环境毒理学 ppt课件

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第三节 环境毒理学实验
• 慢性毒性作用实验
• 以低剂量毒物长期给予实验动物接触，观察其对实验动物所产 生的毒性效应。
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第一节 环境毒理学概述
• 损害作用与非损害作用
• 损害作用。机体的正常形态、生长发育过程受到严重影响， 寿命亦将缩短；机体功能容量或额外应激状态代偿能力降低； 机体维持稳定能力下降；机体对其他某些因素不利影响的易
感性增高。
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第一节 环境毒理学概述
• 损害作用与非损害作用
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第三节 环境毒理学实验
• 急性毒性性作用实验
探明毒物与机体发生短时间接触后所引起的损害作用，找 出毒物的作用途径、剂量与效应的关系，并为进行各种动物实 验提供设计依据。
• 亚急性毒性作用实验
研究环境毒物反复作用于机体引起的损害。通过实验可以 初步估计环境毒物的最大无作用剂量和中毒阈剂量，了解有无 蓄积作用，确定作用的靶器官。
• 同时存在的食物和毒物。
（引自好好学习网， 2005) ppt课件 17
第一节 环境毒理学概述
• 经呼吸道吸收
• 经呼吸道吸收的毒物主要有各种气体、可挥发性固体或液体 的蒸气、各种气溶胶以及较为细微的颗粒物质。
• 影响呼吸道吸收的因素主要有：
• 气体的吸收动态平衡过程； • 颗粒物、气溶胶的吸收和沉积。
• 对正常值范围进行测定。
• 观测指标与对照组相比，具有统计学显著性差异 （P＜0.05），并且符合以下条件，则认为是损害作用。
数值不在正常值范围内 其数值在一般公认“正常值”范围内，但如在停 止接触后，此种差异仍然持续一段时间 其数值在一般公认的“正常值”范围内，但如机 体处于功能或生物化学应激状态下，此种差异更为明 显 损害作用 损害作用 损害作用
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第一节 环境毒理学概述
• 环境毒理学是环境科学的重要组成部分，也是目前 毒理学中一个发展迅速的分支学科。 • 环境毒理学是研究环境污染物、特别是化学污染物 或有毒有害因素对人体和人群的生物学效应和健康 损害及其规律。
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第一节 环境毒理学概述
• 环境毒理学的研究范围不仅仅包括毒物直接对人类 健康的损害，还包括毒物对人类健康的间接损害， 也就是毒物对人类生存环境的影响。例如含氯氟烃 对臭氧层的破坏等。
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第一节 环境毒理学概述
• 特殊转运
• 特殊转运指有一定的载体，具有较强的专一性，有一定的选 择性和主动性，生物膜主动选择某种机体需要或由机体排出 的物质进行的转运。
• 特殊转运分主动转运和促进扩散。
• 膜动转运
• 是细胞与外界环境交换一些大分子物质的过程，其主要特点 是在转运过程中生物膜结构发生变化，转运过程具有特异性， 生物膜呈现主动选择性并消耗一定的能量。 • 胞吞作用和胞吐作用。
第二章
Chapter 2
环境毒理学
Environmental Toxicology
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Brief
• • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 环境毒理学概述 中毒机理研究 环境毒理学实验 不同介质的环境毒理学 系统毒理学
本章主要介绍环境毒理学与环境风险评价相关的内容，包括毒物、毒 性、毒效应、剂量的概念，毒物对生物体的损害与非损害作用，毒物的生 物转运与转化、毒性评价和中毒机理研究等。
• 非损害作用。不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改 变；不引起机体某种功能容量的降低，也不引起机体对额 外应激状态代偿能力的损伤。机体发生的一切生物学变化 应在机体代偿能力范围之内，当机体停止接触该种外毒化 合物后，机体维持体内稳态的能力不应有所降低。
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第一节 环境毒理学概述
• 确定损害作用与非损害作用
• 自然界存在的所有物质都具有潜在的毒性。
• 物质的毒性作用和无毒性作用是相对的，并不存在绝对的界 限。
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第一节 环境毒理学概述
• 毒性
• 不同化学物对机体引起毒效应所需的剂量差别很大。
• 有些化学物，只要接触几微克即可导致死亡，常被称为极毒 化学物；另一些化学物，即使给予几克或更多，也不会引起 有毒效应。
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第二节 中毒机理研究
• 亲电子反应物
• 含有一个缺电子原子（带部分或全部正电荷）的分子。 • 毒物在代谢活化时形成非离子亲电子剂。亲电子反应物经常是 在毒物被细胞色素P-450或其他酶氧化成酮类、环氧化物及芳 烃氧化物、α，β-不饱和酮及醛类、醌类或醌亚胺类以及酰 基卤等过程中形成的。
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第一节 环境毒理学概述
• 随着人类社会生产的发展和生活条件的改善，人们在 从事生产和日常生活中接触化学物的品种和数量越来 越多。 • 从外界环境中摄入而非机体内源产生，在一定条件下 具有生物活性，直接或间接损害人的健康的化学物质， 被称为外来化学物。
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(王宝庆摄， 2011)
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第三节 环境毒理学实验
• 急性毒性作用实验
• 在观察期间应保障实验动物有完全的膳食、充足的饮水及 适宜的温湿度环境，以防止动物出现非中毒性死亡。
• 观察实验动物接触毒物的中毒症状。 • 病理组织学检查。
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第三节 环境毒理学实验
• 亚急性毒性作用实验
• 亚急性毒性是指实验动物连续多日接触较大剂量的毒物所出 现的中毒效应。
（引自好好学习网， 2005) ppt课件 18
第一节 环境毒理学概述
• 经皮肤吸收
• 经皮肤吸收是毒物由外界进入皮肤并经血管和淋巴管进入血 液和淋巴液的过程。
• 经皮肤吸收主要分为两个阶段：第一阶段为穿透角质层的屏 障作用；第二阶段为吸收阶段，须经过颗粒层、棘细胞层、 生发层和真皮。 • 影响因素主要有：毒物的理化性质、皮肤的完整性、人体健 康状况等。
第一节 环境毒理学概述
• 毒理学的研究对象主要为各种来源的外来化学物
工业化学物
环境污染物
食品中的有害成分
农用化学物
生活日用品中的有害成分
生物毒素
医用药物
军用毒剂
放射性核素
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第一节 环境毒理学概述
• 毒物
• 毒物是指在一定条件下，以较小剂量暴露就能引起生物机体 功能性或器质性损伤的化学物质。反之则为非毒物。
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第一节 环境毒理学概述
• 常见剂量
• • • • • • • 绝对致死量（LD100） 半数致死量（LD50） 最小致死量（LDmin） 最大耐受量（LDmax） 半数效应剂量（ED50） 最小有作用剂量（MEL） * 最大无作用剂量（MNEL）
* 毒物与机体接触的时间、方式或途径和观察指标发生改变时， MEL和MNEL也将随之改变。
• 较大剂量，是指小于急性LD50的剂量。
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第三节 环境毒理学实验
• 亚急性毒性作用实验
• 接触时间，食品一般为3～6个月，工业毒物一般1～3个月。 • 观察并记录动物的饮食情况。 • 在接触毒物过程中所出现的中毒症状及出现各症状的先后次序、 时间均应记录和分析。 • 应重视病理学检查。
• 抛物线型。剂量与效应或反应呈非线性关系 • S曲线型。特点是在低剂量范围内，随着剂量增加，反应或效 应强度增高较为缓慢，然后剂量较高时，反应或效应强度也 随之急速增加，但当剂量继续增加时，反应或效应强度增高 又趋向缓慢。曲线开始平缓，继之陡嵴，然后又趋平缓，成 不甚规则的S形曲线。
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（引自好好学习网， 2005) ppt课件
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第一节 环境毒理学概述
• 毒物的生物转化
• 毒物通过不同途径被吸收进入体内后，将发生一系列化学变 化并形成一些分解产物或衍生物。
• 主要在肝部进行。
• 包括降解反应和结合反应。
• 生物转化的意义
• 对于判定毒物对机体的影响有重要作用。通过对生物转化作 用的研究，可以探求毒物活性基因、活性分子的重要规律， 为防治其对机体损伤有重要意义。
化学毒物 吸收、分布、代谢、排泄 毒 与靶分子相互作用 细胞功能失调、损伤 性
细胞修复功能失调
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第二节 中毒机理研究
• 分离活性代谢产物
• 绝大多数毒物的毒性，主要是由于其代氧和氧化氮转变为：亲 电子、自由基、亲核物、氧化还原性反应物。
第二节 中毒机理研究
• 在环境毒理学史中，对砷、氟乙酸、四氯化碳与农 药有机磷等中毒机理的研究具有重要的历史意义。 • 研究中毒机理主要有两方面：
• 确定靶点；
• 分离活性代谢产物。
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第二节 中毒机理研究
• 确定靶点
• 确定生物大分子靶点或内源靶分子（如受体、酶、DNA、微丝 蛋白、脂质），即要回答何种生物大分子是该毒物的靶点。
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第一节 环境毒理学概述
• 毒物的生物转运和转化
• 毒物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程称为毒 物的生物转运。
• 被动转运、特殊转运和膜动转运。
• 被动转运
• 被动转运的特点是转运过程中生物膜不具有主动性，不消 耗能量，被转运的物质只能从高浓度流入低浓度。
• 简单扩散和滤过。
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• 慢性毒性作用实验
探查低剂量环境毒物长期作用于机体所引起的损害，确定 一种环境毒物对机体的最大无作用剂量和中毒阈剂量，为制定 环境卫生标准提供依据。
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第三节 环境毒理学实验
• 急性毒性作用实验
• 急性毒性是指机体（人或实验动物）一次（或24小时内多次） 接触毒物之后所引起的中毒效应，甚至引起死亡。
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第二节 中毒机理研究
• 活性氧
• 体内的自由基以含氧自由基为主，活性氧包括：超氧阴离子 自由基、羟自由基、单线态氧、过氧化氢以及由此衍生的氢 过氧基、烷氧自由基、烷基过氧化物自由基、氢过氧化物。 它们一般都是高度活化的，具有很强的氧化反应能力，总是 试图夺取其它原子或基团的电子。活性氧所引起的损害也称 氧化性应激作用。
• 毒效应
• 化学物的有害效应或毒效应是指进入体内的化学物其代谢物 达到一定剂量，并与靶（器官、组织、细胞、分子）相互作 用所引起的不良生物学改变。
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第一节 环境毒理学概述
• 剂量
• 剂量是决定外来化学物对生物机体损害作用的重要因素。
• 剂量的概念较为广泛。
剂量概念的不同表述
给予机体的数量 与机体接触的毒物的数量 毒物吸收进入机体的数量 毒物在靶器官作用部位或体液中的浓度或含量
• 最大无作用剂量是指在一定时间内，一种外源化学物按一定方 式或途径与机体接触，根据目前认识水平，用最灵敏的实验方 法和观察指标，未能观察到任何对机体的损害作用的最高剂量， 也称为未观察到损害作用的剂量。
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第一节 环境毒理学概述
• 剂量-效应类型
• 直线型。效应或反应强度与剂量呈直线关系
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第一节 环境毒理学概述
• 剂量-效应
• 化学物作用于生物机体时的剂量与引起生物作用的发生率或计量强度 之间的相互关系。
• 最小有作用剂量或称阈剂量或阈浓度：是指在一定时间内，一 种毒物按一定方式或途径与机体接触，能使某项灵敏的观察指 标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂 量，也称中毒阈剂量。
• 目的主要是求出受试化合物对一种或几种实验动物的致死剂 量 （通常以LD50为参数）。
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第三节 环境毒理学实验
• 急性毒性作用实验
• 选择实验动物时，要求在其接触毒物之后的毒性反应，应当 与人接触该毒物的毒性反应基本一致。 • 对一个未知毒性的毒物求其LD50（LC50），应先做预实验。计 算实验动物接触化合物之后两周内的总死亡数。
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第二节 中毒机理研究
• 自由基
• 自由基在机体内主要来源有两个：一是细胞正常生理过程产生； 二是化学毒物在体内代谢过程产生。
• 许多毒物可通过各种不同途径产生自由基，但其中最主要的途 径是通过氧化-还原反应。
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第二节 中毒机理研究
• 亲核物
• 亲核物的形成是毒物活化作用较少见的一种机制。例如：苦 杏仁经肠道β-糖苷酶催化形成氰化物，丙烯氰环氧化和随后谷 胱甘肽结合形成的氰化物，以及硝普钠经巯基诱导降解后形 成氰化物等。
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第一节 环境毒理学概述
• 毒物的吸收
• 一般情况下，毒物的吸收途径主要是胃肠道、呼吸道和皮 肤。
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第一节 环境毒理学概述
• 胃肠道吸收
• 毒物进入机体的重要途径，小肠是主要吸收部位。
• 影响胃肠道吸收的因素主要有： • 毒物的性质（分散度、解离状态等）；
• 机体方面的影响（pH等）；