第二章 食品毒理學基本概念

第二章

食品毒理學基本概念

基本內(nèi)容第一節(jié)毒物、毒性和毒作用第二節(jié)劑量、劑量質(zhì)反應關(guān)系和劑量量反應關(guān)系第三節(jié)表示毒性常用指標第四節(jié)安全限值第一節(jié)毒物、毒性和毒作用毒物及其分類毒性及其分級毒作用及其分類損害作用與非損害作用毒效應譜靶器官生物學標志毒物及其分類在一定條件下，一較小劑量進入機體就能干擾正常的生化過程或生理功能，引起暫時或永久的病理改變，甚至危及生命的化學物質(zhì)稱為毒物（poison）。

毒物及其分類按毒物用途和分布范圍分為：

工業(yè)化學品：如生產(chǎn)原料、輔料、中間體等；

食品添加劑：如食用色素、香精、防腐劑等；

日?；瘜W品：化妝品、洗滌用品等；

農(nóng)用化學品：如化肥、殺蟲劑等；

醫(yī)用化學品：如藥物、消殺劑等；

環(huán)境污染物：如廢水、廢氣、廢渣中的各種學物質(zhì)等；

生物毒素：如動物毒素、植物毒素等；

軍事毒物：如芥子氣等戰(zhàn)爭毒素；

放射性物質(zhì)：如放射性核素、天然放射性元素等。毒物及其分類按毒物的化學性質(zhì)分：揮發(fā)性毒物：氰化物，醇類，有機磷等。非揮發(fā)毒物：嗎啡，生物堿等。陰離子毒物：硫酸、亞硝酸、氫氧化鈉等。金屬毒物：砷、汞、鎘等。毒物及其分類按毒物在生物體中的作用機理分：腐蝕毒：指有強烈腐蝕作用的毒物，如硫酸、鹽酸、氫氧化鉀等。實質(zhì)毒：指能引起臟器病變及損害的毒物，如砷，鉛，汞等重金屬鹽和無機磷等。酶系毒：指抑制正常的生理活動的酶系的毒物，如有機磷氧化物，二氧化磷等血液毒：指引起血液變化的毒物，如一氧化碳、亞硝酸鹽等。毒性一種化學物質(zhì)能夠造成機體損害的相對能力，稱為該物質(zhì)的毒性(toxicity)。毒性的高低與毒性的大小毒性毒性高低及影響因素毒性較高的物質(zhì)，只要相對較小的劑量，即可對機體造成一定的損害;而毒性較低的物質(zhì)，需要較大的劑量，才呈現(xiàn)毒性。但是一個物質(zhì)的“有毒”與“無毒”，毒性的大小也是相對的，關(guān)鍵是此種物質(zhì)與機體接觸的量?！饬慷拘愿叩偷闹笜耸莿┝?。毒性影響毒性的因素：劑量；接觸途徑（經(jīng)靜脈、經(jīng)口、經(jīng)皮等）；

接觸期限、接觸速率和接觸頻率；

接觸期限（強度差別和性質(zhì)差別） 急性毒性試驗24小時內(nèi)一次或多次染毒 亞急性毒性試驗在1個月或短于1個月的重復染毒 亞慢性毒性試驗在1個月至3個月的重復染毒 慢性毒性試驗在3個月以上的重復染毒毒性毒性接觸頻率對于具體外源化學物而言，接觸間隔時間短于其生物半衰期時，進入機體的量大于排出量，易于積累至一個高水平，從而引起中毒。（相反）毒性選擇毒性（selectivetoxicity）：指一種化學物質(zhì)只對某種生物產(chǎn)生損害作用，而對其他種類生物無害；或只對機體內(nèi)某一組織器官發(fā)揮毒性，而對其他組織器官不具毒作用。毒性毒性的大小衛(wèi)生部制定標準：將各種物質(zhì)按其對大鼠經(jīng)口LD50的大小，把毒物分為極毒、劇毒、中毒、低毒、實際無毒和無毒6級來表示毒物毒性的大?。ǘ拘猿潭龋┒拘缘拇笮⊥瑯邮怯蓜┝浚ɑ虬霐?shù)致死量）所決定的。毒作用及其分類化學物質(zhì)的毒作用（toxiceffect）又稱為毒性反應。是化學物質(zhì)對機體所致的不良或有害的生物學改變，故又可稱為不良效應、損傷作用或損害作用。是其本身或代謝產(chǎn)物在作用部位達到一定數(shù)量并停留一定時間，與組織大分子成分互相作用的結(jié)果。毒作用及其分類毒作用的分類：

速發(fā)或遲發(fā)性作用局部與全身作用可逆與不可逆作用過敏性反應特異體質(zhì)反應毒作用及其分類速發(fā)或遲發(fā)性作用：

速發(fā)性毒作用(immediateeffect)

是指

某些外源化學物在一次接觸后的短時間內(nèi)所引起的即刻毒性作用。

遲發(fā)性毒作用(delayedeffect)是指在一次或多次接觸某種外源化學物后，經(jīng)一定時間間隔才出現(xiàn)的毒性作用。毒作用及其分類局部與全身作用：

局部毒性作用(localeffect)是指某些

外源化學物在機體接觸部位直接造成的損害作用。

全身毒性作用(systemiceffect)是指外源化學物被機體吸收并分布至靶器官或全身后所產(chǎn)生的損害作用。

毒作用及其分類可逆與不可逆作用：

可逆作用(reversibleeffect)是指停止接觸外源化學物后可逐漸消失的毒性作用。

不可逆作用(irreversibleeffect)是指在停止接觸外源化學物后其毒性作用繼續(xù)存在，甚至對機體造成的損害作用可進一步發(fā)展。毒作用及其分類過敏性反應：

過敏反應(hypersensitivity)也稱變態(tài)反應(a11ergicreaction)，是機體對外源化學物產(chǎn)生的一種病理性免疫反應。特異體質(zhì)反應：

特異體質(zhì)反應(idiosyncraticreaction)

通常是指機體對外源化學物的一種遺傳性異常反應。損害作用與非損害作用損害作用(adverseeffect)的特點：機體的正常形態(tài)學、生理學、生長發(fā)育過程受到影響，壽命可能縮短。機體功能容量降低。

功能容量：以解剖學、生理學、生物化學或行為學方面的各項指標來表示。如進食量，體力勞動的負荷能力，血容量等。3.機體維持穩(wěn)態(tài)能力下降和機體對外加應激的代償能力降低。

穩(wěn)態(tài)：指機體保護內(nèi)在環(huán)境穩(wěn)定不變的一種傾向或能力。如體溫。應激狀態(tài)：指各種外界不利因素引起機體的所有非特異性生物學作用的綜合表現(xiàn)。如受驚嚇，心跳、呼吸加快。代償能力：當體內(nèi)組織或器官局部發(fā)生病變時，病變部功能降低，此時健部組織通過自身功能的加強來彌補病變部的能力不足的能力。4.機體對其他某些環(huán)境因素不利影響的易感性增高。損害作用與非損害作用非損害作用(non-adverseeffect)的特點：不引起機體機能形態(tài)、生長發(fā)育和壽命的改變；不引起機體功能容量的降低；不引起機體對額外應激狀態(tài)代償能力的損傷。機體發(fā)生的一切生物學變化應在機體代償能力范圍之內(nèi)，當機體停止接觸該種外源化學物后，機體維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的能力不應有所降低，機體對其他外界不利因素影響的易感性也不應增高。損害作用與非損害作用損害作用與非損害作用都屬于外源化學物在機體內(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，所以非損害作用與損害作用具有一定的相對意義。有時難以判斷外源化學物在機體內(nèi)引起的生物學作用是非損害作用還是損害作用。隨著生命科學的進展，將不斷出現(xiàn)新的概念和方法，有可能過去認為是非損害作用的生物學作用，會重新判斷為損害作用。因此，應充分地認識到對損害作用與非損害作用判斷的相對性和發(fā)展性。

毒效應譜(spectrumoftoxiceffects)：

機體接觸外源化學物后，可引起多種變化，取決于外源化學物的性質(zhì)和劑量，可以表現(xiàn)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甚至死亡毒效應譜毒效應譜化學物質(zhì)與機體接觸后引起的毒性效應包括肝臟、肺、腎臟等實質(zhì)器官損傷、內(nèi)分泌系統(tǒng)失調(diào)、免疫抑制、神經(jīng)行為改變、致癌、致突變和致畸胎等多種形式。毒效應的范圍從微小的生理生化正常值的異常改變到明顯的臨床表現(xiàn)，甚至死亡。這種化學物質(zhì)對機體引起的毒性作用的性質(zhì)和強度的變化稱為毒效應譜。外源化學物可以直接發(fā)揮毒作用的器官或組織就稱為該物質(zhì)的靶器官。許多化學物質(zhì)有特定的靶器官，另有一些則作用于同一個或同幾個靶器官。毒作用的強弱主要取決于該物質(zhì)在靶器官中的濃度，但靶器官不一定是該物質(zhì)濃度最高的場所，例如鉛。毒物直接發(fā)揮毒作用的器官稱為靶器官，出現(xiàn)毒性效應的器官稱為效應器官。效應器官可以是靶器官也可以不是靶器官在同一靶器官產(chǎn)生相同毒效應的化學物質(zhì)，其作用機制可能不同。

靶器官某個特定的器官成為毒物的靶器官可能有多種原因：

①該器官的血液供應；②存在特殊的酶或生化途徑；③器官的功能和在體內(nèi)的解剖位置；④對特異性損傷的易感性；⑤對損傷的修復能力；⑥具有特殊的攝入系統(tǒng)；⑦代謝毒物的能力和活化／解毒系統(tǒng)平衡；⑧毒物與特殊的生物大分子結(jié)合等。

靶器官

生物學標志(biomarker，biologicalmarker)

指針對通過生物學屏障進入組織或體液的化學物質(zhì)即其代謝產(chǎn)物、以及它們所引起的生物學效應而采用的檢測指標，可分為接觸生物學標志、效應生物學標志和易感性生物學標志三類。生物學標志接觸生物學標志(biomarkerofexposure)是對各種組織、體液或排泄物中存在的化學物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物，或它們與內(nèi)源性物質(zhì)作用的反應產(chǎn)物的測定值，作為吸收劑量和靶劑量的指標，可提供有關(guān)化學物質(zhì)暴露的信息。包括體內(nèi)劑量標志和生物效應劑量標志。體內(nèi)劑量標志可以反映機體中特定化學物質(zhì)及其代謝物的含量，即內(nèi)劑量或靶劑量。如檢測人體的某些生物材料如血液、尿液、頭發(fā)中的鉛、汞、鎘等重金屬含量可以準確判斷其機體暴露水平。生物效應劑量標志可以反映化學物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物與某些組織細胞或靶分子相互作用所形成的反應產(chǎn)物含量。生物學標志

效應生物學標志(biomarkerofeffect)指機體中可測出的生化、生理、行為等方面的異?；虿±斫M織學方面的改變，可反映與不同靶劑量的外源化學物或其代謝物有關(guān)聯(lián)的對健康有害效應的信息。包括反映早期生物效應(earlybiologicaleffect)、結(jié)構(gòu)和／或功能改變(alteredstructure／function)、及疾病(disease)三類標志物。

生物學標志

易感性生物學標志(biomarkerofsusceptibility)是關(guān)于個體對外源化學物的生物易感性的指標，即反映機體先天具有或后天獲得的對接觸外源性物質(zhì)產(chǎn)生反應能力的指標。如外源化學物在接觸者體內(nèi)代謝酶及靶分子的基因多態(tài)性，屬遺傳易感性標志物。環(huán)境因素作為應激原時，機體的神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)的反應及適應性，亦可反映機體的易感性。易感性生物學標志可用以篩檢易感人群，保護高危人群。生物學標志生物學標志接觸標志效應標志暴露吸收劑量靶劑量生物學效應健康效應易感性標志圖2-2從暴露到健康效應的模式圖和與生物學標志的關(guān)系通過動物體內(nèi)試驗和體外試驗研究生物學標志并推廣到人體和人群研究，生物學標志可能成為評價外源化學物對人體健康狀況影響的有力工具。接觸標志用于人群可定量確定個體的暴露水平；效應標志可將人體暴露與環(huán)境引起的疾病提供聯(lián)系，可用于確定劑量—反應關(guān)系和有助于在高劑量暴露下獲得的動物實驗資料外推人群低劑量暴露的危險度；易感性標志可鑒定易感個體和易感人群，應在危險度評價和危險度管理中予以充分的考慮。生物學標志第二節(jié)劑量、劑量－量反應關(guān)系和劑量－質(zhì)反應關(guān)系劑量量反應和質(zhì)反應劑量量反應關(guān)系和劑量質(zhì)反應關(guān)系劑量反應曲線劑量劑量(dose)

指給予機體或與機體接觸的毒物的數(shù)量是決定外源化學物對機體損害作用的重要因素。單位：mg/kg體重；mg/L水接觸劑量(exposuredose)又稱外劑量(externaldose)是指外源化學物與機體(如人、指示生物、生態(tài)系統(tǒng))的接觸劑量，可以是單次接觸或某濃度下一定時間的持續(xù)接觸。吸收劑量(absorbeddose)又稱內(nèi)劑量(internaldose)，是指外源化學物穿過一種或多種生物屏障，吸收進入體內(nèi)的劑量。到達劑量(delivereddose)又稱靶劑量(targetdose)或生物有效劑量(biologicallyeffectivedose)，是指吸收后到達靶器官(如組織、細胞)的外源化學物和／或其代謝產(chǎn)物的劑量。量反應與質(zhì)反應效應(量反應，effect)

，即生物學效應，指機體在接觸一定劑量的化學物后引起的生物學改變。通常表示化學物質(zhì)在個體中引起的毒效應強度的變化。屬于計量資料，有強度和性質(zhì)的差別，可以某種測量數(shù)值表示。這類效應也稱為量反應。反應（質(zhì)反應，response）：

指接觸一定劑量的化學物后，表現(xiàn)出某種生物學效應并達到一定強度的個體在群體中所占的比例，生物學效應常以陽性、陰性等表示，為質(zhì)化效應或稱計數(shù)資料。量反應與質(zhì)反