢性毒性试验，亦称长期毒性试验。
慢性毒性试验原则上,要求试验动物生命的大部分时间或终生长期接触受试物。
各种试验动物寿命长短不同，慢性毒性试验的期限也不相同。
在使用大鼠或小鼠时，食品毒理学一般要求接触1～2年。
目的是确定化学物毒性下限，即确定机体长期接触该化学物造成机体受损害的最小作用剂量（阈剂量）和对机体无害的最大无作用剂量。
为制定外源化学物的人类接触安全限量标准提供毒理学依据。
如最大容许浓度，每日容许摄入量（acceptabledailyintake，简称ADI，以mg/kg体重d表示）等。
亚慢性、慢性毒性的毒性参数
（一）阈值：
在亚慢性与慢性毒性试验中，阈值是指在亚慢性或慢性染毒期间和染毒终止，实验动物开始出现某项观察指标或实验动物开始出现可察觉轻微变化时的最低染毒剂量。
（二）最大耐受剂量：
在亚慢性或慢性试验条件下，在此剂量下实验动物无死亡，且无任何可察觉的中毒症状；
但是实验动物可以出现体重下降，不过其体重下降的幅度不超过同期对照组体重的10%的最大剂量。
最大耐受量在概念上与急性最大耐受量有所区别。
（三）慢性毒作用带：
以急性毒性阈值（Limac）与慢性毒性阈值（Limch）比值表示外源化学物慢性中毒的可能性大小。
比值越大表明越易于发生慢性毒害。
四、致突变作用
（一）基本概念
基于染色体和基因的变异才能够遗传，遗传变异称为突变。
突变的发生及其过程就是致突变作用。
突变可分为自发突变和诱发突变。
外源化学物能损伤遗传物质，诱发突变，这些物质称为致突变物或诱变剂，也称为遗传毒物。
（二）突变的类型
1、基因突变：
染色体损伤小于0.2微米时，不能在镜下直接观察到，要依靠对其后代的生理、生化、结构等表型变化判断突变的发生，称为基因突变，亦称点突变。
包括碱基置换、移码突变和大段损伤。
（1）碱基置换：
碱基置换是首先在DNA复制时由于互补链的相应配位点配上一个错误的碱基，而这一错误的碱基在下一次DNA复制时发生错误配对,错误的碱基对置换了原来的碱基对，亦即产生最终的碱基对置换或称碱基置换。
它包括转换和颠换两种情况。
（2）移码突变：
移码突变是DNA中增加或减少不为3的倍数的碱基对所造成的突变。
移码突变能使碱基序列三联体密码子的框架改变，从原始损伤的密码子开始一直到信息末端的核酸序列完全改变，也可能使读码框架改变其中某一点形成无义密码，于是产生一个无功能的肽链片段。
如果增加或减少的碱基对为3的倍数，则使基因表达的蛋白质肽链增加或减少一些氨基酸。
由于移码可以产生无功能肽链，故其易成为致死性突变。
（3）大段损伤：
大片段损伤是指DNA链大段缺失或插入。
这种损伤有时可跨越两个或数个基因，但所缺失的片段仍远小于光镜下所能观察到的染色体变化，故又可称为小缺失。
2、染色体畸变：
染色体损伤大于或等于0.2微米时，可在光学显微镜下观察到，称为染色体畸变；
包括染色体的结构异常和数目改变。
其在丝裂期的中期才能观察到，对于精子细胞的某种特定畸变则须在减数分裂期的中期Ⅰ期进行观察。
（1）染色体结构异常：
染色体结构异常是染色体或染色单体受损而发生断裂，且断段不发生重接或虽重接却不在原处；
染色体型畸变（chromatid-typeaberration）是染色体中两条染色单体同一位点受损后所产生的结构异常，有多种类型：
裂隙和断裂、
无着丝粒断片和缺失、
环状染色体、
倒位、
插入和重复、
易位。
任何情况下的染色单体型畸变都会在下一次细胞分裂时转变为染色体型畸变。
染色单体型畸变（chromosome-typeaberration）指某一位点的损伤只涉及姐妹染色单体中的一条，它也有裂隙、断裂和缺失；
此外，还有染色单体的交换（chromatidexchange）,是两条或多条染色单体断裂后变位重接的结果，分为内换和互换。
而姐妹染色单体交换（sisterchromatidexchange,SCE）则是指某一染色体在姐妹染色单体之间发生同源节段的互换，两条姐妹染色单体都会出现深浅相同的染色（而正常的则是一深一浅），但同源节段仍是一深一浅，这种现象就是SCE。
2、染色体数目异常
以动物正常细胞染色体数目2n为标准，染色体数目异常可能表现为整倍性畸变（euploidyaberration）和非整倍性畸变（aeuploidyaberration）。
前者即出现单倍体或多倍体；
而后者指比二倍体多或少一条或多条染色体，例如，缺体（nullisome）是指缺少一对同源染色体，而单体或三体则是某一对同源染色体相应地少或多一个。
染色体数目异常其原因有四方面:
①不分离、②染色体遗失、③染色体桥、④核内再复制。
（三）突变的后果
1、体细胞突变的后果
当靶细胞是体细胞而不是生殖细胞时，其影响仅能在直接接触该物质的亲代身上表现，而不可能遗传到子代。
体细胞突变的后果中最受注意的是致癌。
如体细胞突变也可能与动脉粥样硬化症有关。
体细胞突变是衰老的起因。
其次，胚胎体细胞突变可能导致畸胎（畸胎的发生还与亲代的生殖细胞突变有关）。
2、生殖细胞突变的后果
致突变物作用的有靶细胞为生殖细胞时，无论其发生在任何阶段，都存在对后代影响的可能性，其影响后果可分为致死性和非致死性两种。
致死性影响可能是显性致死和隐性致死。
显性致死即突变配子与正常配子结合后，在着床前或着床后的早期胚胎死亡。
隐性致死要纯合子或半合子才能出现死亡效应。
如果生殖细胞突变为非致死性，则可能出现显性或隐性遗传病，包括先天性畸形。
在遗传性疾病频率与种类增多时，突变基因及染色体损伤，将使基因库负荷增加。
五、致畸变作用
生殖发育是哺乳动物衍繁种族的正常生理过程，其中包括生殖细胞（即精子和卵细胞）发生、卵细胞受精、着床、胚胎形成、胚胎发育、器官发生、分娩和哺乳过程。
毒物对生殖发育的影响：
①生殖发育过程较为敏感，②对生殖发育过程影响的范围广泛和深远。
近年来随着毒理学和生命科学的深入发展，外源化学物对生殖发育损害作用的研究又进一步分为两个方面：
①对生殖过程的影响（即生殖毒性）的探讨，②对发育过程的影响（即发育毒性研究）。
两个方面都逐渐发展成为毒理学的分支科学；
前者称为生殖毒理学，后者称为发育毒理学。
（一）基本概念
1、发育毒性
某些化合物可具有干扰胚胎的发育过程，影响正常的发育作用，即发育毒性。
发育毒性的具体表现可分为生长迟缓、致畸作用、功能不全和异常、胚胎致死作用。
其中致畸作用在对存活后代机体影响较为严重，具有重要的毒理学意义。
致畸作用，由于外源化学物的干扰，胎儿出生时，某种器官表现形态结构异常。
致畸作用所表现的形态结构异常，在出生后立即可被发现。
2、畸形、畸胎和致畸物
器官形态结构的异常称为畸形。
胎儿出生时即具有整个身体或某一部分的外形或器官的解剖学上的形态结构异常称为先天畸形（congenitalmalformation）畸形的胚胎，称为畸胎（terate）。
凡在一定剂量下，能通过母体对胚胎正常发育过程造成干扰，使子代出生后具有畸形的化合物称为致畸物（teratogen）或致畸原。
评定外源化学物是否具有致畸作用的试验，称为致畸试验。
（二）胚胎毒性作用：
指外源化学物引起胎仔生长发育迟缓和功能陷缺不全的损害作用。
其中不包括致畸和胚胎致死作用。
（三）母体毒性作用：
指有害环境因素在一定剂量下，对受孕母体产生的损害作用，具体表现包括体重减轻、出现某些临床症状，直至死亡。
（四）毒物的母体毒性与致畸作用的关系：
1、具有致畸作用,但无母体毒性出现,此种受试物致畸作用往往较强，应予特别注意。
2、出现致畸作用的同时也表现出母体毒性。
此种受试物可能既对胚胎有特定的致畸机理，同时也对母体具有损害作用，但二者并无直接联系。
3、不具有特定致畸作用机理，但可破坏母体正常生理稳态，以致对胚胎具有非特异性的影响，并造成畸形。
4、仅具有母体毒性，但不具有致畸作用。
5、在一定剂量下，既不出现母体毒性，也未见致畸作用。
在实际工作中应特别认真对待。
只有在一定剂量下，能引起母体毒性作用，但未观察到致畸作用，才可以认为不具致畸作用。
（五）致畸的剂量与效应关系
1、剂量效应关系复杂的表现及原因
（1）机体在器官形成期间与具有发育毒性的化合物接触，可以出现畸形，也可引起胚胎致死。
当剂量增加时，毒性作用增强，但二者效应程度并不一定成比例，往往胚胎致死作用增强更明显。
（2）在同等条件下某种致畸物可以引起畸形，剂量增加时并不出现同一类型的畸形。
可能由于较高剂量造成较为严重的畸形，严重畸形有时可将轻度畸形掩盖。
例如一种致畸物在低剂量时，可以诱发多趾；
中等剂量时则诱发肢体长骨缩短，高剂量时可造成缺肢或无肢。
（3）许多致畸物除具有致畸作用外，还有可能同时出现胚胎死亡和生长迟
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