神经行为毒理学研究方法共38页文档
《神经毒理学方法》课件
目录
神经毒理学概述神经毒理学研究方法神经毒理学实验设计神经毒理学研究的应用神经毒理学研究面临的挑战与展望
01
CHAPTER
神经系统的影响，有助于预防和治疗神经系统疾病。
保障人类健康
研究有毒物质对野生动物神经系统的影响，有助于保护生态平衡和生物多样性。
研究职业暴露于有害物质对神经系统的影响，如工业生产中的化学物质、重金属和辐射等。
总结词
许多职业暴露于有害物质，如化工原料、油漆涂料、重金属和辐射等，都可能对神经系统产生毒性作用。这些有害物质可能引起神经元的损伤、神经递质的失衡和炎症反应等问题，导致职业性神经疾病的发生。因此，对于职业暴露于有害物质的人员，需要采取有效的防护措施，以减少对神经系统的损害。
数据分析
运用统计学方法对数据进行处理和分析，评估受试物质对神经系统的影响。
04
CHAPTER
神经毒理学研究的应用
总结词
研究药物对神经系统的作用，包括药物的疗效、副作用以及药物依赖性的形成。
详细描述
药物对神经系统的作用是复杂的，不同的药物对神经系统的作用机制和效果也不同。一些药物如抗精神病药、抗抑郁药和镇静剂等，可能会影响神经递质的平衡，导致一系列的神经系统症状，如焦虑、抑郁、失眠和运动障碍等。此外，长期使用某些药物还可能引起药物依赖性，对神经系统造成长期的损害。
VS
利用抗体标记特定的神经元或蛋白质，通过显微镜观察其在组织中的分布和表达情况。
免疫印迹技术
利用抗体检测蛋白质的表达和修饰情况，了解神经毒物对蛋白质的调控作用。
免疫组织化学技术
通过观察动物行为的变化，评估神经毒物对神经系统功能的影响，包括学习、记忆、运动和感觉等方面的测试。
神经毒理学
神经毒性及神经毒理学
神经毒性：外源化合物引起神经系统功能和结
构损伤的能力
神经毒理学：神经科学和毒理学的交叉学科。主
要研究外源化合物对神经系统作用引起的功能性或 器质性损害、损害类型和特点、损害作用机制
铅 饮酒
甲基汞汞 海洛因
神经毒物可泛指引起机体神经系统功能或结构损 伤的外源性的物理、化学或生物因素。 外源性的化学物引起的神经毒性是损伤机体神经 系统的主要因素，污染环境后会持续存在于我们 的生产和生活环境中
Ca2+通道 Ca2+通道在神经和肌肉活动中（包括神经递质和激素释放、 动作电位的生成和兴奋性收缩偶联等）发挥着重要作用， 因此是许多治疗药物、神经毒素和神经毒物的潜在作用靶 部位。传统上将电压依赖性Ca2+通道分为四型，即T-型、 L-型、N-型和P-型 杀虫剂胺菊酯——阻断成神经细胞瘤细胞和窦房结细胞的 T-型Ca2+通道。 辛醇——选择性阻断下橄榄体神经元T-型Ca2+通道，在 成神经细胞瘤细胞中阻断T-型和L-型Ca2+通道。 铅——是一种较强的N-型Ca2+通道非选择性阻断物。
受体可被看作是能与毒物发生高亲和性反应并产生 特殊效应的大分子。 1. 毒物分子可模拟内源性配基，引起激动剂样作用。 2. 毒物分子可能结合于受体，但并不引起激活效应， 而是阻断内源性配基的作用（即拮抗作用） 3. 毒物可能对受体产生变构效应。如有些毒物不是 结合于内源性配基的同一位点，而是结合于生物大 分子的相邻部位，这种作用可引起构象变化而影响 受体与神经递质的结合。 由谷氨酸传递的神经毒性被称为兴奋毒性 （excitoxicity）。
按理化性质、用途 1. 金属类 2. 溶剂类 3. 气体类 4. 农药类 5. 药物 6. 天然毒素
神经毒理
• 1、结构性损害：
• 1）缺氧性损害 • 单纯性大脑缺氧:高浓度的二氧化碳、氮气、
甲烷等
• 细胞毒性缺氧：供氧和供血充足但细胞能 量代谢过程被阻断如：氰化物、二硝基苯 酚
• 缺血性缺氧：由于供血不足导致缺氧 • 心脏骤停或急性中毒合并心力衰竭
• 星形胶质细胞直接引起中枢神经系统损伤 • 星形胶质细胞肿胀引起递质释放 • 星形胶质细胞在许多退行性神经疾病发生
中发挥作用
• 亨廷顿舞蹈病 • 星形胶质细胞参与中枢神经系统免疫反应
五、细胞骨架与神经毒性
• 作用 • 维持细胞形态，保持细胞内部的有序性，
参与细胞分裂、分化，物质能量转换、信 息传递、细胞分裂、分化等密切相关 • 主要有：中间丝、微管、微丝 • 毒性物质： • 细胞骨架 长春新碱，秋水仙碱 • 神经丝 正己烷 二硫化碳、丙烯酰胺
吸入高浓度汞蒸气可引起发热、化学性气管支气管炎 和肺炎，出现呼吸衰竭，亦可发生急性肾功能衰竭。
皮肤接触汞及其化合物可引起接触性皮炎，具有变态 反应性质。皮疹为红斑丘疹，可融合成片或形成水疱，愈 后遗有色素沉着。
二、慢性汞中毒
• 常为职业性吸入汞蒸气所致，少数患者亦可由于应用 汞制剂引起。
• 精神-神经症状可先有头昏、头痛、失眠、多梦，随后 有情绪激动或抑郁、焦虑和胆怯以及植物神经功能紊乱 的表现等。肌肉震颤先见于手指、眼睑和舌，以后累及 手臂、下肢和头部，甚至全身。
• 2）毒物特异性损害：包括中枢神经系统特 异性损害、周围神经系统特异性损害、中 枢周围混合型特异性损害。
• 能引起中枢神经系统损害的毒物：铅、 MPTP、锰、可卡因、大量饮酒
• 能引起周围神经系统特异性损害的毒物： 有机磷、丙烯酰胺、正已烷、氯丙烯、铅、 砷、二硫化碳
神经和神经行为毒理学
（2）慢性中毒性脑病：神经毒物慢性重度暴露引起的
• 震颤麻痹综合症（锰、二硫化碳等）
• 中毒性精神分裂症（四乙铅、二硫化碳、汽油等）
• 中毒性痴呆（铅、汞、铊、锰等）
1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病（51人）。这种 病症最初出现在猫身上（1950年），被称为“猫舞蹈症”。 病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自 杀猫”。随后不久（1953年），此地也发现了患这种病症 的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿 不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉 丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋， 身体弯弓高叫，直至死亡。当时这种病由于病因不明而被 叫“怪病”。 这个镇有4万居民，几年中先后有1万人不同 程度的患有此种病状。此后也确认了先天性水俣病。
第一节神经系统的解剖、生理特 点与毒作用的关系
1.神经系统的细胞组成及功能： 神经细胞（神经元）：具有接受刺激和迅 速传导神经冲动的能力。 神经胶质细胞：对神经元起支持、保护、 分隔、营养等作用。
神经元和髓鞘
神经胶质细胞
•
•
•
Astrocytes - star-shaped cells that help support the nutritional, immunological, and structural requirements of neurons. Oligodendrocytes - cells responsible for making the "insulation" of neurons called myelin, a substance critical to the effective transmission of nerve impulses. Microglia - cells that are activated by injury, infection, or degeneration to produce inflammation, remove dead tissue, and help fight infections.
神经毒理——精选推荐
神经系统和行为毒理学一、概述神经系统是机体情感、思维、运动、神经内分泌功能、免疫功能及循环功能调节的中心。
中枢神经系统是接受来自周围神经系统、内分泌系统和免疫系统的信息，然后整合这些信息并且调节这些输入信息的系统。
神经系统在全身生理调控方面发挥着主要作用，实际上所有生理功能均受神经系统影响或控制。
其它系统(如循环和生殖系统)可为神经系统提供信息，后者反过来再控制前者的功能活动。
神经系统还能整合不同器官系统的各种功能。
因此，神经功能障碍所造成的危害远远超出了神经系统本身，而其它系统功能失调反过来也会改变神经系统的功能。
神经系统有其自身的结构特点。
除了神经元以外，中枢神经系统包含血—脑屏障 (blood-brain barrier，BBB)，而外周神经系统存在血—神经屏障 (blood-nerve barrier，BNB)系统，这些结构在神经组织代谢调控方面具有重要作用。
神经细胞骨架结构 (包括神经细胞中的微管和神经丝)不再简单地被看作为支持细胞结构的细胞器。
这些结构对维持神经细胞的功能和生存至关重要。
许多神经毒物如重金属和有机溶剂都可破坏这些结构，引起神经系统各种退行性和功能性变化。
过去人们一直认为胶质细胞的功能是支持作用，其中星形细胞起连接支撑和损伤后的疤痕形成的作用，而少突细胞在中枢神经系统参与轴突髓鞘的形成。
目前认为，神经星形胶质细胞与神经代谢、修复和神经元损伤密切相关。
人类最早认识可引起机体神经系统损伤的神经毒物，主要是动植物中的天然毒素，如箭毒、蛇毒。
到公元前370年古希腊时代，希波克拉底医生开始认识到昏迷、惊厥和严重腹绞痛与接触高浓度铅有关。
大量食入鹰嘴豆可产生一种中枢运动系统疾病——山黧豆中毒（lathyrism），这种疾病最初特征表现为痉挛性步态和深肌腱反射亢进，进一步出现巴彬斯基反射症状，最终下肢功能丧失。
十九世纪工业革命以后，随着工业的发展，环境化学物引起的神经系统损伤的事件也越来越多。
神经毒理学方法专家讲座
神经毒理学方法
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五、脑成像技术 脑成像技术很多，有颅骨X射线成像技
术、同位素脑扫描、计算机断层扫描、核 磁共振成像、正电子发射断层扫描术及单 光子发射计算机断层摄影等。
如1997年姜锋杰报道了慢性锰中毒颅脑 CT改变，为锰中毒诊疗提供了新参考依据。
神经毒理学方法
பைடு நூலகம்
神经毒理学方法
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神经毒理学
是研究外源化学物对神经系统各部分所引 发结构和功效损坏作用一门学科。它主要 应用神经解剖、神经病理、神经生化、神 经药理和分子生物学学科理论和技术，研 究神经毒物在机体内代谢、毒性效应发生 类型、特征、主要临床表现及其生化和分 子机制，为中毒预防提供科学依据。神经 毒理学可看作既属于毒理学分支,又深深扎 根与神经科学一门交叉学科
一、人体研究 二、动物试验 三、离体组织或细胞试验
神经毒理学方法
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就人体研究而言，其研究方法与动物试验， 离体试验有显著不一样，除了对一些特殊 志愿者研究外，全部神经毒效应不能采取 人体进行研究。只能在接触一些神经毒物 或中毒后进行一些神经系统功效临床观察 和检测；测定外周血、尿等替换指标，作 为评价接触神经毒物生物标志物；死后组 织病理学检验。
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▲ 神经毒性评价方法
一、神经病理学方法
神经病理形态或组织化学改变是确认神经损 害及其病变可逆性程度主要伎俩，也是确认神经 毒性最经典方法。普通研究思绪，先进行肉眼观 察，并辅以脑绝对和相对重量；其次，在光学显 微镜下观察基本病变，确定病变脑区后，可深入 取材作电镜检验。为了确认神经毒性细胞特异性 及一些特殊生化过程影响，需用神经系统组织化 学等方法检验。
神经行为毒理学概述
神经行为毒理学概述神经行为毒理学的概念神经行为毒理学是研究环境中有害因素对正在发育的、成熟的和老化的神经系统产生不良影响的一门学科。
人类的中枢神经系统对外界危害因素极为敏感，当受到外来化学物的刺激以后，往往是在各脏器系统出现明显病理损害之前，其功能性的改变就已显现；此种功能性改变反过来也反映了神经系统的内在损害。
因此，目前认为，利用神经行为毒理学的方法研究外来化学物对机体的损害作用，检测中枢神经系统亚临床改变，并以此为指征确定外来化合物的阈剂量，可以为制定卫生限量标准提供较为灵敏的、早期的、严格的检测手段和试验依据。
神经行为毒理学主要应用心理学、行为科学和神经生理方法，如经典的条件反射、程序式行为操作反射等，研究毒物對实验动物的认识、识别、记忆、学习能力和行为表现等的影响，探索早期可逆性有害效应，为制订卫生标准提供科学依据。
也常应用世界卫生组织的神经行为核心试验成套组合方法对职业性接触有害物质人群进行健康监护，提供早期有害效应的信息。
行为毒理学的方法行为毒理学试验方法可以分为一般行为毒理学和行为致畸学两大类。
一般行为毒理学主要包括：①一般行为；②学习能力；③感觉功能；④活动能力；⑤药理学反应性；⑥神经运动能力等6个方面。
人和动物的行为致畸学主要包括生长、发育过程中，尤其是胚胎发育期间接触某些化学物质所引起的行为和发育异常。
化学物质行为毒性研究问题的提出：第二次世界大战之前，评价一种化学物质是否具有毒性是以半数致死量（LD50）为指标，这是人类对化学物质安全性毒理学评价的最初阶段；自第二次世界大战到本世纪六十年代末期，人们开始将亚急性和慢性毒理学试验用于评价化学物质的毒性；五十年代末期，震惊世界的“反应停”（thalidomide）事件，对毒理学发展起到一个巨大的推动作用，使人们认识到对化学物质安全性评价仅用急性、亚急性、慢性毒理学试验是不够全面的，还需要做相应的致畸试验［1］。
我国自1984年试行“食品安全毒理学评价程度”以来，使食品安全性评价工作逐步纳入法律监督的轨道上来。
神经系统和行为毒理学
溴乙啶
碲 六氯酚
人类资料不足
后肢麻痹 易怒、意识模糊
髓鞘水肿、大脑白质细 胞间质水肿 脱髓鞘性神经元病变
大脑水肿、中枢和外周 神经髓鞘水肿
冠心宁
三乙锡
外周神经病变 手足肌肉无力
脱髓鞘性神经元病变
头痛、畏光、呕吐、 髓鞘水肿 截瘫
4.与神经传导有关的毒性作用
毒物对神经系统的作用并不引起结 构变化，而是表现为精神行为异常。 机制：通过改变神经递质的质及量、递 质合成酶或影响神经递质重摄取而产生。 尼古丁与胆碱能受体结合产生毒性作 用→心跳加快、血压↑、皮肤血管收缩。 谷氨酸与受体结合导致神经元细胞的 肿胀甚至死亡。
3. 神经突触（synapses）
图7－3 突触结构示意图
4. 受体和神经信号传导
(receptor and neurotransmission) • 突触后膜上的受体是一种膜蛋白，它能与 相应的神经递质的结合而使突触后膜产生兴 奋或抑制; • 突触的兴奋或抑制, 不仅取决于神经递质 的种类，更重要的还取决于受体的类型; 例如：乙酰胆碱受体就有N型（兴奋型） 和M型（多数为兴奋型，少数为抑制型）； 去甲肾上腺素受体亦有和两类； －氨基丁酸是脑内一种抑制性神经递质。
物质对神经行为功能影响的学科。
（五）生化方法
1. 脑组织或体外培养脑片组织 中某些酶活性检测,如NOS、ATPase、 PKC等。 2. 某些神经递质含量或重要信 使分子含量测定 如脑组织中 Ach 、 Ca++ 、 DA 、 5HT、NO，单细胞游离钙等。
（五）生化方法（续）
3、脑片或突触体对某些递质的去极 化释放，如谷氨酸的释放 4、递质代谢的检测 递质合成、包装储存等 递质代谢酶活性，如胆碱酯酶、 MAO等 递质重摄取