毒理学知识点总结

毒理学：从生物学角度研究环境因素（主要是化学物质）对生无机体的损害作用及其机制的科学。

描述毒理学

机理毒理学

管理毒理学：依据描述毒理学和机理毒理学对外源化学物毒作用规律的研究成果，确定需要管理的外源化学物，制定法规及卫生标准，进行有效管理，保障接触人群健康。

外源化学物(xenobiotics)：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”。

毒物(toxicant)：以较小剂量进入机体后，能够使生物体发生有害反应、严重功能破坏甚至危及生命的任何物质。

危险性(risk)

指一定时期内从事某种活动，如接触外源化学物，引起有害作用，如造成机体损伤、产生疾病或死亡的概率。

安全限值:

对各种有害因素规定的接触限量要求，在低于此接

触量时，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。通常通过最大未观察到有害作用

剂量（NOAEL）除以安全系数计算得出。

动物试验外推到人通常有三种基本的方法：利用不

确定系数（安全系数）；利用药物动力学外推（广

泛用于药品安全性评价并考虑到受体敏感性的差

别）；利用数学模型。

安全系数(safety factor)：是考虑到动物试验结果外推到人群时的不确定性及人群毒性资料本身所包含的不确定因素，确定的安全性

界限范围。

安全系数一般采用100，为物种间差异（10）和个体

间差异（10）两个安全系数的乘积

治疗指数（The Therapeutic Index，TI）: LD50/ED50

对于药物，常用治疗指数来计算其安全性，TI越大安全性越高。但治疗指数不够完善，没考虑药物最大有效量时的毒性和剂量－反应曲线斜率。故用安全界限来评价药物的安全性比

治疗指数更佳。

剂量(dose) :

接触剂量(exposure dose)

指外源化学物与机体的接触量。

吸收剂量(absorbed dose)

指外源化学物穿过一种或多种生物屏障，吸收进入体

内的剂量。

靶剂量(target dose)

指到达靶器官(如组织、细胞)的外源化学物和／或其

代谢产物的剂量。

效应和反应:

效应(effect)

指接触外源化学物所引起的生物学改变。此种变化

的程度用计量单位来表示。

反应(response)

指接触外源化学物的群体中出现某种效应的个体在群

体中所占比例，一般以百分率或比值表示。

毒作用效应谱(spectrum of toxic effects)

机体接触外源化学物后，依外源化学物的性质和剂量，可引起从微小的生理生化指标异常改变到明显的临床中毒表现，直至死亡的多种毒作用表现. 体内过量负荷- 亚临床变化-死亡

有阈和无阈毒性作用

一般认为，外源化学物的一般毒性(器官毒性)和致畸作用是有阈值的，而遗传毒性致癌作用和致突变作用则无阈值.

一般毒性

是与特殊毒性相对而言的，主要包括急性毒性、亚慢性和慢性毒性、蓄积毒性及局部毒性等。

特殊毒性

主要指致癌作用、致突变作用、生殖和发育毒性等。

剂量-效应(反应)关系的类型:

1．直线型

2．抛物线型

为先陡峭后平缓的曲线，又称为对数曲线

型。即随着剂量的增加，效应或反应的强度

也增高，且最初增高急速，随后变得缓慢。

如将剂量换成对数值可转变为一条直线。

3．S形曲线

较为常见。

4．U形曲线

靶器官：外源化学物可以直接发挥毒作用的器官就称为该物质的靶器官（target organ）。

毒物直接发挥毒作用的器官称为靶器官；出现毒性效应的器官称为效应器官。

GLP (Good Laboratory Practice)

为保证试验数据的准确、可靠，对于非临床的实验室研究在研究计划制定、实施、监督、记录及报告等各项工作的过程和条件提出的要求和指导。

毒理学发展趋势：组学技术——毒理基因组学毒理蛋白质组学代谢组学

致死剂量：

绝对致死剂量(absolute lethal dose，LDl00)

能引起一组观察生物体全部死亡的最低剂量。

最小致死剂量(minimum lethal dose，MLD)

在一个观察群体中，仅引起个别生物体发生死亡的最

低剂量。

最大耐受剂量(maximal tolerance dose，MTD、LD0)

在一个观察群体中，不引起生物体死亡的最高剂量。

半数致死剂量(median lethal dose，LD50)

在一个观察群体中能引起50％生物体死亡的剂量。它是依据实验数据，经过计算得到的一个统计值。

观察到有害作用的最低剂量

(lowest observed adverse effect level，LOAEL)

通过实验和观察，引起机体某种有害改变的最低剂量。

最大未观察到有害作用剂量

（no observed adverse effect level, NOAEL）

通过实验和观察，以现有的技术手段和检测指标，未观察到与受试物有关的毒性作用的最大剂量。

阈剂量(threshold dose)

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的最低剂量。介于NOAEL和LOAEL之间

毒物动力学中外源化学物的吸收、分布和排泄的移动过程称为生物转运（biotransportation）。外源化学物经酶催化化学结构发生改变的代谢过程也称为生物转化(biotransformation)。

毒动学是研究机体对化学物的作用过程，毒效学（toxicodynamics）是研究化学物对机体的作用过程。

外源化学物从接触部位通过生物膜屏障进入血液循环的过程称为吸收。主要的吸收部位是消化道、呼吸道和皮肤。药物治疗还有注射方式，包括皮下注射、肌肉注射和静脉注射等。在毒理学实验中还有腹腔注射等染毒方式。

气态物质到达肺泡后，主要经简单扩散透过呼吸膜而进入血液，其吸收速度受多种因素影响，主要是肺泡和血液中物质的血/气分配系数。血/气分配系数（blood/gas partition coefficient）是气体在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。肺通气量和肺血流量大小也是影响吸收的因素。

分布指外源化学物吸收进入血流或淋巴液后，随体循环分散到全身组织器官的过程。分布情况受组织局部的血流量、游离型化学物的浓度梯度、从毛细血管向实质细胞的转运速度、外源化学物与组织的结合点和亲合程度的影响。

表观分布容积（Vd，指假定外源化学物在血液以外组织中的分布和血液中的浓度相同时，分布的全部液体量)等。表观分布容积越大，血浓度越低，组织分布越广泛。

血脑屏障（Blood-brain barrier，BBB）胎盘屏障（placental barrier）血—睾丸屏障和血—眼屏障

贮存：脂肪组织、骨、肝脏和肾脏

外源化学物的排泄途径主要有从肾脏排到尿和肝脏经胆汁排到粪便中的途径，其它还有肺脏（呼气）、皮肤（汗、皮脂）、乳汁、唾液和泪液等。

生物转化的结果：

代谢解毒(Detoxication)：

外源化学物经生物转化使其毒性降低，易于排出体外的过程

代谢活化(metabolic activation)：

外源化学物经生物转化使其毒性增强，甚至可产生致畸、致癌效应的过程

终毒物(ultimate toxicant)：与内源靶分子（如受体、酶、DNA、微丝蛋白、脂质）反应并造成机体损害的化学形态。毒效应的强度主要取决于终毒物在其作用位点的浓度及持续时间终毒物的几种类型：①亲电子剂②自由基③亲核剂④氧化还原反应物

生物转化的酶主要是肝脏微粒体氧化酶系统，也称为细胞色素P-450氧化酶CYP450。特点:专一性低，活性有限，个体差异大。活性可受化学物影响。

Ⅰ相反应主要包括：氧化、还原和水解反应

还原作用(reduction)：在哺乳动物组织中还原反应活性较低，但在肠道菌群内还原酶的活性较高

Ⅱ相反应(phase Ⅱbiotransformation)

又称为结合作用（conjugation）。Ⅱ相反应中，毒物原有的官能团或由Ⅰ相反应引入/暴露的官能团,与内源性辅助因子反应。除了甲基化和乙酸化结合反应外，其他Ⅱ相反应显著增加毒物的水溶性，促进其排泄。

葡糖醛酸结合(glucuronidation)是Ⅱ相反应中最普遍进行的一种

影响生物转化的因素：受机体的遗传生理因素和环境因素两大类因素影响

1遗传生理因素如物种、性别、遗传、年龄等，代谢酶的种类、数量和活性差异，如代谢酶的多态性

2各种环境因素主要通过影响代谢酶和辅酶的合成及催化过程，如代谢酶的诱导和抑制

其他因素如营养、疾病等

代谢酶的诱导、激活及抑制、阻遏

当代谢酶被诱导和激活

对经代谢活化的毒物，则表现出毒性增强；

对经代谢转化减毒的毒物，则表现为毒性降低

联合毒作用的评价：1）系数法；2）等效应线图法

急性毒性(Acute Toxicity): 实验动物一次接触或24小时内多次接触某一化学物所引起的毒性效应，甚至死亡。

染毒后一般要求观察14天：详细观察和记录实验动物的中毒体征、发生时间、体征发展的过程、死亡前特征等。有助于了解该化合物的靶器官并可能为中毒机制提供线索。实验动物的体重变化：染毒前、后和死亡时测体重. 非致死性指标的可逆性。

LD50试验的毒理学意义：

比较毒物急性毒性的大小。

标准化药物毒作用强度，评价药物对机体毒性的大小，比较不同药物毒性的大小。

计算药物的治疗指数(药效学剂量和毒性剂量的距离)。

为后续的重复给药毒理试验剂量选择提供参考。

通过比较不同途径的LD50值，获得生物利用度的信息。

试验结果可用来推测人类的致死剂量以及中毒后的体征，为临床毒副反应监测提供参考

急性毒性试验存在的局限性：

1）LD50值给予的有效信息少，作用有限。LD50值不能等同于急性毒性，死亡仅仅是评价急性毒性的许多观察终点之一。化学物单次大剂量急性中毒，动物多死于中枢神经系统及心血管功能障碍，并不能很好地显示出各自的毒作用特征和靶器官的病变。

2）LD50的波动性很大, LD50没有稳定的数值

3）急性毒性试验所用的剂量与临床人用剂量差别很大。

4）物种差异对LD50 的影响大。

5）消耗的动物数量大。

我国食品毒理急性毒性分级法：

6级，极毒<1 小鼠一次经口LD50(mg/kg)

5级，剧毒1-50

4级，中等毒51-500

3级，低毒501-5000

2级，实际无毒5001-15000

1级，无毒>15000

急性毒性替代试验：固定剂量法（fixed dose procedure）（不以动物死亡作为观察终点）急性毒性分级法（分阶段试验)（acute toxic class method）上、下移动法（up/down method）(以死亡为终点,由第1 只动物染毒后的反应决定第2个动物的染毒剂量)，限量试验（limit test）局部毒性试验

皮肤原发性刺激试验:皮肤刺激（dermal irritation）是指其皮肤接触化学物后产生的局部可逆性的炎症变化。皮肤腐蚀（dermal corrosion）是指其皮肤接触化学物后产生的局部不可逆性组织损伤.家兔、豚鼠

眼原发性刺激试验: Draize 试验家兔

单次进入

重复进入

蓄积作用（accumulation）

物质蓄积

（materials accumulation）

效应蓄积

（effect accumulation）

亚慢性毒性（subchronic toxicity）

实验动物连续（1-3个月）重复接触外源化学物所引起的毒性反应.常用大鼠狗

常规做急性毒性，亚慢性毒性。慢性毒性只在有必要时进行

高剂量：LD50的1/5~1/20

药物或者功能食品:临床治疗或者拟用量的倍数

观察指标：

1. 一般综合指标

（1）动物外观、生长发育、行为功能、体征

（2）动物体重, 影响体重的因素：食欲、食物吸收、消化功能、代谢和能量消耗等（3）食物利用率：概念：每食入100g饲料所增长的体重克数（g体重/100g饲料）

2. 实验室检查

3. 处死解剖检查

4. 特异性指标

评价毒理学结果的结构性方法：

1）处理组是否在历史性对照范围之内

同时对照组是否在历史性对照值范围内

2）处理组与同时对照组差别是否具有统计学意义

3）差别是否是处理的效应：剂量反应关系；离群值；是否在正常的生物学变异范围内；生物学合理性；测定方法的精确性

4）此效应是否是有害的：功能有无改变；是否是适应性反应；暂时性；单独还是联合

迟发性神经毒性定义：化学物接触后出现一般的中毒症状之后大约8-14天，再出现较持久的神经中毒症状。

免疫毒理学：可能的有害作用源于：

直接或间接作用于免疫系统

免疫系统产生免疫应答

改变机体抗原

机体免疫系统损伤的结局：免疫抑制：可能会导致反复的，严重的或者长期迁延的感染，也可能发展形成肿瘤。免疫亢进：过敏反应和自身免疫反应，化学物诱导的最常见的两种过敏类型是接触性超敏反应和呼吸道超敏反应，职业与环境暴露

遗传损伤的分类:

基因突变（gene mutation)

base-pair substitution mutation

frame shift mutation

染色体突变(chromosome mutation)

chromosome aberration

chromatrid aberration

基因组突变(genomic mutation)

aneuploid

euploid

致突变作用机制:

基因突变、染色体畸变

DNA损伤

非整倍体、整倍体

有丝分裂或减数分裂器损伤

DNA 损伤感受器: DNA修复、转录应答、DNA损伤关卡、凋亡

遗传毒理学试验：基于表型改变检测基因突变及小缺失：通过细胞学的方法观察大的染色体损伤；直接检测DNA损伤（如DNA加合物测定，DNA链断裂测定等) 或间接反映DNA 损伤(如DNA损伤修复发生的检测等）的试验方法。

目的：

评价遗传危害性（体细胞、生殖细胞）

预测致癌性

环境遗传毒物污染监测

分类：

基因突变试验(assays for gene mutation)

染色体损伤试验(assays for chromosome damage)

非整倍体试验(assays for aneuploidy)

DNA损伤的试验(assays for DNA damage)

对纺锤体的毒作用机制：

1）与微管蛋白二聚体结合，妨碍微管的正确组装，发生细胞分裂完全抑制。如秋水仙碱、长春花碱、长春新碱等。

2）与微管上的巯基结合，细胞分裂不完全抑制。如铅、锌、汞、砷等。

3）破坏已组装好的微管。如灰黄霉素、秋水仙碱、乙酰甲基秋水仙碱、长春花碱可导致组装好的微管解聚；毛地黄皂苷能通过非特异的蛋白质变性作用而破坏微管；异丙基－N－氨基甲酸苯酯和其它氨基甲酸酯能使微管失去定向能力。

4）妨碍中心粒移动。秋水仙碱能妨碍有丝分裂早期两对中心粒的分离和移向两极。

DNA损伤修复途径：

直接修复

切除修复

碱基切除修复–嘧啶二聚体，氧化损伤，辐射、烷化剂引起的损伤

核苷切除修复–底物范围宽

错配碱基修复–错配碱基

双链断裂修复

同源重组–双链断裂

非同源末端连接–双链断裂

交联修复–DNA链内交联

AMES试验附加突变：

raf改变（脂多糖）（结晶紫抑菌）

细菌荚膜脂多糖屏障,使致突变物有更大的通透性△uvrB （紫外线敏感）切除修复系统缺失,增加对很多致突变物的敏感性

pKM101（R因子）（抗氨苄青霉素）增强对某些其活性依赖于SOS系统的

致突变物的敏感性

pAQ1（质粒）（抗四环素）pAQ1上hisG428的回复性可被测试

菌株生物学特性鉴定标准

菌株

基因型 自发回变菌

落数（-S9）

组氨酸缺

陷（不长） 脂多糖屏障

缺失（不长） 抗氨苄青霉

素（长）

抗四环

素（长） ΔurvB 修复缺陷 （不长） TA97a + + + - + 90-180 TA98 + + + - + 30-50 TA100 + + + - + 120-200 TA102

+

+

+

+

-

240-360

不同菌株的突变部位、方式、附加基因型不同——对不同化学致突变物的检出能力不同 1.基因突变实验： Ames 试验

哺乳动物细胞基因突变试验：

小鼠淋巴瘤（L5178Y ）细胞tk 位点突变 位于常染色体上，检测遗传损伤范围广 - 中国仓鼠卵巢（CHO ）细胞hgprt 位点突变

位于X 染色体上，与必须的基因相接，可能被必须基因所掩盖，大的缺失或染色体数

目改变一般不能形成突变体群落。 2.染色体畸变试验：体内、体外

微核试验：运用“抗着丝点抗体”进行“免疫荧光染色”可以判断是“染色体断片”还是“迟

滞的染色体”

姐妹染色单体交换：5-BrdU 嘧啶 DNA 合成期加入 4.原发性DNA 损伤： 单细胞凝胶电泳实验

5.转基因动物致突变试验：问题——外源靶基因Vs 内源靶基因

6.表观遗传：指没有DNA 序列变化，可通过有丝分裂和减数分裂在细胞和时代间传递的基

因表达改变。表观遗传信息提供何时、何地和如何应用遗传信息的指令，在时空顺序上控 制基因的表达。 生殖发育毒性的损害类型：

亲性腺作用：生殖器官、配子、性功能

亲胚体作用：EDTA_胚体对微量元素的利用；氨基蝶呤-胚体对叶酸的利用

亲胎盘作用：5羟色胺，胎盘血流量，胎盘功能（内分泌、代谢）

其他：哺乳期毒性、经胎盘致癌（乙烯雌酚）

化学物致畸反映的剂量反映关系

A: 生长迟缓、结构畸形、胚胎死亡交叉出现（较少）

B: 生长迟缓、结构畸形、胚胎死亡贯序出现（较多）

C: 生长迟缓——胚胎死亡

致畸指数=母体LD50/胎体最小致畸剂量

多代生殖毒性试验：一代——只直接接触，二代——直接接触+通过母体的间接接触，三代——只间接接触。

多代生殖毒性试验优点：检测对生殖的间接或直接的范围广泛的毒作用。由于生殖过程的复杂性，微小的孤立的难以辨认的毒作用可联合或级联，以致在更远的终点产生更显著的作用。PART 1. 化学致癌机制：

1遗传机制学派（genetic theory)：

亲电子剂学说

体细胞突变学说

癌基因学说：癌基因、抑癌基因、DNA保真相关基因

多阶段学说

2非遗传机制学派（non-genetic theory)：

细胞异常增生

免疫抑制

内分泌激素失衡

表观遗传改变等（Epigenetic Change）

抑癌基因：P53

引发是遗传毒性

促长是非遗传机制

兼有引发、促长、进展剂作用的——完全致癌物

化学致癌物的分类：IARC

组1，对人类是致癌物

组2，对人类是很可能或可能致癌物

组3，现有的证据不能对人类致癌性进行分类。

组4，人类可能非致癌物

化学物致癌性的鉴定——哺乳动物致癌试验（标准）；体外细胞转化试验

以下情况考虑做哺乳动物致癌试验：

1.人类可能长期接触该化学物

2.该化学物与已知的致癌物相似

3.反复染毒试验提示可能引起癌前病变

化学品安全管理的主要形式：

登记申报制度：工业、环境化学物

卫生许可制度：健康相关产品

化学品安全管理的主要依据：

分类、分级管理

WHO《全球化学品统一分类和标签制度》（GSH）

安全性评价(safety evaluation)：

按照一定的程序要求对外源化学物的毒作用进行检测，以评价化学物的毒作用特点、毒作用的剂量－反应关系，经足够的试验之后，提出NOAEL和LOAEL，再除以一定的安全系数，制订出安全限值。

危险度评价(risk assessment) ：

对不良结果发生的机率进行描述和定量的系统过程。接触外源化学物后对公众健康危害的可能性。

环境危险度评价（Environmental Risk Assessment）

健康危险度评价（Health Risk Assessment）

健康危险度评价的步骤：

危害鉴定

(hazard identification)

剂量—反应关系评定

(dose-response relationship assessment)

接触评定

(exposure assessment)

危险度表征

(risk characterization)

参考剂量（reference dose,RfD）:日平均接触剂量的估计值，指人群（包括敏感亚群）终生暴露于该水平，预期发生非致癌或非致突变的有害效应的危险度可低至可忽略不计。

RfD=NOAEL或LOAEL/（UFs×MF）——不确定系数和修正系数

基准剂量（benchmark dose,BMD)：依据剂量－反应关系求出的下限值，没有NOAEL是也可以用

无阈化学物的剂量－反应关系评定：概率分布模型、机制模型(mechanistic models)

致癌强度系数：横坐标是暴露，纵坐标是增加的危险度，斜率的估计值就是致癌强度系数GLP (Good Laboratory Practice)

为保证试验数据的准确、可靠，对于非临床的实验室研究在研究计划制定、实施、监督、记录及报告等各项工作的过程和条件提出的要求和指导。