环境毒理学重点

外源化学物：泛指自然界存在着的或人工合成的各种具有生物活性的物质。是一类“外来生物活性物质”区别于机体内代谢过程中形成的产物和中间产物——内源化学物。

环境毒理学的研究方法：体外实验和体内实验。体内实验法多在整体动物进行，也称整体动物实验。

一般的实验动物有:狗、小鼠、大鼠、家兔、豚鼠、仓鼠

方法：按人体可能接触的剂量和途径使实验动物在一定时间内接触环境污染物，然后观察动物出现的形态和功能的变化。

特点：整体动物实验不仅可以反映环境污染物的综合生物学效应，而且可以反映在动物整体状态下环境污染物的各种生物学效应。

按照染毒时间的长短可分为：急性、亚急性（亚慢性）和慢性毒性实验；

按照实验目的的不同可分为繁殖实验、蓄积实验、代谢实验及“三致实验”（即致癌变、致畸变和致突变实验）。

饮水和食物中的污染物主要通过消化道被吸收入体内。消化道的任何部位均有吸收作用，但其主要作用的是小肠。

肺是呼吸道中最主要的吸收器官。

环境化学物经皮肤吸收的途径：①表皮；②毛囊、汗腺及皮脂腺

有的化学物对其积聚的部位可直接发挥毒作用，该部位称为靶部位，即靶组织或靶器官。有的部位化学物含量虽高，但未显示毒作用，称为该化学物的贮存库。机体的主要蓄积部位是血浆蛋白，肝和肾，脂肪组织和骨骼。

排泄是环境化学物及其代谢产物由体内向体外转运的过程。

排泄的主要途径是经肾随尿液排出和经肝随同胆汁通过肠道随粪排出。

环境化学物在生物体内经过一系列生物化学变化并形成其衍生物的过程称为生物转化或代谢转化。生物转化发生的主要部位在肝脏。

污染物经过I相反应（氧化，还原，水解），形成初级代谢产物，经过Ⅱ相反应（结合（半胱氨酸，氨基酸，葡萄糖，谷胱甘肽等）），形成结合产物。

氧化作用分为微粒体混合功能氧化酶氧化作用和非微粒体混合功能氧化酶氧化作用。

微粒体混合功能氧化酶系（MFOS）催化的氧化反应

（1）脂肪族羟化是脂肪族化合物侧链（R）末端倒数第一个或第二个碳原子发生氧化，形成羟基。(2）芳香族羟化：芳香环上的氢被氧化形成-OH。3）环氧化反应：外源化学物的两个碳原子之间与氧原子形成桥式结构，即形成环氧化物。4）N-脱烷基反应：胺类化合物氨基N上的烷基被氧化脱去一个，形成醛类或酮类5）O-脱烷基和S-脱烷基反应（6）脱氨反应：伯胺类化学物在邻近氮原子的碳原子上进行氧化，脱去氨基，形成醛类化合物。7）N-羟化反应：外源化学物的氨基上的一个氢与氧结合的反应。（8）烷基金属脱烷基反应9）

S-氧化反应：多发生在硫醚类化合物。（10）氧化脱卤反应（11）脱硫反应：P=S基变为P=O。非微粒体酶催化的氧化反应：

这类酶主要催化具有醇、醛、酮功能基团的外源化学物的氧化反应，主要包括醇脱氢酶、醛脱氢酶及胺氧化酶类。

还原反应：1.羰基还原反应：醛类和酮类可分别还原成伯醇和仲醇。

2．含氮基团还原反应（1）硝基还原反应（2）偶氮还原反应（3）N-氧化物还原

3．含硫基团还原反应4．含卤素基团还原反应：与碳原子结合的卤素被一氢原子所取代。5．无机化合物还原

水解反应：酯类水解反应酰胺类水解反应水解脱卤反应环氧化物水化反应

大多数外源化学物及其代谢产物均需经过结合反应，再排出体外。

结合反应特点：结合反应需要专一性很强的转移酶和辅酶参加，并消耗代谢能量；

外源化学物和作为结合剂的内源化学物均需要活化，由ATP提供能量；

参加结合反应的内源化学物或基团是体内正常代谢过程中的产物，而直接由体外输入者不能参与反应。

1、葡萄糖醛酸结合在结合反应中占有最重要的地位；醇类、酚类、羧酸类、硫醇类和胺类均可发生此类反应；几乎所有的哺乳动物和大多数脊椎动物体内均可发生此类反应，猫除外；此类反应主要在肝细胞微粒体中进行，肾、肠粘膜和皮肤中也可发生。

2、硫酸结合3．谷胱甘肽结合4．乙酰结合 5.氨基酸结合

6.甲基结合甲基化是一种解毒反应，是体内生物胺失活的主要方式。

影响生物转化的因素：机体种类和品种的差异；个体差异；年龄差异；性别；健康状况；营养状况；体温。

（一）物种差异和个体差异

1．物种差异从代谢酶的角度出发，主要表现在两方面：

①代谢酶的种类不同，即某种代谢酶的有无。②代谢酶的活力不同。

2．个体差异外源化学物在生物转化上的个体差异主要是由于某些参与代谢的酶类在各个体中的活力不同，而不是某种酶类的有无。

二）饮食营养状况（三）年龄、性别等生理因素

（四）代谢饱和状态单位时间内的代谢产物量不再随毒物浓度升高增大，这种代谢过程达到饱和的现象称为代谢饱和

五）代谢酶的抑制和诱导1.抑制1）特异性抑制2）竞争性抑制2．诱导

毒物是指在一定条件下，较小剂量就能引起机体功能性或器质性损伤的化学物质。

毒性是指一种物质能引起机体损害的性质和能力。

剂量是指给予机体的或机体接触的外来化学物的数量。

剂量是决定外源化学物对机体造成损害作用的最主要因素。

致死剂量（LD）指以机体死亡为观察指标而确定的外源化学物剂量。

绝对致死量（LD100）指能引起所观察个体全部死亡的最低剂量，或在实验中可引起实验动物全部死亡的最低剂量。

半数致死量（LD50）又称致死中量，指引起一群个体50%死亡所需剂量

最大无作用剂量又称未观察到作用剂量或称未观察到有害作用的剂量，指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，用目前最为灵敏的方法和观察指标，未能观察到任何对机体损害作用的最高剂量。

剂量-效应关系：是指不同剂量外源化学物与其在个体或群体中所引起的量效应大小之间的相关关系。

剂量-反应关系：是指不同剂量的外源化学物与其引起的效应发生率之间的关系。

剂量-效应关系和剂量-反应关系均可用曲线表示，即以表示效应强度的计量单位或表示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曲线。S形曲线

影响毒性作用的因素：环境化学物的结构与性质：1、同系物的碳原子数：烷、醇、酮等碳氢化合物与其同系物相比，碳原子数愈多，则毒性愈大（甲醇与甲醛除外）。但当碳原子数超过一定限度（7-9个），毒性反而下降。当同系物碳原子数相同时，直链的毒性比支链的大，成环的毒性大于不成环的。

2、分子饱和度：分子中不饱和键增加时，其毒性也增加。

3、卤素的取代：卤素有强烈的负电子效应，在化合物中增加卤素就会使分子的极化程度增强，更容易与酶系统结合，使毒性增加。

4、基团的位置：如带两个基团的苯环化合物，其毒性是：对位>邻位>间位。分子对称者毒性较不对称者大，如二甲苯。

二）物理性质与毒性1．脂∕水分配系数2．电离度3．挥发度和蒸气压4．分散度5．纯度环境健康危险度评价的基本步骤：1、危害鉴定：受评化学物质是否对健康有害？

（流行病学资料 动物实验资料体外实验资料 构效关系资料）

2、剂量反应关系评定不同暴露水平下有害效应的发生如何？

包括：非致癌物的剂量反应关系评定致癌物的剂量反应关系评定

（收集定量的毒性资料建立剂量反应关系由动物实验数据向人外推)

3、暴露评价不同情况下的实际和预计暴露如何？

(暴露人群暴露途径暴露的程度 )

4、危险特征分析有害效应在人群发生的概率如何？

主要步骤：对前三阶段的结果进行综合分析危险度分析评定结果的书面总结 （估计有害效应发生的可能性评价各阶段的不确定性因素对健康危险评定作总结）低剂量暴露的兴奋效应是指某些化学、物理因素在低剂量时对生物群体产生兴奋效应而在高剂量时产生抑制效应的现象。

化学物毒性评价的实验基础: 环境毒理学研究的主要手段是动物实验。

试验动物的选择

物种选择基本原则：选择对外源化学物的毒性反应及代谢特点与人类接近的物种；选择自然寿命不太长的物种；选择易于饲养和实验操作的物种；选择经济并易于获得的物种。

品系选择: 1、近交系动物:指采用连续20代以上兄妹交配或亲子交配而培育的纯品系动物。特点：具有高度的遗传一致性。个体差异小，结果易于重复和定量比较。

2、突变系动物：通过自然突变或人工定向突变的方法，使其某基因发生突变，并丧失了原有的基本功能，且可以将这种突变的基因世代相传的动物。特点：遗传背景明确。

3、杂交群动物：两个不同近交系之间有目的进行交配，所产生的第一代动物，亦称杂交一代动物。特点：个体差异小，生命力强，无近亲衰退现象，可获得精确度很高的试验结果。

4、封闭群动物：5年以上不从外部引进新血缘，仅由同一品系的动物在固定场所保存繁殖的动物群。特点：生命力强，繁殖率高。

对某种外源化学物毒理学系列研究中应固定使用同一品系动物，以求研究结果的稳定性。微生物控制的选择：普通动物：指不携带所规定的人兽共患病病原和动物烈性传染病病原的动物。

清洁动物：指除普通动物应排除的病原外，不携带对动物危害大和对科学研究干扰大的病原的动物。

悉生动物：又称已知菌动物，指体内带有已知微生物的动物。

无特定病原体动物：体内无特定的微生物和寄生虫存在的动物。实际上是无传染病的动物，容许携带非特定微生物。

无菌动物：体内外均无任何微生物和寄生虫的动物

个体选择：1、年龄2 、性别 3 、生理状态 4 、健康状况

常用染毒方法：1、经口染毒（喂饲，灌胃，吞咽胶囊）2、经呼吸道染毒（静式吸入染毒，动式吸入染毒）3、经皮肤染毒

毒理学试验常用对照1、未处理对照组(空白对照组)：本底值，质量控制。

2、阴性(溶剂／赋形剂)对照：与染毒组比较的基础。

3、阳性对照：检测试验体系的有效性。

4、历史性对照：检查试验体系的稳定性，即进行实验室质量控制和保证。

毒理学试验剂量分组：高剂量组低剂量组中剂量组

急性毒性：机体一次接触或24小时内多次接触环境污染物后，在短期内所产生的毒性效应。毒性参数：上限参数：①LD100或LCl00②LD50或LC50

③MLD，LD01或MLC，LC01④MTD，LD0或MTC，LC0

下限参数：⑤急性毒性LOAEL(观察到有害作用的最低剂量)

⑥急性毒性NOAEL(未观察到有害作用的剂量)。