食品毒理學6-7章課件

1、第六章第六章 影響外源化學物毒作用的因素影響外源化學物毒作用的因素第一節(jié)第一節(jié) 毒物因素毒物因素第二節(jié)第二節(jié) 機體因素機體因素第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)境因素環(huán)境因素第一節(jié)第一節(jié) 毒物因素毒物因素一、外源化學物的結構一、外源化學物的結構1 取代基對毒性的影響取代基對毒性的影響 烷烴類物質中的氫原子被鹵素取代，毒性增強。取代基越多，毒烷烴類物質中的氫原子被鹵素取代，毒性增強。取代基越多，毒性越大。如性越大。如CCl4CCl3CCl2CCl。 化學物中引入羧基或磺酸基后，脂溶性降低，水溶性升高，易排化學物中引入羧基或磺酸基后，脂溶性降低，水溶性升高，易排泄，毒性降低。如苯甲酸的毒性低于苯。泄，毒性降低。如苯

2、甲酸的毒性低于苯。2 分子構型對毒性的影響分子構型對毒性的影響 有機氯農藥六六六有有機氯農藥六六六有7種異構體，其中種異構體，其中、- -六六六急性毒性最六六六急性毒性最強，強，、六六六急性毒性相對較弱。六六六急性毒性相對較弱。3 同系物中碳原子數對毒性的影響同系物中碳原子數對毒性的影響 烷烴、醇、酮等碳氫化合物中，出了甲醇、甲醛、甲烷和乙烷烷烴、醇、酮等碳氫化合物中，出了甲醇、甲醛、甲烷和乙烷 外，隨碳原子數增加，毒性增大，但當碳原子數超過外，隨碳原子數增加，毒性增大，但當碳原子數超過7個時，毒個時，毒 性反而下降。如從丙烷開始，麻醉作用增強，但從壬烷開始，性反而下降。如從丙烷開始，麻醉作用

3、增強，但從壬烷開始， 毒性反而下降。毒性反而下降。4 電離度電離度 對于弱酸和弱堿性化合物，只有在合適的對于弱酸和弱堿性化合物，只有在合適的pH條件下，使其最大限條件下，使其最大限度的轉化為非離子型時，才易于被機體吸收，從而發(fā)揮毒性。度的轉化為非離子型時，才易于被機體吸收，從而發(fā)揮毒性。三、外源化學物的作用方式和特征三、外源化學物的作用方式和特征1 接觸途徑接觸途徑 不同途徑的吸收速率和毒性大小順序為靜脈注射不同途徑的吸收速率和毒性大小順序為靜脈注射腹腔注射腹腔注射肌肌 肉注射肉注射皮下注射皮下注射口服口服經皮膚給藥。經皮膚給藥。2 作用劑量作用劑量 劑量分為接觸劑量（又稱外劑量）、吸收劑量（

4、又稱內劑量）和劑量分為接觸劑量（又稱外劑量）、吸收劑量（又稱內劑量）和到達劑量（又稱靶劑量）到達劑量（又稱靶劑量） 接觸劑量：又稱外劑量，指人體接觸外源化合物的劑量，常以每接觸劑量：又稱外劑量，指人體接觸外源化合物的劑量，常以每單位體重毫克數（單位體重毫克數（mg/kg）表示。）表示。 吸收劑量，又稱內劑量，是指外源化學物穿過一種或多種生物屏吸收劑量，又稱內劑量，是指外源化學物穿過一種或多種生物屏障，吸收進入體內的劑量。障，吸收進入體內的劑量。 到達劑量：又稱靶劑量，是指外源化合物在靶器官中的劑量。到達劑量：又稱靶劑量，是指外源化合物在靶器官中的劑量。接觸或攝入的劑量越大，到達劑量也越大，毒作

5、用也越強。接觸或攝入的劑量越大，到達劑量也越大，毒作用也越強。3 接觸頻率接觸頻率4 接觸持續(xù)時間接觸持續(xù)時間第第二二節(jié)節(jié) 機體因素機體因素一、物種與品系一、物種與品系 不同物種在解剖、生理、遺傳和代謝過程上存在差異。大鼠肝臟不同物種在解剖、生理、遺傳和代謝過程上存在差異。大鼠肝臟為為6葉，無膽囊；人肝臟為葉，無膽囊；人肝臟為2葉，有膽囊。葉，有膽囊。 百草枯對人可引起肺損傷，而對其他各種實驗動物無類似反應（百草枯對人可引起肺損傷，而對其他各種實驗動物無類似反應（猴子除外）。猴子除外）。 華人乳糖不耐癥比例華人乳糖不耐癥比例93%、美國白人、美國白人12%、印第安人、印第安人100%。二、遺傳

6、因素二、遺傳因素 不同個體對同一毒物的中毒效應存在較大差異。最重要的原因是不同個體對同一毒物的中毒效應存在較大差異。最重要的原因是遺傳因素不同決定個體間存在酶的多樣性差異，酶的多樣性差異遺傳因素不同決定個體間存在酶的多樣性差異，酶的多樣性差異導致了代謝的多樣性差異。導致了代謝的多樣性差異。 不同人對酒精的耐受力不同，是由于機體內乙醛脫氫酶的表達存不同人對酒精的耐受力不同，是由于機體內乙醛脫氫酶的表達存在差異。在差異。三、個體因素三、個體因素1 年齡年齡毒物的母體毒性大于代謝物毒性時，其對幼年動物的毒性就比成年毒物的母體毒性大于代謝物毒性時，其對幼年動物的毒性就比成年動物強；反之則相反。動物強；

7、反之則相反。原因：原因： 幼年動物的膜通透性較大；幼年動物的膜通透性較大； 幼年動物代謝酶系統(tǒng)發(fā)育不完全。幼年動物代謝酶系統(tǒng)發(fā)育不完全。2 性別性別雄性激素能促進細胞色素雄性激素能促進細胞色素P-450酶的活性，這導致雄性動物和雌性酶的活性，這導致雄性動物和雌性動物在毒物的代謝能力上存在差異。動物在毒物的代謝能力上存在差異。3 營養(yǎng)與健康營養(yǎng)與健康營養(yǎng)不足或失調影響化合物的毒性作用。蛋白質缺乏導致酶合成減營養(yǎng)不足或失調影響化合物的毒性作用。蛋白質缺乏導致酶合成減少，使毒物代謝減慢，毒物對機體的毒作用增強。少，使毒物代謝減慢，毒物對機體的毒作用增強。第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)境因素環(huán)境因素一、氣象因素一、

8、氣象因素1 溫度溫度氣溫升高導致排汗增多，尿量減少，毒物在體內駐留時間延長，毒氣溫升高導致排汗增多，尿量減少，毒物在體內駐留時間延長，毒作用增強。作用增強。2 濕度濕度高濕環(huán)境下，某些毒物如二氧化硫可改變形態(tài)，使毒性增強。高濕環(huán)境下，某些毒物如二氧化硫可改變形態(tài)，使毒性增強。3 氣壓氣壓在高原低氣壓下，士的寧毒性降低，而氨基丙苯毒性增強。在高原低氣壓下，士的寧毒性降低，而氨基丙苯毒性增強。二、季節(jié)和晝夜節(jié)律二、季節(jié)和晝夜節(jié)律1 晝夜節(jié)律晝夜節(jié)律口服水楊酸，早上口服水楊酸，早上8時服，排除速度慢；晚上時服，排除速度慢；晚上8時服，排除速度快。時服，排除速度快。2 季節(jié)節(jié)律季節(jié)節(jié)律水楊酸：用于緩解

9、疼痛和發(fā)熱、同時還有消炎作用；除角質，美容水楊酸：用于緩解疼痛和發(fā)熱、同時還有消炎作用；除角質，美容 水楊酸水楊酸阿司匹林阿司匹林三、溶劑特性三、溶劑特性DDT的油溶液對大鼠的經口的油溶液對大鼠的經口LD50為為150mg/kg，而，而DDT的水溶液則的水溶液則為為500mg/kg。油能促進。油能促進DDT的腸道吸收。的腸道吸收。四、毒物的聯合作用四、毒物的聯合作用包括相加作用、協同作用、拮抗作用和獨立作用。包括相加作用、協同作用、拮抗作用和獨立作用。阿托品對抗有機磷化合物引起的毒蕈堿癥狀為阿托品對抗有機磷化合物引起的毒蕈堿癥狀為: （ D ）A. 相加作用相加作用 B. 協同作用協同作用 C

10、. 獨立作用獨立作用 D. 拮抗作用拮抗作用本章問題：本章問題：試論述影響毒物毒性作用的主要因素？試論述影響毒物毒性作用的主要因素？ 授課教師授課教師 郭春鋒郭春鋒第七章第七章 化學毒物的一般毒性作用化學毒物的一般毒性作用第一節(jié)第一節(jié) 急性毒性作用及其評價急性毒性作用及其評價第二節(jié)第二節(jié) 蓄積毒性作用及其評價蓄積毒性作用及其評價第三節(jié)第三節(jié) 亞慢性及慢性毒性作用及其評價亞慢性及慢性毒性作用及其評價第一節(jié)第一節(jié) 急性毒性作用及其評價急性毒性作用及其評價1 1 基本概念基本概念1.11.1 急性毒性作用急性毒性作用急性毒性作用是指實驗動物一次接觸或急性毒性作用是指實驗動物一次接觸或24h內多次接觸

11、一定劑量內多次接觸一定劑量的某種化學物短期內所產生的健康損害作用和致死效應的某種化學物短期內所產生的健康損害作用和致死效應.1.2 急性毒性試驗急性毒性試驗急性毒性試驗是指一次給予或急性毒性試驗是指一次給予或24內多次給予受試物后，短時間內內多次給予受試物后，短時間內（最長（最長14 d）動物所產生的毒性效應，包括致死和非致死的指標）動物所產生的毒性效應，包括致死和非致死的指標參數。參數。1 1.3 .3 實驗動物實驗動物 實驗動物是指經過人工培育，對其攜帶的微生物進行控制，遺傳實驗動物是指經過人工培育，對其攜帶的微生物進行控制，遺傳背景明確或來源清楚，用于科學研究的動物。背景明確或來源清楚，

12、用于科學研究的動物。2 急性毒性試驗的目的 獲得受試物對實驗動物的致死劑量（獲得受試物對實驗動物的致死劑量（LD50）及其它毒性參數）及其它毒性參數(如如急性毒作用帶急性毒作用帶) 初步評價毒物對機體的毒效應特征、靶器官、劑量反應關系和對初步評價毒物對機體的毒效應特征、靶器官、劑量反應關系和對人體產生損害的危險性。人體產生損害的危險性。 為亞慢性、慢性毒性試驗及其他毒理學試驗的劑量設計和觀察指為亞慢性、慢性毒性試驗及其他毒理學試驗的劑量設計和觀察指標選擇提供參考依據。標選擇提供參考依據。 為急性中毒的治療和中毒機制的研究提供線索。為急性中毒的治療和中毒機制的研究提供線索。3 3 急性毒性試驗設

13、計急性毒性試驗設計3.13.1 實驗動物選擇的基本要求實驗動物選擇的基本要求 動物種屬選擇動物種屬選擇盡量選擇對化學物毒性反應與人近似的動物。動物易于獲得、價盡量選擇對化學物毒性反應與人近似的動物。動物易于獲得、價格低廉、易于飼養(yǎng)。最好選擇兩種實驗動物，其中一種為嚙齒類格低廉、易于飼養(yǎng)。最好選擇兩種實驗動物，其中一種為嚙齒類（首選大鼠和小鼠），另一種為非嚙齒類（首選貓和狗）。（首選大鼠和小鼠），另一種為非嚙齒類（首選貓和狗）。 動物年齡和體重選擇動物年齡和體重選擇實驗動物不宜過老或過幼，通常要求選擇剛成年動物進行試驗，實驗動物不宜過老或過幼，通常要求選擇剛成年動物進行試驗，而且須是未曾交配和受

14、孕的動物。例如：大鼠而且須是未曾交配和受孕的動物。例如：大鼠180180240g240g、小鼠、小鼠181825g25g、貓、貓3-5kg3-5kg、狗、狗101015kg15kg。同一批實驗動物體重變異范圍。同一批實驗動物體重變異范圍不應超過該批動物平均體重的不應超過該批動物平均體重的2020。 實驗動物性別選擇實驗動物性別選擇除特殊要求外，實驗動物應雌雄各半。如果在預試驗時發(fā)現化學除特殊要求外，實驗動物應雌雄各半。如果在預試驗時發(fā)現化學毒物毒物( (如農藥如農藥) )對雌、雄動物毒效應的敏感性有明顯差異，則應單對雌、雄動物毒效應的敏感性有明顯差異，則應單獨分別求出雌性與雄性動物各自的獨分別

15、求出雌性與雄性動物各自的LD50LD50。如果試驗是為致畸試驗。如果試驗是為致畸試驗作準備，也可僅作雌性動物的作準備，也可僅作雌性動物的LD50LD50測試。對精子毒性試驗僅選雄測試。對精子毒性試驗僅選雄性動物。性動物。 4 4 實驗動物的數量與隨機分組實驗動物的數量與隨機分組4 4.1 .1 實驗動物數量實驗動物數量 貓和狗等大型實驗動物每組不少于貓和狗等大型實驗動物每組不少于6 6只只 小鼠每組不少于小鼠每組不少于1 10 0只，大鼠每組不少于只，大鼠每組不少于6 6只只4 4.2 .2 實驗動物分組實驗動物分組 原則：隨機分組原則：隨機分組 組數組數5-75-7 雌雄動物不可合籠雌雄動物

16、不可合籠5 5 實驗動物的飼養(yǎng)環(huán)境實驗動物的飼養(yǎng)環(huán)境 溫度溫度22223 3 相對濕度相對濕度30-70%30-70% 照度：晝夜各半（早照度：晝夜各半（早6- 6-晚晚6 6） 自由飲水自由飲水 大鼠和小鼠隔夜禁食，染毒后禁食大鼠和小鼠隔夜禁食，染毒后禁食4 4 h h 衛(wèi)生條件要達標衛(wèi)生條件要達標6 6 實驗動物染毒方法實驗動物染毒方法 分為經口染毒、經呼吸道染毒和經皮膚染毒分為經口染毒、經呼吸道染毒和經皮膚染毒 食品毒理學研究通常采用進口染毒食品毒理學研究通常采用進口染毒 可采用灌胃法和摻入飼料法進行經口染毒可采用灌胃法和摻入飼料法進行經口染毒 小鼠灌胃小鼠灌胃0.2-10.2-1毫升；

17、大鼠灌胃毫升；大鼠灌胃1-51-5毫升毫升 衛(wèi)生條件要達標衛(wèi)生條件要達標7 7 染毒劑量設計染毒劑量設計7 7.1 .1 預試驗預試驗 分析化學物的結構；查閱文獻找出與受試化學毒物結構與理化性分析化學物的結構；查閱文獻找出與受試化學毒物結構與理化性質近似的化學物的毒性資料，并以文獻資料中相同的動物種系和質近似的化學物的毒性資料，并以文獻資料中相同的動物種系和相同接觸途徑所測得的相同接觸途徑所測得的LDLD5050(LC(LC5050) )值作為受試化學物的預期毒性值作為受試化學物的預期毒性中值。中值。 以預期的受試物的以預期的受試物的LDLD5050為中間劑量，設為中間劑量，設5 5各劑量組，

18、各劑量組，等比劑量設等比劑量設計，比例系數為計，比例系數為4 4（loglog4 4=0.6=0.6）。）。舉例：如某種化學物的預期舉例：如某種化學物的預期LD50LD50為為40mg/kg40mg/kg，則預試驗劑量設計為，則預試驗劑量設計為 預試驗的目的：找出某種受試物對某種系實驗動物、某種接預試驗的目的：找出某種受試物對某種系實驗動物、某種接觸途徑的大致致死劑量范圍，即死亡率觸途徑的大致致死劑量范圍，即死亡率10%-90%10%-90%的劑量范圍。的劑量范圍。 正式試驗的劑量組間距（正式試驗的劑量組間距（i i）計算方法）計算方法i=(logLDi=(logLD9090-logLD-lo

19、gLD1010)/(n-1)/(n-1)n n為設計劑量的組數為設計劑量的組數以最低劑量組（以最低劑量組（LDLD1010或或LDLD0 0）組劑量對數加上一個）組劑量對數加上一個i i值，即為第二值，即為第二個劑量組劑量對數，依此類推，直至最高劑量組。個劑量組劑量對數，依此類推，直至最高劑量組。7.2 7.2 正式試驗（改進寇氏法）正式試驗（改進寇氏法）lg lg LDLD5050=Xk-i(p-0.5)=Xk-i(p-0.5)其中：其中：Xk-Xk-最高劑量的對數最高劑量的對數i- i-組距（相鄰兩組劑量對數的差值）組距（相鄰兩組劑量對數的差值）p-p-死亡率總和死亡率總和要求：最低劑量組

20、的死亡率小于要求：最低劑量組的死亡率小于20%20%；最高劑量組的死亡率大于；最高劑量組的死亡率大于80%80%Lg LDLg LD5050的標準誤差的標準誤差S SE Ei- i-組距（相鄰兩組劑量對數的差值）組距（相鄰兩組劑量對數的差值）p-p-死亡率死亡率q-存活率存活率n-每組動物數每組動物數lg LD50的的95%置信區(qū)間為置信區(qū)間為lg LD501.96SEEpqSin8 8 急性毒性評價急性毒性評價9 觀察指標觀察指標致死劑量致死劑量癥狀觀察癥狀觀察病理學檢查病理學檢查其他指標觀察其他指標觀察 急性毒性試驗的實驗周期最長為急性毒性試驗的實驗周期最長為( ) 。A、24小時小時 B

21、、1周周 C、2周周 D、28天天急性毒性試驗的試驗動物一般要求使用急性毒性試驗的試驗動物一般要求使用( ) 。A、 1個種屬的動物個種屬的動物B、 2 個種屬的動物個種屬的動物 C、 嚙齒類嚙齒類 D、 非嚙齒類非嚙齒類 急性毒性試驗對實驗動物年齡的要求是急性毒性試驗對實驗動物年齡的要求是( ) 。A、 剛出生剛出生 B、 初斷乳初斷乳 C、 剛成年剛成年 D、 成年成年急性毒性試驗中，同一批實驗動物體重變異范圍為急性毒性試驗中，同一批實驗動物體重變異范圍為( )。A、不超過平均體重的、不超過平均體重的5% B、不超過平均體重的、不超過平均體重的10%C、不超過平均體重的、不超過平均體重的2

22、0%D、在平均體重的、在平均體重的510%之間之間 思考題：思考題：試述食品毒理學實驗當中對實驗動物選擇的基本要求。試述食品毒理學實驗當中對實驗動物選擇的基本要求。大鼠大鼠小鼠小鼠第二節(jié)第二節(jié) 蓄積毒性作用及其評價蓄積毒性作用及其評價1 蓄積作用蓄積作用當化學毒物反復多次給動物染毒，化學毒物進入機體的速度當化學毒物反復多次給動物染毒，化學毒物進入機體的速度(或總量或總量)超過代謝轉化的速度和排泄的速度超過代謝轉化的速度和排泄的速度(或總量或總量)時，化學毒物或其代謝時，化學毒物或其代謝產物就有可能在機體內逐漸增加并貯留，這種現象稱為化學毒物的產物就有可能在機體內逐漸增加并貯留，這種現象稱為化學

23、毒物的蓄積作用。蓄積作用。2 蓄積毒性的表現在兩個方面：蓄積毒性的表現在兩個方面： 物質蓄積：若能用化學方法測得體內存在該化合物的母體或其代物質蓄積：若能用化學方法測得體內存在該化合物的母體或其代謝產物，即為物質蓄積；謝產物，即為物質蓄積； 功能蓄積：經長期接觸后在機體內測不出該化學物質的原形或其功能蓄積：經長期接觸后在機體內測不出該化學物質的原形或其代謝產物，卻出現慢性毒性作用時，稱為功能蓄積。代謝產物，卻出現慢性毒性作用時，稱為功能蓄積。3 蓄積毒性試驗方法蓄積毒性試驗方法3.1 蓄積系數法蓄積系數法蓄積系數是多次染毒使半數動物出現中毒效應蓄積系數是多次染毒使半數動物出現中毒效應(或死亡或

24、死亡)的累積劑量的累積劑量 ED50(n)與一次染毒使半數動物出現相同效應與一次染毒使半數動物出現相同效應(或死亡或死亡)的劑量的劑量 ED 50(1)的比值的比值，即：，即：KED50(n)/ED50(1)蓄積系數的分級標準蓄積系數的分級標準K1 高度蓄積高度蓄積1K3 明顯蓄積明顯蓄積3K5 中等蓄積中等蓄積5K 輕度蓄積輕度蓄積3.2 生物半減期法生物半減期法 進入機體的外源化學物在體內消除一半所需的時間稱為生物半減期。進入機體的外源化學物在體內消除一半所需的時間稱為生物半減期。化學毒物在體內蓄積的速度和量與機體單位時間內吸收該物質的速度以及清化學毒物在體內蓄積的速度和量與機體單位時間內

25、吸收該物質的速度以及清除速度有關。除速度有關。即使化學毒物以相等的時間間距恒速地吸收入血液，其在一定劑量范圍內在即使化學毒物以相等的時間間距恒速地吸收入血液，其在一定劑量范圍內在機體的蓄積量也不呈直線無限地增加，而是呈曲線形上升并有一定的極限。機體的蓄積量也不呈直線無限地增加，而是呈曲線形上升并有一定的極限。如果一種化學物進入進入機體的間隔時間比如果一種化學物進入進入機體的間隔時間比t1/2長，則其在體內蓄積的可能性長，則其在體內蓄積的可能性小，反之則相反。小，反之則相反。一種化合物無論其一種化合物無論其t1/2長短，在每個與長短，在每個與t1/2等時間間隔接觸化學物的條件下，在等時間間隔接觸

26、化學物的條件下，在其體內經過其體內經過6個個t1/2的接觸期限就可以達到累積極限（理論累計極限的的接觸期限就可以達到累積極限（理論累計極限的98.4%）。）。第三節(jié)第三節(jié) 亞慢性和慢性毒性作用亞慢性和慢性毒性作用 亞慢性毒性是指人或實驗動物連續(xù)接觸較長時間、較大劑量的外源亞慢性毒性是指人或實驗動物連續(xù)接觸較長時間、較大劑量的外源化合物所引起的毒性效應?；衔锼鸬亩拘孕?。亞慢性毒性試驗的設計原則亞慢性毒性試驗的設計原則 劑量上限應小于急性毒性劑量上限應小于急性毒性LD50的劑量的劑量 每次接觸的劑量相等每次接觸的劑量相等 “連續(xù)多日連續(xù)多日”約相當于實驗動物壽命的約相當于實驗動物壽命的1/30-1/102 慢性毒性作用慢性毒性作用慢性毒