基礎(chǔ)毒理學課件

毒理學基礎(chǔ)

上海師范大學生命與環(huán)境科學學院

主講教師：胡興昌第一章緒論世界八大著名環(huán)境公害事件

1.比利時馬斯河谷事件2.美國洛杉磯光化學煙霧事件3.美國多諾拉事件4.英國倫敦煙霧事件

5.日本水俁病事件

6.日本四日市廢氣事件

7.日本的愛知糠油事件

8.日本富山的骨痛病事件

3〕倫敦煙霧事件1952年12月5~8日,倫敦城市上空高壓，大霧籠罩，連日無風。而當時正值冬季大量燃煤取暖期，煤煙粉塵和濕氣積聚在大氣中，使許多城市居民都感到呼吸困難、眼睛刺痛，僅四天時間內(nèi)死亡了4000多人，在之后的兩個月時間內(nèi)，又有8000人陸續(xù)死亡。這是20世紀世界上最大的由燃煤引發(fā)的城市煙霧事件。4〕美國洛杉機光化學煙霧事件從20世紀40年代起，已擁有大量汽車的美國洛杉磯城上空開始出現(xiàn)由光化學煙霧造成的黃色煙幕。它刺激人的眼睛、灼傷喉嚨和肺部、引起胸悶等，還使植物大面積受害，松林枯死，柑橘減產(chǎn)。1955年，洛杉磯因光化學煙霧引起的呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的人數(shù)達到400多人，這是最早出現(xiàn)的由汽車尾氣造成的大氣污染事件。5〕日本水俁病事件1949年，日本熊本縣水俁鎮(zhèn)的日本氮肥公司制造氯乙烯和醋酸乙烯。制造過程使用含汞（Hg）的催化劑，大量的汞隨著廢水被排放到了水俁灣。1954年，“水俁病”，患病的是貓和人，癥狀是步態(tài)不穩(wěn)、抽搐、手足變形、神經(jīng)失常、身體彎弓高叫，直至死亡。汞被水生生物食用后在體內(nèi)被轉(zhuǎn)化成甲基汞（CH3HCl），這種物質(zhì)通過魚蝦進入人體和動物體內(nèi)后，侵害腦和身體的其他部位，引起腦萎縮、小腦平衡系統(tǒng)被破壞。6〕日本富山骨痛病事件80年代，日本富山縣平原神通川上游的神岡礦山從事鉛、鋅礦的開采、在采礦過程及堆積的礦渣中產(chǎn)生的含有鎘等重金屬的廢水直接流入周圍環(huán)境，鎘通過稻米進入人體，首先引起腎臟障礙，逐漸導致軟骨癥，婦女妊娠、哺乳、內(nèi)分泌不協(xié)調(diào)、營養(yǎng)性鈣不足等，使婦女得上一種渾身劇烈疼痛的病，叫骨痛病，重者全身多處骨折，在痛苦中死亡300余人。7〕日本四日市哮喘病事件1955年日本第一座石油化工聯(lián)合企業(yè)在四日市上馬，石油冶煉產(chǎn)生的廢氣使當?shù)靥炜战K年煙霧彌漫，煙霧厚達500米，其中漂浮著多種有毒有害氣體和金屬粉塵，很多人出現(xiàn)頭疼、咽喉疼、眼睛疼、嘔吐等不適。從1960年起，當?shù)鼗枷〉娜藬?shù)激增，部分因不堪忍受疾病的折磨而自殺。到1979年10月，患有大氣污染性疾病的患者人數(shù)達775491人，典型的呼吸系統(tǒng)疾病有：支氣管炎、哮喘、肺氣腫、肺癌。8〕日本米糠油事件1968年日本九州愛知縣食用油廠生產(chǎn)米糠油時，因操作失誤，使米糠油中混入多氯聯(lián)苯，造成食物油污染。被污染的米糠油中的黑油用做雞飼料，造成了九州、四國等地區(qū)的幾十萬只雞中毒死亡。九州大學附屬醫(yī)院陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了因食用被污染的食物而得病的人。初期癥狀皮疹、指甲發(fā)黑、皮膚色素沉著、眼結(jié)膜充血，后期肝功能下降、全身肌肉疼痛等，重者會發(fā)生急性肝壞死、肝昏迷，以至死亡1684人。

第一節(jié)概述一、概念㈠毒理學是從醫(yī)學角度研究化學因素、物理因素、生物因素對生物機體的損害作用及其作用機理的科學。

㈡

衛(wèi)生毒理學

研究人類在生產(chǎn)和生活過程中，可能接觸的外來化合物對機體損害作用及其機理的學科。包括食品、工業(yè)、環(huán)境毒理學，是毒理學的一個重要分支，亦是預(yù)防醫(yī)學的基礎(chǔ)學科，主要提供毒理學理論和研究方法。

㈢外來化合物由外界環(huán)境通過一定的環(huán)節(jié)和途徑與機體接觸并進入機體，在機體內(nèi)呈現(xiàn)一定的生物學作用。

（農(nóng)用化學品、工業(yè)化學品、藥物、食物添加劑、日用化學品、各種環(huán)境污染物等）。二、毒理學研究任務(wù)1、研究機體與外來化合物相互作用的規(guī)律即中毒機理；2、對外來化合物進行安全性評價；3、為制訂有關(guān)衛(wèi)生標準和管理方案提供科學依據(jù)。

㈠動物實驗１、體內(nèi)實驗法按人體實際接觸方式接觸一定劑量的受試外來化合物，然后觀察動物可能出現(xiàn)的形態(tài)或功能變化。實驗多采用哺乳動物。

通常檢測外來化合物一般毒性，例如急性毒性試驗、亞慢性毒性試驗和慢性毒性試驗等。２、體外實驗法（1）利用游離器官、原代培養(yǎng)細胞、細胞系和細胞器等進行。（2）利用游離細胞和細胞器進行外來化合物對機體各種損害作用的初步篩檢、作用機理和代謝轉(zhuǎn)化過程的深入研究。㈡人群調(diào)查為了將動物實驗的結(jié)果，在人體上進行驗證，有時需要進行人群調(diào)查。

實驗設(shè)計的統(tǒng)計原則隨機：代表性對照：鑒別處理因素與非處理因素的差異及處理因素效應(yīng)大小，消除和減少隨機化原則所不能控制的抽樣誤差及實驗者操作熟練程度等造成的差異空白/陰/陽性對照，自身對照，歷史性對照重復：樣本量、重復次數(shù)四、毒理學實驗的基本原則

動物選擇首先考慮代謝與毒性效應(yīng)上與人一致注重對受試物毒性敏感的動物物種種屬、品系、個體差異自然壽命不太長、易于飼養(yǎng)和實驗操作、經(jīng)濟易獲得動物年齡、性別

第二節(jié)毒理學主要基本概念

一、毒性毒性是一種物質(zhì)對機體造成損害的能力。

物質(zhì)毒性的高低僅具有相對意義。在一定意義上，只要達到一定數(shù)量，任何物質(zhì)對機體都具有毒性；如果低于一定數(shù)量，任何物質(zhì)都不具備毒性；毒性還與物質(zhì)本身的理化性質(zhì)以及其與機體接觸的途徑有關(guān)。

二、劑量劑量的概念：給予機體的數(shù)量，或與機體接觸的外來化合物的數(shù)量；外來化合物吸收進入機體數(shù)量；外來化合物在靶器官作用部位或體液中的濃度或含量。劑量的單位是以每單位體重接觸的外來化合物數(shù)量表示。（mg/kg、mg/l、mg/m3）１、致死量（lethaldose）⑴、絕對致死量(absolutelethaldoseLD100)：指能造成一群體全部死亡的最低劑量。

⑵、半數(shù)致死量(mediamlethaldose

LD50)：指能引起一群個體50%死亡所需劑量，也稱致死中量。以LD50作為表示衡量化合物毒性指標的優(yōu)點：代表性好、重復性好、敏感性高３、最小有作用劑量(minmaleffectlevel)在一定時間內(nèi)，一種外來化合物按一定方式或途徑與機體接觸，能使某項觀察指標開始出現(xiàn)異常變化或使機體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量（閾劑量）。

當外來化合物與機體接觸的時間、方式或途徑和觀察指標發(fā)生改變時，最大無作用劑量和最小有作用劑量也將隨之改變。實驗時必須說明試驗動物的物種品系、接觸方式或途徑、接觸持續(xù)時間和觀察指標。例如某種有機磷化合物在大鼠(wistar品系)經(jīng)給予3個月，全血膽堿酯酶活力降低50%的最大無作用劑量為10mg/kg體重。三、效應(yīng)和反應(yīng)㈠效應(yīng)：表示一定劑量外來化合物與機體接觸后可引起的生物學變化。此種變化的程度用計量單位來表示，例如若干個、毫克、單位等。㈡反應(yīng)：是一定劑量的外來化合物與機體接觸后，呈現(xiàn)某種效應(yīng)并達到一定程度的比率，或者產(chǎn)生效應(yīng)的個體數(shù)在某一群體中所占的比率，一般以%或比值表示。劑量效應(yīng)或劑量反應(yīng)曲線有下列基本類型：１、直線型

效應(yīng)或反應(yīng)強度與劑量呈直線關(guān)系；隨著劑量的增加，效應(yīng)或反應(yīng)的強度也隨著增加，并成正比關(guān)系。

但在生物機體內(nèi)，此種直線關(guān)系較少出現(xiàn)，僅在某些體外實驗中，在一定的劑量范圍內(nèi)存在。反應(yīng)率(%)劑量(mg/kg)２、拋物線型

劑量與效應(yīng)或反應(yīng)呈非線性關(guān)系，即隨著劑量的增加，效應(yīng)或反應(yīng)的強度也增加，但最初增高急速，然后變?yōu)榫徛?，以致曲線先陡峭，然后平緩，成拋物線型。

如將劑量換成對數(shù)值，則成直線。劑量與效應(yīng)或反應(yīng)關(guān)系，換成直線，可便于在低劑量與高劑量，或低反應(yīng)強度與高反應(yīng)強度之間進行互相推算。反應(yīng)率(%)劑量(mg/kg)五、損害作用與非損害作用㈠損害作用

損害作用與非損害作用相反，應(yīng)具有下列特點：１、機體的正常形態(tài)、生長發(fā)育過程受到嚴重影響，壽命亦將縮短。２、機體功能容量或額外應(yīng)激狀態(tài)代償能力降低。３、機體維持穩(wěn)定能力下降。４、機體對其它某些因素不利影響的易感性增高。

㈡非損害作用

不引起機體機能形態(tài)、生長發(fā)育和壽命的改變；不引起機體某種功能容量的降低；不引起機體對額外應(yīng)激狀態(tài)代償能力的損傷；不引起機體維持穩(wěn)定能力下降。

機體發(fā)生的一切生物學變化應(yīng)在機體代償能力范圍之內(nèi)，當機體停止接觸該種外毒化合物后，機體維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的能力不應(yīng)有所降低，機體對其他外界不利因素影響的易感性也不應(yīng)增高。穩(wěn)態(tài)是機體保持內(nèi)在環(huán)境穩(wěn)定不變的一種傾向或能力。

損害與非損害作用都屬于外來化合物在機體內(nèi)引起的生物學作用，而在生物學作用中，量的變化往往引起質(zhì)的變化，所以損害作用與非損害作用僅具有一定的相對意義。確定損害作用與非損害作用的觀察指標也不斷的發(fā)展。

六、正常值

損害作用和非損害作用的確定，往往涉及機體許多指標的正常值范圍，有時需要對正常值進行測定。“正常值”僅具有相對意義。在實際工作中，按目前認識水平，認為“健康”或“正常”的個體，對其進行某項觀察指標測定，以其平均值±2個標準差作為正常值范圍。第二章外來化合物的生物轉(zhuǎn)運和生物轉(zhuǎn)化

第一節(jié)生物轉(zhuǎn)運

一、生物轉(zhuǎn)運的概念外來化合物在機體的吸收、分布和排泄過程，統(tǒng)稱為生物轉(zhuǎn)運。

二、生物轉(zhuǎn)運機理外來化合物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運主要通過下列機理：

（一）被動轉(zhuǎn)運1、簡單擴散

外來化合物在體內(nèi)的擴散是依其濃度梯度差決定物質(zhì)的擴散方向，當兩側(cè)達到動態(tài)平衡時，擴散即中止。

簡單擴散過程，不需要消耗能量，外來化合物與膜不發(fā)生化學反應(yīng)，生物膜不具有主動性，只相當于物理過程，故稱為簡單擴散。簡單擴散是外來化合物在體內(nèi)生物轉(zhuǎn)運的主要形式。大部分外來化合物通過簡單擴散進行生物轉(zhuǎn)運。影響簡單擴散的因素：（1）生物膜兩則濃度梯度差；（2）外來化合物在脂質(zhì)中的溶解度；

可以脂水分配系數(shù)來表示，外來化合物在脂相中的濃度與在水相中濃度的比值(脂相中的濃度/水相中的濃度)。

脂水分配系數(shù)越大，越容易透過生物膜而進行擴散。（磷脂、乙醇）（3）外來化合物的電離或離解狀態(tài)；呈離子狀態(tài)的外來化合物不易通過生物膜；反之，非離解狀態(tài)的外來化合物則容易透過。

外來化合物的離解程度決定于本身的離解常數(shù)(pK)和所處介質(zhì)中的酸堿度(pH)。（4）外來化合物與膜兩側(cè)體液中蛋白質(zhì)的濃度及蛋白質(zhì)的親和力。2、濾過濾過是外來化合物透過生物膜上親水性孔道的過程。溶于水的不溶于脂的化合物通過濾過完成生物轉(zhuǎn)運。影響濾過的因素：（1）外來化合物的溶解度；（2）外來化合物的分子量；（3）親水性孔道的直徑；

（4）生物膜兩側(cè)的滲透壓梯度差。（二）特殊轉(zhuǎn)運1、主動轉(zhuǎn)運

外來化合物透過生物膜由低濃度處向高濃度處移動的過程。主要特點：①可逆濃度梯度轉(zhuǎn)運，故消耗一定的代謝能量；②轉(zhuǎn)運過程需要載體參加；③載體具有一定的容量；④主動轉(zhuǎn)運有一定的選擇性；（化合物必須具有一定基本結(jié)構(gòu)才能被轉(zhuǎn)運）⑤轉(zhuǎn)運過程中需要同一轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，兩種化合物之間可出現(xiàn)競爭，并產(chǎn)生競爭抑制。2、載體擴散（易化擴散或促進擴散）水溶性化合物，利用載體由高濃度向低濃度處移動的過程。由于不能逆濃度遞度由低濃度處向高濃度處移動，所以不消耗代謝能量。

利用載體，生物膜具有一定主動性或選擇性。葡萄糖由胃腸道進入血液、由血漿進入紅細胞并由血液進入神經(jīng)組織都是通過載體擴散。3、胞飲和吞噬液體或固體外來化合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(nèi)，達到轉(zhuǎn)運的目的。

機體內(nèi)外來異物的消除，例如白細胞吞噬微生物，肝臟網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞對有毒異物的消除都與此有關(guān)。三、吸收的概念及吸收途徑㈠吸收的概念吸收是外來化合物經(jīng)過各種途徑透過機體的生物膜進入血液的過程。㈡吸收途徑１、經(jīng)胃腸道吸收胃腸道是外來化合物最主要吸收途徑。許多外來化合物可隨同食物或飲水進入消化道并在胃腸道中吸收。

一般外來化合物在胃腸道中的吸收過程，主要是通過簡單擴散，僅有極少種類外來化合物的吸收是通過吸收營養(yǎng)素和內(nèi)源性化合物的專用主動轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。由于胃液酸度極高(pH1.0)，弱有機酸類物質(zhì)多以未能解離形式存在，所以容易吸收；但弱有機堿類物質(zhì)，在胃中離解度較高，一般不易吸收。小腸內(nèi)酸堿度相對趨向中性(pH6.6)，化合物離解情況與胃內(nèi)不同。

例如，弱有機堿類在小腸主要呈非離解狀態(tài)，因此易被吸收。弱有機酸與此相反（苯甲酸），在小腸中不易被吸收。影響胃腸道吸收的因素：1、胃腸道的酸堿度；2、外來化合物的分子結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)；3、胃腸道的蠕動情況；4、胃腸道內(nèi)的某些物質(zhì)。２、經(jīng)呼吸道吸收肺泡上皮細胞層極薄，而且血管豐富，所以氣體、揮發(fā)性液體和氣溶膠在肺部吸收迅速完全。吸收最快的是氣體、小顆粒氣溶膠和脂水分配系數(shù)較高的物質(zhì)。

經(jīng)肺吸收的外來化合物與經(jīng)胃腸道吸收者不同，前者不隨同門靜脈血流進入肝臟，未經(jīng)肝臟中的生物轉(zhuǎn)化過程，即直接進入體循環(huán)并分布全身。氣體、易揮發(fā)液體和氣溶膠在呼吸道中的吸收主要通過簡單擴散，并受許多因素影響，主要是在肺泡氣與血漿中濃度差。一種氣體在肺泡氣中的濃度，可以其在肺泡中的分壓表示，一種氣體的分壓即為其肺泡氣總壓力中所占的百分率。

分壓越高，機體接觸的量越大，也越容易吸收。隨著吸收過程的進行，血液中該氣體的分壓將逐漸增高，分壓差則相應(yīng)降低。該氣體在血液中的分壓將逐漸接近在肺泡氣的分壓，最后達到平衡，呈飽和狀態(tài)。

在飽和狀態(tài)時，氣體在血液中的濃度(mg/L)與在肺泡氣中濃度(mg/L)之比，稱為血/氣分配系數(shù)，即氣體在血液的濃度/氣體在肺泡中的濃度比值。血/氣分配系數(shù)越大，即溶解度越高，表示該氣體越易被吸收。影響呼吸道吸收的因素：1、氣態(tài)物質(zhì)的濃度；2、氣態(tài)物質(zhì)在血液中的溶解度和分子量；3、氣態(tài)物質(zhì)由血液分布到其他組織和排泄的過程；4、肺通氣量與血流量。

吸收速度與溶解度成正比。非脂溶性的物質(zhì)被吸收時通過親水性孔道，其吸收速度主要受分子量大小的影響；溶于生物膜脂質(zhì)的物質(zhì)，吸收速度與分子量大小關(guān)系不大，而主要決定于其脂/水分配系數(shù)，脂/水分配系數(shù)大者吸收速度相對較高。３、經(jīng)皮膚吸收外來化合物經(jīng)皮膚吸收，分為兩個階段：（1）穿透階段：化合物透過角質(zhì)層和上表皮細胞層的過程。（2）吸收階段：由上表皮細胞層進入乳頭層和真皮，并被吸收入血。經(jīng)皮膚吸收主要形式是簡單擴散：外來化合物角質(zhì)層上皮層乳頭層真皮層皮下組織毛細血管影響皮膚吸收的因素：1、穿透階段：分子量的大小、角質(zhì)層厚度和外來化合物的脂溶性。2、吸收階段：水溶性的大小，目前認為脂/水分配系數(shù)接近于1，即同時具有一定的脂溶性和水溶性的化合物易被吸收進入血液。3、氣溫、濕度可影響皮膚的吸收。四、分布的概念及影響分布的主要因素㈠分布概念分布是外來化合物通過吸收進入血液或其它體液后，隨著血液或淋巴液的流動分散到全身各組織細胞的過程。

㈡影響分布的主要因素１、外來化合物與血漿蛋白結(jié)合

外來化合物進入血液之后往往與血漿蛋白結(jié)合，這種結(jié)合是可逆的，是外來化合物在體內(nèi)分布運輸?shù)囊粋€過程。

與血漿白蛋結(jié)合的外來化合物與游離化學物質(zhì)呈動態(tài)平衡，血漿白蛋白與化學物質(zhì)結(jié)合的專一性不強，當有另一種化合物或藥物或代謝產(chǎn)物存在時，可以發(fā)生競爭現(xiàn)象。

例如DDE(DDT代謝物)就可競爭性置換已經(jīng)與白蛋白結(jié)合的膽紅素，使其在血中游離。２、外來化合物與其他組織成分結(jié)合

化合物還可結(jié)合多種其他蛋白質(zhì)、粘多糖、核蛋白、磷脂等。這些結(jié)合有分布意義，有的也有毒理意義。

例如：一氧化碳與血紅蛋白具有高度親合力，導致缺氧而中毒。

除草劑百草枯不論何種途徑接觸，均可濃集分布于肺引起損傷。

３、外來化合物在脂肪組織和骨骼中貯存沉積

脂肪組織是脂溶性化合物貯存沉積場所。并不呈現(xiàn)生物學活性,只有在脂肪被動用、外來化合物重新成為游離狀態(tài)時，才出現(xiàn)生物學作用。（DDT在脂肪組織中的貯存即如此）

骨骼也可作為許多外來化合物的貯存沉積場所。

鉛可取代骨骼中的鈣，被機體吸收的鉛有40%可沉積于骨骼中，對機體危害相對較小。但在一定條件下，可游離釋放，進入全身循環(huán)，對機體造成損害。４、體內(nèi)各種屏障的影響⑴血腦屏障由毛細血管內(nèi)皮細胞和聚集包圍毛細血管的星形膠質(zhì)細胞的軟腦膜組成的一種特殊的功能結(jié)構(gòu)血腦屏障。

血腦屏障的重要性，在于保障血液和腦組織之間的正常代謝物質(zhì)的交換，阻止非需要物質(zhì)的進入，從而維持腦的正常功能。對大分子或極性較高的藥物是一個障礙，但脂溶性較高的藥物仍能穿透血腦屏障而進入組織。例如極性高的季銨類(氯化銨等)難以進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，而脂溶性高的全身麻醉藥則容易進入。如無機汞就不容易進入腦組織，而甲基汞則易于透過血腦屏障，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能損傷。⑵胎盤屏障

胎盤除物質(zhì)交換外，還有阻止一些外來化合物由母體透過胎盤進入胚胎、保障胎兒正常生長發(fā)育的功能。

不同物種動物和同一物種的不同妊娠階段胎盤細胞層數(shù)并不一樣。

例如：豬和馬有6層，大鼠、豚鼠只有一層；家兔在妊娠初期有6層，到妊娠末期僅有一層。

大部分外來化合物透過胎盤的機理是簡單擴散，而胚胎發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，則通過主動轉(zhuǎn)運而進入胚胎。高脂溶性藥物(麻醉藥\巴比妥類)，可從母體血液進入胎兒血中。低脂溶性或高度解離的藥物(右旋糖酐\季銨類)則不易透過。由于有些藥物對胎兒有毒性，并可導致畸胎，故孕婦用藥要慎重考慮。

五、排泄概念和主要途徑㈠排泄的概念排泄是外來化合物及其代謝產(chǎn)物向機體外轉(zhuǎn)運的過程。㈡排泄的主要途徑１、隨同尿液經(jīng)腎臟排泄主要排泄形式：腎小球濾過；（被動轉(zhuǎn)運，腎小球毛細管具有孔道，直徑約40?左右，分子量在7萬以下的物質(zhì)）。

腎小球簡單擴散；腎小管主動轉(zhuǎn)運。

凡是脂/水分配系數(shù)大的化學物質(zhì)或其代謝產(chǎn)物，則又可被腎小管上皮細胞以簡單擴散方式重吸收入血。只有水溶性物質(zhì)或離子型物質(zhì)等才進入尿液。

腎小管主動轉(zhuǎn)運是腎小管主動分泌，此種主動轉(zhuǎn)運可分為兩種系統(tǒng)：1、供有機陰離子化學物質(zhì)轉(zhuǎn)運；2、供有機陽離子化學物質(zhì)轉(zhuǎn)運。

此兩個系統(tǒng)均位于腎小管的近曲小管。這兩種轉(zhuǎn)運系統(tǒng)均可以轉(zhuǎn)運與蛋白質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)，且存在兩種化學物質(zhì)通過同一轉(zhuǎn)運系統(tǒng)時的競爭作用。２、經(jīng)肝臟隨同膽汁排泄

外來化合物在肝臟中先經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，生物轉(zhuǎn)化過程中形成的一部分代謝產(chǎn)物，可被肝細胞直接排泌入膽汁，再混入糞便排出體外。外來化合物隨同膽汁進入小腸后，可能有二種去路：一部分易被吸收的外來化合物及其代謝產(chǎn)物，可在小腸中重新被吸收，再經(jīng)門靜脈系統(tǒng)返回肝臟，再隨同膽汁排泄，即進行腸肝循環(huán)。腸肝循環(huán)具有重要生理學意義，（膽汁酸平均有95%被小腸壁重吸收，并再被利用）。另一部分外來化合物在生物轉(zhuǎn)化過程中形成結(jié)合物，并以結(jié)合物的形式出現(xiàn)在膽汁中，隨糞便排泄。胃腸的血液門靜脈肝臟12指腸小腸排出腸肝循環(huán)

吸收３、經(jīng)肺隨同呼出氣排泄一氧化碳、某些醇類和揮發(fā)性有機化合物都可經(jīng)肺排泄。排泄的主要形式是簡單擴散。

排泄的速度受氣體在血液中的溶解度、呼吸速度和流經(jīng)肺部的血液速度的影響。在血液中溶解度較低的氣體，例如一氧化二氮排泄較快；而血液中溶解度高的物質(zhì)，例如乙醇經(jīng)肺排出較慢。

溶解于呼吸道分泌液的外來化合物和巨噬細胞攝入的顆粒物質(zhì)，將隨同呼吸道表面的分泌液排出。

４、其它排泄途徑隨同汗液和唾液排泄、隨同乳汁排泄。

此種排泄途徑雖然在整個排泄過程中所占比例并不重要，但有些卻具有特殊的毒理學意義。例如隨同乳汁排泄。許多外來化合物可通過簡單擴散進入乳汁。有機氯殺蟲劑、乙醚、多鹵聯(lián)苯類、咖啡堿和某些金屬都可隨同乳汁排出。如果某種物質(zhì)與母體長期反復多次接觸，則容易在乳汁中濃集，重要的意義在于對嬰兒的損害作用；因為按單位體重計算，嬰兒通過乳汁攝入的外來化合物往往大于一般人群。

第二節(jié)生物轉(zhuǎn)化

一、生物轉(zhuǎn)化的概念

外來化合物在體內(nèi)經(jīng)過一系列化學變化并形成其衍生物以及分解產(chǎn)物的過程稱為生物轉(zhuǎn)化，或稱為代謝轉(zhuǎn)化。

外來化合物經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，有的可以達到解毒，毒性減低。但有的可使其毒性增強，甚至可產(chǎn)生致畸、致癌效應(yīng)。

二、生物轉(zhuǎn)化的反應(yīng)類型一相反應(yīng)(一)氧化氧化可分為由微粒體混合功能氧化酶催化和非微粒體混合功能氧化酶催化的兩種氧化反應(yīng)。

1.微粒體混合功能氧化酶即混合功能氧化酶或微粒體單加氧酶，簡稱單氧酶。在這一過程中還需要NADPH提供電子，使細胞色素P-450還原，并與底物形成復合物，才能完成這一反應(yīng)過程。

氧化反應(yīng)可能有下列各種類型：(1)脂肪族羥化：是脂肪族化合物側(cè)鏈(R)末端倒數(shù)第一個或第二個碳原子發(fā)生氧化，并形成羥基。(2)芳香族羥化：芳香環(huán)上的氫被氧化，例如苯可形成苯酚，苯胺可形成對氨基酚或鄰氨基酚。(3)環(huán)氧化反應(yīng)：化合物的二個碳原子之間形成橋式結(jié)構(gòu)，即環(huán)氧化物。多環(huán)芳烴類化合物（苯并(a)芘），形成環(huán)氧化物后，可與生物大分子發(fā)生共價結(jié)合，誘發(fā)突變及腫瘤。(4)N－脫烷基反應(yīng)：胺類化合物氧基N上的烷基被氧化脫去一個烷基，形成醛類或酮類。氨基甲酸酯類殺蟲劑，西維因、二甲基亞硝胺皆可發(fā)生此種反應(yīng)。(5)O－脫烷基和S－脫烷基反應(yīng)：氧化后脫去氧原子或硫原子相連的烷基。(6)N－羥化反應(yīng)：羥化在N原子上進行，苯胺經(jīng)N－羥化反應(yīng)形成N－羥基苯胺，可使血紅蛋白氧化成為高鐵血紅蛋白。(7)烷基金屬脫烷基反應(yīng)：四乙基鉛可在混合功能氧化酶催化下，脫去一個烷基，形成三乙基鉛。借此，四乙基鉛可在機體內(nèi)表現(xiàn)毒作用。(8)脫硫反應(yīng)：硫原子被氧化成硫酸根脫落。如對硫磷氧化脫硫成對氧磷,毒性增強。2.非微粒體混合功能氧化酶催化的氧化反應(yīng)

肝組織胞液、血漿和線粒體中，有一些專一性不太強的酶，可催化某些外來化合物的氧化與還原，例如醇脫氫酶，醛脫氫酶、過氧化氫酶、黃嘌呤氧化酶等。

3.前列腺素生物合成過程中共氧化反應(yīng)

近年來又觀察到一種氧化反應(yīng)，是在前列腺素生物合成過程中有一些外來化合物可同時被氧化，稱為共氧化反應(yīng)。(二)還原反應(yīng)含有硝基、偶氮基和羰基的化合物以及二硫化物、亞砜化合物，在體內(nèi)可被還原。

例如：1、硝基苯和偶氮苯都可被還原形成苯胺。

2、四氯化碳可被NADPH－細胞色素P－450還原酶催化還原，形成三氯甲烷自由基（CCl3+）破壞肝細胞膜脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，引起肝脂肪變性以及壞死等。

3、五價砷化合物中的砷也可被還原成三價砷，三價砷化合物在水中溶解度較高，故毒性較五價砷化合物為強。(三)水解作用酯類、酰胺類和含有酯式鍵的磷酸鹽取代物極易水解。血漿、肝、腎、腸粘膜、肌肉和神組織中有許多水解酶，微粒體中也存在。酯酶是廣泛存在的水解酶，酯酶和酰胺酶可分別水解酯類和胺類。

二相反應(yīng)(四)結(jié)合反應(yīng)

結(jié)合反應(yīng)是進入機體的外來化合物在代謝過程中與某些其它內(nèi)源性化合物或基團發(fā)生的生物合成反應(yīng)。

含有羥基、氨基、羰基以及環(huán)氧基的代謝物最易發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。

通過結(jié)合反應(yīng)：1、可使外來化合物分子上某些功能基團失去活性以及喪失毒性；2、大多數(shù)外來化合物通過結(jié)合反應(yīng)，可使其極性增強，脂溶性降低，加速由體內(nèi)的排泄過程。

根據(jù)結(jié)合反應(yīng)的機理，可將結(jié)合反應(yīng)分成以下幾種類型：

1.葡萄糖醛酸結(jié)合：

主要是化合物及其代謝物與葡萄糖醛酸（內(nèi)源性代謝產(chǎn)物）結(jié)合。在肝微粒體中進行2.硫酸結(jié)合：

化合物及其代謝物中的醇類、酚類或胺類化合物可與硫酸結(jié)合，形成硫酸酯。體內(nèi)硫酸（含硫氨基酸）來源所限，故較葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)為少。

3.谷胱甘肽結(jié)合

體內(nèi)有毒金屬和環(huán)氧化物能與谷胱甘肽結(jié)合而被解毒。谷胱轉(zhuǎn)移酶在肝、腎中都含有。溴苯環(huán)氧化物為一強肝臟毒物，可引起肝臟壞死，與谷胱甘肽結(jié)合后被解毒。4.甘氨酸結(jié)合

有機酸可與氨基酸結(jié)合。苯甲酸可與甘氨酸結(jié)合，形成馬尿酸而排出體外，氰氫酸經(jīng)半胱氨酸結(jié)合，由唾液和尿液排泄。5.乙酰結(jié)合

芳香胺類，苯胺可通過其氨基與乙酰輔酶A反應(yīng)，乙酰酶A的來源是糖、脂肪以及蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物。6.甲基結(jié)合

甲基來自蛋氨酸，蛋氨酸的甲基經(jīng)ATP活化，成為S－腺苷蛋氨酸，再經(jīng)甲基轉(zhuǎn)移酶催化，使生物胺類與甲基結(jié)合而被解毒排泄。二、影響生物轉(zhuǎn)化因素(一)外來化合物代謝酶的抑制和誘導1.抑制一種外來化合物的生物轉(zhuǎn)化可受到另一種化合物的抑制，此種抑制與催化生物轉(zhuǎn)化的酶類有關(guān)。參與生物轉(zhuǎn)化的酶系統(tǒng)一般并不具有較高的底物專一性，幾種不同化合物都可做為同一酶系的底物。兩種化合物出現(xiàn)競爭性抑制。

2.誘導有些外來化合物可使某些代謝過程催化酶系活力增強或酶的含量增加（酶的誘導），誘導的結(jié)果可促進其它外來化合物的生物轉(zhuǎn)化過程，使其增強或加速。

(二)代謝飽和狀態(tài)一種外來化合物在機體代謝的飽和狀態(tài)對其代謝情況有相當?shù)挠绊憽?/p>

溴化苯在體內(nèi)首先轉(zhuǎn)化成為具有肝臟毒作用的溴化苯環(huán)氧化物，輸入劑量較小，約有75%的溴化苯環(huán)氧化物可轉(zhuǎn)變成為谷胱甘肽結(jié)合物，并以溴苯基硫醚氨酸的形式排出；輸入較大劑量，側(cè)僅有45%可按上述形式排泄。

第三章外來化合物毒性作用影響因素

第一節(jié)化合物毒性作用的影響因素一、外來化合物的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及毒性效應(yīng)

(一)化學結(jié)構(gòu)和毒性效應(yīng)直鏈飽和烴類脂肪族化合物為非電解質(zhì)化合物，其毒性為具有麻醉作用。從丙烷(甲烷、乙烷例外，為惰性氣體)起，隨著碳原子數(shù)增多，麻醉作用增強。達到9個碳原子之后，卻又隨著碳原子數(shù)增多，麻醉作用反而減弱。

隨碳原子數(shù)增加而脂溶性增大，水溶性相應(yīng)減小，（脂水分配系數(shù)增大）。由于不利于經(jīng)水相轉(zhuǎn)運，其在機體內(nèi)易被阻滯于脂肪組織中，反而不易穿透生物膜達到靶器官。

2.有機磷化合物均有親電子的磷，以共價鍵結(jié)合于乙酰膽堿酯酶的酯解部位。但有機磷化合物的一些取代基不同，可以影響磷原子上的電荷密度，使其毒性發(fā)生變化。

保棉磷的R1與R2基團為二乙氧基，其P原子電荷為+1.041e，大鼠經(jīng)LD50為16mg/kg。而當用二乙基取代二乙氧基，形成保棉磷時，P原子電荷為+0.940e，則其毒性大為下降，大鼠經(jīng)LD50為1000mg/kg，二者毒性相差達60倍。(二)外來化合物的理化性質(zhì)與毒性效應(yīng)外來化合物理化性質(zhì)，如分子量、熔點、折射率、鍵能等等均與其毒性或毒性效應(yīng)有關(guān)。1.脂水分配系數(shù)

一種化合物的脂/水分配系數(shù)較大，表明它易溶于脂，反之表明易溶于水，而呈現(xiàn)出化合物的親脂性或疏脂性。

化合物的脂/水分配系數(shù)大小與其毒性密切相關(guān)，它涉及化合物的吸收、分布、轉(zhuǎn)運、代謝和排泄。

2.電離度

維持最大限度成為非離子型時，才易于吸收，包括透過生物膜，發(fā)揮毒性效應(yīng)。3.揮發(fā)度和蒸氣壓

凡是化合物在常溫下容易揮發(fā)，就易形成較大蒸氣壓，易于經(jīng)呼吸道吸收。

有些有機溶劑的LD50值相似，即其絕對毒性相同，但由于其各自的揮發(fā)度不同，所以實際毒性可以相差較大。如苯與苯乙烯的LC50值均為45mg/L，但苯很易揮發(fā)，而苯乙烯的揮發(fā)度僅及苯的1/11。4.分散度

粉塵、煙、霧等狀態(tài)物質(zhì)，顆粒小分散度越大，表面積越大，生物活性也越強。

分散度還與顆粒在呼吸道的阻留有關(guān)。大于10μm顆粒在上呼吸道被阻，5μm以下的顆?？蛇_呼吸道深部，小于0.5μm的顆粒易經(jīng)呼吸道再排出，小于0.1μm的顆粒因彌散作用易沉積于肺泡壁。(三)外來化合物的純度和異構(gòu)體與毒性效應(yīng)論述一個外來化合物的毒性，一般是指其純品的毒性，但在衛(wèi)生毒理學實際工作中更經(jīng)常的是闡明其工業(yè)品或商品的毒性。

工業(yè)品往往混有溶劑，未參加合成反應(yīng)的原料、原料中雜質(zhì)、合成副產(chǎn)品等。商品中往往還含有賦形劑或添加劑。這些雜質(zhì)有可能影響、加強、甚至改變原化合物的毒性或毒性效應(yīng)。

有機化合物往往存在同分異構(gòu)體，其毒效應(yīng)不同。

如二甲苯就有間位、鄰位、對位三種，而且毒性也有差別。內(nèi)吸磷含有硫聯(lián)型和硫離型二種同分異構(gòu)體，二者比重不同，溶解度可相差30倍，大鼠經(jīng)LD50也相差3倍。三鄰甲苯磷酸酯，是致遲發(fā)性神經(jīng)毒化合物，但當其甲基轉(zhuǎn)至對位，則失去致遲發(fā)性神經(jīng)毒性。

二、實驗動物物種和個體因素

(一)實驗動物的物種、品系及毒性效應(yīng)遺傳因素決定了對外來化合物代謝轉(zhuǎn)化方式和轉(zhuǎn)化速率的差異。可能因某些物種動物體內(nèi)代謝反應(yīng)類型有缺陷，從而產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物，表現(xiàn)出不同的毒作用。

例如2-乙酰氨基芴在大鼠、小鼠和狗體內(nèi)可進行N－羥化，并與硫酸結(jié)合形成硫酸酯而呈現(xiàn)強致癌作用，而在豚鼠體內(nèi)則不發(fā)生N－羥化，故不致癌。同一物種動物品系不同，在遺傳、生理學上的差異也表現(xiàn)對外來化合物毒性的差異。例如stock小鼠腹腔注射丙烯腈的LD50為15mg/kg，而NR小鼠則為40mg/kg。苯胺：在小鼠體內(nèi)生物半減期為35分鐘，狗為167分鐘。(二)實驗動物個體因素與毒性效應(yīng)實驗動物存在個體差異，主要有如下幾方面：

1.性別與年齡

性別：成年雌性動物比雄性動物對化學物毒性敏感，但也有例外。如馬拉硫磷和甲基對硫磷對雄性大鼠毒性敏感性高于雌鼠。性別差異主要與性激素功能和代謝轉(zhuǎn)化有關(guān)。年齡：年齡不同對外來化合物毒性的敏感性常不同。

新生動物對毒性的反應(yīng)比青年或成年動物敏感，敏感性平均高3倍，不同年齡動物酶活力、解毒能力、代謝速度、皮膚和粘膜的通透性以及腎臟清除率等方面的差別造成的。

2.機體因素人和哺乳動物的許多正常生理功能、疾病病理變化及營養(yǎng)與習慣往往也會影響外來化合物的毒性作用。三、環(huán)境因素與毒性效應(yīng)

1.氣溫

高氣溫使機體皮膚毛細血管擴張、血循環(huán)加快、呼吸加速。如對硫磷經(jīng)皮膚接觸，吸收量隨環(huán)境氣溫升高增加，尤其在30℃以上。

2.氣濕

高氣濕，伴隨高氣溫的環(huán)境，可使經(jīng)皮膚接觸吸收的化合物吸收速度加快。

3.氣壓

高氣壓與低氣壓環(huán)境條件下，接觸外來化合物可以引起外來化合物的毒性改變。例如在低氣壓(如高原)士的寧的毒性降低，但氨基丙苯毒性增強。（與化合物的性質(zhì)和吸收環(huán)境有關(guān)）四、接觸途徑和媒介與毒性效應(yīng)1.接觸途徑

實驗動物接觸外來化合物的途徑不同，其首先到達的器官將有差別，中毒效應(yīng)也不盡相同。在相同化合物劑量下，接觸途徑不同，其吸收速度、吸收率也不盡相同。接觸化合物吸收速度和毒性大小的順序是：靜脈注射>呼吸吸收>腹腔注射>肌肉注射經(jīng)口>經(jīng)皮。2.溶劑和助溶劑

選擇溶劑與助溶劑必須慎重，因有的溶劑或助溶劑可改變化合物的理化性質(zhì)和生物活性。所選用的溶劑或助溶劑應(yīng)是無毒的，與受試化合物不起反應(yīng)，受試化合物在溶液中應(yīng)穩(wěn)定。

3.化合物的稀釋度

有的外來化合物經(jīng)溶液稀釋，由于稀釋度不同(濃度不同)毒性也會受影響。一般在同等劑量情況下，濃溶液比稀溶液毒作用為強。4.交叉接觸

在毒理試驗中，尤其是經(jīng)皮膚接觸與經(jīng)呼吸道接觸外來化合物的過程中，要注意防止化合物的交叉接觸吸收問題。（雙重染毒）

第二節(jié)外來化合物聯(lián)合作用

一、聯(lián)合作用的概念

毒理學把兩種或兩種以上的外來化合物對機體的交互作用稱為聯(lián)合作用。二、聯(lián)合作用的類型：(一)相加作用

交互作用的各種化合物在化學結(jié)構(gòu)上如為同系物，或其毒作用的靶器官相同，則其對機體產(chǎn)生的總效應(yīng)等于各個化合物成分單獨效應(yīng)的總和。

大部分刺激性氣體的刺激作用一般呈相加作用；具有麻醉作用的化合物，一般也呈相加作用。(二)協(xié)同作用

各化合物交互作用結(jié)果引起毒性增強，即其聯(lián)合作用所發(fā)生的總效應(yīng)大于各個化合物單獨效應(yīng)的總和。

可能與化合物之間影響吸收速率,促使吸收加快、排出延緩、干擾體內(nèi)降解過程和在體內(nèi)的代謝動力學過程的改變等有關(guān)。馬拉硫磷與苯硫磷的聯(lián)合作用為協(xié)同作用，其機理是由于苯硫磷抑制肝臟降解馬拉硫磷的酯酶之故；各種飲料加的防腐劑（苯甲酸納）與抗氧化劑（維生素C）作用生成苯能致癌。(三)拮抗作用

各化合物在體內(nèi)交互作用的總效應(yīng)，低于各化合物單獨效應(yīng)的總和。拮抗作用的形式：1、化合物之間的競爭作用

如肟類化合物和有機磷化合物競爭與膽堿酯酶結(jié)合，致使有機磷化合物毒性效應(yīng)減弱。2、化合物間引起體內(nèi)代謝過程的變化

1,2,4,－三溴苯和1,2,4.三氯苯等一些鹵代苯類化合物能明顯地引起某些有機磷化合物的代謝抑制，使其毒性減弱。3、功能性或效應(yīng)性拮抗

如一些中毒治療藥物，阿托品對抗有機磷化合物引起的毒覃堿癥狀，即為明顯實例。(四)獨立作用

兩種或兩種以上的化合物作用于機體，由于其各自作用的受體、部位、靶細胞或靶器官等不同，所引發(fā)的生物效應(yīng)也不相互干擾，從而其交互作用表現(xiàn)為化合物的各自的毒性效應(yīng)。

當化合物的聯(lián)合作用表現(xiàn)為獨立作用時，如以LD50為觀察指標，則往往不易與相加作用相區(qū)別，必須深入探討才能確定其獨立作用。例如酒精與氯乙烯的聯(lián)合作用，當大鼠接觸上述兩種化合物之后的一定時間，肝勻漿脂質(zhì)過氧化增加，且呈明確的相加作用。但在亞細胞水平研究，就顯現(xiàn)出酒精引起的是線粒體脂質(zhì)過氧化，而氯乙烯引起的是微粒體脂質(zhì)過氧化，兩化合物在一定劑量下，無明顯的交互作用，而為獨立作用。1、聯(lián)合作用系數(shù)法：先求出各化合物各自的LD50，從各化合物的聯(lián)合作用是相加作用的假設(shè)出發(fā)，計算出混合物的預(yù)期LD50值。公式如下：混合物預(yù)期的LD50=a/A的LD50+b/B的LD50+…...n/N的LD50式中A、B…...N代表參加聯(lián)合作用的各化合物；a、b…...n分別為化合物A、B…...N各組份在混合物中所占的重量比例，所以a、b…...n=1。然后通過動物試驗測定混合物的LD50，再求混合物的預(yù)期LD50與實測混合物LD50的比值（預(yù)期LD50/實測LD50），此比值即為K值。如果各化合物呈相加作用則K值=1，K值在0.4-2.5之間均為相加作用，<0.4表示拮抗作用，>2.5表示協(xié)同作用。2、等效應(yīng)線圖法：

在同種試驗動物和相同接觸途徑下分別求出兩種化合物的劑量范圍。以縱坐標表示一種化合物的劑量范圍，以橫坐標表示另一種化合物的劑量范圍，分別將兩種化合物在縱坐標與橫坐標上的LD50值及其95%可信限的上下限值連成三條直線。然后再以等效應(yīng)劑量通過動物試驗求出兩個化合物混合后的LD50值，依此混合LD50值中兩個化合物各含的實際劑量，分別在相應(yīng)的坐標線上找到各自的劑量位置。并以相應(yīng)的劑量點作垂直線，視其交叉點的位置進行評定。

如交叉點落在兩個化合物95%可信限的上下限之間，表示相加作用，交叉點落在兩個化合物95%可信限的下限以下，表示協(xié)同作用，交叉點落在兩個化合物95%可信限的上限以上，表示拮抗作用。上限上限下限下限LD50LD50A化合物B化合物mg/kg聯(lián)合作用等效曲線圖mg/kg拮抗相加協(xié)同5-10-15-51015第四章急性毒性作用及其試驗方法

第一節(jié)急性毒性試驗概述及染毒方法

一、概念和試驗?zāi)康?/p>

(一)急性毒性概念急性毒性是指機體(人或?qū)嶒瀯游?一次(或24小時內(nèi)多次)接觸外來化合物之后所引起的中毒效應(yīng)（死亡）。

化合物使實驗動物發(fā)生中毒效應(yīng)的快慢和劇烈的程度，可因所接觸的化合物的質(zhì)與量不同而異。實驗動物接觸化合物的方式或途徑不同，“一次”的含義也有所不同。凡經(jīng)口接觸和各種方式的注射接觸，“一次”是指在瞬間將受試化合物輸入實驗動物的體內(nèi)。經(jīng)呼吸道吸入與經(jīng)皮膚接觸，“一次”是指在一個特定的期間內(nèi)實驗動物持續(xù)地接觸受試化合物的過程。(二)實驗?zāi)康?.求出受試化合物對一種或幾種實驗動物的致死劑量(LD50)，初步估計該化合物對人類毒害的危險性。2.闡明受試化合物急性毒性的劑量－反應(yīng)關(guān)系與中毒特征。3.利用急性毒性試驗方法研究化合物在機體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運和生物轉(zhuǎn)化過程及其動力學變化。4.研究急性中毒診斷、預(yù)防和急救治療措施。二、實驗動物和染毒方法

(一)實驗動物選擇原則1、要求在其接觸化合物之后的毒性反應(yīng)，應(yīng)當與人接觸該化合物的毒性反應(yīng)基本一致（選擇哺乳動物為主）。2、實驗動物操作方便，易于飼養(yǎng)，經(jīng)濟，品系純化，容易獲得。3、選擇兩種以上實驗動物（嚙齒類和非嚙齒類），分別求出其急性毒性參數(shù)。動物選擇：

大鼠和小鼠為主，家兔常用于研究化合物的皮膚毒性，包括對粘膜的刺激。貓、狗也用于急性毒性試驗，但因價貴不易于大量使用。豬為雜食動物，對一些化合物的生物效應(yīng)表現(xiàn)與人有相似之處，尤其是皮膚結(jié)構(gòu)與人較近似。但因體大、價貴，不便大量使用。

一般研究外來化合物急性毒性，需雌雄兩性動物同時分別進行，每個劑量組兩性動物數(shù)相等。急性毒性使用小鼠體重以1825g、大鼠180240g、豚鼠200250g、家兔22.5kg、貓1.52.0kg左右為宜。

(二)實驗動物喂養(yǎng)環(huán)境1、室溫應(yīng)控制在223℃，家兔可控制在203℃，相對濕度30%～70%，無對流風。2、每籠動物數(shù)以不干擾動物個體活動及不影響試驗觀察為度，必要時需單籠飼養(yǎng)。3、飼養(yǎng)室采用人工晝夜為好，早6點至晚6點進行12小時光照，其余12小時黑暗，一般食用常規(guī)試驗室飼料，自由飲水。(三)實驗動物染毒方法1.經(jīng)口接觸

目的是研究外來化合物能否經(jīng)胃腸道吸收及求出經(jīng)口接觸的致死劑量(LD50)等。(1)灌胃將液態(tài)受試化合物或固態(tài)、氣態(tài)化合物溶于某種溶劑中，配制成一定濃度，裝入注射器等定量容器，經(jīng)過導管注入胃內(nèi)。（等濃度、等體積）即ml/kg或ml/g按單位體重計算灌胃液的體積，受試化合物的吸收速度相對較為穩(wěn)定。小鼠一次灌胃體積在0.21.0ml/只；大鼠一次灌胃體積不超過3ml/只；家兔不超過10ml/2kg體重；狗不超過50ml/10kg體重。(2)吞咽膠囊將一定劑量受試化合物裝入藥用膠囊內(nèi)，強制放到動物的舌后喉咽部迫使動物咽下。2.經(jīng)呼吸道接觸

CO、CO2等在常溫、常壓下為氣態(tài)，或在生產(chǎn)過程中和生活過程中以蒸氣態(tài)、氣溶膠、煙、塵狀態(tài)污染生產(chǎn)與生活環(huán)境空氣，此時就有可能經(jīng)呼吸道吸入。

(1)吸入接觸①靜式吸入：將實驗動物置于一個有一定體積的密閉容器內(nèi)，加入定量的易揮發(fā)的液態(tài)化合物或一定體積的氣態(tài)化合物，在容器內(nèi)形成所需要的受試化合物濃度的空氣環(huán)境。優(yōu)點：設(shè)備簡單；操作方便；消耗化合物少缺點：柜內(nèi)空氣組成、環(huán)境條件不穩(wěn)定；化合物濃度難以恒定。

動物種屬呼吸通氣量(L/小時)最低需氣量(L/小時)不同容積染毒柜放置動物數(shù)(只)25L50L100L300L小鼠大鼠1.4510.182.4530.53~56~1012~151~236~405~6實驗動物最低需氣量及不同體積染毒柜應(yīng)放置動物數(shù)關(guān)系

②動式吸入

染毒柜——空氣流動面罩吸入——避免化合物經(jīng)皮吸入

優(yōu)點：劑量準確

缺點：裝置復雜；消耗大；可能造成污染（2）氣管注入：將液態(tài)或固態(tài)外源化學物注入肺內(nèi)。這是一個手術(shù)過程，僅適用于制造化學物對肺臟損傷模型的制備，而不用于一般毒性研究。動式吸入染毒設(shè)備A整體暴露B口鼻暴露3.經(jīng)皮膚接觸

(1)經(jīng)皮膚吸收應(yīng)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、豚鼠和大鼠。定性試驗：為考察一個外來化合物能否經(jīng)皮吸收引起中毒，可先進行定性試驗。小鼠或大鼠的浸尾試驗是常用的定性試驗方法。

定量試驗：是在實驗動物已脫好毛的部位定量涂布受試化合物，以求該化合物經(jīng)皮吸收的劑量－反應(yīng)關(guān)系，求經(jīng)皮LD50。

(2)局部作用試驗

不少外來化合物可以引起皮膚接觸部位的局部損傷。研究化合物局部毒性作用常用皮膚斑貼法或兔耳法。

單位體重相同容積=（mg/kg)4.注射途徑接觸受試物

主要用于比較毒性研究，以及化合物的代謝、毒物動力學和急救藥物篩選等研究。注射途徑小鼠大鼠豚鼠兔狗靜脈肌肉皮下腹腔0.2~0.50.1~0.20.1~0.50.2~1.01.0~2.00.2~0.50.5~1.01.0~3.01.0~5.00.2~0.50.5~1.02.0~5.03.0~100.5~1.01.0~3.05.0~10.05.0~15.02.0~5.03.0~10.0－幾種動物不同注射途徑注射量(ml)范圍續(xù)表6-1嚙齒類動物急性中毒表現(xiàn)

第二節(jié)急性毒性試驗程序與急性毒性評價

一、急性毒性試驗程序

(一)急性試驗劑量分組1、查閱文獻：找出與受試化合物化學結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)近似的化合物的毒性資料，并以其LD50(LC50)值作為受試化合物的預(yù)其毒性中值。先了解分析受試化合物的化學結(jié)構(gòu)和其理化性質(zhì)，確定其所屬已知化合物或其衍生物的種類，有何特殊基團及其分子量、熔點、沸點、比重、閃點、揮發(fā)度、蒸氣壓、水溶性和脂溶性等。2、做預(yù)試驗：以此預(yù)期毒性中值為待測化合物的中間劑量組，再上下各推一到兩個劑量組。每個劑量組間的組距可以大些，有利于找出受試化合物的致死劑量范圍。

初起組距可用劑量間的4倍差，即以log4(log4＝0.6)來劃分各組劑量。求外來化合物LD50時設(shè)置幾個劑量組較為合適，應(yīng)依預(yù)試驗結(jié)果而定。一般設(shè)置57個劑量組即可，它即符合統(tǒng)計計算要求又可節(jié)省人力和財力。每個劑量組的動物數(shù)，小鼠不少于10只、大鼠68只、家兔46只，若設(shè)計采用霍恩氏法計算LD50時，動物數(shù)可減少。每組動物應(yīng)雌雄各半；如化合物毒性有性別差異，則應(yīng)分別求雌、雄性動物各自的LD50(LC50)。(二)觀察持續(xù)時間測定外來化合物的LD50(LC50)，一般要求計算實驗動物接觸化合物之后兩周內(nèi)的總死亡數(shù)。

對于一些速死性化合物求其LD50(LC50)也可僅計算24小時的死亡率。有些速殺性化合物的24小時LD50與兩周LD50值往往沒有差別。但應(yīng)注明是多少時間的LD50值，以便于在進行毒性比較時有共同的基礎(chǔ)。在觀察期間應(yīng)保障實驗動物有完全的膳食、充足的飲水及適宜的溫濕度環(huán)境，以防止動物出現(xiàn)非中毒性死亡。(三)癥狀觀察觀察中毒癥狀是了解該化合物急性毒性的十分重要的一環(huán)，是補充LD50這個參數(shù)不足的重要方面。應(yīng)詳細地觀察動物的中毒癥狀、發(fā)生和發(fā)展過程及規(guī)律，死亡前癥狀特點、死亡時間等等。興奮現(xiàn)象，抑制現(xiàn)象，體重變化，粘膜刺激癥狀，出汗、流涎，甚至有血性分泌物，瞳孔改變等。

有助于揭示化合物甚至同類化合物的不同衍生物的急性毒性特征，了解受試化合物所致的中毒效應(yīng)是短暫的或較長期的效應(yīng)。

(四)病理學檢查和其它指標觀察中毒死亡動物應(yīng)及時解剖做病理學檢查，檢查器官有無充血、出血、水腫或其它改變，并對有變化的臟器作病理組織學檢查。對存活動物于觀察期結(jié)束后應(yīng)做病理學檢查。

二、急性毒性評價

外來化合物的急性毒性分級標準用于對急性毒性進行評價。但各種分級標準還沒有完全統(tǒng)一。

我國目前除參考使用國際上幾種分級標準外，又提出了相應(yīng)的暫行標準。不論我國或國際上的急性毒性分級標準均還存在不少缺點，因為它們主要是根據(jù)經(jīng)驗確定，客觀性還不足。第五章亞慢性和慢性毒性作用及其試驗方法

第一節(jié)亞慢性毒性作用及其試驗方法

一、概念和試驗?zāi)康?/p>

(一)概念亞慢性毒性是指實驗動物連續(xù)多日接觸較大劑量的外來化合物所出現(xiàn)的中毒效應(yīng)。所謂較大劑量，是指小于急性LD50的劑量。(二)試驗?zāi)康?、探討亞慢性毒性的閾劑量或閾濃度。2、在亞慢性試驗期間未觀察到毒效應(yīng)的劑量水平。3、為慢性試驗尋找接觸劑量及觀察指標。二、亞慢性毒性試驗設(shè)計

(一)亞慢性試驗期限亞慢性毒性試驗的期限，至今尚無完全統(tǒng)一的認識。環(huán)境毒理學與食品毒理學3～6個月，工業(yè)毒理學中1～3月。

現(xiàn)有學者主張進行實驗動物90天喂飼試驗為亞慢性毒性試驗，即將受試物混合物飼料或飲水中，動物自然攝取連續(xù)90天。相應(yīng)地主張呼吸道接觸可進行30天或90天試驗，每天6小時，每周5天。經(jīng)皮膚試驗進行30天。（二）實驗動物和染毒途徑1、實驗動物的選擇一般要求選拔兩種實驗動物，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。動物的體重：小鼠應(yīng)為15g左右，大鼠100g左右。2、染毒途徑接觸途徑應(yīng)考慮兩點：盡量模擬人類在環(huán)境中接觸該化合物的途徑或方式。應(yīng)與預(yù)期進行慢性毒性試驗的接觸途徑相一致。具體接觸途徑主要有經(jīng)口、經(jīng)呼吸道和經(jīng)皮膚三種。（三）劑量選擇與劑量分組

亞慢性試驗至少應(yīng)設(shè)計三個染毒劑量組及一個正常動物對照組，必要時再加一個溶劑對照組。

上限劑量：實驗動物試驗期間，不發(fā)生死亡或僅有個別動物死亡，但有明顯的中毒效應(yīng)。可參考兩個數(shù)值：急性毒性的閾劑量；受試化合物LD50的1/201/5為最高劑量。下限劑量：相當于亞慢性的閾劑量。

中間劑量：動物以出現(xiàn)輕微中毒效應(yīng)為度?；衔飦喡远拘栽囼瀾?yīng)求出其劑量－反應(yīng)關(guān)系，只有求出劑量－反應(yīng)關(guān)系才能闡明受試化合物的亞慢性毒作用特征，并為慢性毒性試驗打下基礎(chǔ)。（四）觀察指標1、一般性指標1）一般綜合性觀察指標它是外來化合物對機體毒性作用的綜合性總體反映。

①動物體重實驗動物試驗過程中，多種因素均可影響動物體重的增長（食欲、消化、代謝和能量消耗變化等）。將接觸組與對照組同期體重絕對增長的重量加以比較和統(tǒng)計學處理。

也可將接觸組與對照組同期體重百分增長率(以接觸化合物開始時動物體重為100%)進行統(tǒng)計和比較。②食物利用率即動物每食入100g飼料所增長的體重克數(shù)。分析比較接觸組與對照組食物利用率，有助于分析受試化合物對實驗動物的生物學效應(yīng)。③中毒癥狀實驗動物在接觸外來化合物過程中所出現(xiàn)的中毒癥狀及出現(xiàn)各癥狀的先后次序、時間均應(yīng)記錄和分析。

④臟器系數(shù)（臟/體比值）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。

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(guī)律；若受試化合物使某個臟器受到損害，則此比值就會發(fā)生改變，可以增大或縮小。2）一般化驗指標血象和肝、腎功能的檢測，使用這類指標，一般為篩檢性和探討性。紅細胞計數(shù)、白細胞計數(shù)和分類、血紅蛋白定量等。肝、腎功能也是一種常規(guī)指標，如SGOT（谷草轉(zhuǎn)氨酶）、SGPT（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）、血清尿素氮、尿蛋白定性或定量、尿沉渣鏡檢等。2、病理學檢查

凡是在染毒過程中死亡的動物均應(yīng)及時解剖，肉眼檢查后再進行病理組織學檢查。必要時作組織化學或電鏡鏡檢。

第二節(jié)蓄積作用

一、蓄積作用的概念當化合物與機體發(fā)生亞慢性接觸，將反復進入機體，當進入的速度或總量超過代謝轉(zhuǎn)化與排出的速度或總量時，化合物就有可能在機體內(nèi)逐漸增加并貯留。

二、蓄積作用的研究方法外來化合物的蓄積作用是發(fā)生慢性中毒的物質(zhì)基礎(chǔ)。一種外來化合物有無蓄積作用是評定該化合物是否可能引起潛在慢性中毒的論據(jù)之一，也是制定衛(wèi)生限量標準時安全系數(shù)的一種依據(jù)。物質(zhì)蓄積：實驗動物亞慢性接觸外來化合物之后，用化學分析方法能夠測得機體內(nèi)存在該化合物或其代謝產(chǎn)物時，稱之為物質(zhì)蓄積。功能蓄積：有的化合物在機體內(nèi)雖不能被測出，卻在長期接觸下出現(xiàn)了慢性中毒現(xiàn)象（損害累積），稱之為功能蓄積。(一)蓄積系數(shù)法此種方法的原理是在一定期限之內(nèi)以低于致死劑量(小于LD50劑量)，每日給予實驗動物，直至出現(xiàn)預(yù)計的毒性效應(yīng)(或死亡)為止，計算達到預(yù)計效應(yīng)的總累積劑量，求出此累積劑量與一次接觸該化合物產(chǎn)生相同效應(yīng)的劑量的比值，此比值即為蓄積系數(shù)(K值)。其K值計算公式如下：

LD50（n）

K=————

LD50（1）式中LD50(n)表示引起一半動物死亡的累積總劑量；LD50(1)表示引起一半動物死亡的一次劑量。

如果有多次接觸中，實驗動物對受試化合物發(fā)生過敏現(xiàn)象，則可能出現(xiàn)K<1。一個化合物的蓄積作用較弱時K>1,一般認為K>5時，此化合物的蓄積作用極弱。如果受試化合物在實驗動物體內(nèi)全部蓄積或每次接觸后毒性效應(yīng)是完全蓄積的，側(cè)LD50(n)/LD50(1)的比值相等，即K=1。

蓄積系數(shù)評價標準——————————————————蓄積系數(shù)（K）蓄積作用分級——————————————————

1高度蓄積1~明顯蓄積3~中等蓄積5~輕度蓄積——————————————————

雖然蓄積系數(shù)法具有一定使用價值，但是某些外來化合物的慢性中毒效應(yīng)，無法用K值表示。例如多數(shù)有機磷化合物是屬于輕度蓄積(K>5)，但當小劑量反復與機體接觸后(仍然有慢性中毒作用),紅細胞與腦組織的乙酰膽堿酯酶可以持續(xù)降低，而且伴有一定程度的中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥候。(二)生物半減期法用毒物動力學原理闡明外來化合物在機體內(nèi)的蓄積作用特征。T1/2較短的化合物達到蓄積極限所需的時間也短，但是一旦機體停止接觸該化合物，也易于很快從機體內(nèi)清除完畢。

外來化合物在機體內(nèi)蓄積的速度和量與單位時間內(nèi)吸收該化合物的速度和量以及清除速度和量有關(guān)。任何化合物如果以相等的時間間距恒速地吸收入血液，則化合物一定劑量范圍內(nèi)在機體中的蓄積量不是直線地無限增加，而是有一定的極限。這是因為受試化合物在吸收進入機體的同時存在著該化合物在體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化與清除的過程。當受試化合物的吸收過程與代謝轉(zhuǎn)化、清除過程達到動態(tài)平衡時，化合物的蓄積量就基本上不再增加。

定期遞增染毒劑量*表染毒日期（天）每日染毒劑量每4天染毒總劑量

累計染毒總劑量

1～40.100.40.45～80.150.61.09～120.220.91.913～160.341.43.317～200.502.05.3注：表中的遞增染毒劑量*為×ED50或LD50

（三）遞增劑量法：以4d為一期，開始第一期每天染毒劑量為1/10ED50或LD50，隨后染毒劑量每隔4d按1.5倍遞增一次，如果連續(xù)染毒已達20d，此時染毒的總劑量已累計達到5.30倍的ED50或LD50，受試動物中出現(xiàn)某種毒性效應(yīng)或死亡的動物數(shù)未達到50%，則表示該受試物的蓄積毒性不明顯，試驗可以終止。如受試物在試驗過程中，相繼出現(xiàn)的某種毒性效應(yīng)或死亡的動物數(shù)累積達到50%，即可計算出蓄積系數(shù)并可對蓄積毒性強度作出評估。

0.4/1、0.6/2、0.9/3、1.4/4、2.0/50.4+0.6+0.9+1.4+2.0=5.3第三節(jié)慢性毒性作用及其試驗方法

一、概念和試驗?zāi)康?一)慢性毒性概念慢性毒性是指以低劑量外來化合物長期給予實驗動物接觸，觀察其對實驗動物所產(chǎn)生的毒性效應(yīng)。(二)試驗?zāi)康穆远拘栽囼炇谴_定外來化合物的毒性下限，即長期接觸該化合物可以引起機體危害的閾劑量和無作用劑量。為進行該化合物的危險性評價與制定人接觸該化合物的安全限量標準提供毒理學依據(jù)。（如最高容許濃度和每日容許攝入量等）。二、慢性毒性試驗設(shè)計

（一）慢性毒性試驗期限工業(yè)毒理學慢性試驗動物染毒6個月或更長時間；環(huán)境毒理學與食品毒理學則要求實驗動物染毒1年以上或2年。

多次經(jīng)驗證明延長接觸1年以上，大鼠也不再出現(xiàn)新的毒性效應(yīng)(致癌試驗除外)。例如有報道在122種化合物中，大鼠連續(xù)接觸3個月之后才出現(xiàn)毒性效應(yīng)的只有3種(占2.46%)，其它化合物均在3個月內(nèi)已出現(xiàn)毒性效應(yīng)。因此認為以大鼠為試驗對象時連續(xù)接觸外來化合物90天，即可確定受試化合物的長期無作用水平。但是，這種觀點還存有爭論。（二）實驗動物與飼養(yǎng)環(huán)境1、實驗動物慢性毒性試驗選擇實驗動物的條件與亞慢性毒性試驗相同。但實驗動物最好為純系甚至同窩動物均勻分布于各劑量組。實驗動物年齡應(yīng)較小，大鼠和小鼠應(yīng)為初斷奶者，即小鼠出生后3周，體重1012g；大鼠出生后34周，體重5070g。性別雌雄各半。2、動物飼養(yǎng)環(huán)境

慢性毒性試驗實驗動物的飼養(yǎng)條件和飼養(yǎng)環(huán)境與亞慢性毒性試驗相同。

（三）接觸途徑多為經(jīng)口與經(jīng)呼吸道接觸，經(jīng)呼吸道接觸，每日接觸時間，依試驗要求而定。工業(yè)毒物的試驗通常每日吸入4～6小時。環(huán)境污染物一般要求每日吸入8小時或更長。（四）劑量的選擇與分組設(shè)3個染毒劑量組（無作用劑量組、閾劑量組、輕微毒性效應(yīng)劑量組）和1個對照組，1個溶劑對照組，求出明確的劑量－反應(yīng)關(guān)系。劑量的選擇：1、以亞慢性閾劑量或其1/51/2劑量為最高劑量，以這一閾劑量的1/501/10為試驗的預(yù)計閾劑量組，并以其1/100為預(yù)計的無作用劑量組；2、以LD50的1/10劑量為慢性試驗的最高劑量，以LD50的1/100為預(yù)計慢性閾劑量，以LD50

的1/1000為預(yù)計的無作用劑量組。組間劑量差一般以510倍為宜，最低不小于兩倍。（五）觀察指標以亞慢性毒性試驗的觀察指標為基礎(chǔ)。包括體重、食物攝取、臨床癥狀、行為、血象和血液化學、尿的性狀及生化成分，重點觀察在亞慢性毒性試驗中已經(jīng)顯現(xiàn)的陽性指標。應(yīng)注意三點：1、試驗前應(yīng)對一些預(yù)計觀察指標，尤其是血、尿常規(guī)及重點測定的生化指標進行正常值測定，廢棄個體差異過大的動物；2、在接觸外來化合物期間進行動態(tài)觀察的各項指標，應(yīng)與對照組同步測定；3、各化驗測定方法應(yīng)精確、可靠、且進行質(zhì)量控制。

應(yīng)重視病理組織學的檢查，凡試驗期間死亡的動物，都應(yīng)做病理組織學檢查。第六章外來化合物致突變作用及其評價

第一節(jié)誘發(fā)突變的類型

一、基因突變基因突變即遺傳物質(zhì)在分子水平上的改變，有堿基置換、移碼和大段損傷。

(一)堿基置換堿基置換是某一堿基配對性能改變或脫落而引起的突變。此時首先在DNA復制時會使互補鏈的相應(yīng)位點配上一個錯誤的堿基。錯配堿基在下一次DNA復制時卻能按正常規(guī)律配對，于是一對錯誤的堿基置換了原來的堿基對。

轉(zhuǎn)換：嘌呤被另一種嘌呤置換，嘧啶被另一種嘧啶置換，稱為轉(zhuǎn)換；（A-G）A腺嘌呤G鳥嘌呤或（C-T）C胞嘧啶T胸腺嘧啶

顛換：嘌呤被任一種嘧啶置換，嘧啶被任一種嘌呤置換，稱為顛換。（A-C）A腺嘌呤C胞嘧啶、（G-T）鳥嘌呤T胸腺嘧啶

無論是轉(zhuǎn)換還是顛換都只涉及一對堿基，是名符其實的點突變，其結(jié)果可造成一個三聯(lián)體密碼子的改變；此時可能出現(xiàn)同義密碼、錯義密碼或終止密碼。由于錯義密碼所編碼的氨基酸不同，于是基因表達產(chǎn)物的蛋白質(zhì)有可能受到某種影響，終止密碼可使所編碼的蛋白質(zhì)肽鏈縮短。二、染色體畸變(一)染色體結(jié)構(gòu)異常指染色體或染色體單體受損而發(fā)生斷裂，且斷端不發(fā)生重接或雖重接卻不在原處。斷裂劑：能使染色體或染色單體發(fā)生斷裂的物質(zhì)。

擬紫外線斷裂劑：大多數(shù)化學斷裂劑像紫外線一樣，只能誘發(fā)DNA單鏈斷裂，稱為擬紫外線斷裂劑。這種斷裂需要經(jīng)過S期的復制，才能在中期細胞出現(xiàn)染色單體型畸變。擬放射性斷裂劑：少數(shù)化學斷裂劑與電離輻射一樣，可誘發(fā)DNA雙鏈斷裂，稱為擬放射性斷裂劑。

如在S期已發(fā)生復制之后或G2期發(fā)生作用，在中期呈現(xiàn)染色單體型畸變，而在G0期和G1期作用，則經(jīng)S期復制，就會在中期相呈染色體型畸變。由于擬放射性斷裂劑能在細胞周期任一時期發(fā)生作用,稱S期不依賴斷裂劑。

在任何情況下見到的染色單體型畸變都將在下一次細胞分裂時衍生為染色體型畸變。

1.染色體畸變是染色體中兩條染色單體同一位點受損后所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)異常，可分為下列類型：(1)裂隙和斷裂：指染色體上狹窄