环境毒理学考试资料剖析Word格式.docx

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2.在水体中的转化以氧化-还原反应和络合水解反应为主。

3.在土壤中，在pH较低时，金属溶于水而成离子状态易于迁移；

在pH较高时，金属易与碱性物质化合，呈不溶态沉淀难迁移（游离金属离子和脂溶性金属络合物是金属产生毒作用的主要形态）。

第三章

生物转运:

各种环境污染物与机体接触后，在体内的全过程包括吸收、分布、代谢、排泄。

吸收、分布、排泄使外来化学物在体内发生位移，称为生物转运；

代谢过程使污染物发生化学结构和性质的改变，转变成新的代谢产物，称为生物转化。

生物转运过程的机理:

生物转运是污染物质反复多次透过生物膜的过程。

细胞膜主要是由类脂质双分子层和蛋白质组成，各种蛋白质镶嵌在类脂层内或附在膜表面上。

蛋白质有多种功能，有的是转运膜内外物质的载体，有的是接受化学物质的受体，有的是具有催化作用的酶，有的是能量转换器。

膜上具有亲水性膜孔。

生物膜的主要功能：

隔离功能，包绕和分隔内环境；

重要生化反应和生命现象的场所；

内外环境物质交换的屏障；

生物膜也是一些毒物的毒作用靶

脂溶性污染物，以被动扩散吸收；

水溶性污染物，以特殊转运吸收。

脂溶性物质进入人体的方式：

脂溶性的物质容易经过简单扩散的方式进入生物膜。

毒物通过生物膜的转运方式：

1.被动扩散（高浓度—低浓度，不用载体，不消耗能量）

2.滤过（通过膜孔，以水为载体，不消耗能量）

3.主动转运（逆着浓度梯度，蛋白载体，消耗能量）

4.易化扩散（顺着浓度梯度，蛋白载体，不消耗能量）

5.膜动转运（吞噬作用和胞吐作用—细胞膜的变形、移动和收缩）

各个器官的转运方式以什么为主：

吸收:

1、消化道：

（1）简单扩散是外源化学物在胃肠道吸收的主要方式。

（2）滤过小肠粘膜细胞膜上有直径0.4nm左右的亲水性孔道，分子量100左右，直径小于亲水性孔道的小分子，可随同水分子一起滤过而被吸收。

（3）主动转运　机体需要的某些营养物质如糖类、氨基酸、核酸、无机盐可由肠道通过主动转运逆浓度梯度被吸收，少数外源化学物，由于其化学结构或性质与体内所需的营养物质非常相似，也能通过主动转运进入机体。

（4）胞吞作用：

偶氮色素及某些微生物毒素可通过胞吞作用进入肠粘膜上皮细胞。

2、呼吸道吸收：

主要在肺。

吸收最快的是气体、小颗粒气溶胶和脂/水分配系数高的物质。

主要方式：

简单扩散

3、皮肤吸收：

皮肤吸收的两条途径：

（1）表皮

（2）毛囊、汗腺、皮脂腺

经皮吸收第一阶段：

外源化学物扩散通过角质层，极性物质似乎是通过含水的角质层蛋白细丝的外表面扩散；

非极性分子则溶解于蛋白细丝间脂质基质并扩散。

扩散速度与其脂溶性成正比，与其分子量成反比

经皮吸收第二个阶段：

毒物扩散通过表皮较深层（颗粒层、棘层和生发层）及真皮，然后通过真皮内静脉和毛细淋巴管进入体循环；

扩散的速度取决于血流、细胞间液体运动，以及与真皮成分的相互作用

排泄

4、肾脏（尿）排泄：

肾脏是排泄外来外源化学物最重要的器官，涉及肾小球的被动滤过、肾小管的重吸收和主动分泌。

肾近曲小管可重吸收经肾小球滤过的小分子量的血浆蛋白。

5、肝胆（粪便）排泄：

1.与未吸收的食物混合：

外源化学物未吸收的部分与未消化吸收的食物混合，随粪便排泄。

2．胆汁排泄：

血循环中外源化学物进入胃肠道的最主要的机制

3．肠内排泄：

生物转化速度低和（或）肾或胆汁清除少的化合物的主要排泄途径。

4．肠壁和菌群：

外源化学物口服后未吸收部分及胆汁或肠壁中的部分通过膜渗透性被肠道微生物摄取并代谢。

6.其他排泄途径：

a肺：

许多气态外来化合物可经呼吸道排出体外。

其经肺排泄的主要机理是简单扩散，排泄的速度主要决定于气体在血液中的溶解度、呼吸速度和流经肺部的血液速度。

b乳汁：

许多外来化合物可通过简单扩散进入乳汁。

有机氯杀虫剂、乙醚、多氯联苯类、咖啡碱和某些金属都可随同乳汁排出。

c头发、指甲：

可富集汞、铜、砷等毒物。

分布

（毒物由血液进入脑组织（或脑脊液）以及由母体血进入胎儿血时）

主要的屏障有血脑屏障和胎盘屏障：

1、血脑屏障：

中枢神经系统的血管内皮细胞结合紧密，细胞间没有或仅有很小的孔隙。

脑毛细血管内皮细胞含有一种ATP依赖的转运体即多药耐受蛋白（mdr蛋白），它可将某些化学物质转运回血液。

中枢神经系统的毛细血管很大程度上被胶质细胞（星状细胞）包围。

中枢神经系统组织间液的蛋白质浓度较机体其他部位要低。

2、胎盘屏障：

胎盘是由母体血液循环和胚胎胎盘之间的几层细胞构成。

只有脂溶性、未解离、未与蛋白质结合的非解离状态的化合物，才有可能穿过血脑屏障进入脑组织。

大部分外来化合物透过胎盘的机理是简单扩散，而胚胎发育所必需的营养物质，则通过主动转运而进入胚胎。

其他屏障有血-眼屏障、血-睾丸屏障

贮存库有哪些以及贮存了什么物质？

1、血浆蛋白：

外来化合物进入血液之后往往与血浆蛋白，尤其是血浆白蛋白结合，使之不易透过膜进入靶器官，也影响化学物的排泄、转化及再分布。

这种结合大多为可逆的非共价结合。

2、肝和肾：

肝和肾具有与许多外源化学物结合的能力。

这些组织细胞中含有一些特殊的结合蛋白：

配体蛋白和金属硫蛋白，金属硫蛋白可与Zn、Cd、Hg、Pb结合。

3、脂肪组织：

脂溶性外来化合物如有机氯农药、有机汞农药、PCB等易于贮存于脂肪组织中，并不呈现生物学活性。

只有在脂肪被动用、外来化合物重新成为游离状态时，才出现生物学作用。

4、骨骼组织：

由于骨骼组织中某些成分与某些外源化学物有特殊亲和力，这些物质在骨骼中的浓度很高。

Pb、Si、Ba可取代骨质中的Ca而蓄积在骨质中。

生物转化有两种类型：

Ⅰ相反应，包括氧化、还原和水解；

Ⅱ相反应，包括毒物或其代谢产物与内源性代谢产物结合形成的结合物。

（葡萄糖醛酸结合、硫酸结合、乙酰化、氨基酸结合、谷胱甘肽结合、甲基化）生物转化的主要场所是肝脏，还有肺、胃、肠和皮肤等。

硫酸结合反应（过程）：

主要在肝、肾、胃和肠中进行。

1、硫酸首先需要被激活:

SO42-+ATP-->

APS+PPi（ATP硫酸化酶）

APS+ATP-->

PAPS+PAP（ATP激酶）

APS：

5-磷酰硫酸腺苷PAPS：

3-磷酸腺苷-5’-磷酰硫酸ATP：

三磷酸腺苷

2、在磺基转移酶的催化下与醇类、酚类或胺类结合为硫酸酯。

苯胺N-苯基氨基磺酸酯

谷胱甘肽的作用：

还原性谷胱甘肽是体内重要的解毒物质。

一些亲水性化合物可与细胞成分反应，引起细胞死亡或诱发肿瘤，而谷胱甘肽可与这些亲水性化合物起反应，从而防止对细胞的有害作用。

生物转化的复杂性：

（一）生物转化的多样性：

是指同一种物质可发生多种反应。

同一种毒物由于代谢途径不同，其毒性作用也可能不一样。

（二）生物转化的连续性：

绝大多数毒物在体内的代谢转化往往不是单一的反应，常常是多个反应连续进行，表现出代谢转化的连续性。

当一些具有连续反应特点的毒物的正常代谢途径受干扰时，可以明显影响其毒效应。

（三）代谢转化的两重性：

a是指一种物质通过肝脏转化后，其毒性大多变小，但个别也可增强。

一些致癌物质最初本无致癌活性，但通过生物转化后则成为致癌物。

如硫代磷酸酯在氧化性脱硫后所产生的磷酸酯毒性更强。

b酶诱导对于毒性作用的影响具有两重性。

若毒物经生物转化产生无毒或毒性小的代谢产物，则诱导可加强解毒作用；

相反若经生物转化产生毒性更强的代谢产物，或由无毒转化成有毒的代谢产物，则诱导可增强该毒物的毒性。

c从毒物经代谢转化后是否有利于排出的角度来看，一般情况下，代谢转化的结果往往是使化学物极性增强，成为水溶性更强的衍生物，以至影响分布，并更易随尿液和胆汁排出体外。

但也有例外，如磺胺类化合物与酰基结合后，其水溶性反而降低。

（4）代谢饱和状态（要举例说明）：

当毒物的量达到一定浓度时，其代谢过程所需的基质可能被耗尽或者参与代谢的酶的催化作用不能满足其需求，单位时间内的代谢产物的量不再随之增加，正常的代谢途径也可能发生改变，这种代谢途径被饱和的现象称为代谢饱和。

（举例说明：

氯乙烯、溴苯）p37

氯乙烯：

正常代谢：

溴苯：

正常:

MFO作用下-->

环氧溴苯-->

70%与GSH结合生成硫醚氨酸排出。

解毒

代谢饱和：

GSH（谷胱甘肽）消耗-->

环氧溴苯积累-->

肝细胞损害

污染物的代谢动力学几个主要参数:

１）表观分布容积（Vd,apparentvolumeofdistribution）:

体内毒物量D与血浆中毒浓度C之比

Vd=D/C（L,ml,或L/kg,ml/kg）

式中：

D—体内毒物总量；

C—血浆中毒物浓度

Vd越大，表明毒物分布广泛，容易被组织吸收，或是毒物与生物高分子有大量结合，血浆中浓度低；

Vd越小，表明毒物分布少，不容易被组织吸收，此时血浆中浓度高．

当Vd已知，即可根据任一时间血浆中毒物的浓度ct来计算当时体内的毒物量Dt，即Dt=ctVd.

２）半减期（T1/2）：

某种毒物在体内含量（浓度）减少一半所需要的时间。

与消除速率常数（K）成反比：

T1/2=0.693/K

一般亲水性毒物半减期短，亲脂性毒物半减期长。

（一般指血浆半减期）

第四章

效应：

一定剂量的外源化学物与机体接触后所引起的生物学变化。

此种变化的程度用计量单位来表示，例如若干个、毫克、单位等。

效应仅涉及个体。

反应：

一定剂量的外源化学物与机体接触后，呈现某种效应并达到一定程度的比率，或产生效应的个体在群体中所占的比例。

一般以%或比值表示。

涉及群体。

毒性试验常用参数：

致死剂量（绝对致死剂量、半数致死剂量、最小致死剂量、最大耐受剂量）

半数效应剂量

最大无作用剂量

最小有作用剂量

毒作用带（急性毒作用带、慢性毒作用带）

变态反应和特异性反应（举例区别）

（按毒作用发生的部位分类：

局部毒性、全身毒性：

按毒作用发生的时间分类：

急性毒性、慢性毒性、即刻毒性、迟发性毒性、远期毒性

按毒作用损伤的恢复情况分类：

可逆毒性、不可逆毒性

按毒作用性质分类：

一般毒性、特殊毒性（过敏性反应、特异体质反应：

缺乏胆碱酯酶：

给予琥珀酰胆碱后，呈现持续的肌肉僵直和窒息。

缺乏NADPH高铁血红蛋白还原酶:

对亚硝酸和高铁血红蛋白剂异常敏感，易引起高铁血红蛋白症）

污染物的毒作用机理：

指污染物与生物靶分子相互作用而产生有害生物效应的生物化学和生物物理学过程。

（靶位点学说、受体学说、共价结合学说、自由基作用学说）

靶位点：

当污染物达到一定浓度，并能够引发一系列有害生物效应的部位。

通常是污染物及其代谢产物与生物体接触的部位（皮肤、呼吸系统），或者是生物转运和生物转化过程所发生的部位（肝、肾）。

靶位点学说：

靶位点的生理学功能不同，对污染物及其代谢产物的敏感性或耐受性也不同。

肝脏是许多毒物代谢活化的部位，所以常成为污染物的靶器官。

在代谢活化部位产生毒作用的代谢中间产物，其化学活性一般较强而稳定性较差。

共价结合学说：

在生物体内，污染物或其代谢产物可以与生物大分子发生共价结合，从而改变生物大分子的结构与功能，引起一系列的有害生物效应。

污染物及其代谢产物可与酶的活性中心、辅酶、辅基或底物发生共价结合。

受体学说：

受体是存在于细胞膜上对特定生物活性物质具有识别能力并可选择性地与其结合的大分子蛋白质。

受体与配体结合的过程，可能引起一系列识别、换能和放大过程，最后导致生物效应。

作用机制:

第二信使:

细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使；

将细胞外的信号称为第一信使。

细胞内的第二信使：

环腺苷酸（cAMP）、钙离子

（1）腺苷环化酶（C-AMPase）：

M（毒物）—>

C-AMPase活化—>

催化ATP—>

C-AMP（环腺苷酸，第二信使）催化蛋白质磷酸化—>

膜透性等改变—>

生理效应

（2）Ca2+与钙调蛋白复合物的形成：

Ca2+：

细胞中的另一第二信使

正常细胞保持严格钙稳态：

胞外10-3mol/L，胞内10-7mol/L。

M+Acceptor—>

激活磷酸脂酶—>

磷酯酸肌醇水解—>

Ca2+增加—>

钙调蛋白复合物—>

系列酶非生理性激活：

环核苷磷脂酶；

脑腺苷酶；

蛋白激酶、磷酸化激酶等—>

在不同的组织产生不同的生物效应（肌肉收缩、腺体分泌、K+外流等，甚至细胞或组织坏死）。

M：

硝基酚、醌、过氧化物、醛类、二恶英、重金属Cd、Pb、Hg等。

影响毒作用的因素：

毒物的理化性质、机体因素、环境因素。

（毒物的化学结构是决定毒性的物质基础）

机体因素：

1、个体差异的表现：

动物的不同物种、品系和个体，对同一化学物的毒性反应有量和质的差异。

个体之间的反应可存在较大差异。

化学毒物一般只造成一个或几个组织器官的损害。

2、机体其他因素对毒性作用易感性的影响：

机体的健康状况、免疫状态、年龄、性别、营养状况、生活方式等因素对于毒作用的敏感性可以产生不同程度的影响。

环境因素：

化学物的联合作用：

非交互作用：

相加作用、独立作用；

交互作用：

协同作用、加强作用、拮抗作用

理化性质：

溶解性：

脂/水分配系数大：

简单扩散，通过生物膜，易在脂肪组织蓄积，侵犯神经系统；

分散度：

粒子越小分散度越大，其比表面积越大，生物活性越强。

挥发性：

挥发性大的液态化学物易形成较大的蒸气压，易于经呼吸道吸入。

挥发性的化学物加入饲料后可因挥发而减少接触剂量。

经皮吸收的液态化学物，挥发性大的较挥发性小、粘稠不易去除的危害性小。

比重：

在密闭的、长期空气不流通的空间，有毒气体可能因比重不同而分层。

第5章环境毒理学常用实验方法

急性毒性实验的目的：

1．求出致死剂量及其他急性毒性参数

2．观察中毒表现、毒作用强度和死亡情况，初步评价毒物的毒效应特征。

3．为其他毒理试验提供接触剂量和选择观察指标的依据。

4．为毒理学机制研究提供线索。

实验动物的选择和要求

Ø

1、急性毒性反应与人近似；

2、易于饲养、操作方便；

3、繁殖力较强，数量较大；

4、价格较低，易于获得

给动物染毒的方法有何优缺点？

1、静式吸入染毒

方法：

将实验动物置于有一定体积的密闭容器中，加入液态或气态受试物，形成一定浓度的受试物空气环境进行染毒。

优点：

简单、方便、受试物消耗少，适合于小鼠。

缺点：

氧气减少；

浓度不稳定；

经皮吸收；

不适合稍大动物。

2、动式吸入染毒

将实验动物处于有空气流动的染毒柜中，新鲜空气不断流入，污染空气不断流出。

温度、湿度、氧及二氧化碳分压相对恒定，并又随时补充受试物，维持浓度稳定。

可采样监测受试物浓度，可持续接触受试物，无时间限制。

如何判断蓄积毒性的强度？

1、蓄积系数法：

以生物效应为指标，用经验系数（K）评价蓄积作用的方法，即将多次染毒与一次染毒所产生的毒性效应进行比较。

2、20天蓄积试验法：

观察停药后7天的死亡情况：

1/20LD50剂量组无死亡，则蓄积性不明显；

1/20LD50剂量组有死亡，且有剂量反应关系，则有较强的蓄积性。

3、生物半减期法：

生物半减期是指一种外来化合物在体内消除到原有浓度（或量）的一半所需要的时间。

因此，生物半减期越长的物质，其蓄积作用的可能性就越大。

亚慢性毒性实验的目的

研究亚慢性毒性剂量-反应（效应）关系，确定NOAEL和LOAEL，提出安全限量参考值；

观察亚慢性毒性效应谱、毒作用特点和毒作用靶器官；

观察亚慢性毒性作用的可逆性；

为慢性毒理试验的剂量设计和观察指标选择提供依据；

为其他试验中发现的或未发现的毒作用提供新的信息，

比较不同动物物种毒效应的差异，为受试物毒性机制研究和将研究结果外推到人提供依据。

慢性毒性实验的目的

1．研究慢性毒性剂量-反应（效应）关系

2.观察慢性毒性效应谱、毒作用特点和毒作用靶器官。

3．观察慢性毒性作用的可逆性。

4．为毒性机制研究和将毒性结果外推到人提供依据。

致突变作用于不同细胞的后果：

如是体细胞，其影响仅能在直接接触该物质的个体身上表现出来，而不可能遗传到下一代；

如是生殖细胞，其影响才有可能遗传到下一代。

体细胞突变的后果：

肿瘤、衰老、致畸、动脉硬化

生殖细胞突变的后果：

显性致死突变：

突变的细胞不能与异性细胞结合，或合子在发育成为成熟胎儿前死亡。

隐性致死突变：

子代从亲代那里各得一个隐性突变基因，成为可表达的纯合子而引起生殖障碍或死亡。

存活突变：

显性或隐性存活突变如不引起胚胎死亡，则可能在后代表达。

显性遗传会造成下一代遗传病发生率增加或新病种出现；

隐性遗传会增加下一代基因库的遗传负荷。

常用致突变试验方法：

1、体外基因突变试验：

Ames试验（鼠伤寒沙门氏菌/动物肝细胞微粒体试验）和哺乳动物体细胞株突变试验

2、细胞遗传学试验：

染色体畸变试验和微核试验

3、体内基因突变试验：

显性致死突变试验和果蝇伴性隐性致死试验

4、DNA损伤试验：

姐妹染色单体交换试验和程序外DNA合成试验

Ames试验及其原理（重点）：

鼠伤寒沙门菌突变试验是应用最广泛的检测基因突变的方法。

它是由AmesBN于1979年建立，常称Ames试验。

利用突变体的测试菌株，观察受试物能否纠正或补偿突变体所携带的突变改变，判断其致突变性。

常用的菌株有鼠伤寒沙门氏菌（Salmonellatyphimurium）和大肠杆菌（E.Coli）

原理：

突变的菌株必需依赖外源性组氨酸才能生长，而在无组氨酸的选择性培养基上不能存活，致突变物可使其基因发生回复突变，使它在缺乏组氨酸的培养基上也能生长。

阴性、阳性对照的设立的作用：

（举例说明）

1、阴性对照：

它是空白对照，即不加任何处理。

或者是溶剂对照。

阴性对照除了无处理因素外，与实验组完全相同。

作用：

获得实验的基础数据。

例如，Ames试验的阴性对照可了解所用的细菌的自发回复突变率；

证实除处理因素外无任何使回复突变率增加或减少的因素。

2、阳性对照：

是用某种已知能产生阳性反应的物质作为对照。

1、其目的是通过对阳性物质的试验证明实验方法的可靠；

2、验证实验者在本实验条件下，完成技术和鉴定致突变物的能力；

3、证实经一段时间后，本实验的重复性。

例如，Ames试验中阳性对照未出现阳性结果，应考虑突变菌株可能发生问题，另一种可能是代谢活化能力不足。

所以，当阳性对照结果未呈阳性，其实验组的实验数据可靠性亦大大降低。

化学致畸机理：

很多因素有致畸作用，例如辐射能和某些病毒感染也有致畸作用，但主要是各种化学因素，即外来化合物的致畸作用。

外来化合物致畸作用的机理目前尚未阐明，根据目前研究结果，初步认为主要有下列几种可能：

突变引起胚胎发育异常、对细胞的生长分化较为重要的酶类受到抑制、母体正常代谢过程被破坏、细胞分裂过程的障碍

癌基因的多阶段理论：

第六章化学物质的毒理学安全性评价程序

毒理学安全性评价的原则：

（1）根据受试物质的种类选择相应的程序：

不同的化合物所选择的程序不同。

一般根据化合物的种类和用途来选择国家、部委和各级政府发布的法规、规定和行业规范中相应的程序如农药、食品、化妆品和药物的毒理学安全性评价程序，一般分为四、五个阶段。

（2）遵循分阶段试验的原则：

在实际工作中，对一种化学物进行毒理学评价时，需要采取分阶段进行的原则。

即将各种毒理试验按一定顺序进行，明确先进行哪项试验，再进行哪项试验，目的是以最短的时间、用最经济的办法，取得最可靠的结果。

1.实际工作中常常是先安排试验周期短、费用低、预测价值高的试验。

2.一般来说，投产之前或登记、销售之前，必须进行第一、二阶段的试验。

3.凡属我国首创的化学物质一般要求选择第三阶段甚至第四阶段的某些有关项目进行测试，特别是对其中产量较大、使用面广、接触机会较多或化学结构提示有慢性毒性、遗传毒性或致癌性可能者，必须进行全部四个阶段的试验。

4.对于有一定毒性资料的仿制品，若生产单位能证明其产品的理化性质、纯度、杂质成分及含量均与国外原产品相似，并经一项急性毒性试验和致突变试验进行核对，如实验结果与国外产品或文献资料一致，一般不再继续进行实验，可参考国外有关资料或规定进行评价。

如产品质量或毒理学实验结果与国外资料或产品不相同，必须完成第一、二阶段的实验。

5.不同的评价程序对毒性试验划分的阶段性有不同的要求，有些程序要求进行人体或人群试验。

第七章

多环芳烃类结构与致癌活性:

1、K区理论:

把多环烃分子分为K区和L区结构。

K区是多环芳烃分子中双键特性最强的区域，如菲的9,10位置，苯并蒽的5,6位置；

而蒽的9,10位置和苯并蒽的7,12位置则称为L区。

K区是发生致癌反应的关键区域，而L区是对致癌反应起拮抗作用的区域。

致癌作用：

（1）有比较活泼的K区，无L区。

（2）有比较活泼的K区，不太活泼的L区。

（3）不太活泼的K区，无L区。

2、湾区理论：

其主要论点为：

（1）湾区的角环在代谢活化过程中，对致癌反应起关键作用，其最终致癌物是湾区上的环氧化物；

（2）湾区正碳离子的稳定性越高，则致癌性越强。

3、双区理论：

多环芳烃在体内致癌的关键步骤应是DNA互补碱对横向交联。

多环芳烃的致癌机理：

多环芳烃为间接致癌物，进入机体后先经代谢活化才呈现致癌性。

终致癌物为二氢二醇环氧苯并芘，可与DNA分子的鸟嘌呤结合，使DNA烷基化，以致DNA的遗传密码发生改变。

N-亚硝基化合物是引起人