毒理学重点笔记考点Word格式文档下载.docx
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指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。
内源化学物:
是指机体内原已存在的和代谢过程中形成的产物或中间产物。
★毒物:
是指较低剂量进入机体后能引起疾病或危及生命的物质。
毒性:
是指化学物引起有害作用的固有的能力。
毒效应:
化学物对机体健康引起的有害作用。
中毒:
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。
1、外源性化学物的分类(按用途及分布范围分类):
工业毒物(工业原料、中间体、辅助剂、杂质等)、
环境污染物(工业“三废”)、食品中有毒物质(天然毒素、食品变质产生的毒素、食品中不合格的添加剂等)、农用化学物(农药、化肥、生长激素等)、嗜好品(香烟、化妆品、日用品中的有害成分)、生物性毒物(微生物、植物、动物产生的毒物)、医用药物(包括兽医用药)、军事毒物、放射性核物(内源性毒物、含氧自由基、含氮自由基、同型半光氨酸)
二、损害作用和非损害作用
损害作用:
是指影响机体行为的生物化学改变,功能紊乱或病理损害,或者降低对外界环境应激的反应能力。
非损害作用:
机体发生的生物学改变应在机体适应代偿能力范围之内,对其它外界不利因素影响的易感性也不应增高。
第二节外源性化学物作用于人体的毒效应谱
一、毒效应谱:
机体接触外源化学物后,取决于外源化学物的性质和剂量,可引起多种变化,称为~,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。
2、剂量-反应关系的毒理学意义:
、有助于发现化学物的毒效应性质;
、所得到的有关参数可用于比较不同化学物的毒性;
、有助于确定机体易感性分布;
、是判断某种化学物与机体出现某种损害作用存在因果关系的重要依据;
、是安全性评价和危险性评价的重要内容。
三、量反应和剂量-效应曲线(整体动物)(p23)
四、质反应和剂量-反应关系曲线(p24)
五、毒物兴奋效应
毒物兴奋性剂量-反应关系曲线的基本形式呈U型曲线,即在低剂量条件下表现为适当的刺激(兴奋)反应,而在高剂量条件下表现为抑制作用。
六、时间因素
时间因素可涉及两个方面:
①发生效应前的时间;
②效应持续的时间。
第四节毒理学的研究方法
毒理学的研究方法:
1、体内试验(整体动物试验)
2、体外试验:
利用游离器官、培养的细胞或细胞器、生物模拟系统进行毒理学研究、
3、人体观察:
通过中毒事故的处理或治疗,可以直接获得关于人体的毒理学资料,主要评价新药的安全性。
4、流行病学研究
第五节毒性参数和安全限量
一、毒性参数和安全限量
(一)致死剂量/浓度(毒性上限参数):
是在急性毒性试验中以死亡为终点的各项毒性参数。
1、★.绝对致死剂量/浓度(LD100或LC100):
指引起一组受试实验动物全部死亡的最低剂量或浓度。
2.★半数致死剂量或浓度(LD50,LC50):
是指引起一组受试实验动物半数死亡的剂量或浓度。
(mg/kg,mg/M3)LD50值越小,表示毒物的毒性越强;
反之,LD50值越大,毒物的毒性越低。
★半数耐受限量(TLm):
表示一群水生生物中50%个体在一定时间内可以耐受(不死亡)的某种外源化学物在水中的浓度。
(mg/L)
3.★最小致死剂量或浓度(MLD,LD01/MLC,LC01):
指一组受试实验动物中,引起个别动物死亡的最小剂量或浓度。
4.★最大非致死剂量或浓度(LD0或LC0):
指一组受试实验动物中,不引起动物死亡的最大剂量或浓度。
(二)★观察到有害作用的最低水平(LOAEL):
在规定的暴露条件下,通过实验和观察,一种物质引起机体(人或实验动物)某种有害作用的最低剂量或浓度。
(三)★未观察到有害作用水平(NOAEL):
在规定的暴露条件下,通过实验和观察,一种外源化学物不引起机体(人或实验动物)可检测到的有害作用的最高剂量或浓度。
(四)★阈值:
为一种物质使机体(人或实验动物)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。
(NOAEL-LOAEL之间)
有阈值(一般毒性、致畸作用)无阈值(致癌、致突变)
(五)★安全限值
1、对毒效应有阈值的化学物:
制定安全限值前提是获取LOAEL或NOAEL
安全限值:
每日允许摄入量(ADI)、参考剂量(RfD)、参考浓度(RfC)、最容许容许浓度(MAC)等。
2、对毒效应无阈值的化学物,不能利用安全限值的的概念,只能引入实际安全剂量(VSD)的的概念。
安全限值
动物试验外推到人通常有3种基本方法:
①利用不确定系数(安全系数);
(有阈值-安全系数/无阈值-人实际安全剂量)
②利用药物动力学外推;
③利用数学模型。
二、剂量-反应关系比较
1、比较剂量-反应关系
★急性毒作用带(Zac):
为半数致死剂量与急性阈剂量的比值。
(Zac=LD50/Limac)
Zac值小,表示化学物从产生轻微损害作用到导致急性死亡的剂量范围窄,引起死亡的危险性大;
反之,说明引起急性死亡的危险性小。
★慢性毒作用带(Zch):
急性阈剂量与慢性阈剂量的比值。
Zch=Limac/Limch
Zch值大,表示Limac与Limch之间的剂量范围大,由轻微的慢性毒效应到较为明显的急性中毒之间剂量范围宽,易被忽略,故发生慢性中毒的危险性大;
反之,则说明发生慢性中毒的危险性小。
3、药物的治疗指数和安全范围
治疗指数(TI)=LD50/ED50TI越大安全越大安全性越高。
安全范围(MOS)=LD01/ED99
4、安全范围和暴露范围
暴露范围(MOE):
作为衡量人群“暴露量”估计值与动物实验中获得的NOAEL差异大小的指标。
MOE大,发生有害作用危险性小。
表示方式:
MOE=NOAEL/人群暴露量
安全范围(MOS):
是人群“暴露值”估计值与安全值差异大小的指标。
MOS大,发生有害作用危险性大。
MOS=人群暴露量/安全限量
5、强度和效能
强度:
指相等效能时剂量的差别。
效能:
是指效应的差别。
(以最大效应代表效能)
第三章外源化学物在体内的生物转运和生物转化
机体对外源化学物的处置包括:
吸收、分布、代谢、排泄,又称ADME过程
1、生物转运:
吸收、分布和排泄具有共性,即都是外源化学物穿越生物膜的过程,且其本身的结构和性质补发生变化。
2、生物转化(代谢转化):
代谢则不同,是外源化学物转化为新的衍生物的过程,形成的产物结构与性质均发生了改变。
代谢、排泄过程合称消除。
外来化合物对机体的毒性,一般取决于:
化学物自身固有的毒性和机体接触的剂量;
外来化合物或其活性代谢产物在靶器官中的浓度及持续时间。
研究化学毒物在体内的ADEM的意义:
有助于阐明外源化学物单独作用或联合作用所致毒效应的机理及物种差异存在的原因,为机体化学毒物中毒的预防和治疗提供科学依据。
第一节外源化学物在体内的生物转运
★一.生物膜与生物转运
1、生物膜:
是将细胞或细胞器与周围环境分开的半透膜。
是细胞膜(质膜)和细胞器膜的总称。
2、生物膜的结构特点:
是一种可朔的、具有流动性的脂质与蛋白质镶嵌而成的双层结构,厚度约为7~9nm。
(流动镶嵌模型)
生物膜上充满水份的孔道——膜孔
3、生物膜的功能:
隔离功能,将细胞或细胞器与周围环境分隔开以保持内环境稳定;
内外环境物质交换的屏障;
是进行许多重要生化反应和生命现象的场所。
二、外源化学物通过生物膜的方式
1、被动转运——简单扩散(脂溶扩散)、滤过
被动转运:
是外源化学物顺浓度梯度通过生物膜的过程,不消耗能量。
(1)简单扩散(脂溶扩散)★特点:
不消耗能量,不需要载体,不受饱和限速和竞争抑制的影响。
★具备条件:
外源化学物有脂溶性,膜两侧存在浓度梯度,化学物以非解离状态存在。
(2)★脂/水分配系数:
指当一种物质在脂相和水相之间的分配达到平衡时,其在脂相和水相中溶解度的比值。
(3)滤过:
是一些水溶性小分子化合物通过生物膜上亲水孔道的过程。
2、特殊转运——主动转运、易化扩散、膜动转运(吞噬、胞饮和胞吐作用)
(1)主动转运:
指外源化学物在载体参与下,逆浓度梯度通过生物膜转运过程。
特点:
转运的量受限;
需消耗能量;
对化学物有特异选择性;
使用同一转运系统的外源化学物之间可发生竞争性抑制。
主动转运对于外源化学物在体内分布不均匀及排泄具有重要意义。
(2)易化扩散(载体扩散):
需载体参加,故对底物有特异选择性、饱和性和竞争性。
顺浓度梯度转运,不需消耗能量.
(3)膜动转运:
有吞噬作用和胞饮作用
对固体颗粒物的胞吞称吞噬;
对液滴的胞吞称胞饮。
(细胞外→细胞内)
胞吐作用(细胞内→细胞外)
二.吸收:
是指外源化学物从接触部位透过生物膜进入血液循环的过程。
吸收途径:
消化道、呼吸道、皮肤、注射(肌肉、静脉、腹腔、皮下等)
三.分布:
外源化学物通过吸收进入血液或体液后,随血流和淋巴液分散到全身组织的过程。
影响分布的主要因素:
1)器官组织的血流量;
2)化学物与器官的亲和力;
3)化学物在血液中的存在状态及穿透生物膜的能力;
4)化学物进入器官和组织时是否有屏障。
1、蓄积:
外源化学物以相对较高浓度富集于某些组织器官的现象。
2、贮存库:
毒物蓄积的部位。
(外源化学物的蓄积部位可能是其靶器官)
化学毒物在体内贮存作用的意义:
1)可减少靶器官中毒物的量,对急性中毒有保护作用。
2)贮存库中的蓄积的毒物是慢性毒性作用发生的物质基础。
体内主要贮存库有:
1)血浆蛋白,2)肝、肾,3)脂肪,4)骨骼。
3、特殊的屏障:
血-脑屏障、胎盘屏障
★四、排泄:
外源化学物及其代谢产物经不同途径排出机体的过程。
排泄途径:
肾(尿液)、粪便、肺(呼吸)、脑积液、汗液、乳汁、唾液等。
第二节外源化学物在体内的生物转化
★生物转化(代谢转化):
是指外源性化学物在机体内经酶促反应或非酶促反应而形成代谢产物的过程。
★一、生物转化的意义:
代谢解毒:
外源化学物经生物转化,成为低毒或无毒代谢物的过程。
代谢活化(生物活化):
外源化学物经生物转化后,毒性非但没有减弱,反而明显增强,甚至产生致突变、致癌和致畸作用的现象。
代谢活化产物(活性中间产物)包括:
1.亲电子剂、2.自由剂、3.亲核剂、4.氧化还原反应物
二、生物转化酶
三、生物转化的类型
Ⅰ相反应:
包括氧化反应、还原反应、水解反应
Ⅱ相反应:
结合反应
1、氧化反应:
细胞色素P-450酶系:
又称混合功能氧化酶(MFO)/单加氧酶)
★P-450催化氧化的总反应:
底物(RH)+O2+NADPH+H+——→产物(ROH)+H2O+NADP+
★四、影响外源化学物生物转化的某些因素:
遗传因素、环境因素
1、毒物代谢酶的遗传多态性
遗传多态性:
是指在群体中出现了频率大于1%的多种等位基因形式。
2、毒物代谢酶的诱导和阻遏
酶的诱导:
外源化学物引起某些代谢酶的合成增加并伴活力增强的现象。
(凡具有诱导效应的毒物称为诱导剂)
酶的阻遏:
指对某些代谢酶诱导的同时可阻遏另一些代谢酶的合成。
3、毒物代谢酶的抑制与激活
酶激活:
指外源化学物直接作用于酶蛋白,使其活性增加,但不涉及酶蛋白的诱导合成。
酶抑制包括两类:
1.竞争性抑制2.非竞争性抑制
第三节毒物动力学
1、毒物动力学:
研究外源化学物的数量在ADME过程中的动态变化规律。
2、毒物动力学研究的目的:
通过建立数学模型,计算求出各项动力学参数,以定量描述机体对外源化学物处置的特征。
毒物动力学研究对于明确靶器官、揭示外源化学物或其代谢产物的水平与毒效应强度和性质之间的关系、探究中毒机理具有重要意义。
一、经典毒物动力学
基本概念
●速率型
一级速率过程:
指毒物在体内某一瞬间的变化速率与其瞬时含量的一次方呈正比。
毒物的生物半衰期恒定;
单位时间内消除毒物的量与体存量呈正比;
其半对数时-量曲线为一条直线。
零级速率过程:
指毒物在体内某一瞬间的变化速率与其瞬时含量的另次方呈正比。
特点:
单位时间内消除毒物的量恒定,相当于机体的最大消除能力,而与机体存量无关;
第四章毒作用机制
终毒物:
是指与生物靶分子(如受体、酶、DNA、微丝蛋白、脂质)反应或严重地改变生物学(微)环境、启动结构(或)功能改变(其结构表现为毒性)的化学物。
增毒:
外源化学物在体内经体内经生物转化为终毒物的过程。
解毒:
消除终毒物或阻止终毒物生成的生物转化过程。
第五章毒作用影响因素
指外源化学物造成机体损害的能力。
毒作用(毒效应):
指机体接触化学物后所致的各种生物学变化。
主要影响因素:
化学物因素、机体因素、外源化学物与机体所处的环境条件、化学物的联合作用
第一节化学物因素
一、化学结构:
直接影响其毒作用的性质和毒性的大小
化学结构与毒性的关系:
取代基的影响、异构体和立体构型的影响、同系物的碳原子数和结构的影响
二.理化性质
(一)溶解度
★脂/水分配系数:
指达到动态平衡时化学物在脂相(正辛醇)和水相中的溶解分配率的平衡系数。
(二)分子量和微粒的大小
分散度越大粒子越小,其比表面越大,表面活性越大。
(三)挥发性
相对毒性=绝对毒性(LC50)比值×
挥发度比值
(四)气态物质的血/气分配系数
★血/气分配系数:
当呼吸膜两侧气体的分压达到动态平衡时,其在血液中的浓度和肺泡气中的浓度之比。
(五)比重
(六)电离度和荷电性
三、不纯物和外源化学物的稳定性
1、化学物的纯度:
评价外源化学物的毒性应尽可能采用其纯品。
除草剂2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5-T),四氯二苯-对位-二噁英(TCDD)
2、化学物的稳定性:
毒物在使用情况下补稳定可能影响其毒性。
第二节机体因素
一、物种、品系及个体的遗传学差异
(一)解剖、生理学的差异:
其根本原因是基因组的不同,表现在解剖、生理学和代谢过程的不同。
(二)代谢的差异:
包括量的差异和质的差异,是音像外源化学物的主要因素。
(三)修复能力的个体差异:
不同组织对化学物所致损害的修复能力又差异,如脑组织的再生能力差,而肝、肾等器官再生能力强。
二、宿主其它因素对于毒性作用敏感性的影响:
健康状况、年龄、性别、营养条件、生活方式
第三节环境因素
一、气象条件:
气温、湿度、气压
二、季节或昼夜节律
三、动物笼养形式
四、外源化学物的接触特征和赋型剂
(一)接触途径:
静脉注射≈吸入>
腹腔注射≥肌肉注射>皮下注射>皮内注射>口服>
经皮
(二)接触持续时间:
急性大剂量与较长时间低剂量染毒的毒性表现不同,慢性重复染毒在每次给要之后除了长期的、低水平的或慢性的效应之外也可能引起一些急性效应。
(三)接触频率:
一定剂量的外源化学物,一次全部给予动物时可引起严重中毒,若分多次给予可能只引起轻微的毒作应,甚至不引起毒作用。
(四)溶剂或助溶剂:
要求是无毒的、不与受试物发生化学反应、不影响受试物的毒性、受试物在溶剂或助溶剂中稳定。
第四节化学物的联合作用
联合作用:
同时或先后接触两种或两种以上外源化学物对机体产生的毒性作用。
★一、非交互作用(non-interaction)
(一)相加作用:
多个化学物对机体产生联合作用的毒性效应等于各个化学物单独对机体产生效应的算术总和。
(1+1=2)如:
刺激性气体、同分异构体物、PCB-TCDD
(二)独立作用:
外源化学物对机体产生联合作用所表现的毒效应为各自的毒效应。
(1+1=1+1)
★二、交互作用
交互作用:
两种或两种以上外源化学物造成比预期的相加作用更强(协同、增强)或更弱(拮抗)的联合作用。
协同作用:
外源化学物对机体产生的联合作用总毒性效应,大于各个化学物单独对机体作用时产生的毒性效应总和。
(1+1>2)如:
马拉硫磷-苯硫磷
加强作用:
指一种化学物对某器官或系统并无毒性,但与另一种化学物同时或先后暴露时使其毒性效应增强,称为加强作用。
(0+1>1)如:
促癌剂、助癌剂
拮抗作用(抑制作用):
化学物对机体产生的联合作用毒效应低于各个化学物单独对机体的毒效应总和。
(1+1<
2)如:
功能拮抗(去甲肾上腺宿治疗巴比妥中毒)、化学拮抗(二巯基丙醇-重金属中毒)、灭活、处置拮抗、受体拮抗。
一些物理因素与化学毒物共同作用于机体时,可影响化学物的毒性:
1、温度在30℃以上时,酚和甲醛的联合毒性作用增强。
2、紫外线照射不足和高温都可使机体对六氯苯的抵抗力降低,而最适剂量的紫外线照射,可提高机体对六氯苯的耐受性。
3、噪声能增加耳毒性药物如卡那霉素对耳蜗的损害作用。
一些能引起代谢低下、体温下降的毒物,在低温条件下毒性作用增加。
第六章外源化学物的一般毒性作用
★一般毒性作用(基础毒性)——外源性化学物在一定的剂量、一定的接触时间和一定接触方式下对实验动物产生的综合毒性能力。
第一节急性毒性作用
一、概述
(一)急性毒性概念
急性毒性:
是指机体(人或实验动物)一次或24小时内多次接触一定剂量外源化学物后在短期内所发生的毒作用及死亡。
(二)急性毒性试验目的:
1.求出LD50(或LC50)及其它急性毒性参数,根据LD50值进行急性毒性分级;
2.通过观察动物中毒表现、毒作用强度和死亡情况,初步评价毒物对机体的毒效应特征、靶器官、剂量-反关系和对人体产生损害的危险性。
3.为进一步毒理学试验的剂量设计及观察指标提供参考依据;
4.为毒性机制研究提供初步线索。
二、急性毒性试验方法的要点:
1、经典的急性毒性试验:
以死亡为试验观察终点,常采用的方法有概率单位法、改进寇氏法、霍恩氏法等。
2、急性毒性替代试验:
OECD推荐固定剂量法、急性毒性分级法、上-下移动法等。
(一)经典的急性毒性试验
1、实验动物的选择和要求:
大鼠为首选动物。
品系、年龄(体重)、性别等。
2、受试物配制及染毒容量:
等容量、等体积
3、染毒途径:
应选择人实际接触的途径为实验染毒途径。
4、实验观察期限:
一般为14天。
(二)急性毒性替代试验
1、固定剂量法:
试验不以动物死亡作为观察终点;
利用预先选定的或固定的一系列剂量染毒;
节省动物。
2、急性毒性分级法:
以动物死亡为终点的分阶段试验法;
每阶段动物3只;
平均2~4个阶段;
3、上-下移动法:
以动物死亡为终点;
每个剂量一只动物;
(三)毒性作用观察:
中毒症状出现及消失的时间、症状发展过程、体重变化、死亡出现时间、病理学检查、实验观察时间(14天)
★三、LD50应用中的有关问题
半数致死剂量(LD50)或半数致死浓度(LC50):
是指化学物质引起一半受试对象出现死亡所需的剂量(或浓度)。
1、LD50的毒理学意义(药物):
、可用来比较不同药物毒性的大小;
、可计算药物的治疗指数,药效剂量和毒性剂量的距离;
、为后续毒理学试验提供剂量设计的依据;
、比较不同途径的LD50值,获得生物利用度的信息;
、可用于推测人类中毒剂量和中毒体征。
2、LD50的局限性:
、无法反映毒作用特征;
、LD50波动性大,影响因素多,重现性差;
、动物种属差异对LD50的影响大;
、动物消耗大。
四、急性毒性分级和评价:
急性毒性试验主要目的之一就是对化学物的急性毒性进行分级,评价化学物的急性毒性强弱,用于比较其急性毒性大小。
第二节局部刺激试验
局部刺激试验包括:
眼刺激试验、皮肤原法性刺激试验、皮肤致敏试验
一、眼刺激试验
观察终点为:
眼刺激性:
指眼睛前表面接触受试物后产生的眼睛可逆性炎症变化。
眼腐蚀性:
指眼睛前表面接触受试物后产生的眼睛不可逆性组织损伤。
1、眼刺激试验
目前推荐的方法:
Draize试验
1)实验动物:
兔
2)实验观察内容:
结膜(红肿、分泌物)、角膜(混浊程度及范围)、虹膜(充血、肿胀等)
3)实验观察日期:
7~21天。
二、皮肤原发性激试验
试验包括:
单次和多次皮肤刺激试验;
完整皮肤和破损皮肤刺激试验;
皮肤原发性激试验
1、试验观察终点:
皮肤刺激:
指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:
指皮肤接触化学物后产生的局部不可逆性组织损伤。
评价方法:
Draize试验
1)、实验动物:
家兔豚鼠2)、观察内容:
涂抹部位皮肤反应(红斑、水肿)
3)、观察期限:
<
14天
三、皮肤致敏试验:
目的通过动物试验预测化学物经皮肤接触对人类引起皮肤致敏反应的危害。
豚鼠2)试验分诱导接触和激发接触3)实验观察:
皮肤红斑和水肿
第三节短期、亚慢性和慢性毒性试验
在许多情况下,人类对生活中和生产环境中的化学物接触的方式是长期的、重复的、低水平的,不会发生急性毒性作用。
根据机体对外源性化学物重复接触时间的长短,可分为:
重复剂量毒性作用(短期毒性作用)、亚慢性毒性作用、慢性毒性作用。
(一)蓄积作用
1★.蓄积作用:
外源化学物连续地、反复地进入机体,而且吸收的速度或总量超过代谢转化排出的速度或总量时,化学物质就有可能在体内逐渐增加并贮留,这种现象称为化学物的蓄积作用。
2.类型:
★物质蓄积:
当实
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