第四章 环境污染物的毒性及其影响因素
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毒性作用机制课件
5.特异体质反应：(idiosyncratic reaction) 通常是指机体对外源化学物的一种遗传
性异常反应。
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四、损害作用与非损害作用
损害作用的特点：
▪ 影响正常形态学、生理学、生长发育过程， 缩短寿命。
▪ 功能容量降低。 ▪ 外加应激代偿能力降低。 ▪ 某些不利环境影响因素的易感性增高。
不可逆作用(irreversible effect)： 是指在停止接触外源化学物后其毒性作用继续存
在，甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。
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4.过敏性反应(hypersensitivity)： 也称变态反应(a11ergic reaction)，
是机体对外源化学物产生的一种病理性免 疫反应。
特点：1.涉及群体，如一组动物或一群人； 2.一般以百分率或比值来表示。
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效应，又称为量反应(graded response)
通常与表示化学物质在个体中引起的毒效应强度的变化。 属于计量资料，有强度和性质的差别，可以某种测量数值 表示。这类效应称为量反应。
反应，质反应 (quantal response)
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。
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适应(adaptation)：是机体对一种通常能引起 有害作用的化学物显示不易感性或易感性降低。
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。
是评价外源化学物毒性作用与制订安全限 值的重要依据
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3.最小有作用剂量（minimal effect level,MEL） 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，又称为阈剂量 （threshold dose）称观察到损害作用的剂量 （LOAEL，lowest observed adverse effect level)
性异常反应。
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四、损害作用与非损害作用
损害作用的特点：
▪ 影响正常形态学、生理学、生长发育过程， 缩短寿命。
▪ 功能容量降低。 ▪ 外加应激代偿能力降低。 ▪ 某些不利环境影响因素的易感性增高。
不可逆作用(irreversible effect)： 是指在停止接触外源化学物后其毒性作用继续存
在，甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。
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4.过敏性反应(hypersensitivity)： 也称变态反应(a11ergic reaction)，
是机体对外源化学物产生的一种病理性免 疫反应。
特点：1.涉及群体，如一组动物或一群人； 2.一般以百分率或比值来表示。
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效应，又称为量反应(graded response)
通常与表示化学物质在个体中引起的毒效应强度的变化。 属于计量资料，有强度和性质的差别，可以某种测量数值 表示。这类效应称为量反应。
反应，质反应 (quantal response)
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。
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适应(adaptation)：是机体对一种通常能引起 有害作用的化学物显示不易感性或易感性降低。
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。
是评价外源化学物毒性作用与制订安全限 值的重要依据
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3.最小有作用剂量（minimal effect level,MEL） 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，又称为阈剂量 （threshold dose）称观察到损害作用的剂量 （LOAEL，lowest observed adverse effect level)
环境化学物的毒性作用及其影响因素
一种有害免疫介导反应，又称过敏性瓜。 （五）特异体质反应：指遗传所决定的特异体
质对某种化学物的异常反应，又称特发性反应。
10
三 环境化学物的联合毒性作用 （一）联合作用的类型 + 协同作用：指两种或两种以上化学污染物同
时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生 的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机 体接触时所产生的生物学作用的总和。 + 相加作用：指多种化学污染物混合所产生的 生物学作用强度等于䀩化学污染分别产生的作 用强度的总和。
11
+ 独立作用：指多种化学污染物各自对机体产 生毒性作用的机理不同，互不影响。
+ 拮抗作用：是两种或两种以上的化学污染物 同时或数分钟内先后输入机体，其中一种化学 污染物可干扰另一化学污染物原有的生物学作 用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰， 使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于两 种化学污染物任何一种单独输入机体的强度。
12
+ 增强作用：一种环境化学物本身对机体并无 毒性，但能使与其同时进入机体的另一种环 境化学物的毒性增强，这种作称为增强作用 或增效作用。
（二）联合作用类型的评定 1 联合作用系数法 2 等效应线图法
13
四 毒性作用的机理 + 一、直接损伤作用 + 二、受体配体的相互作用与立体选择性作用 + 三、干扰易兴奋细胞膜的功能 + 四、干扰细胞能量的产生 + 五、与生物大分子结合：蛋白质、核酸、脂质 + 六、膜自由基损伤 + 七、细胞内钙稳态失调 + 八、选择性细胞死亡 + 九、体细胞非致死性遗传改变 + 十、诱发凋亡(程序性死亡)
14
一 环境化学物的结构与性质 （一）结构与毒性 1 同系物的碳原子数 2 烃基 3 分子饱和度 4 卤素取代 5 羟基 6 酸基和酯基 7胺基 8构型 9 有机磷化合物的结构
质对某种化学物的异常反应，又称特发性反应。
10
三 环境化学物的联合毒性作用 （一）联合作用的类型 + 协同作用：指两种或两种以上化学污染物同
时或数分钟内先后与机体接触，其对机体产生 的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机 体接触时所产生的生物学作用的总和。 + 相加作用：指多种化学污染物混合所产生的 生物学作用强度等于䀩化学污染分别产生的作 用强度的总和。
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+ 独立作用：指多种化学污染物各自对机体产 生毒性作用的机理不同，互不影响。
+ 拮抗作用：是两种或两种以上的化学污染物 同时或数分钟内先后输入机体，其中一种化学 污染物可干扰另一化学污染物原有的生物学作 用，使其减弱，或两种化学污染物相互干扰， 使混合物的生物作用或毒性作用的强度低于两 种化学污染物任何一种单独输入机体的强度。
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+ 增强作用：一种环境化学物本身对机体并无 毒性，但能使与其同时进入机体的另一种环 境化学物的毒性增强，这种作称为增强作用 或增效作用。
（二）联合作用类型的评定 1 联合作用系数法 2 等效应线图法
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四 毒性作用的机理 + 一、直接损伤作用 + 二、受体配体的相互作用与立体选择性作用 + 三、干扰易兴奋细胞膜的功能 + 四、干扰细胞能量的产生 + 五、与生物大分子结合：蛋白质、核酸、脂质 + 六、膜自由基损伤 + 七、细胞内钙稳态失调 + 八、选择性细胞死亡 + 九、体细胞非致死性遗传改变 + 十、诱发凋亡(程序性死亡)
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一 环境化学物的结构与性质 （一）结构与毒性 1 同系物的碳原子数 2 烃基 3 分子饱和度 4 卤素取代 5 羟基 6 酸基和酯基 7胺基 8构型 9 有机磷化合物的结构
外源化学物的毒性和影响因素
2. 机体功能容量降低。 脂肪使胃排空减慢，因而使摄入的毒物的吸收也慢。
任何有害物质的效应首先取决于剂量。
表示毒性的常用指标－安全限值
3. 机体对外加应激的代偿能力降低。 可以表现为：①机体对外数可分为两类。
②存在特殊的酶或生化途径；
4. 机体对其他某些环境因素不利影响的易 因此，常以接触剂量来量。
一种化学物对每种效应都可有一个阈值，因此一种化学物可有多个阈值。 Ⅱ型： 无效应→有益效应→毒效应→致死效应
源化学物产生的一种病理性免疫反应。 Ⅱ型中比较复杂，有益效应包括：①营养的；
外源化学物对细胞功能的干扰 和损伤 如脑是甲基汞的靶器官，肾脏是镉的靶器官。 任何有害物质的效应首先取决于剂量。 食品中外源化学物的毒性及影响因素
化学和生物)所规定的浓度和接触时间的限制性量值，在低于此种浓度和接触时间内，根据现有的知识，不会观察到任何直接和/或间接
育过程受到影响，寿命可能缩短。 的有害作用。
如亚硝胺将嘌呤和嘧啶碱基烷化而干扰DNA复制与RNA转录，从而影响蛋白质合成。 根据所用指标不同可分别称为半数有效剂量ED50，半数中毒剂量TD50和半数致死量LD50。 此种变化的程度用计量单位来表示，例如毫克、单位等
外源化学物的毒性和影响因素
食品中外源化学物的毒性及影响因素
损害作用与非损害作用 外源化学物在机体内可引起一定的生物学效应，
其中包括损害作用和非损害作用 损害作用、有害作用和毒作用具有相同的含义 有害作用也称为健康效应(health effect)，即引
起功能紊乱、损伤、疾病或死亡的生物学效应 。
④对特异性食损伤的品易感性中； 外源化学物的毒性及影响因素
生物学标志
接触生物学标志(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 。
任何有害物质的效应首先取决于剂量。
表示毒性的常用指标－安全限值
3. 机体对外加应激的代偿能力降低。 可以表现为：①机体对外数可分为两类。
②存在特殊的酶或生化途径；
4. 机体对其他某些环境因素不利影响的易 因此，常以接触剂量来量。
一种化学物对每种效应都可有一个阈值，因此一种化学物可有多个阈值。 Ⅱ型： 无效应→有益效应→毒效应→致死效应
源化学物产生的一种病理性免疫反应。 Ⅱ型中比较复杂，有益效应包括：①营养的；
外源化学物对细胞功能的干扰 和损伤 如脑是甲基汞的靶器官，肾脏是镉的靶器官。 任何有害物质的效应首先取决于剂量。 食品中外源化学物的毒性及影响因素
化学和生物)所规定的浓度和接触时间的限制性量值，在低于此种浓度和接触时间内，根据现有的知识，不会观察到任何直接和/或间接
育过程受到影响，寿命可能缩短。 的有害作用。
如亚硝胺将嘌呤和嘧啶碱基烷化而干扰DNA复制与RNA转录，从而影响蛋白质合成。 根据所用指标不同可分别称为半数有效剂量ED50，半数中毒剂量TD50和半数致死量LD50。 此种变化的程度用计量单位来表示，例如毫克、单位等
外源化学物的毒性和影响因素
食品中外源化学物的毒性及影响因素
损害作用与非损害作用 外源化学物在机体内可引起一定的生物学效应，
其中包括损害作用和非损害作用 损害作用、有害作用和毒作用具有相同的含义 有害作用也称为健康效应(health effect)，即引
起功能紊乱、损伤、疾病或死亡的生物学效应 。
④对特异性食损伤的品易感性中； 外源化学物的毒性及影响因素
生物学标志
接触生物学标志(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 。
环境毒理学04-3 环境化学物毒作用影响因素
(一)种属和个体差异 (二)性别与激素 (三)年龄 (四)营养与健康 (五)生物节律
新生和幼年动物通常对毒物
较成年动物敏感，约敏感 1.5～10倍。动物发育的不
同阶段，某些组织器官和酶
系等的发育并不相同。新生 动物中枢神经系统（CNS） 发育还不完全，故对CNS的
兴奋剂敏感性较差，而对抑 制剂则较敏感。
5、纯度
在生产环境中生产或使用的化学物 质常含有一定数量的不纯物，其中有些 不纯物的毒性比原来化合物的毒性高， 对此若不加注意，可影响对一些化合物 毒性的正确评定。
例: 除草剂2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5-T)，
在早期对此化合物进行研究时，由于样本中 夹杂有相当量的四氯二苯-对位-二恶烷 (TCDD)(30mg/Kg)，此种杂质毒性非常大， 急性经口LD50(雌大鼠)仅为2,4,5-T的雌大鼠 经口LD50的400万分之一。因此，即使 2,4,5-T中杂质含量很低(低于0.5mg/kg)， 仍影响其毒性。2,4,5-T的胚胎毒性是由于杂 质所引起，而不是2,4,5-T本身所致。
二、机体（宿主）状况
(一)种属和个体差异 (二)性别与激素 (三)年龄 (四)营养与健康 (五)生物节律
机体对环境化学
物的感受性和耐 受性，与其种属、 年龄、性别、营 养和健康状况等 有关。
(一)种属和个体差异 (二)性别与激素 (三)年龄 (四)营养与健康 (五)生物节律
不同种属的动物和同种动 物中的不同个体之间对同 一毒物的感受性有差异， 其原因主要是由于毒物在 体内的代谢差异（如代谢 酶）所致。
代谢酶还存在质的差异。如猫，缺乏催化酚葡萄糖醛 酸结合的同功酶，因而猫对苯酚的毒性反应比其他能通 过葡萄糖醛酸结合解毒的动物敏感。
环境污染物的毒作用和损伤机理
的个体在群体中所占的百分比，可以死亡率、发病率等表示。
一、基本概念
毒性参数
▪ 毒性上限参数
——绝对致死量（浓度）LD100 LC100 ——半致死量（浓度）LD50 LC50 ——最小致死量（浓度）MLD MLC
——最大耐受量（浓度）LD0 LC0 ——致死剂量（浓度）LD LC ▪ 毒性下限参数
二、环境污染物毒作用分类
▪ 分类方法一
——局部毒性作用与全身毒性作用 ——速发与迟发毒性作用 ——可逆与不可逆毒性作用 ——变态反应 ——特异性体质反应 ——功能，形态及生化作用
▪ 分类方法 二
神经系统中毒 呼吸系统中毒 肝中毒 肾中毒 ……
三、毒作用机制的研究
▪ 毒物的运转 ▪ 毒物对靶位点的作用 ➢ 靶位点学说 ➢ 共价结合学说 ➢ 自由基学说受体学说 ▪ 毒物引起的细胞功能障碍 ▪ 修复与修复失调
三、毒作用机制的研究
▪ 毒物的运转——产生毒性的第一步，毒物从接触部位到其作用部
位的运输过程，决定于浓度和持续时间。 ➢ 终毒物——直接作用于内源靶分子 ➢ 内源靶分子：蛋白质、DNA、脂肪……
毒物分布 ➢ 与血浆蛋白的结合率 ➢ 特殊屏障的作用 ➢ 类似的脂肪组织 ➢ 与结合蛋白的连接 ……
三、毒作用机制的研究
一、基本概念
▪ 剂量——给予机体的或机体接触的外源化学物质的数量，以单
位体重接触的量表示，mg/kg。
▪ 效应——机体接触一定剂量的化学物质后引起一系列的生物学
效应。这种效应随摄入量的增多而增强，呈现分级反应。可用一 定的计量单位来表示其强度，如酶的活力、白细胞计数等。
▪ 反应——一定数量生物群体中接触毒物而产生某种生物学效应
▪ 毒物对靶位点分子的作用——产生毒性的第二步
一、基本概念
毒性参数
▪ 毒性上限参数
——绝对致死量（浓度）LD100 LC100 ——半致死量（浓度）LD50 LC50 ——最小致死量（浓度）MLD MLC
——最大耐受量（浓度）LD0 LC0 ——致死剂量（浓度）LD LC ▪ 毒性下限参数
二、环境污染物毒作用分类
▪ 分类方法一
——局部毒性作用与全身毒性作用 ——速发与迟发毒性作用 ——可逆与不可逆毒性作用 ——变态反应 ——特异性体质反应 ——功能，形态及生化作用
▪ 分类方法 二
神经系统中毒 呼吸系统中毒 肝中毒 肾中毒 ……
三、毒作用机制的研究
▪ 毒物的运转 ▪ 毒物对靶位点的作用 ➢ 靶位点学说 ➢ 共价结合学说 ➢ 自由基学说受体学说 ▪ 毒物引起的细胞功能障碍 ▪ 修复与修复失调
三、毒作用机制的研究
▪ 毒物的运转——产生毒性的第一步，毒物从接触部位到其作用部
位的运输过程，决定于浓度和持续时间。 ➢ 终毒物——直接作用于内源靶分子 ➢ 内源靶分子：蛋白质、DNA、脂肪……
毒物分布 ➢ 与血浆蛋白的结合率 ➢ 特殊屏障的作用 ➢ 类似的脂肪组织 ➢ 与结合蛋白的连接 ……
三、毒作用机制的研究
一、基本概念
▪ 剂量——给予机体的或机体接触的外源化学物质的数量，以单
位体重接触的量表示，mg/kg。
▪ 效应——机体接触一定剂量的化学物质后引起一系列的生物学
效应。这种效应随摄入量的增多而增强，呈现分级反应。可用一 定的计量单位来表示其强度，如酶的活力、白细胞计数等。
▪ 反应——一定数量生物群体中接触毒物而产生某种生物学效应
▪ 毒物对靶位点分子的作用——产生毒性的第二步
环境污染物的毒作用及其影响因素 PPT-
History
2700 B.C. - Chinese journals: plant and fish poisons
1900-1200 B.C. - Egyptian documents that had directions for collection, preparation, and administration of more than 800 medicinal and poisonous recipes.
92% of all poisonings happen at home.
The household products implicated in most poisonings are: cleaning solutions, fuels, medicines, and other materials such as glue and cosmetics.
Certain animals secrete a xenobiotic poison called venom, usually injected with a bite or a sting, and others animals harbor infectious bacteria.
Some household plants are poisonous to humans and animals.
Avicenna (A.D. 980-1036) Islamic authority on poisons and antidotes.-阿拉伯的医学王子
1200 A.D. - Spanish rabbi Maimonides writes first-aid book for poisonings, Poisons and Their Antidotes
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
心肌细胞膜通透性改变与其毒性
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
Ca2+
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值
细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
盐度
盐度对痕量金属在生物相中富集的影响会受到生物因素 和化学因素的影响
硬度
硬度会影响有机表面活性剂的毒性，降低金属的毒性
4.4.4 环境化学物的联合毒性作用
两种或两种以上的化学物同时或短期内先后作 用于机体所产生的综合毒性作用，称为化学物的联 合毒性作用。
相加作用
联
协同作用
合 作
增强作用
用
拮抗作用
独立作用
(一) 联合毒性作用类型
相加作用：化学结构相似、靶器官和靶分子相同、
作用机理类似的多种环境化学物，同时作用于机体所 产生的生物学作用的总强度是各自单独作用的总和。
e.g.
M=M1+M2
丙稀腈、乙腈
大部分刺激性气体的刺激
具有麻痹作用的化合物对机体的刺激
两种有机磷农药对胆碱酯酶的抑制作用
(一) 联合毒性作用类型
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
What is there that is not poison? All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
Ca2+
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值
细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
盐度
盐度对痕量金属在生物相中富集的影响会受到生物因素 和化学因素的影响
硬度
硬度会影响有机表面活性剂的毒性，降低金属的毒性
4.4.4 环境化学物的联合毒性作用
两种或两种以上的化学物同时或短期内先后作 用于机体所产生的综合毒性作用，称为化学物的联 合毒性作用。
相加作用
联
协同作用
合 作
增强作用
用
拮抗作用
独立作用
(一) 联合毒性作用类型
相加作用：化学结构相似、靶器官和靶分子相同、
作用机理类似的多种环境化学物，同时作用于机体所 产生的生物学作用的总强度是各自单独作用的总和。
e.g.
M=M1+M2
丙稀腈、乙腈
大部分刺激性气体的刺激
具有麻痹作用的化合物对机体的刺激
两种有机磷农药对胆碱酯酶的抑制作用
(一) 联合毒性作用类型
第四章环境污染物的毒性及其影响因素
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
What is there that is not poison? All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
环境污染物的毒性
1、致死剂量或浓度:以机体死亡为观察指标 而确定的外源化合物剂量 ① 绝对致死量或浓度 :能引起所观察个体全 部死亡的最低剂量或浓度 。 ② 半数致死剂量或浓度 ：实验总体中引起动 物半数死亡的剂量或浓度。 ③ 最小致死量或浓度 ：仅引起个别动物死亡 的最小剂量或浓度。 ④ 最大耐受量或浓度 ：一群个体中不引起死 亡的最高剂量。
四、联合毒性作用
（一） 联合毒性作用定义 ：两种或两种以上 的化学物同时或短期内先后作用于机体所 产生的综合毒性作用。 （二）联合毒性作用种类 1、独立作用：彼此互无影响，仅表现为各自 的毒作用。
M=M1+M2×(1-M1) 或M=1-(1-M1)×(1-M2)
2、相加作用：作用强度是各个化学物质 单独作用强度的总和。 M=M1+M2
1、直接刺激与腐蚀作用 2、抑制机体对氧的吸收、运输和利用 3、抑制机体酶系统的活性 4、对细胞组织结构的损伤作用 5、干扰机体的代谢功能 6、影响抗体免疫功能 7、与基因的相互作用
三、毒作用的方式及种类
• （一）可逆与不可逆作用 • 1、可逆性毒作用 ：停止接触外源化合物后， 可逐渐消退的毒作用。 • 2、不可逆性毒作用 ：停止接触化合物后， 继续存在毒性效应，甚至危害进一步发展 的毒作用。
第二节 环境污染物的毒性作用 及其影响因素
一、基本概念 二、毒性作用机理 三、毒作用的方式及种类 四、联合毒性作用 五、三致作用 六、影响毒性的因素
一、基本概念
（一）毒物（toxicant）: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。 （二）毒性（toxicity）:一种物质能引起机体 损害的性质和能力 （三）剂量（dose）:给予机体的或机体接触 的外来化学物的数量。
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生殖与发育
4.3.5 自由基与脂质过氧化
自由基
✓自由基性质环境毒物 ✓环境毒物与多不饱和 脂肪酸的作用产物 ✓毒物代谢物
⒈蛋白变性 ⒉细胞膜流动性 ⒊酶活性 ⒋细胞肿胀和溶解 ⒌致突变，染色体断裂 ⒍致畸胎
4.3.6 与生物大分子结合
蛋白质
环境毒物及 共价结合 代谢产物
核酸
加合物
•细胞毒性和死亡 •过敏反应 •致癌作用 •抑制酶活性
根据污染物的暴露特点和中毒发生发展的快 慢，分为急性中毒、亚慢(急)性中毒和慢性中毒 。 根据毒作用强度和性质判定环境污染物的毒 性大小。
4.2、毒理学常用的剂量概念
1．致死剂量（Lethal dose，LD） 2．半数效应剂量（ED50） 3．最小有作用剂量（MEL） 4．最大无作用剂量（MNEL） 5．急性毒作用带(Zac)
同系物的碳原子数、烃基 、分子饱和度、 卤素取代、羟基、酸基和酯基、胺基、构型及 有机磷化合物结构与毒性密切相关。
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑴ 同系物的碳原子数
碳氢化合物（烷、醇、酮等）： 当碳原子数在2~7之间时：
随C数的增加毒性增加 超过一定限度(7 ~9个)后：
随C数的增加毒性下降 当碳原子数相同时：
•细胞毒性 •影响DNA-蛋白 质相互作用 •致突变作用 •激活癌基因
4.3.7选择性细胞致死和非致死性遗传改变
对组织器官的细胞有选择性致死毒性
DNA损伤和 染色体异常
体细胞 生殖细胞
细胞突变和癌变 遗传性疾病 致畸作用
4.4 影响毒性作用的因素
4.4.1 环境化学物的结构与性质
结构与毒性
研究外源化学物的结构与毒性之间的关系， 有助于通过比较来预测新化合物的生物活性、 作用机理和安全限量范围。
（LD）
剂量(ED50) 剂量(MEL) 剂量(MNEL ) 用带(Zac)
半数效应剂量(ED50)指外源化学物在一定 的时间内按一定的方式与机体接触，引起机
体某项生物效应发生50%改变所需的剂量。
营养元素的剂量-反应关系
斑釉齿指数 龋齿数
12
10 重度 4.0
8
中度 3.0
6
轻度 2.0
极轻度 1.0 4
能。尤其是神经–肌肉接头部
位，直接导致呼吸肌麻痹。
பைடு நூலகம்
4.3.2 细胞膜损伤
✓引起膜组成成份改变 ✓细胞膜流动性改变 ✓引起细胞膜酶活性改变 ✓通过膜蛋白变性，引起细胞膜通透性变化
4.3.2 细胞膜损伤
心肌细胞膜通透性改变与其毒性
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
Ca2+
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值
细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
4.3.4 干扰细胞能量代谢
代谢酶
4.3.1 干扰正常受体-配体的相互作用
肉毒杆菌毒素的毒作用机理
肉毒毒素特异性地与胆碱能
神经末梢突触前膜的表面受体
相结合，经吸附性胞饮而内转
进入细胞内(internalization)。
阻止递质囊泡不能与突触前膜
融合，完全抑制胆碱能神经介
质—乙酰胆碱的释放。
Ca2+
乙酰胆碱释放被抑制，使胆
碱能神经失去信号传导生理功
第四章 环境污染物的毒 性及其影响因素
2020年4月23日星期四
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
➢ What is there that is not poison? ➢ All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑸ 羟基 -OH
芳香族化合物中引入羟基，分子极性增强，毒 性增加
e.g.
毒性：苯酚 > 苯
苯酚
苯
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑹ 酸基和酯基
酸基一般指羧基（-COOH）和磺酸基（-SO3H）,引入 分子脂溶性降低，难以吸收和转运，毒性降低
对眼角膜的刺激作用：丙烯醛>丙醛 丁烯醛>丁醛
丙烯醛
丙醛
丁烯醛
丁醛
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑷ 卤素取代
化学分子结构式中增加卤素，可使分子极性增 加，更易与酶系统结合，从而毒性增强
e.g.
肝脏毒性：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl 麻醉作用：CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl> CH4
1.半数致死剂量LD50或浓度LC50
绝对致死量 半数致死量 最小致死量 最大耐受量
（LD100）
（LD50）
（MLD）
（MTD）
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（
mg/kg)或浓度（LC50）（mg/m3和mg/L ）。
2.半数效应剂量
致死剂量 半数效应 最小有作用最大无作用 急性毒作
直链的>支链的；成环的>不成环的
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑵ 烃基
在非烃类化合物分子中引入烃基，可使化合物 脂溶性增高，易于透过生物膜，从而毒性增强 烃基结构也可增加毒物分子的空间位阻，从而 使毒性增加或减小
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑶ 分子饱和度
分子中不饱和键增多可使化学物活性增大，毒 性增强 e.g.
4.1、基本概念
1. 毒物 (Toxicant)
按一定条件接触后，以较小的剂量作用机体就 能引起生理、生化功能或正常组织结构的器质性病 理改变，甚至引起死亡的化学物质。
2. 毒性 (Toxicity）
化学物质能引起机体损害的性质和能力。
4.1、基本概念
3.中毒（toxication）
外源性化学物质引起机体病理性功能改变或 器质性病变的现象。
0.0 2
0
0.1
1.0
10.0
水中氟浓度(ppm)
饮水中氟浓度与龋齿数、斑釉齿指数的关系
4.3 毒性作用的机理
4.3.1 干扰正常受体-配体的相互作用
受体(receptor)是组织 细胞的生物大分子，激 素或金属离子与配体 (ligand)相结合，形成配 体–受体复合物，引起 毒性效应。
环境污染物尤其是神经毒物和内分泌干扰物，通过 干扰正常受体–配体相互作用，引起毒性。
4.3.5 自由基与脂质过氧化
自由基
✓自由基性质环境毒物 ✓环境毒物与多不饱和 脂肪酸的作用产物 ✓毒物代谢物
⒈蛋白变性 ⒉细胞膜流动性 ⒊酶活性 ⒋细胞肿胀和溶解 ⒌致突变，染色体断裂 ⒍致畸胎
4.3.6 与生物大分子结合
蛋白质
环境毒物及 共价结合 代谢产物
核酸
加合物
•细胞毒性和死亡 •过敏反应 •致癌作用 •抑制酶活性
根据污染物的暴露特点和中毒发生发展的快 慢，分为急性中毒、亚慢(急)性中毒和慢性中毒 。 根据毒作用强度和性质判定环境污染物的毒 性大小。
4.2、毒理学常用的剂量概念
1．致死剂量（Lethal dose，LD） 2．半数效应剂量（ED50） 3．最小有作用剂量（MEL） 4．最大无作用剂量（MNEL） 5．急性毒作用带(Zac)
同系物的碳原子数、烃基 、分子饱和度、 卤素取代、羟基、酸基和酯基、胺基、构型及 有机磷化合物结构与毒性密切相关。
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑴ 同系物的碳原子数
碳氢化合物（烷、醇、酮等）： 当碳原子数在2~7之间时：
随C数的增加毒性增加 超过一定限度(7 ~9个)后：
随C数的增加毒性下降 当碳原子数相同时：
•细胞毒性 •影响DNA-蛋白 质相互作用 •致突变作用 •激活癌基因
4.3.7选择性细胞致死和非致死性遗传改变
对组织器官的细胞有选择性致死毒性
DNA损伤和 染色体异常
体细胞 生殖细胞
细胞突变和癌变 遗传性疾病 致畸作用
4.4 影响毒性作用的因素
4.4.1 环境化学物的结构与性质
结构与毒性
研究外源化学物的结构与毒性之间的关系， 有助于通过比较来预测新化合物的生物活性、 作用机理和安全限量范围。
（LD）
剂量(ED50) 剂量(MEL) 剂量(MNEL ) 用带(Zac)
半数效应剂量(ED50)指外源化学物在一定 的时间内按一定的方式与机体接触，引起机
体某项生物效应发生50%改变所需的剂量。
营养元素的剂量-反应关系
斑釉齿指数 龋齿数
12
10 重度 4.0
8
中度 3.0
6
轻度 2.0
极轻度 1.0 4
能。尤其是神经–肌肉接头部
位，直接导致呼吸肌麻痹。
பைடு நூலகம்
4.3.2 细胞膜损伤
✓引起膜组成成份改变 ✓细胞膜流动性改变 ✓引起细胞膜酶活性改变 ✓通过膜蛋白变性，引起细胞膜通透性变化
4.3.2 细胞膜损伤
心肌细胞膜通透性改变与其毒性
心脏毒素
毒性
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
Ca2+
细胞
内 10-7~10-8 mol/L 外 10-3 mol/L
与CAM结合 cAMP作用 激活PKC 离子通道开放
神经转导 肌肉收缩 细胞分化和增值
细胞分泌
4.3.3 干扰细胞内钙稳态
硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、卤化链烷、链 烯和Cd2+、Pb2+、Hg2+等重金属离子均能干扰细胞内钙稳 态, 从而引起细胞损伤或死亡。
4.3.4 干扰细胞能量代谢
代谢酶
4.3.1 干扰正常受体-配体的相互作用
肉毒杆菌毒素的毒作用机理
肉毒毒素特异性地与胆碱能
神经末梢突触前膜的表面受体
相结合，经吸附性胞饮而内转
进入细胞内(internalization)。
阻止递质囊泡不能与突触前膜
融合，完全抑制胆碱能神经介
质—乙酰胆碱的释放。
Ca2+
乙酰胆碱释放被抑制，使胆
碱能神经失去信号传导生理功
第四章 环境污染物的毒 性及其影响因素
2020年4月23日星期四
环境污染物的毒性作用及其影响因素
Paracelsus(16世纪)
➢ What is there that is not poison? ➢ All things are poison and nothing (is) without poison. Solely the dose determines that a thing is not a poison.
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑸ 羟基 -OH
芳香族化合物中引入羟基，分子极性增强，毒 性增加
e.g.
毒性：苯酚 > 苯
苯酚
苯
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑹ 酸基和酯基
酸基一般指羧基（-COOH）和磺酸基（-SO3H）,引入 分子脂溶性降低，难以吸收和转运，毒性降低
对眼角膜的刺激作用：丙烯醛>丙醛 丁烯醛>丁醛
丙烯醛
丙醛
丁烯醛
丁醛
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑷ 卤素取代
化学分子结构式中增加卤素，可使分子极性增 加，更易与酶系统结合，从而毒性增强
e.g.
肝脏毒性：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl 麻醉作用：CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl> CH4
1.半数致死剂量LD50或浓度LC50
绝对致死量 半数致死量 最小致死量 最大耐受量
（LD100）
（LD50）
（MLD）
（MTD）
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（
mg/kg)或浓度（LC50）（mg/m3和mg/L ）。
2.半数效应剂量
致死剂量 半数效应 最小有作用最大无作用 急性毒作
直链的>支链的；成环的>不成环的
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑵ 烃基
在非烃类化合物分子中引入烃基，可使化合物 脂溶性增高，易于透过生物膜，从而毒性增强 烃基结构也可增加毒物分子的空间位阻，从而 使毒性增加或减小
4.4.1 环境化学物的结构与性质
⑶ 分子饱和度
分子中不饱和键增多可使化学物活性增大，毒 性增强 e.g.
4.1、基本概念
1. 毒物 (Toxicant)
按一定条件接触后，以较小的剂量作用机体就 能引起生理、生化功能或正常组织结构的器质性病 理改变，甚至引起死亡的化学物质。
2. 毒性 (Toxicity）
化学物质能引起机体损害的性质和能力。
4.1、基本概念
3.中毒（toxication）
外源性化学物质引起机体病理性功能改变或 器质性病变的现象。
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10.0
水中氟浓度(ppm)
饮水中氟浓度与龋齿数、斑釉齿指数的关系
4.3 毒性作用的机理
4.3.1 干扰正常受体-配体的相互作用
受体(receptor)是组织 细胞的生物大分子，激 素或金属离子与配体 (ligand)相结合，形成配 体–受体复合物，引起 毒性效应。
环境污染物尤其是神经毒物和内分泌干扰物，通过 干扰正常受体–配体相互作用，引起毒性。