C神經(jīng)與行為毒理學(xué)

C神經(jīng)與行為毒理學(xué)第1頁/共24頁一、神經(jīng)毒物分類㈠按理化性質(zhì)、用途分類1.金屬類2.溶劑類3.氣體類一氧化碳、氰化氫、硫化氫、二硫化碳。4.農(nóng)藥類有機磷類、擬除蟲菊酯、有機氯（DDT）。5.藥物鴉片、可卡因、巴比妥、阿霉素、長春新堿。6.天然毒素蛇毒、蝎毒、蓖麻子蛋白。㈡按毒作用靶器官分類1.神經(jīng)細胞毒物汞和汞化物、錳、鋁、氰化物、鉛。2.神經(jīng)髓鞘毒物六氯酚、三甲基錫、鉛、碲。3.神經(jīng)軸索毒物正己烷、二硫化碳、除蟲菊酯。4.神經(jīng)遞質(zhì)毒物尼古丁、有機磷化合物、氨基甲酸酯類殺蟲劑、可卡因、興奮性氨基酸、苯丙胺。第2頁/共24頁二、神經(jīng)系統(tǒng)對外源化學(xué)物的毒性反應(yīng)（一）結(jié)構(gòu)性損害⒈缺氧性損害：CNS對缺氧最為敏感，很多毒物可引起大腦缺氧，導(dǎo)致大腦器質(zhì)性損傷。⑴單純性缺氧指腦血流量充足，但供氧不足。見于吸入高濃度的二氧化碳、氮氣、甲烷等氣體。⑵細胞毒性缺氧指供氧、供血充足，但細胞能量代謝過程被阻斷。見于氰化物、疊氮化物、二硝基苯酚、丙二腈等中毒。⑶缺血性缺氧指由于供血不足引起的缺氧。見于毒物引起心臟驟?；蚣毙灾卸竞喜⑿牧λソ邥r。第3頁/共24頁⒉毒物特異性損害：⑴CNS特異性損害接觸錳會引起類似帕金森氏病和運動障礙，但其神經(jīng)病理學(xué)改變與帕金森?。ㄉn白球完好，黒質(zhì)DA神經(jīng)元細胞和盧氏小體衰亡）不同，主要是蒼白球神經(jīng)元變性，黒質(zhì)完好，盧氏小體缺失。⑵周圍神經(jīng)系統(tǒng)特異性損害有機磷、丙烯酰胺、正己烷、氯丙烯、鉛、砷、二硫化碳、TOCP等中毒，可出現(xiàn)不同程度的：①感覺和運動功能障礙。②運動功能障礙。此外，有些急性有機磷化合物中毒一周后，可出現(xiàn)周圍神經(jīng)損傷，又稱遲發(fā)性神經(jīng)毒性（OPIDN）。鉈、砷、鉛中毒與有機磷相似，是急性中毒損傷效應(yīng)。正己烷、二硫化碳引起的周圍神經(jīng)損傷，常因長期反復(fù)接觸、起病隱匿、神經(jīng)變性呈漸進性效應(yīng)所致。⑶中樞周圍混合型損害二硫化碳除引起周圍神經(jīng)損傷外，還可引起中樞損傷，可出現(xiàn)精神失常和震顫。此外，還可見于鉛、汞等中毒。第4頁/共24頁（二）功能性損害⒈感覺功能紊亂見于兒童鉛中毒性腦病和重度有機汞中毒，都可引起皮質(zhì)感覺區(qū)域神經(jīng)元萎縮，出現(xiàn)失明、耳聾及其他感覺損害。⒉運動功能紊亂一氧化碳、錳等中毒可損傷錐體外系，出現(xiàn)肌張力增高、震顫麻痹等體征。一氧化碳中毒后，小腦浦肯野細胞受損也引起步態(tài)不穩(wěn)。⒊綜合功能紊亂⑴網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較低濃度麻醉劑作用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能引起意識喪失，大劑量時可導(dǎo)致昏迷。⑵基底節(jié)錳中毒損害基底節(jié)，不但有語言、吞咽、步態(tài)等一些運動障礙，還出現(xiàn)哭笑無常等性格改變。⑶邊緣系統(tǒng)缺氧性腦病和鉛中毒性腦病損害邊緣系統(tǒng)皮質(zhì)神經(jīng)元時，可出現(xiàn)精神障礙，如缺乏克制力、情緒易變等。其次，引起全身抽搐的毒物，可能是作用于邊緣系統(tǒng)（主要是海馬）所致。⑷大腦皮層行為缺陷的程度與大腦皮層病變范圍、組織受損程度成正比。第5頁/共24頁（三）行為性損害行為性損害是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的綜合功能改變。神經(jīng)毒物可導(dǎo)致腦的各種精神活動能力改變，如抽象思維、記憶與學(xué)習(xí)、情緒表現(xiàn)、覺醒狀態(tài)、感覺的感受能力、注意力等改變。由于這些精神活動能力改變，從而出現(xiàn)各種精神障礙或行為缺陷。這些改變與大腦網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、基底核、邊緣系統(tǒng)和大腦皮層等結(jié)構(gòu)受損有關(guān)，導(dǎo)致意識喪失、學(xué)習(xí)記憶下降、興奮或抑制、情緒性格等改變。行為改變一般認為是神經(jīng)毒作用的較敏感指征。在神經(jīng)系統(tǒng)器質(zhì)性病變發(fā)生之前，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的綜合功能就可發(fā)生改變，出現(xiàn)行為異常。這些改變可用行為毒理學(xué)的方法去檢查。一些發(fā)達國家已經(jīng)應(yīng)用行為學(xué)方法來判斷神經(jīng)毒性和制訂衛(wèi)生法規(guī)和衛(wèi)生標準。第6頁/共24頁三、神經(jīng)毒作用特點1.選擇性。2.受損的神經(jīng)元不能再生。3.耐受性。4.神經(jīng)毒性反應(yīng)呈進行性發(fā)展。5.易損性。6.不同劑量的毒物或藥物對神經(jīng)系統(tǒng)的作用不一。7.化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用。第7頁/共24頁第二節(jié)神經(jīng)毒作用機制一、神經(jīng)遞質(zhì)與神經(jīng)毒性1.神經(jīng)遞質(zhì)代謝紊亂。錳中毒使DA和5-HT含量減少；錳也是一種擬膽堿樣物質(zhì)，可影響膽堿酯酶（ChE）合成，使ACh蓄積，以至出現(xiàn)震顫麻痹。2.毒物妨礙了囊泡神經(jīng)遞質(zhì)的正常活動。黑寡婦毒素（latrotoxin）可引起囊泡內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)暴發(fā)性非特異釋放，使神經(jīng)末梢受損。另一方面，酒精可阻礙兒茶酚胺類遞質(zhì)的釋放、吸收和代謝，并刺激GABA活性，這可能與酒精直接刺激GABA受體有關(guān)。第8頁/共24頁二、通道與神經(jīng)毒性1.Na+通道河豚毒素(tetrodotoxin，TTX)是河豚魚體內(nèi)毒性很強的一種非蛋白生物毒素，能阻斷Na+通道電導(dǎo)的升高，使動作電位不能形成。局部麻醉藥普魯卡因和可卡因?qū)a+通道和K+通道也有阻斷作用，引起神經(jīng)傳導(dǎo)障礙。2.Ca2+通道Ca2+通道在神經(jīng)和肌肉活動中(包括神經(jīng)遞質(zhì)和激素釋放、動作電位生成和興奮收縮偶聯(lián)等)發(fā)揮著各種重要作用，是許多藥物、神經(jīng)毒素和神經(jīng)毒物的潛在作用靶部位。第9頁/共24頁三、受體、信號傳導(dǎo)與神經(jīng)毒性1．受體與神經(jīng)毒性2.細胞信號傳導(dǎo)與神經(jīng)毒性第10頁/共24頁四、神經(jīng)膠質(zhì)細胞與神經(jīng)毒性1.保護性作用星形膠質(zhì)細胞與Glu遞質(zhì)攝取系統(tǒng)有高親和性，可通過Glu重攝取或經(jīng)谷氨酰胺合成催化作用將Glu代謝為谷氨酰胺，調(diào)節(jié)控制細胞外Glu水平，從而緩解缺血對大腦的影響。2.促進作用星形膠質(zhì)細胞可直接引起CNS損傷。3.CNS與免疫系統(tǒng)的聯(lián)系作用星形膠質(zhì)細胞有參與CNS免疫反應(yīng)的能力。4.其它星形細胞還在許多退行性神經(jīng)疾病發(fā)生中發(fā)揮作用，Huntington氏病就與CNS喹啉酸水平升高有關(guān)。第11頁/共24頁五、細胞骨架與神經(jīng)毒性第12頁/共24頁第三節(jié)神經(jīng)毒性的研究方法與評價一、神經(jīng)行為學(xué)方法神經(jīng)行為測試組合二、神經(jīng)電生理學(xué)方法評價感覺和運動神經(jīng)的傳導(dǎo)速度、神經(jīng)肌肉功能、中樞感覺投射以及腦電改變等。三、神經(jīng)化學(xué)方法四、神經(jīng)病理學(xué)方法五、磁共振成像（MRI）與氫質(zhì)子磁共振波譜（1H-MRS）第13頁/共24頁五、MRI與1H-MRS

1.MRI：可用于觀察動物大腦錳蓄積以及診斷錳性腦病。2.1H-MRS：可用于觀察鉛中毒腦內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能的變化。

第14頁/共24頁六、體外神經(jīng)毒理學(xué)方法體外神經(jīng)毒理學(xué)是在體外毒理學(xué)（invitrotoxicology）的背景下，吸取細胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)相關(guān)學(xué)科的成果發(fā)展起來的新興邊緣學(xué)科，在體外生物學(xué)以及實驗動物研究和應(yīng)用的優(yōu)化（refinement）、減少（reduction）、替代（replacement）的3R原則指導(dǎo)下，目前在神經(jīng)毒性評價特別是神經(jīng)毒物篩選中起著十分重要的作用。常見的辦法是從動物體分離出神經(jīng)細胞，在模擬體內(nèi)環(huán)境的體外條件下，使神經(jīng)細胞保持存活、增殖、發(fā)育和分化能力，為下一步進行神經(jīng)毒理學(xué)研究提供所需材料。目前有全胚胎培養(yǎng)、全腦培養(yǎng)、特殊腦組織塊培養(yǎng)、凝集細胞培養(yǎng)、分散細胞培養(yǎng)和細胞株培養(yǎng)等六種類型體外培養(yǎng)方法。第15頁/共24頁第四節(jié)神經(jīng)與行為毒理學(xué)

的研究方法與評價一.神經(jīng)毒理學(xué)研究的方法1.建立模擬人體神經(jīng)系統(tǒng)病變的動物模型主要有巴金森氏病動物模型和遲發(fā)性神經(jīng)病模型。2.神經(jīng)電生理學(xué)、神經(jīng)化學(xué)、神經(jīng)病理學(xué)、臨床影像學(xué)和體外神經(jīng)毒理學(xué)等方法第16頁/共24頁二、行為毒理學(xué)功能測試方法（一）功能性觀察組合1.活動度：⑴家籠觀察法；⑵開闊場地觀察。2.活動度/驚愕反應(yīng)：⑴活動力/興奮性；⑵驚愕反射；3.步態(tài)和姿勢特征第17頁/共24頁（二）操作性測試實驗1.神經(jīng)反射或反應(yīng)：瞳孔反應(yīng)、眼瞼反應(yīng)、耳翼反射、伸肌反射2.神經(jīng)-肌肉功能測試和姿勢反應(yīng)3.感覺反應(yīng)第18頁/共24頁（三）學(xué)習(xí)和記憶功能測試

1.小鼠Y型迷宮實驗2.反射臂迷宮實驗3.水迷宮實驗4.T形迷宮實驗5.小鼠跳臺實驗6.小鼠避暗實驗7.大鼠雙向回避實驗第19頁/共24頁（四）感覺動功能測試1.轉(zhuǎn)棒試驗2.游泳試驗3.足展開試驗4.倒掛網(wǎng)格試驗5.背地性試驗6.痛覺測定第20頁/共24頁三.