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毒理学复习资料

毒理学的概念及其主要研究领域

1.毒理学（toxicology）：

是研究所有外源因素（包括化学、物理和生物因素）对生物系统的损害作用、生物学机制、安全性评价和危险性分析的科学。

2.卫生毒理学（healthtoxicology）：

是利用毒理学的概念和方法，从预防医学角度，研究人类生活和生产活动中可能接触到的外来化合物对机体的生物学作用，特别是损害作用，亦即毒性作用及其机理的科学。

卫生毒理学属于预防医学的范畴，也是毒理学的一个分支学科。

3.毒理学主要研究内容：

（1）环境中外源化学物质的化学结构、理化性质、在环境中的存在形式以及降解过程和降解产物。

——研究外源化学物质的接触相。

（2）外源化学物质进入机体后的吸收、分布、代谢转化和排泄过程。

——研究外源化学物质的动力学相。

（3）进入机体的外源化学物质及其代谢产物对机体可能造成的毒性损害及其机制。

——研究外源化学物质的毒效相。

4.外源性化学物（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”。

5.毒物（poison，toxicant）：

在较低剂量下，可导致生物体损伤的物质。

6.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。

7.毒效应（toxiceffect）:

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。

8.选择毒性（selectivetoxiceffect）:

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。

9.靶器官（targetorgan）:

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浓度。

10.生物标志（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。

分类：

接触（暴露）标志、效应标志、易感性标志

（1）接触生物标志（biomarkerofexposure）：

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。

（2）效应生物标志（biomarkerofeffect）：

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。

（3）易感生物标志（biomarkerofsusceptibility）：

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，也可由环境诱发。

11.阈剂量（thresholddose）：

指化学物质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，又称为最小有害作用剂量。

（minimaleffectlevel,MEL）。

12.观察到有害作用的最低剂量（lowestobservedadverseeffectlevel,LOAEL）：

通过试验观察到的，化学物在染毒组与对照组之间出现的具有统计学意义的有害效应的最低剂量。

13.最大无作用剂量（maximalno-effectlevel）：

即在一定时间内，一种外来化学物按一定方式或途径与机体接触，根据现今的认识水平，用最灵敏的试验方法和观察指标，亦未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量。

14.未观察到有害作用剂量（noobservedadverseeffectlevel，NOAEL）：

试验中未观察到可检测出的化学物的有害作用的最高剂量；或染毒组与对照组相比，出现的效应不具有统计学意义的最高剂量。

15.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。

16.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。

17.生物转运（biotransportation）：

是指外源化学物主要依据物理学规律，本身不发生化学结构改变，从接触部位吸收，进入血液循环，再转运至组织与脏器，最终通过排泄器官离开机体过程。

18.ADME过程：

吸收（Absorption）

分布（Distribution）

代谢（Metabolism）

排泄（Excretion）

吸收、分布与排泄——生物转运

代谢————————生物转化

代谢、排泄—————消除

19.贮存库（storagedepot）：

指进入血液的化学毒物在某些器官组织蓄积而浓度较高，如果化学毒物对这些器官组织未显示明显的毒作用，称为贮存库。

20.贮存库的种类：

体内的主要储存库：

（1）血浆蛋白储存库；

（2）脂肪组织贮存库；

（3）肝、肾贮存库；

（4）骨骼组织贮存库。

21.化学毒物在体内的贮存的意义：

（1）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；

（2）可能成为一种游离型化学毒物的来源，具有潜在的危害。

22.肠肝循环（enterohepaticcirculation）：

指部分外源化学物在生物转化过程中形成水溶性较强的代谢产物，并经胆汁排入肠道；由于肠内存在的肠道菌群以及酶的催化，可增强部分代谢物的脂溶性，使外源化学物又重新被吸收的过程。

毒理学意义：

排泄速度减慢、延长生物半减期延长、毒作用持续时间延长。

23.肝脏的首过消除（first-passelimination）：

是指经胃肠道吸收的外源化学物首先进人肝脏，并可在肝脏中进行代谢转化作用，使经体循环到达靶器官组织的化学物的数量减少，进而影响对机体的毒效应的现象。

其他吸收途径也存在首过消除。

化学物学吸收部位引起的损伤与首过消除有关。

24.脂/水分配系数（lipid/waterpartitioncoefficient）：

某种化学物在脂相和水相中的分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值。

25.血/气分配系数（blood/gaspartitioncoefficient）：

是指气体在血液中的分压和在肺泡中的分压达到饱和时，气体在血液中的浓度与在肺泡中的浓度之比值。

血/气分配系数越大，即血液溶解度越高，表示该气体越易被吸收。

23.生物转化（biotransformation）：

又称代谢转化，是指外源化学物在体内经多种酶催化，或非酶作用，发生一系列化学变化并形成其衍生物以及分解产物的过程。

24.代谢解毒（metabolicdetoxication）：

多数毒物经代谢转化后，生成低毒或无毒的产物，这一过程称代谢解毒，也叫做生物灭活作用。

25.代谢活化（metabolicactivation）：

原本无毒或低毒的外源化学物经生物转化使其有毒或毒性增强，甚至产生致畸、致癌效应的过程。

26：

第一阶段：

亦称I相反应（降解反应），包括氧化、还原和水解等反应。

I相反应涉及化学物分子暴露或引入一个功能基团，如-OH、NH2、-SH或-COOH，使其水溶性增高并成为适合II相反应的底物。

27.第二阶段：

亦称II相反应，即结合反应。

通过与某些内源性物质如谷胱苷肽、葡糖醛酸、硫酸等结合，可使大多数外源化学物的水溶性显著增加，从而加速其从体内的排泄。

28.酶的诱导（enzymeinduction）：

某些化学物可使代谢酶的合成增加并伴有活力增强，因而促进其他化学物的生物转化过程的现象。

29.凡具有诱导效应的化学物称为诱导剂。

30.终毒物（ultimatetoxicant）：

直接与内源靶分子反应，或/和引起机体生物学微环境改变，导致机体结构和和功能紊乱，表现毒物毒性作用的化学物。

31.终毒物的分类：

（1）亲电子剂；

（2）自由基；（3）亲核物；（4）活性氧化还原反应物。

32.自由基的解毒：

（1）酶解毒

①超氧化物歧化酶（SOD）：

催化O2-•歧化为H2O2和O2

2O2-•+2H+→H2O2+O2

②过氧化氢酶：

在高浓度H2O2存在时有效地从细胞清除H2O2。

2H2O2→2H2O+O2

③谷胱苷肽过氧化物酶（GSH-Px）

催化H2O2和有机氢过氧化物的还原，需要以GSH作为辅助基质。

H2O2+2GSH→GSSG+2H2O

ROOH+2GSH→GSSH+ROH+H2O

④谷胱苷肽还原酶（GR）：

利用各种系统生成的NADPH（还原型辅酶II）还原氧化型谷胱苷肽。

GSSG+NADPH+H+→2GSH+NADP+

（2）非酶解毒：

许多抗氧化剂，如GSH、维生素E、维生素C、尿酸、牛磺酸、次牛磺酸、蛋白质等都能还原自由基或减轻自由基的损伤作用。

较为稳定的自由基可以通过机体的防御机制清除掉。

这些清除体系对HO·却没有作用，由于HO·的半衰期太短，而来不及与上述抗氧化剂接触；

对HO·最有效的预防办法即阻止它的形成。

体内自由基不断生成又不断被清除，若此平衡被破坏，过多的自由基就会造成机体的损害如氧化应激或损伤。

参与衰老、致突变、肿瘤和辐射损伤等。

33.解毒过程失效：

（1）毒物接触量超过机体解毒能力；

（2）某些毒物致解毒酶失活；

（3）结合反应被逆转；

（4）解毒过程产生潜在有害副产物。

34.细胞应激（cellularstress）：

细胞处于不利环境和遇到有害刺激时所产生的防御或适应性反应。

35.修复障碍引起的毒作用

1、炎症：

损伤及修复过程均可产生大量致炎因子，诱发或加重炎症。

2、坏死：

超过损伤修复能力时。

3、纤维化：

异常成分在细胞外间质过度沉淀，是组织修复不良的特殊表现。

如肝、肺的纤维化。

可形成瘢痕、导致组织细胞营养不良、影响脏器功能。

4、致癌：

（1）DNA修复失效：

损伤的DNA修复不全，突变固定。

（2）细胞凋亡失效：

如苯巴比妥抑制凋亡而促癌生长。

（3）终止细胞增生失效：

促有丝分裂引起细胞过度增殖。

后2种可称之为非遗传致癌剂。

36.化学物毒作用的五大影响因素

一.化学物因素

1.化学结构

2.理化性质

3.不纯物含量

4.化学物的稳定性

二.机体因素

1.解剖、生理生化的不同

2.代谢酶的遗传多态性

3.修复能力的差异

4.机体的其它因素

三.暴露因素

暴露剂量、途径、持续时间、频率等

四.环境因素

1.气象条件

2.季节或昼夜节律

3.动物笼养形式

五.化学物的联合作用

相加作用

独立作用

协同作用

加强作用

拮抗作用

37.化学物的化学结构（chemincalstructure）是决定化学物毒性的物质基础，其细微改变可能导致生物学效应的显著变化。

取代基的影响

异构体和立体构型

同系物的碳原子数和结构的影响

分子饱和度

38.理化性质:

1.影响化学物的稳定性；

2.进入机体的机会；

3.体内的代谢过程

溶解度:

①毒物在水中的溶解度直接影响毒性的大小，水中溶解度越大，毒性愈大。

如As2S3溶解度较As2O3小3万倍，其毒性亦小。

②影响毒性作用部位：

如刺激性气体中在水中易溶解的氟化氢（HF）、氨等主要作用于上呼吸道，而不易溶解的二氧化氮（NO2）则可深入至肺泡，引起肺水肿。

分散度:

粉尘、烟、雾等状态物质，其毒性与分散度有关。

颗粒越小分散度越大，其在空气中漂浮时间愈长，沉降速率愈慢，经呼吸道进入机体的机会愈多，危害性愈大，且分散度越大，比表面积越大，生物活性也越强。

挥发性:

有些有机溶剂的LD50值相似，即其绝对毒性相当，但由于其各自的挥发度不同，所以实际毒性可以相差较大。

（1）气体毒物吸入性中毒，挥发性大，危害也大；如苯与苯乙烯的LC50值均为45mg／L，即其绝对毒性相同。

苯乙烯的挥发度仅及苯的1／11，

（2）在慢性毒性试验时，用喂饲法染毒时，毒物加入饲料中可因挥发而减低剂量。

（3）经皮吸收的液态化学物，挥发性大的较挥发性小、粘稠不易祛除的危害性小。

比重:

比重大，毒性小；

分布不同，危害不同；化学性火灾的有毒烟雾比重小，应匍匐逃生。

电离度和荷电性:

对于弱酸或弱碱的有机化学物，只有在PH条件适宜，使其最大限度成为非离子型时，才能以简单扩散的方式跨生物膜转运吸收，从而发挥毒效应。

微粒的荷电性影响其在空气中的沉降和呼吸道的阻留率。

39.联合作用类型：

相加作用（additionjointaction）：

指多种化学物同实验前动物的准备工作时存在时的毒效应为各化学物分别作用时毒效应的总和。

见于结构相似或同系衍生物。

独立作用（independentaction）：

由于不同性质的毒物有不同的作用部位、不同的靶子，而这些部位与靶子之间在功能关系上不密切，因而出现各自不同的毒效应。

协同作用（synergisticeffect）：

多种化学物同时存在时的毒效应超过各单个化学物分别作用时毒物效应的总和。

加强作用（potentiationjointaction）：

一种化学物对某器官或系统并无毒性，但与另一种化学物同时或先后暴露时使其毒性效应增强，称为加强作用。

拮抗作用（antagonisticjointaction）：

多种化学物同时存在时的毒效应低于各化合物分别作用时毒效应的总和。

40.化学物的联合作用:

JointAction两种或两种以上化学物同时或先后作用于机体时产生的交互毒性作用。

41.急性毒性（acutetoxicity）是指机体一次或在24小时内多次接触一定剂量外源化学物后在短期内（一般最长14天）所产生的毒作用及死亡。

42.急性毒性试验方法的要点

（一）实验动物的选择和要:

实验动物的物种和品系

主要原则

①.对受试物的反应与人近似

②.实验操作方便,易于饲养管理

③.自然寿命不太长的物种

④.经济且易于获得

主要原则:

实验动物的年龄和体重;实验动物的性别;实验动物的分组与数量.实验前动物的准备工作.

（二）受试物及处理

（三）染毒方法

（四）剂量选择

（五）毒性作用观察

（六）观察时间和周期

43.蓄积作用（accumulation）是指化学毒物连续或反复多次地与机体接触，当其吸收速度超过生物转化和排泄的速度时，在体内的总量就会逐渐增加并贮留，这种现象称为化学毒物的蓄积作用。

44.染毒途径的选择应尽量模拟人类在环境中接触该受试物的途径或方式，并与预期进行慢性毒性试验的接触途径相一致。

主要有:

①经口：

可用灌胃法或喂饲法。

一般常用喂饲法，即将受试物与食物或饮水混匀，使动物自然摄入。

②经呼吸道：

2~6h/d（4h）;

③经皮肤：

2~6h/d。

45.短期毒性是指实验动物或人连续接触外源化学物4周（28天）内所产生的中毒效应。

46.亚慢性毒性（subchronictoxicity）是指机体连续接触较长时间、较大剂量的化学毒物所产生的中毒效应。

47.慢性毒性（chronictoxicity）:

是指实验动物或人长期（甚至终生）反复接触低剂量的化学毒物所产生的毒性效应。

48.致突变作用（mutagenesis）:

指外来因素引起细胞核中的遗传物质发生改变，且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。

49.基因突变（geneticmutation）:

是指基因在结构上发生了碱基对组成和排列序列的改变。

50.染色体结构畸变（chromosomeaberration）:

由于染色体或染色单体断裂，造成染色体或染色单体片段缺失，或引起各种重排，而出现染色体结构异常，称为染色体畸变。

51.碱基置换（basesubstitution）:

某一碱基配对性能改变或脱落，而被另一个碱基对所取代而引起的突变。

52.移码突变（frameshiftmutation）:

指发生一对或几对不等于3的倍数的碱基的减少或增加，以致从受损点开始碱基序列完全改变，形成错误的密码，并翻译为不正常的氨基酸。

分为缺失（deletion）和插入（insertion）。

53.致突变的后果

1、引起突变的DNA变化

（1）碱基损伤：

1.碱基错配2.平面大分子嵌入DNA链3.碱基类似物取代4.碱基的化学结构改变或破坏

（2）DNA链受损：

1.二聚体的形成2.DNA加和物形成3.DNA-蛋白质交联物

2、引起突变的细胞分裂过程改变

（1）与微管蛋白二聚体结合

（2）与微管上的巯基结合

（3）已组装好的微管受损

（4）中心粒移动受阻

（5）其他作用

3、其他的改变

（1）DNA的高保真复制需多种酶类的参与

（2）修复

54.遗传毒理学成套实验入选原则P161

55.致癌作用

化学致癌作用（chemicalcarcinogenesis）是指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程。

56.致癌物的分类

一）根据人类和动物致癌作用证据分类

其分类只与致癌物的证据权重有关。

将化学物对人类和动物致癌资料分为4级

致癌证据充分（sufficient）

致癌证据有限（limited）

致癌证据不足（inadequate）

证据提示缺乏致癌性（lackofcarcinogenicity）

IARC致癌物分类

组l（group1）：

对人类是致癌物（carcinogenictohuman）

对人的致癌性有足够（sufficient）的证据。

组2A（group2A）：

对人类很可能是致癌物（probablycarcinogenictohuman）

对人的致癌性的流行病学证据有限（limitedevidence），在实验动物的致癌证据足够（sufficient）。

组2B（group2B）：

对人类是可能致癌物（possiblecarcinogenictohuman）

对人的致癌性有有限的证据（1imitedevidence），动物致癌性证据不足够（lessthansufficient）。

或对人致癌性证据不充分（inadequateevidence），实验动物致癌证据足够（sufficient）。

组3（group3）：

对人的致癌性尚不能确定（unclassifiableastocarcinogenicitytohuman）

对人的致癌性证据不充分（inadequateevidence），动物致癌性资料也不充分或有限（inadequateorlimited）

组4（group4）：

可能对人类不致癌（probablynotcarcinogenictohuman）

证据提示在人类和动物不具致癌性（lackofcarcinogenicity）

仅1种，己内酰胺。

二）根据化学致癌物作用模式分类

1.直接致癌物（directcarcinogens）本身直接具有致癌作用，在体内不需要经过代谢活化即可致癌。

例如，各种烷化剂，其大多为亲电子反应物。

2.间接致癌物（indirectcarcinogens）本身并不直接致癌，必须在体内经代谢转化，其所形成的代谢产物才具致癌作用。

例如，多环芳烃、芳香胺类化合物等。

（1）前致癌物（procarcinogen）

（2）近致癌物（proximatecarcinogen）

（3）终致癌物（ultimatecarcinogen）

3.促癌剂（tumorpromotingagent）

本身并不致癌，但对致癌物有促进作用。

如佛波酯（TPA）、巴豆油等

三）根据化学致癌物作用机制分类

1、遗传毒性致癌物（genotoxiccarcinogens）

进入人细胞后与DNA共价结合，引起机体遗传物质改变，导致癌变的化学物质。

化学致癌物的大多数

直接致癌物、前致癌物、无机致癌物

2、非遗传毒性致癌物（epigenotoxiccarcinogens）

指不作用于机体遗传物质的化学致癌物。

主要是促进细胞过度增殖。

四）按化学结构分类

（1）烷化剂：

芥子气、甲醛、氯甲醚

（2）多环芳烃类：

煤焦油、二苯蒽

（3）芳香胺类：

乙萘胺、硝基联苯

（4）氨基偶氮染料

（5）亚硝胺类化合物

（6）黄曲霉毒素

（7）植物毒素

（8）金属致癌物：

镍、铬、镉

57.化学致癌过程

1、引发阶段（initiation）（启动阶段）引发（启动）是遗传毒性发生的过程，是化学致癌的第一步。

致癌物直接作用于DNA，引起基因突变，使单个或少量细胞发生永久性的、不可逆的遗传性改变，成为突变细胞，或称“启动细胞”，诱发细胞突变的因素称为引发剂（启动剂）。

引发阶段的主要特征

➢不可逆

➢需要通过细胞分裂加以固定

➢剂量-反应显示没有可测定的阈值，无可测定的最大反应

➢存在自发的引发作用

➢对外源性化学物质和其他化学因素敏感

➢引发作用必须发生在促长作用之前，“纯”引发作用在无促长时不导致肿瘤

2、促长阶段

启动细胞在某些因素作用下，以相对于周围正常细胞的选择优势进行克隆扩增，形成良性肿瘤（如乳头状瘤或腺瘤）。

促长阶段癌细胞的表型发生变化，恶性肿瘤细胞的各种性状得以表达。

起促进作用的因素称为促长剂或促癌剂。

促癌剂包括多种人类环境中存在的因子，如TCDD、苯巴比妥，以及高盐高脂饮食、糖精、香烟烟雾等。

其中烟雾既是肺癌、胰腺癌、食道癌和其它器官癌的启动剂，同时也是促癌剂。

人体内的一些内源性物质也具有促癌作用，如雌激素对乳腺癌有促进作用；胆酸是结肠癌与肝癌的促进剂。

促长阶段的主要特征

➢可逆性

➢促长剂通常是非致突变物，需要持续和反复暴露

➢促长剂的有效性仅出现在引发作用之后

➢促长细胞群的存在取决于促长剂的持续存在

➢内源性促长剂可起自发促长作用

➢剂量-反应显示有可测定的阈值，有可测定的最大效应

➢对饮食和激素等因素敏感

➢促长作用的相对效力取决于达到最大效应的时间和剂量速率

4、进展阶段（progression）

在促进之中或之后，细胞表现出不可逆的遗传学改变，其标志为核型不稳定性增加和恶性变化，在形态上或功能代谢和行为方面逐渐表现出恶性肿瘤的生物学特征，如生长速度、侵袭性、转移能力、以及生理生化、免疫性能的改变等。

进展阶段的主要特征

➢不可逆

➢伴随生长率和侵袭性的增加出现核型异常，核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态学改变

➢有可测定的和/或形态学可描述的细胞基因组的改变

➢进展的早期阶段对环境因素敏感

➢可见良性和/或恶性肿瘤

➢进展剂可促进细胞进入该阶段

➢可以发生自发的进展作用

58.哺乳动物长期致癌试验

是目前公认的确认动物致癌物的经典方法。

用来确定受试物对试验动物的致癌性、剂量-反应关系及诱发肿瘤的靶器官等。

化学致癌的最大特点是潜伏期长。

啮齿类动物1-2年的试验，相当于人类大半生的时间。

动物试验可严格控制试验条件，而人群流行病学调查不易排除混杂因素的影响。

最大局限性是动物试验结果外推至人存在不确定性。

动物长期致癌试验的一般原则

①人体可能长期暴露于该化学物；

②该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；

③短期染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变等。

1.动物选择

（1）物种的选择：

根据动物对肿瘤的易感性，选择具有特定靶器官的物种和品系。

大鼠肝癌

小鼠呼吸道和肺肿瘤

金黄仓鼠（或称金黄地鼠）、狗或猴膀胱癌

靶器官无法估计