毒理学基本概念
毒理学毒理学基本概念

C ategtiry 1
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C a tejoiA 3
Category 4
Category 5
Oral (me ks bodyweighuSee notes (a) cint/ (bf
5
50
300
2000
5000enrena m
Derinnl >tng kg bodyi\eislit]See notes (a) and (b)
Expo^ur^ routes
C h^Mfientiou ore^pet iineulalty obtained ncute toikit?匯 iiiige estimate (see Note 1)
Couverted acute toxicirj' poitii e^tiuiiite(see N姆 2)
暴露标志 效应标志
暴K 吸收剂量一靶剂量一生物学效应--健康效应1 1 T_:易感性标志
健康效应模式与生物学标志的关系
6.剂量• (dose)是决定外源化学物对机体损害作用的重要因素( ,Paracelsus) 4 包括:•外剂量:给药剂量(administered close),应用剂量(applied dose), 暴露剂ffl (exposure dose)•内剂量:吸收剂量(absorbed dose),送达剂量(ddivcred dose) •生物有效剂景(biological effective dose),也叫靶剂量(targetdose):指到达作用部位的量,或到达靶器官井与之相互作用的量 •内剂量和生物有效剂量难以测定,一般用暴露剂量,以mg/m\ mg/L表示
Ot;d
0 < Category 1 £ 5
毒理学基本概念

描述的是个体对不同剂量化学物的反应。
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剂量、剂量-反应关系
质反应(quantal response)/反应(response) 指暴露某一化学物质后,群体中出现某 种效应的个体在群体中所占的比例。常以百分 率或比值表示。所致生物学改变属于计数资料, 无强度的差别,不能用数值表示,只能用“阳 性/阴性”、“有/无”等来表示。 描述的是某种生物学效应在群体中的分布 特征。
剧
高
毒
毒
<0.05
0.05~ 0.5~ 5~ >15
0. 1
3 30 250 >l000
中等毒 低 毒
实际无毒
10
二、选择毒性(selective toxicity)
指一种化学物质只对某种生物产生损害作用,而 对其它种类生物不产生损害作用;
或者只对机体内某一组织器官发挥毒性,而对其
它组织器官不发挥毒性作用。
入人体的实际剂量。
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暴露特征: 包括暴露途径、暴露期限、暴露频率
影响毒作用的性质和强度、靶器官浓度等。
暴露频率与毒作用浓度的关系
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二、量反应与质反应(效应与反应)
量反应(graded response) /效应(effect):
表示暴露一定剂量外源性化学物质后所 引起的生物个体、组织或器官的生物学改变。 这些改变属计量资料,可用测量数值表示。如 身高;体重;血压;Hb含量;酶活性等。
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1、接触性生物学标志(biomaker of exposure): 是对各种组织、体液或排泄物中的化学物 及其代谢产物、或它们与内源性物质作用的反 应产物的测定值。提供有关化学物质的暴露信 息。剂量。 接触生物学标志又分为体内剂量标志和生 物效应剂量标志。
毒理学基本概念

毒物与非毒物之间并无绝对界限。
毒物分类:按用途和分布范围
(1)工业化学品 (2)食品中的有毒物质 (3)环境污染物 (4)日用化学品 (5)农用化学品 (6)医用化学品 (7)生物毒素:①动物毒素②植物毒素③霉菌毒 素④细菌毒素 (8)军事毒物 (9)放射性核素
损害作用(adverse effect):毒性表现
(1) 机体的正常形态、生长发育过程受到严重的 影响,寿命亦将缩短。 (2)机体的进食量、体力劳动负荷能力等功能容 量,或对额外应激状态的代偿能力降低; (3)机体维持稳态能力下降。 (4)机体对其他某些环境因素不利影响的易感性 增高
持久的,可逆或不可逆
5 Practically 5000Non-toxic 15,000
10,000100,000
2820-22,590
1 litre (or 1 quart)
6 Relatively 15,000 or Harmless more
100,000
22,600 or more 1 litre (or 1 quart)
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 的能力。
包括损害正在发育的胎儿(致畸胎)、改变遗传密码 (致突变)或引发癌症(致癌)的能力等。
一种外源化学物对机体的损害作用越大, 则其毒性就越高。
毒性是化学物一种内在的、固有的生物 学性质,反映毒物的剂量与机体反应之间 的关系。
①剂量 ②接触条件(接触途径、接触期限、速 率和频率)
Dermal LD50
(single application to skin of rabbits) mg/kg
毒理学毒理学基本概念

群体
经验(统计 学理论)
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剂量-效应曲线
• 在游离器官/组织的量反应 比较简单,在一定剂量范围内以直线为主。受体理论 • 在整体动物的量反应 比较复杂多样,双曲线,直线、S型曲线等
在饲料中机磷化合物敌杀磷染毒7天的剂量-效应关系
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剂量-反应曲线
• 剂量-反应曲线反映个体对外源化学物毒作用易感性的分布,基本类 型是 S 型分布 • 对外源化学物特别易感和特别不易感的占少数,中等程度易感的占多 数,可以呈正态分布(对称 S 型),也可以呈非正态分布(非对称 S 型)
LD50 (mg/kg)
10000 4000 1500 900 150 100 5 2 1 0.5 0.1 0.003 0.001 0.00001
9
蓖麻毒素(racin)的毒性 小鼠静脉注射 LD50 2~5μg/kg 小鼠腹腔注射 LD50 7~10μg/kg 狗静脉注射 LD50 1~2μg/kg 人致死量约 70~100 μg (约 7- 8 颗蓖麻子)
最小致死剂量(minimal lethal dose, MLD or LD01)
最大耐受剂量或最大非致死剂量(maximal tolerance dose, MTD or LD0)
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• 下限参数(无作用剂量、阈剂量) • 最大无作用剂量(maximual no-effect dose, ED0):外源化学 物在一定时间内,按一定方式与机体暴露,用现有的检测方法 和最灵敏的观察指标,不能发现任何损害作用的最高剂量。在 毒理学试验中,相当于未观察到有害作用水平(no-observed adverse effect level, NOAEL) • 观察到有害作用的最低剂量(lowest observed adverse effect level, LOAEL):在规定的暴露条件下,某种物质引起机体某 种有害作用的最低剂量 • NOAEL 和 LOAEL随着观察指标和检测手段的更新而变化
毒理学基础-名词解释和简答题

名词解释绪论1、毒理学(toxicology):毒理学的传统定义是研究外源化学物对生物体损害作用的学科。
2、现代毒理学:它已发展为所有外源因素对生物系统的损害作用,生物学机制,安全性评价与危险性分析的学科。
2 3、替代法(alternatives):又称“3R”法,即优化试验方法和技术,减少受试动物数量痛苦,取代整体动物实验的方法。
一.毒理学基本概念1、易感生物学标志(biomarker of susceptibility):是关于个体对外源化学物的生物易感性的指标,即反应机体先天具有或后天获得的对暴露外源物质产生反应能力的指标。
2、外源化学物(xenobiotic):是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生物学作用的化学物质,又称为“外源生物活性物质”。
3、生物学标志(biomarker):是指外源化学物通过生物学屏障进入组织或体液后,对该外源化合物或其生物学后果的测定指标,可分为暴露标志、效应标志、易感性标志。
4、暴露生物学标志(biomarker of exposure):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,提供关于暴露于外源化学物的信息。
5、效应生物学标志(biomarker of effect):机体中可测出的生化、生理、行为或其他改变的指标,包括反映早期的生物效应、结构和(或)功能改变、及疾病的三类标志物,提示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。
6、阈值(threshold):为一种物质使机体开始发生效应的剂量或浓度,即低于阈值时效应不发生,而达到阈值时效应将发生。
7、致死剂量或浓度:指在急性毒性试验中外源化学物引起受实验动物死亡的剂量或浓度,通常按照引起动物不同死亡率所需剂量来表示。
8、生物有效剂量(biologically effictive dose)/ 靶剂量(target dose):是指送达剂量中到达毒作用部位的部分。
毒理学基本概念

“All things are poisonous, only the dose makes it non-poisonous.” Dose alone determines toxicity All chemicals—synthetic or natural—have the capacity to be toxic
Metabolism
Excretion
Dose
Determines Whether a Chemical Will Be Beneficial or Poisonous
Beneficial Dose Aspirin Vitamin A Oxygen 300 – 1,000 mg 5000 units/day 20% (Air) Toxic Dose 1,000 – 30,000 mg 50,000 units/day 50 – 80% (Air)
损害的那部分易感人群
四、生物学标志
生物学标志(biomarker)是指外源化学物通过 生物学屏障并进入组织或体液后,对该外源 化学物或其生物学后果的测定指标,可分为 暴露标志,效应标志和易感性标志
接触标志 暴露 吸收剂量 靶剂量 易感性标志 从暴露到健康效应的模式图和与生物学标志的关系 效应标志 生物学效应 健康效应
二、剂量-反应关系和量反应、质反应
1.剂量-效应关系(dose-effect relationship)或 剂量-反应关系(dose-response relationship) 即随着外源化学物的剂量增加,对机体的毒效 应的程度增加,或出现某种效应的个体在群体 中所占比例增加 剂量-反应关系研究在毒理学中有重要的意义
毒 理 学 概 述

2、现代毒理学(modern toxicology)
研究所有外源因素对生物系统的损害作用、 生物学机制、安全性评价与危险性分析的科学。
电磁炉
电脑
日常生活的几大杀手
微波炉 手机
现代毒理学
基础学科:与其他学科尤其是生命科学
广泛联系和渗透。
应用学科:与经济建设、人民生活和生
态环境保护密切相关。
3、毒物(poison)
亦称整体动物实验。可严格控制接触条件, 测定多种类型的毒作用。多用于检测外源化 学物的一般毒性。
急性毒性实验 亚急性毒性实验 亚慢性毒性实验 慢性毒性实验
体内实验法优缺点
优点: 1、易于控制暴露条件 2、能测定多种效应 3、可能评价机制 缺点: 1、动物暴露与人暴露相关的不确定性 2、受控的饲养条件与人的实际情况不一 致
(二)、机制毒理学
研究外源因素对生物系统产生损害作用 的细胞、生化和分子机制。
吸收 分布 排泄
代谢
生物转运
生物转化
机制毒理学的内容
阐明化学物是如何产生毒作用的,为 建立敏感的预测试验,安全性评价,设计 和生产安全性的化学物及化学性疾病的诊 断和治疗提供依据。
机制毒理学研究资料主要用途
1 证实与人类直接相关的实验动物中所观察 到的损害作用(如癌症、出生缺陷等)。 2 验证可能与人类无关的发生于实验动物中 的有害效应。 3 设计和生产较为安全的化学物以及合理治 疗化学中毒和临床疾病。 4 进一步加深对基础生理学、药理学、细胞 生物学和生物化学的了解。
(三)、管理毒理学
根据描述和机制毒理学的研究资料进 行科学决策,协助政府部门制定相关法规 条例和管理措施并付诸实施,以确保化学、 药品、食品等进入市场足够安全,达到保 护人民群众身心健康的目的。
第二章毒理学基本概念

毒物和非毒物之间没有严格的界限。 同一种化学物质,由于使用剂量对象和方 法的不同,则可能是毒物,也可能是非毒 物。 例如,亚硝酸盐对正常人是毒性物质,但 对氰化物中毒者则是有效的解毒剂。
第二章毒理学基本概念
在自然界中,物质的有毒有害特性同有益 特性一样,都是同剂量紧密相联系,离开剂 量便无法讨论其有毒有害或有益性。 如:微量元素硒
第二章毒理学基本概念
外源性化学物的生物学作用
外源性化学物
酒精 (血中乙醇水平)
“无毒”或“有益”剂量 0.05%
一氧化碳 (血浆蛋白结合%)
<10%
中毒剂量 0.1%
20~30%
致死剂量 0.5%
>60%
司可巴比妥(镇静药) (血液浓度)
0.1mg/dL
0.7mg/dL
>1mg/dL
阿司匹林
0.65 gm(2片) 9.75 gm(30片) 34 gm(105片)
➢ 先天性葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 缺乏者,易发生溶血性贫血。
➢ 维生素A长期摄入不足,机 体易发生肺癌。
➢ 肝炎伴肝硬化患者并发肝癌 的危险性高。
第二章毒理学基本概念
化学物出现选择毒性的原因
➢ 1、物种和细胞学差异 如细菌有细胞壁,而人体细胞没有细胞壁,利用这 些差异研制出来的各种抗菌药物,可以杀死致病菌 而对人体细胞无害。
毒性与其结构有关
➢功能团与毒性的关系 : 卤素有强烈的吸电子效应, 在化合物结构中增加卤素就会使分子的极化程度增 加,更容易与酶系统结合,使毒性增强。 ➢基团的电荷性与毒性的关系:电负性基团如硝基(NO2)、苯基(-C6H5)、氰基(-CN)、醛基(-CHO)、酮 基(-COR)、酯基(-COOR)、乙烯基(-CH=CH2)、乙 炔基(-C≡CH)、三氟甲基(-CF3)等,均可与机体中带 正电荷的基团相互吸收,从而使毒性增强。 ➢(3)光学异构与毒性的关系:动物体内的酶对光学 异构体有高度的特异性。当外源化学物为不对称分 子时,酶只能作用于一种光学异构体。
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Exposure
• In order for a chemical to produce a biological effect, it must first reach a target individual (exposure pathway).
• Then the chemical must reach a target site within the body (toxicokinetics).
• Four important processes control the amount of a chemical that reaches the target site.
Absorption
Tissue distribution
Metabolism
Excretion
Dose
Determines Whether a Chemical Will Be Beneficial or Poisonous
Acute Exposure = usually entails a single exposure
Chronic Exposures = multiple exposures over time (frequency)
二、剂量-反应关系和量反应、质反应
1.剂量-效应关系(dose-effect relationship)或 剂量-反应关系(dose-response relationship)
1. 暴露生物学标志(biomarker of exposure)
2. 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,提供关于暴露于外源化学物的信 息
➢ 包括反映内剂量和生物效应剂量两类
➢ 反映机体生物材料中外源性化学物或其 代谢物或外源性化学物与某些靶细胞或 靶分子相互作用产物的含量
• Toxic effects may be local or systemic
Exposure
Time of Exposure
• How long an organism is exposed to a chemical is important
Duration and frequency contribute to dose. Both may alter toxic effects.
当纵坐标标识单位由概率单位表示时,对称 S形曲线即转换为直线
三、选择性毒性、靶器官 和高危险人群
选择性毒性(selective toxicity)是毒作用的普
遍特点,可发生在物种之间、个体内(易感器官 为靶器官)和群体内(易感人群为高危险人群)
靶器官(target organ) :外源化学物可以直接
发挥毒作用的器官
高危险人群(high risk group) :易受环境因素
➢ 如与外剂量相关或与毒作用效应相关, 可评价暴露水平或建立生物阈限值
2.效应生物学标志(biomarker of effect) 指机体中可测出的生化、生理、行为或其他改变 的指标,包括反映早期生物效应(early bilological effect)、结构和/或功能改变(altered tructure/functon)、及疾病(disease)三类 提示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
第二节 外源化学物作用于 人体的毒效应谱
一、毒效应谱(spectrum of toxic effects) 随剂量量增加可以表现为 ①机体对外源化学物的负荷增加 ②意义不明的生理和生化改变 ③亚临床改变 ④临床中毒
⑤甚至死亡
致癌、致突变和致畸胎作用
适应(adaptation)是机体对一种通常能 引比有害作用的化学物显示不易感性或 易感性降低
毒物分类
毒物分类目的:有助于了解毒物的化学和生 物学特性、有助于制定法规、有助于管理、 有助于毒理学研究
按用途和分布范围分:工业化学品、食
品添加剂、日用化学品、农用化学品、医 用化学品、环境污染物、生物毒素、军事 毒物、放射性物质
按化学结构、理化性质、毒性级别、毒作 用性质和靶器官、毒作用生理生化机制等 进行分类
2.在整体动物的量反应 剂量-效应关系曲线一般 可呈现上升或下降的不 同类型的曲线,呈双曲 线型、直线型或S-形曲 线等多种形状 从剂量-效应关系确定受 试物的LOAEL 和NOAEL
四、质反应和剂量-反应曲线
剂量-反应关系曲线的基本类型是 S-形曲线
剂量-反应曲线反映了人体或实验动物对外 源化学物毒作用易感性的分布 S-形曲线反映个体对外源化学物毒作用易感 性的不一致性
Aspirin Vitamin A Oxygen
Beneficial Dose 300 – 1,000 mg 5000 units/day 20% (Air)
Toxic Dose 1,000 – 30,000 mg 50,000 units/day 50 – 80% (Air)
给予剂量 (administered dose),又称潜在剂量(potential dose) 应用剂量(applied dose) 内剂量(internal dose) ,又称吸收剂量(absorbed dose) 送达剂量(delivered dose) 生物有效剂量(biologically effective dose) ,又称靶剂量 (target dose)
中毒(poisoning)是生物体受到毒物作用而引 起功能性或器质性改变后出现的疾病状态。
毒物(toxic substance,poison, toxicant), 是指在较低的剂量下可导致机体损伤的物质, 是法规管理的名词
"All substances are poisons; there is none which is not a poison. The right dose differentiates a poison and a remedy." -Paracelsus
Dermal (skin) Inhalation (lung) Oral ingestion (Gastrointestinal) Injection
• The route of exposure may be important if there are tissue-specific toxic responses.
二、损害作用与非损害作用
外源化学物对机体的损害作用(adverse effect),是指影响机体行为的生物化学 改变,功能紊乱或病理损害,或者降低对外 加环境应激的反应能力
外源化学物对机体的非损害作用(nonadverse effect)中,机体发生的生物学 变化应在机体适应代偿能力范围之内, 机体对其它外界不利因素影响的易感性 也不应增高
损害的那部分易感人群
四、生物学标志
生物学标志(biomarker)是指外源化学物通过 生物学屏障并进入组织或体液后,对该外源 化学物或其生物学后果的测定指标,可分为 暴露标志,效应标志和易感性标志
接 触 标 志
效 应 标 志
暴 露 吸 收 剂 量 靶 剂 量 生 物 学 效 应 健 康 效 应
易 感 性 标 志 从 暴 露 到 健 康 效 应 的 模 式 图 和 与 生 物 学 标 志 的 关 系
抗性(resistance)用于一个群体对于应激 原化学物反应的遗传机构改变,以至与 未暴露的群体相比有更多的个体对该化 学物不易感性
耐受(tolerance)对个体是指获得对某种 化学物毒作用的抗性,通常是早先暴露 的结果,导致对该化学物毒作用反应性 降低的状态
二、毒作用分类
1.速发性与迟发性作用 (immediate effect and delayed effect) 2.局部与全身作用 (local effect and systemic effect) 3.可逆与不可逆作用 (reversible effect and irreversible effect) 4.高敏感性(hypersensitivity) 5. 特异体质反应(idiosyncratic reaction)
暴露剂量以单位体重暴露外源化学物的量 (如mg/kg体重)或环境中浓度(mg/m3空气 或mg/L水)来表示
暴露特征是决定外源化学物对机体损害作用的 另一个重要因素
1.暴露途径:经口、吸入和经皮
2.暴露期限:将动物实验按染毒期限分成急性、 亚急性、亚慢性和慢性毒性试验四个范畴
3.暴露频率:一次染毒可引起严重的毒作用, 分次染毒而总量相同可能不引起毒作用
3.易感生物学标志(biomarker of susceptibility) 关于个体对外源化学物的生物易感性的指标,即 反映机体先天具有或后天获得的对暴露外源性物 质产生反应能力的指标 可用以筛检易感人群,保护高危人群
第三节 剂量和剂量-反应关系
一、剂量和暴露特征
Dose
THE KEY dern Toxicology Paracelsus—1564
“All things are poisonous, only the dose makes it non-poisonous.” Dose alone determines toxicity
All chemicals—synthetic or natural—have the capacity to be toxic
反应(response)是质反应(quantal response),指 暴露某一化学物的群体中出现某种效应的 个体在群体中所占比率,一般以百分率或 比值表示,如死亡率、肿瘤发生率等。其 观察结果只能以“有”或“无”、“异常” 或“正常”等计数资料来表示。
三、量反应和剂量-效应曲线
1.在游离器官/组织的量 反应
第二章 毒理学基本概念
第一节 毒性和毒效应