毒理學基礎各章節知識點毒理學（Toxicology）：研究外源性化學物質對生物機體的損害作用的學科(傳統定義)?，F代毒理學(modernToxicology)：研究所有外源因素（如化學、物理和生物因素）對生物系統（livingsystems）的損害作用、生物學機制(biologicmechanisms)、安全性評價(saftyevaluation)與危險性分析(riskanalysis)的科學。（二）研究內容毒理學兩個基本功能：檢測理化因素產生的有害作用的性質（危害性鑒定功能）評價在特殊暴露條件下出現毒性的可能性（危險度評價功能）三大研究領域：描述毒理學(descriptivetoxicology)機制毒理學(mechanistictoxicology)管理毒理學(regulatorytoxicology)從整體實驗到替代實驗，又稱“3R”法，即優化試驗方法和技術，減少受試動物的數量和痛苦，取代整體動物試驗的方法。第二章毒理學基本概念毒物(poison)：是指在一定條件下，以較小劑量進入機體就能干擾正常的生化過程或生理功能，引起暫時的或永久性的病理改變，甚至危及生命的化學物質。毒性（toxicity）：指化學物質引起有害作用的固有能力。劑量相同時，對機體損害能力越大的化學物質，毒性越高。相對于同一損害指標，需要劑量越小的化學物質，其毒性越大。中毒(poisoning)：是指生物體受到毒物作用而引起功能性或器質性改變后出現的疾病狀態。毒物：在一定條件下，以較小劑量進入機體干擾正常的生化過程或生理功能，引起暫時性或永久性病理變化甚至危及生命的化學物質。毒效應（toxiceffect）：又稱為毒作用，是化學物質對機體所致的不良或有害的生物學改變。毒效應是化學物質或代謝產物在作用部位達到一定數量并停留一定時間，與組織大分子成分互相作用的結果。當改變暴露條件時，毒效應會相應改變。毒性是一種能力，中毒是一種狀態，毒效應是一種表現。損害作用（adverseeffect）：指影響機體行為的生物化學改變，功能紊亂或病理損害，或者降低對外界環境應激的反應能力。非損害作用（non-adverseeffect）：機體發生的生物學變化應在機體適應代償能力范圍之內，機體對其他外界不利因素影響的易感性也不應增高。選擇毒性（selectivetoxicity）：一種化學物質只對某種生物產生損害作用，而對其他種類生物無害；或只對機體內某一組織器官發揮毒性，而對其他組織器官不具毒作用。外源化學物作用于生物體的毒效應譜，隨劑量增加可以表現為：1）機體對外源化學物的負荷增加，2）意義不明的生理和生化改變，3）亞臨床改變，4）臨床中毒，5）甚至死亡。適應：機體對一種通常能引起有害作用的化學物顯示不易感性或易感性降低。速發性毒作用：某些外源化學物在一次暴露后的短時間內所引起的即刻毒作用。局部毒作用：某些外源化學物在機體暴露部位直接造成的損害作用。可逆或不可逆作用：停止暴露后可逐漸消失的毒作用/毒作用繼續存在。超敏反應：機體對外源化學物產生的一種病理性免疫反應。特異質反應：機體對外源化學物的一種遺傳性異常的反應性。選擇性毒性產生的原因：（1）物種和細胞學差異（細菌、青霉素）（2）不同組織器官對化學物質親和力的差異（百草枯、肺）（3）不同生物或組織器官對化學物質生物轉化過程的差異（磺胺類藥物的發明）（4）不同組織器官對化學物質所致損害的修復能力的差異（肝、腎再生能力強，腦、神經靶器官(targetorgan)：外源化學物可以直接發揮毒作用的器官就稱為該物質的靶器官。特點：一種毒物可以有幾個靶器官，不同的毒物可以作用于同一個或同幾個靶器官。在同一靶器官產生相同毒效應的化學物質，其作用機制可能不同。生物學標志（biomarker）:又稱生物學標記或生物學標志物，是針對通過生物學屏障并進人組織或體液的化學物及其代謝產物，以及它們引起的生物學效應而采用的檢測指標。通常把生物學標志分為暴露標志、效應標志和易感性標志。暴露生物學標志：是測定組織、體液或排泄物中吸收的外源化學物、其代謝物或與內源性物質的反應產物，作為吸收劑量或靶劑量的指標，提供關于暴露于外源化學物的信息。效應生物學標志：機體中可測出的生化、生理、行為或其他改變的指標。易感生物學標志：關于個體對外源化學物的生物易感性的指標，即反應機體先天具有或后天獲得的對暴露外源性物質產生反應能力的指標。劑量：機體接觸化學毒物的量或給予機體化學毒物的量。給予劑量：機體實際攝入、吸入或應用于皮膚的外源化學物的量。內劑量（吸收劑量）：已被吸收進入體內的量。暴露特征是決定外源化學物對機體損害作用的另一個重要因素，暴露特征包括暴露途徑和暴露期限及暴露頻率。染毒期限包括急性、亞急性、亞慢性、慢性毒性實驗。亞急性、亞慢性和慢性毒性試驗可統稱為重復染毒試驗。量反應（gradedresponse），屬于計量資料，有強度和性質的差別，可用某種測量數值表示。質反應（quantalresponse），屬于計數資料，沒有強度的差別，不能以具體的數值表示，而只能以“陰性或陽性”、“有或無”來表示。劑量－效應關系（dose-effectrelationship），現稱劑量-量反應關系（gradeddose-responserelationship）：表示化學物質的劑量與個體中發生的量反應強度之間的關系。曲線基本類型是S形曲線。劑量-反應關系（dose-responserelationship），現稱劑量-質反應關系（quantaldose-responserelationship）表示化學物質的劑量與某一群體中質反應發生率之間的關系。劑量-量反應關系和劑量-質反應關系統稱為劑量-反應關系，是毒理學的重要概念?；瘜W物質的劑量越大，所致的量反應強度應該越大，或出現的質反應發生率應該越高。劑量-反應關系是受試物與機體損傷之間存在因果關系的證據。實驗研究（微觀）：用實驗為人類提供劑量－效應（反應）關系等資料，結合人群接觸水平對化學物質進行安全性評價。*體內實驗*體外實驗毒理學研究方法的優缺點研究方法流行病學研究受控的臨床研究毒理學體內試驗毒理學體外試驗優點真實的暴露條件在各化學物之間發生相互作用測定在人群的作用表示全部的人敏感性規定的限定暴露條件在人群中測定反應對某組人群(如哮喘)的研究是有力的能測定效應的強度易于控制暴露條件能測定多種效應能評價宿主持征的作用(如：性別、年齡、遺傳特征等和其他調控因素飲食等)能評價機制影響因素少，易于控制可進行某些深入的研究(如：機制，代謝)人力物力花費較少缺點耗資、耗時多(多為回顧性)，無健康保護難以確定暴露，有混雜暴露問題可檢測的危險性增加必需達到2倍以上測定指標較粗(發病率，死亡率)耗資多較低濃度和較短時間的暴露限于較少量的人群(一般＜50)限于暫時、微小、可逆的效應一般不適于研究最敏感的人群動物暴露與人暴露相關的不確定性受控的飼養條件與人的實際情況不一致暴露的濃度和時間的模式顯著地不同于人群的暴露不能全面反映毒作用，不能作為毒性評價和危險性評價的最后依據難以觀察慢性毒作用半數致死劑量（medianlethaldose，LD50）：化學物質引起一半受試對象出現死亡所需要的劑量，又稱致死中量。LD50是評價化學物質急性毒性大小最重要的參數，也是對不同化學物質進行急性毒性分級的基礎標準?；瘜W物質的急性毒性越大，其LD50的數值越小。觀察到有害作用的最低水平：LOAEL。未觀察到有害作用水平：NOAEL。閾劑量：又稱最小有作用劑量（MIL），化學毒物引起受試對象中的少數個體出現某種最輕微的異常改變所需的最低劑量。安全限值：為保護人群健康，對生活和生產環境和各種介質中與人群身體健康有關的各種因素所規定的濃度和暴露時間的限制性量值，在低于此種濃度和暴露時間內，根據現有的知識，不會觀察到任何直接和間接的有害作用。制定安全限值的前提是必須從動物實驗或人群調查得到LOAEL或NOAEL。暴露范圍（MOE）越大越好。安全范圍（MOS）越小越好。毒作用帶（toxiceffectzone）：是表示化學物質毒性和毒作用特點的重要參數之一，分為急性毒作用帶與慢性毒作用帶。急性毒作用帶（acutetoxiceffectzone,Zac）：為半數致死劑量與急性閾劑量的比值，表示為：Zac=LD50/LimacZac值小，說明化學物質從產生輕微損害到導致急性死亡的劑量范圍窄，引起死亡的危險性大；反之，則說明引起死亡的危險性小。慢性毒作用帶（chronictoxiceffectzone,Zch）：為急性閾劑量與慢性閾劑量的比值，表示為：Zch=Limac/LimchZch值大，說明Limac與Limch之間的劑量范圍大，由極輕微的毒效應到較為明顯的中毒表現之間發生發展的過程較為隱匿，易被忽視，故發生慢性中毒的危險性大；反之，則說明發生慢性中毒的危險性小。第三章外源毒物在體內的生物轉運與生物轉化1、生物轉運（biotransport）：是指在ADME這四個過程中，外源毒物的吸收、分布和排泄過程，即都是外源毒物穿透生物膜的過程，且其本身的結構與性質不發生變化。2、ADME過程吸收(Absorption)、分布(Distribution)、代謝(Metabolism)、排泄(Excretion3、生物轉化（biotransformation）：是指外源毒物的代謝變化過程，即外源化學物形成新的衍生物的過程，所形成的產物結構與性質均發生了改變，所以又稱為代謝轉化。4、外源毒物對機體的毒性作用，一般取決于兩個因素：毒物的固有毒性和劑量、毒物到達靶器官的數量以及在靶器官存留的時間。5、劑量包括外劑量、內劑量和靶劑量；靶劑量指到達靶組織的可與特定器官或細胞交互作用的外源毒物和（或）其代謝產物的劑量，對于外源毒物所致損害作用的性質和強度起決定性作用。6、毒物動力學(toxicokinetics)：是指研究外源毒物的數量在ADME過程中隨時間變化的動態規律。7、外源化學物通過生物膜的方式：被動轉運（簡單擴散、濾過）、特殊轉運（主動轉運。易化擴散、膜動轉運）（主要出選擇題）被動轉運(passivetransport)：外源毒物順濃度差通過生物膜的過程簡單擴散（simplediffusion)：毒物由生物膜濃度較高的一側向濃度較低的一側擴散，當兩側濃度達到動態平衡時，擴散即終止脂/水分配系數：當一種物質在脂相和水相之間的分配達到平衡時，其在脂相和水相中溶解度的比值。濾過(filtration)：外源化學物通過生物膜上親水性孔道的過程；依靠生物膜兩側的滲透壓梯度和流體靜壓的作用。（eg:腎小球、毛細管）特殊轉運(specialtransport)：外源化學物借助于載體或特殊轉運系統而發生的跨膜運動。主動轉運(activetransport)：外源化學物在載體的參與下，逆濃度梯度通過生物膜的轉運過程。特點：1、轉運系統對于外源化學物的結構具有特異選擇性，只有具備某種結構特征的物質才能被轉運。2、載體具有一定的容量，存在轉運極限。3、使用同一轉運系統轉運的外源化學物之間可發生競爭性抑制。4、需要消耗能量，代謝抑制劑可以阻斷轉運過程。易化擴散（facilitateddiffusion）：外源毒物，利用載體順濃度梯度轉運的過程，所以又稱為載體擴散；膜動轉運（cytosistransport）：胞飲和吞噬：液體或固體外源毒物被伸出的生物膜包圍，然后將被包圍的液滴或較大顆粒并入細胞內，達到轉運的目的，前者稱為胞飲，后者稱為吞噬，總稱為胞吞作用；8、胃腸道吸收胃腸道是外源化學物的主要吸收途徑之一；外源化合物的吸收可發生于整個胃腸道，但主要在小腸；吸收方式：主要是通過簡單擴散，還可以通過主動轉運系統、濾過、胞飲或吞噬影響因素：1、毒物的理化性質。2、胃腸狀況：胃蠕動。3、機體狀況：饑餓，病理狀態。9、肝臟的首過消除（firstpasselimination）：是指經胃腸道吸收的外源化學物通過門靜脈首先到達肝臟，進行生物轉化后，再進入體循環，這種現象稱為首過消除。經呼吸道吸收：肺是主要器官；肺泡解剖生理特點；外源毒物經肺吸收迅速，僅次于靜脈注射；不經過肝臟的生物轉化，直接進入體循環而分布全身；影響因素：1、氣態化合物的濃度。2、氣態化合物在呼吸道的吸收部位的深淺決定于水溶性。3、氣態化合物在血液中的溶解度。10、氣溶膠毒物經肺吸收的影響因素：粒子大小、水溶性粒子大小a)氣溶膠的直徑﹥5μm者多數沉積于鼻咽部；b)2μm～5μm沉降于氣管、支氣管；c)1μm以下的粒子可吸入肺泡吸收入血；水溶性：溶解度大的易在上呼吸道吸收，溶解度低的氣溶膠易到達肺泡被吸收11、在毒理學中,有意義的顆粒直徑為0.1~10μm經皮吸收影響因素：1、化合物本身的理化性質。2、化合物與皮膚接觸的條件。分布：初期影響分布的主要因素是：1、組織器官的血流量。2、再分布取決于外源化學物與不同組織的親和力。3、隨著時間推移，分布受到外源化學物經膜擴散速率及其與組織器官親和力的影響，發生再分布。12、蓄積作用（accumulation）：外源化學物以相對較高的濃度富集于某些組織器官的現象稱為蓄積。（CO、鉛…）(1)物質蓄積（DDT存于脂肪，毒性在神經）(2)功能蓄積（百草枯存于肺，引起肺水腫）凡是毒物蓄積的部位均可認為是貯存庫，意義：1、對急性中毒有保護作用。2、成為二次污染源，是慢性中毒的重要條件。四種貯存庫：血漿蛋白貯存庫、肝臟腎臟貯存庫、脂肪組織貯存庫、骨骼貯存庫。13、排泄的主要途徑：經腎臟隨尿液排出；糞便排出；經呼吸道隨同呼出氣體排出；其他途徑。14、經腎臟隨尿液排泄：：主要排泄機理腎小球濾過腎小球簡單擴散(脂水分配系數高的物質，腎小管重吸收)腎小管主動轉運其中簡單擴散和主動轉運更為重要15、腸肝循環(enterohepaticcirculation)是指部分外源化學物在生物轉化過程中形成結合物，并以結合物的形式排出在膽汁中；腸內存在的腸菌群以及葡萄糖苷酸酶，可將部分結合物水解，則使外源化學物又重新被吸收的過程。毒理學意義：排泄速度減慢、延長生物半減期、毒作用持續時間延長16、生物轉運的毒理學意義1.吸收與毒性：進入體內毒物的量；吸收途徑；吸收部位；2.分布與毒性：器官組織中毒物的量；毒物不均勻分布，濃集點可能就是靶器官；蓄積作用對急性中毒有保護作用，但又是慢性中毒的一個重要條件。3.排泄與毒性：腎臟排泄；腸肝循環17、代謝解毒：外源化學物經過生物轉化以后成為低毒或無毒的代謝物的過程18、代謝活化：一些外源化學物經過生物轉化后，毒性非但沒有減弱，反而明顯增強，甚至產生致突變、致癌和致畸作用的現象最重要的增毒方式：1、環氧化。2、N—羥化。生物轉化酶的基本特性：1、通常都有廣泛的底物特異性。2、形成家譜式、超家譜。3、包括結構酶和誘導酶。4、某些生物轉化酶的結構在不同個體有所差別，即存在多態性。5、某些外源化學物具有一個或多個手性中心，即存在立體異構體，它們的生物轉化表現出立體選擇性。生物轉化酶主要位于內質網（微粒體）和胞液。I相反應包括氧化、還原和水解反應。（1）細胞色素P450酶系（MFO）主要反應類型有：脂肪族與芳香族羥化；環氧化；雜原子氧化和N—羥化；雜原子脫烷基；氧化基團轉移；酯裂解；脫氫。（2）黃素加單氧酶（FMO）：主要存在肝肺腎微粒體中，以FAD為輔酶。不能在碳位上催化氧化反應。II相反應：1、葡萄糖醛酸結合、尿苷二磷酸酸葡萄糖醛酸：催化反應的酶是UDP-葡萄糖醛酸基轉移酶（UDPGT）。2、硫酸結合：催化反應的酶是硫轉移酶。3、谷胱甘肽結合：谷胱甘肽（GSH）酶是谷胱甘肽S-轉移酶（GST），其底物的共同特點是：具有一定的疏水性；含有親電原子；可與GSH發生非酶促反應。4、甲基化反應。5、乙酰化作用。6、氨基酸結合。毒物代謝酶的誘導和阻遏：許多外源性化學物可引起某些代謝酶的合成增加并伴有活力增強，毒理學意義：誘導的結果：促進其他外來化合物的生物轉化過程，使其增強或加速（1）酶誘導可使長期接觸毒物時耐受性增強（2）酶誘導能增強毒物的代謝而解毒，也可增強其毒性。零級速率：毒物在體內某一瞬間的變化速率與其瞬時含量的零次方呈正比。非線性毒物動力學：體內外源化學物的數量過多，超過了機體的生物轉運、轉化及蛋白質結合能力時，其消除由一級速率過程轉變為零級速率過程的現象。第四章毒性機制(MechanismsofToxicity)1、毒性機制涉及多個層次和步驟：毒物從接觸部位進入血液循環→毒物從血液循環進入靶部位→增毒與解毒作用→毒物引起的靶分子結構改變或功能紊亂超過修復能力或修復本身障礙時，即產生毒性效應。2、對細胞的損傷機制：1、膜改變；2、細胞骨架改變；3、線粒體損傷與功能抑制；4、內質網損傷；5、ATP及其輔因子耗竭；6、Ca2+穩態紊亂；7、DNA損傷和聚ADP-核糖基化作用；8、溶酶體不穩定；9、激發細胞凋亡。3、毒物引起細胞維持功能改變：中毒性細胞死亡的機制細胞損傷即由化學物質或其他因素干擾正常細胞自穩態機制而產生的病理性過程。1、危害細胞存活的原發性代謝紊亂：ATP耗竭；Ca2+蓄積；ROS/RNS生成情況。ATP耗竭：干擾線粒體ATP合成的化學物有5類。抑制ATP合酶的4種方式：1、直接抑制；2、干擾ADP的傳遞；3、干擾無機磷化學物；4、剝奪ATP合酶的驅動力。細胞內Ca2+持續升高：毒物通過促進Ca2+向細胞漿內流或抑制Ca2+從細胞漿外流而引起胞漿Ca2+水平升高。將導致：1、能量儲備的耗竭；2、微絲功能障礙；3、水解酶的活化；4、ROS和RNS的生成。ROS與RNS的過度產生：氧化還原循環物質和重金屬等外源化學物可直接生成ROS與RNS，細胞內高鈣也可引起ROS和RNS的過度產生。線粒體滲透性轉變（MPT）及其后果：（1）壞死。引起線粒體內膜滲透性突然升高的因素：1、線粒體Ca2+攝?。?、△Ψm下降；3、ROS和RNS生成；4、ATP耗竭；5、原發性代謝紊亂。（2）凋亡。引起細胞凋亡的機制：線粒體途徑；死亡受體途徑；內質網應急途徑。ATP的利用度決定細胞死亡的形式：1、當僅有極少數線粒體發生MPT時，被溶酶體自吞噬清除，細胞存貨；2、當較多線粒體發生MPT時，自吞噬機制被壓制，細胞凋亡發生；3、全部線粒體發生MPT，ATP被嚴重耗竭，凋亡程序被阻止，細胞傾向于壞死。4、增毒（toxication)或代謝活化：外源化學物在體內經生物轉化為終毒物的過程稱為增毒。5、親電子劑（electrophiles)：是含有一個缺電子原子的分子；易與含電子的親核物共享電子對而發生反應；親電子劑的形成與多種化學物的增毒作用有關：6、自由基（freeradicals)：是指在其外層軌道中含有一個或多個不成對電子的分子或分子片段;自由基通過接受或失去一個電子，或由化合物的共價鍵發生均裂而形成。特點：①化學性質十分活潑②反應性極高，半減期極短，作用半徑短。7、解毒（detoxication)：消除終毒物或阻止終毒物生成的生物轉化過程；在某些情況下，解毒可能與中毒競爭同一外源化學物。8、終毒物：是指與生物靶分子（如受體、酶、DNA、微絲蛋白、脂質等）反應或引起機體生物學微環境改變、導致機體結構和功能紊亂并表現出毒物毒性的物質。第五章毒性作用的影響因素化學物因素：構效關系與定量構效關系帶兩個基團的苯環化合物的毒性：對位大于鄰位大于間位。理化性質：脂/水分配系數；大??；揮發性；氣態物質的血/氣分配系數；比重；電離度和荷電性。個體間在化學物代謝中的差異的主要原因是酶的多態性。1、化學結構取代基的影響：取代基的影響、異構體和立體構型、同系物的碳原子數和結構的影響、分子飽和度2、化合物的聯合作用（jointaction）：兩種或兩種以上毒物同時或先后作用于機體時產生的交互毒性作用。有五種類型：相加作用、獨立作用、協同作用、加強作用、拮抗作用拮抗作用的機制可以是功能拮抗、化學拮抗或滅活、處置拮抗、受體拮抗。第六章外源性化學物質的一般毒性作用第一節急性毒作用一、概述（一）急性毒性的概念急性毒性（acutetoxicity）:指機體（實驗動物或人）一次接觸或24小時內多次接觸外源化合物后在短期（最長到14天）內所產生的毒性效應，包括一般行為、外觀改變、大體形態變化以及死亡效應。（二）急性毒性試驗的目的1、測試和求出毒物的致死劑量以及其他的急性毒性參數，通常以LD50為最主要的參數，并根據LD50值進行急性毒性分級。2、通過觀察動物的中毒表現、毒作用強度和死亡情況，初步評價毒物對機體的毒效應特征、靶器官、劑量－反應（效應）關系和對人體產生損害的危險性。3、為后續的重復劑量、亞慢性和慢性毒性試驗研究以及其他毒理試驗提供接觸劑量和觀察指標選擇的依據。4、為毒理學機制研究提供線索。二、急性毒性試驗方法的要點急性毒性替代試驗：1、固定劑量法；2、急性毒性分級法；3、上-下移動法。急性毒性試驗的觀察和記錄內容主要包括：中毒體征及發生過程、體重和病理形態學變化、死亡情況和時間分布等。LD50試驗的意義（LD50的價值）：1、LD50標準化藥物毒作用強度，評價藥物對機體毒性的大小，比較不同藥物毒性的大?。?、計算藥物的治療指數，藥效劑量和毒性劑量的距離；3、為后續的重復給藥毒理學試驗劑量的選擇提供參考；4、通過比較不同途徑的LD50值，獲得生物利用度的信息；5、試驗結果可用來推測人類的致死劑量以及中毒后的體征，為臨床毒副反應提供監測參考。局限性：1、評價新藥或化學物時，給予有效的信息較少，實用性有限。2、波動性很大，影響因素很多。3、物種差異對LD50影響大。4、經典急性毒性試驗消耗的動物量大。（二）急性毒性試驗設計原則（1）經口(胃腸道、灌胃)染毒：空腹灌胃后2-3h復食灌胃的體積不超過體重的1-2％：小鼠為0.1-0.5ml/10g較合適；大鼠通常用0.5-1.0ml/100g；家兔為10ml/2kg體重，狗不超過50ml/10kg。（2）經呼吸道接觸吸入接觸分為兩種方式靜式吸入動式吸入揮發性化學物質的濃度：C=（a×d）/L×1000×1000C：設計化學物質濃度，mg/m3；a:依設計應該加入化學物質的體積，ml；d:受試化學物質的比重，g/ml；L:染毒柜體積，L。（3）經皮膚染毒研究外源化學物經皮膚吸收應當盡量選擇皮膚解剖、生理與人類較近似的動物為對象，目前多選用家兔和豚鼠。但由于研究化學物經皮膚吸收的毒性(求經皮LD50)所需的實驗動物較多，使用家兔、豚鼠不夠經濟，也常用大鼠代替。經皮膚染毒程序給予受試物前24h，確定受試部位｜機械或化學脫毛面積10%～15%體表面積｜檢查去毛部位有無異常現象｜單位體重相同容積染毒，接觸時間與人實際接觸該化學物的時間相仿（4）注射染毒對注射藥品或需作比較毒性觀察的藥品進行毒性試驗以及某些毒作用機制和毒代謝動力學研究中采用。急性毒性試驗主要目的之一就是對化學物的急性毒性進行分級。第二節局部刺激試驗蓄積作用(accumulation)：外源化學物連續反復地進入機體，且吸收速度或總量超過代謝轉化排出的速度或總量，化學物質可能在體內逐漸增加并貯留，這種現象稱為化學物質的蓄積作用。物質蓄積（materialaccumulation）：反復多次接觸化學毒，可以用分析方法測出體內物質的原型或其代謝產物。功能蓄積（functionalaccumulation）或損傷蓄積（ｄａｍａｇｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ）：長期接觸某些化學毒物后，機體內雖不能測出其原型或代謝產物，卻出現了慢性毒性作用。第三節短期、亞慢性和慢性毒性作用短期重復劑量毒性作用：實驗動物或人連續接觸外源性化學物14－30天所產生的中毒效應。亞慢性毒性作用：實驗動物或人連續較長時間（相當生命周期的1/10）接觸外源性化學物所產生的中毒效應。慢性毒性作用:實驗動物或人連續較長時間(接近生命周期)接觸外源性化學物所產生的中毒效應。亞慢性毒性試驗的目的1、觀察長期接觸受試物的毒性效應譜、毒作用特點和毒作用靶器官。了解其毒性機制。2、觀察長期接觸受試物毒性作用的可逆性。3、研究重復接觸受試物毒性作用的劑量-反應（效應）關系，從初步了解到確定未觀察到有害作用的劑量（NOAEL）和觀察到有害作用的最小劑量（LOAEL），為制定人類接觸的安全限量提供參考值。4、確定不同動物對受試物的毒效應的差異，為將研究結果外推到人提供依據。5、亞慢性為以后的試驗作指標篩選。亞慢性毒性的研究方法1、實驗動物的選擇亞慢性毒性作用研究一般要求選擇兩種實驗動物，一種為嚙齒類，另一種為非嚙齒類，如大鼠和狗，以便全面了解受試物的毒性特征。由于亞慢性毒性試驗期較長，所以被選擇動物的體重(年齡)應較小，如小鼠應為15g左右大鼠100g左右?！鸺毙远拘栽囼灣Ｓ么笫?、小鼠、狗○亞慢性、慢性毒性試驗常用大鼠、狗○皮膚刺激試驗和致敏試驗常用兔豚鼠○眼刺激試驗常用兔○遺傳毒理學試驗多用小鼠○致畸試驗常用大鼠、小鼠和兔○致癌試驗常用大鼠和小鼠○遲發性神經毒性試驗常用母雞2.染毒方式與染毒期限盡量選擇和人類接觸途徑相似的方式。與預期進行的慢性毒性作用研究的接觸途徑相一致?？凇⒑粑?、皮、靜脈（藥物）。染毒方式經口染毒經口染毒途徑：灌胃法、喂飼法、膠囊法大小鼠建議灌胃，犬膠囊法或灌胃法。受試物摻入飼料的最大量有嚴格的規定，30天試驗不得超過10g/100g飼料，亞慢性90天試驗不得超過8g/100g飼料，慢性試驗不得超過5g/100g飼料，否則會影響動物的營養狀況，從而影響生長發育亞慢性毒性試驗每日染毒的時間應保持一致，一般在每日上午進行，給藥后喂食經呼吸道染毒通常每日2-6h。工業毒物可以縮短至1h，環境污染物可延長至8h。經皮染毒每天6h，每周對染毒部位脫毛一次。經靜脈注射染毒長期操作實施困難，必要時可用腹腔替代。３．觀察指標系統尸解和病理組織學檢查臟器系數(稱臟/體比值)：是指某個臟器的濕重與單位體重的比值，通常以100g體重計。如肝/體比：即(全肝濕重/體重)×100。此指標的意義是實驗動物在不同年齡期，其各臟器與體重之間重量比值有一定規律，若受試化學物使某個臟器受到損害，則此比值就會發生改變，可以增大或縮小。慢性毒性作用１．染毒途徑和期限a)染毒途徑染毒途徑和人類實際接觸相似的途徑實際工作多經口染毒，一般每周5-6天。長期呼吸道染毒需動式吸入染毒b)染毒期限根據實驗要求和動物物種。工業毒物6個月或更長，環境毒物、食品要求1-2年。工業毒物的試驗通常每日吸入4～6小時；環境污染物一般要求每日吸入8小時或更長。觀察致癌時，最好接近預期壽命，終生染毒。２．觀察指標檢查項目一般性指標實驗室檢查病理學檢查（最客觀）其他特異性指標以亞慢性毒性實驗所提供的毒效應和靶器官為基礎，優先其篩選出來的敏感或特異性指標。為研究毒性的遲發性、可逆性，高劑量組和對照組停止染毒后繼續觀察1-2月。３．慢性毒性試驗的注意事項1、重視實驗項目管理：項目管理需要選擇具有豐富長期毒性實驗經驗的專業化人才對項目的設計和實施全面管理。參加實驗人員必須經過專業培訓的人員，尤其是對每天灌胃或靜脈給藥等風險較大的操作，應排除一切出現操作失誤的可能性。2、合理的實驗設計：劑量設計是長期重復毒性試驗成敗的關鍵。劑量設置應能得到如下結果：足夠高的劑量以能觀察到受試物的毒性作用，動物死亡率不能超過10%，如果是陰性結果，劑量設計必須達到技術規范的要求，否則，應該謹慎做出結論。3、實驗動物環境的要求：實驗動物的飼養和實驗環境標準化十分重要。正規的毒理學實驗一般要求在經GLP認證的科研單位進行。4、檢測條件的控制：儀器設備、試劑的選購、安裝、保管、維護、校正，到檢測方法、樣品處理等的標準操作規程（SOP）制定，經常性的室間和室內質控，操作人員的培訓等均要納入科學的管理之中。第七章致突變作用1、突變(mutation)是指遺傳結構本身的變化及其引起的變異。2、致突變作用或誘變作用(mutagenesis)廣義概念是外來因素，特別是化學因子引起細胞核中的遺傳物質發生改變的能力，而且此種改變可隨同細胞分裂過程而傳遞。簡單地說，突變的發生及其過程即為致突變作用。3、遺傳毒性：指對基因組的損害能力，包括對基因組的毒作用引起的致突變性及其他各種不同效應。4、遺傳負荷：物種每一個攜帶的可遺傳給下一代的有害基因的平均水平。5、誘發突變的類型基因突變（genemutation）a)堿基置換(base—pairsubstitution)：指某一堿基配對性能改變或脫落所致的突變。b)移碼突變(frameshiftmutation)：指發生一對或幾對（3對除外）的堿基減少或增加，以致從受損點開始堿基序列完全改變，形成錯誤的密碼，并轉譯成為不正常的氨基酸。染色體畸變（chromosomeaberration）CAc)染色單體型畸變(chromatid-typeaberration)d)染色體型畸變(chromosomeaberration)染色體結構異常的類型：缺失，重復，倒位，易位。染色體數目改變e)非整倍體和多倍體(aneuploidyandpolyloid)6、DNA損傷與突變a)堿基損傷誘導基因突變和染色體畸變的主要靶分子為DNA，而誘導非整倍體和多倍體的靶部位常是有絲分裂和減數分裂的成分，如紡錘絲。堿基錯配：主要物質：親電子化合物。烷化劑(alkylatingagent)是對DNA和蛋白質都有強烈烷化作用的物質。烷化作用指烷化劑提供甲基或乙基等烷基與DNA共價結合的過程。AP位點：喪失堿基的DNA留下了一個無嘌呤或無嘧啶的位點，通常稱AP位點。如果不正確的堿基插入AP位點，可引起突變，大部分是顛換。鳥嘌呤的O-6位被烷化常引起堿基錯配，由原來的G：C轉換為A：T（上圖），并常誘發腫瘤。鳥嘌呤的N-7位發生烷化后可導致鳥嘌呤從DNA鏈上脫落，稱為脫嘌呤作用，致使在該位點上出現空缺，形成AP位點；偶然在復制時，隨機配一個堿基，導致轉換或顛換；多功能烷化劑，導致染色體或染色單體斷裂。DNA損傷的類型：加合物形成；鍵斷裂；交聯；嵌入。b)DNA鏈受損1.二聚體的形成：當細胞或機體受到紫外線刺激，會使DNA發生化學變化，其主要產生環丁烷嘧啶二聚體和(4-6)光產物?？勺柚笵NA的復制，并引起細胞死亡。2.DNA加合物（DNAadducts）形成：活性化學物與細胞大分子之間通過共價鍵形成的穩定復合物，很難用一般的化學或生物學方法使其解離。3.DNA-蛋白質交聯物(DNA-Proteincrosslinks，DPC)形成：它是致突變物對生物大分子物質的一種重要的遺傳損害，也是一種穩定的共價結合物。7、細胞分裂過程的改變與突變8、觀察項目的選擇：1．觀察的效應終點類型i.基因突變和染色體畸變的檢測可直接反映外源毒物的致突變性，是評價外源毒物致突變性唯一可靠的方法。還有許多試驗所觀察到的現象并不反映基因突變、染色體畸變和染色體分離異常，而僅反映致突變過程中發生的其他事件。因此，將試驗觀察到的現象所反映的各種事件統稱為遺傳學終點(geneticendpoint)。遺傳學終點分為4類：①DNA原始損傷(形成加合物，斷裂，交聯)；②基因突變；③染色體畸變；④染色體組畸變。2．成套的觀察項目關于遺傳毒理學成套觀察項目中哪些試驗可入選的原則有：①選擇的遺傳毒性試驗應包括4種類型的遺傳學終點。②通常的實驗材料有病毒、細菌、真菌、培養的哺乳細胞、植物、昆蟲及哺乳動物等。③體內試驗與體外試驗配合。④應包括生殖細胞和體細胞。通常，對于一種受試物應當先用原核細胞或體細胞的體外試驗按遺傳學終點合理配套進行試驗，并對有陽性結果的遺傳學終點驗證其在體內的真實性，再行選用生殖細胞致突變試驗進行遺傳危害的評價。機體對DNA損傷有修復機制。1、直接修復（遺傳物質的高度保真原因）：（1）光復活；（2）“適應性”反應。2、切除修復：切除核苷酸修復（NER），切除堿基修復（BER）。核苷酸切除修復（NER）：4個基本步驟：（1）糖基化酶；（2）插入酶；（3）DNA聚合酶；（4）DNA連接酶。NER和BER是化學損傷的主要修復方式。堿基切除修復（BER）由DNA糖基酶作用于受損的DNA，該酶可識別異常的堿基，通過切除堿基與脫氧核糖連接的鍵，使受損的堿基脫落，產生一個無嘌呤或無嘧啶位點即AP位點。致突變試驗的目的：評定外來化合物對體細胞及生殖細胞的致突變性，對遺傳危害性作出初步評價，并預測其致癌可能性。將致突變試驗的觀察終點稱為遺傳學終點：4種。（1）基因突變；（2）染色體畸變；（3）染色體組畸變；（4）DNA原始損傷。入選遺傳毒理學成套觀察項目的原則：（1）一組可靠的試驗系統應包括每一類型的遺傳學終點。（2）通常的實驗材料有病毒、細菌、真菌、培養的哺乳動物細胞、植物、昆蟲及哺乳動物等。（3）體內試驗與體外試驗配合，體內試驗接近實際情況，但由于毒性動力學或其他原因，有時會漏檢致突變物。9、常用的致突變試驗：(一)細菌回復突變試驗(Ames試驗)細菌回復突變試驗（Ames試驗）：常用菌株有鼠傷寒沙門菌和大腸桿菌。Ames試驗采用鼠傷寒沙門菌組胺酸缺陷型突變株作為指示微生物，檢測受試物的致突變性的試驗。其原理是人工誘變的突變株在組胺酸操縱子中有一個突變，突變的菌株必須依賴外源性組胺酸才能生長，而在無組胺酸的選擇性培養基上不能存活，致突變物可使其基因發生回復突變，使它在缺乏組胺酸的培養基上也能生長。正向突變指野生型基因失活的突變。最常用的基因座是hprt和tk，其產物是次黃嘌呤鳥嘌呤轉磷酸核糖基酶（HPRT）和胸苷基酶（TK）。細菌回復突變試驗是利用突變體的測試菌株，觀察受試物能否糾正或補償突變體所攜帶的突變改變，判斷其致突變性。常用的菌株有鼠傷寒沙門氏菌(Salmonellatyphimurium)和大腸桿菌(E.Coli)。(二)微核試驗:微核(Micronucleus，MN)的產生與染色體損傷有關ⅰ微核是指位于生物細胞的細胞質中獨立于主核，直徑小于主核1／2O～1／3，完全與主核分開的圓形或橢圓形的微小核。ⅱ它可以是整條染色體，也可以是染色體斷片，染色性與主核一致，其中部分微核具有DNA復制能力。微核是由于外界損害因素使染色體發生斷裂，細胞進入下一次分裂時，染色體不能隨有絲分裂進入子細胞，而導致染色體丟失或斷裂，從而形成一個或數個小核。微核試驗(Micronucleustest，MNT)是觀察受試物能否產生微核的試驗。其主要可檢出DNA斷裂劑和非整倍體誘變劑。S9：S9指經酶誘導劑處理后制備的肝勻漿，再經9000g離心分離所得上清液，加上適當的緩沖液和輔助因子。10、致突變試驗的質量控制：設立陰性對照和陽性對照；盲法觀察；資料的統計學分析；試驗結果的重現性；11、評價總原則：實驗質量控制；劑量設計是否達到要求；與對照比較有無顯著性差異。第八章外源化學物致癌作用1、化學致癌過程：引發階段，促進階段、惡性進展階段。指化學物質引起或誘導正常細胞發生惡性轉化并發展成為腫瘤的過程，具有這類作用的化學物質稱為化學致癌物。引發階段的主要特征：不可逆；所引發的“干細胞”在形態學上無法識別；需要通過細胞分裂“固定突變”；劑量-反應關系良好，但很難測定的閾值，無可測定的最大反應；存在自發啟動的引發作用(內源性)；對外源性化學物質和其他化學因素敏感；引發劑的強度以經一定的促長階段后發生的癌前病變來定量。促長階段的主要特征可逆(基因表達、細胞水平)；促長劑的有效性僅出現在引發作用之后；促長細胞群（promotedcellpopulation)的存在取決于促長劑的持續存在；內源性促長劑可起“自發”促長作用；劑量-反應顯示有可測定的閾值，有可測定的最大效應；對飲食和激素等因素敏感；以能否有效的擴大引發細胞群來確定促長劑的相對強度。促進劑特點：器官特異性；物種特異性；具有閾劑量；是一個可逆過程；受體介導起作用。進展階段的主要特征不可逆；核型不穩性性導致細胞基因組結構的形態學改變；有可測定的和/或形態學可描述的細胞基因組的改變；進展的早期階段，已改變的細胞對環境因素敏感；可見良性和/或惡性腫瘤；促進展劑可使已促長的細胞進入該階段；可以發生自發的進展作用。主要表現為：自主性和異質性增加、生長加速、侵襲性加強、出現浸潤和轉移的惡性生物學特征。在腫瘤細胞中發現的微衛星不穩定性（MSI）的現象可作為整個基因組中DNA復制錯誤增多的一種指標，是腫瘤細胞基因不穩定性一項靈敏的生物學標志。啟動與促進劑關系特點：1、啟動之后，促慢性作用可引起腫瘤；2、啟動劑單獨不引起腫瘤；3、只有促進劑無啟動劑不引起腫瘤；4、二者先后順序很重要；5、啟動劑不可逆改變，早期為可逆的。2、化學致癌作用機制兩種學說：體細胞突變致癌學說（一）DNA加合物、蛋白質加合物、DPC：（二）DNA修復與致癌過程：變異一般發生在：癌基因、抑癌基因、增變基因。（三）癌基因、原癌基因和抑癌基因：非突變致癌學說：（四）基因表達調控異常與腫瘤的發生3、（一）DNA加合物：許多致癌物是親電劑與生物大分子（如DNA）結合→形成加合物→造成DNA損傷部分細胞惡性轉化→腫瘤；DNA加合物在化學致癌作用過程中起到關鍵作用，是引起腫瘤的直接原因之一。（二）DNA修復與化學致癌：正確修復：受損的DNA完全回復原有的結構與功能，不發生突變；錯誤修復：經修復的DNA部分仍可能在結構和功能上存在缺陷，細胞雖能生存，但出現突變。（三）癌基因、原癌基因及抑癌基因：（四）基因調控異常：表觀遺傳學調控失調；細胞異常增生；免疫抑制；內分泌激素失衡；過氧化酶體增殖劑激活受體抑癌基因p53和Rb的失活以及端粒酶的激活是人體細胞獲得永生化的必要條件，即“端粒假說”。根據化學致癌物引起癌變的機制或模式，可將化學致癌物分為遺傳毒性致癌物和表觀遺傳毒性致癌物。遺傳毒性致癌物：進入細胞后與DNA共價結合，引起機體遺傳物質改變，導致癌變的化學物質。分為直接與間接致癌物和無機致癌物。間接又有前致癌物、近致癌物和終致癌物。表觀遺傳毒性致癌物以靈敏度和特異性兩個指標來衡量試驗的可靠性。在哺乳動物致癌試驗中，以癌前病變為最終觀察點。5、IARC將化學物對人類致癌性資料(流行病學調查和病例報告)和對實驗動物致癌性資料分為四級（2002）：1級，對人類是致癌物；2級，對人類是很可能或可能致癌物；3級，對人的致癌性尚不能確定的物質。(497種)；4級，對人類可能是非致癌物。(1種)第九章發育毒性與致畸作用1、畸形(malformation):指出生前因素引起發育生物體的嚴重的解剖學上形態結構的缺陷（異常）。2、畸胎(terate):具有畸形的胚胎或胎仔。3、致畸性(teratogenicity)和致畸作用(teratogeniceffect)：均指在妊娠期（出生前）接觸外源性理化因素引起后代結構畸形的特性或作用。（致畸作用所表現的形態結構異常，在出生后立即可被發現）4、致畸物或致畸原(teratogen):凡在一定劑量下，能通過母體對胚胎或胎兒正常發育過程造成干擾，使子代出生后具有畸形的化學物。變異：是由遺傳和遺傳外因素控制的外觀變化，或由于分化改變而引起的差異。5、胚胎毒性(embryotoxicity)：通常是指外源性因素造成的孕體著床前后直到器官形成期結束