環(huán)境毒理學(xué)概論課件

環(huán)境毒理學(xué)概論陳維芳2010環(huán)境毒理學(xué)概論陳維芳2010參考書《環(huán)境毒理學(xué)基礎(chǔ)》孟紫強(qiáng)高等教育出版社《環(huán)境毒理學(xué)》孔志明南大出版社參考書《環(huán)境毒理學(xué)基礎(chǔ)》孟紫強(qiáng)高等教育出版社緒論一、概述

環(huán)境毒理學(xué)是研究環(huán)境污染物，特別是化學(xué)污染物對生物有機(jī)體，尤其是對人體的損害作用及其機(jī)理的科學(xué)。

毒理學(xué)是研究物理、化學(xué)和生物因素，特別是化學(xué)因素對生物機(jī)體的損害作用及其機(jī)理的科學(xué)。

生態(tài)毒理學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)對生態(tài)系統(tǒng)中生物群落所產(chǎn)生的毒性毒理學(xué)影響，污染物在環(huán)境中的行為及其與環(huán)境因素相互作用的學(xué)科。

環(huán)境生態(tài)毒理學(xué)是應(yīng)用毒理學(xué)的觀點(diǎn)和方法，從環(huán)境生態(tài)學(xué)角度研究環(huán)境污染物對生態(tài)系統(tǒng)及其組成的影響規(guī)律的科學(xué)。緒論一、概述環(huán)境生態(tài)毒理學(xué)生態(tài)毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)核心為非人類生物，擴(kuò)展到人類

核心為環(huán)境污染物對人的影響，擴(kuò)展到動植物環(huán)境生態(tài)毒理學(xué)生態(tài)毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)核心為非人類生物，擴(kuò)展到人二、毒理學(xué)(toxicology)toxic----拉丁語toxious(1655)古希臘詞toxikon(毒物)toxon(弓箭)logy

----古希臘詞logos(描寫)毒理學(xué)是描述毒物的學(xué)科，也有人譯為毒物學(xué)二、毒理學(xué)(toxicology)toxic----拉丁語t（一）毒理學(xué)發(fā)展簡史早在遠(yuǎn)古時代，人們對一些動植物的有毒作用就已有認(rèn)識1550BC已有文獻(xiàn)記載在16世紀(jì)，瑞士著名醫(yī)生Paracelsus提出有毒物的劑量反應(yīng)“Everythingisapoison…itisonlythedosethatmakesitnotapoison”18世紀(jì)西班牙化學(xué)家和生理學(xué)家BonaventuraOrfila:現(xiàn)代毒理學(xué)的奠基人。---組織和體液中的毒物的化學(xué)分析鑒別---試驗(yàn)動物的系統(tǒng)應(yīng)用毒理學(xué)在19世紀(jì)得到快速發(fā)展（一）毒理學(xué)發(fā)展簡史早在遠(yuǎn)古時代，人們對一些動植物的有毒作用（二）毒理學(xué)的分類

按工作任務(wù)范圍分：

工作毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)生態(tài)毒理學(xué)法醫(yī)毒理學(xué)臨床毒理學(xué)按外源性化合物的類型分：

食品毒理學(xué)金屬毒理學(xué)藥物毒理學(xué)放射毒理學(xué)

按研究手段分：

分子毒理學(xué)細(xì)胞毒理學(xué)組織毒理學(xué)遺傳毒理學(xué)免疫毒理學(xué)

（二）毒理學(xué)的分類按研究手段分：（三）毒物(toxicant,poison,toxicagent)

在日常接觸途徑和劑量下即能對機(jī)體產(chǎn)生損害作用的化學(xué)物

所有物質(zhì)都是毒物，沒有不是毒物的物質(zhì)，唯有劑量使之區(qū)分為毒物還是藥物。物質(zhì)本身不是并非毒物，主要是劑量才使一個物質(zhì)變成毒物。（三）毒物(toxicant,poison,toxic

內(nèi)源性毒物(endotoxin)是指在動物體內(nèi)形成的毒物，主要是機(jī)體內(nèi)代謝產(chǎn)物。它們在正常生理活動過程中，由于自體解毒機(jī)制或排泄作用而不會發(fā)生毒性作用。

外源性毒物(externaltoxicants)

即環(huán)境毒物，種類多；對機(jī)體的致病作用往往較強(qiáng)，有的還能促進(jìn)內(nèi)源性毒物的形成，加重中毒的病理過程，因而，外源性毒物對生物體中毒的發(fā)生和發(fā)展具有特別重要的作用。毒物內(nèi)源性毒物(endotoxin)是指在動物體內(nèi)形成的毒物，

植物毒素(planttoxin)

含甙類植物：強(qiáng)心毒甙、氫氰酸、皂素等含生物堿類植物：烏頭堿、雷公藤堿等含毒蛋白類植物：相思豆、巴豆樹等含酚類化合物植物：魚藤酮(毒血藤)兒茶酚(漆樹)

毒素(toxin)

是活的生物有機(jī)體中存在的或向外界釋放、分泌的一類具有明顯生物活性物質(zhì)。根據(jù)來源可分為動物毒素、植物毒素、微生物毒素三類。毒素(toxin)是活的生物有機(jī)體中存在的或向外界釋通過叮咬或刺蟄釋放的動物毒素叫毒液(venom)

微生物毒素細(xì)菌毒素真菌毒素霉菌毒素內(nèi)毒素(endotoxin)外毒素(exotoxin)動物毒素蛇毒：海蛇、蝰蛇、眼睛蛇、響尾蛇爬蟲類：毒蜥蜴兩棲類：青蛙、蟾蜍和蠑螈魚類：鲀毒魚類、膽毒魚類、卵毒魚類肉毒魚類海洋生物：大約有4萬種昆蟲：蜈蚣、蝎子、蜘蛛、蜜蜂、螞蟻等通過叮咬或刺蟄釋放的動物毒素叫毒液(venom)微生物毒素環(huán)境毒理學(xué)

健康毒理學(xué)研究化學(xué)物質(zhì)對人體健康的影響，它的受試動物是人、老鼠、兔子等，它關(guān)心的重點(diǎn)是化學(xué)物質(zhì)對受體的高劑量短期作用結(jié)果；

生態(tài)毒理學(xué)

研究化學(xué)物質(zhì)對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響，其試驗(yàn)對象是藻類、細(xì)菌、魚蝦和蚯蚓等，它關(guān)心的重點(diǎn)是化學(xué)物質(zhì)低劑量長期作用的效應(yīng)。

三、環(huán)境毒理學(xué)學(xué)科定義環(huán)境毒理學(xué)健康毒理學(xué)研究化學(xué)物質(zhì)對人體健康的影響，它的環(huán)境毒理學(xué)起源環(huán)境毒理學(xué)的起源有兩種觀點(diǎn)：

1.20世紀(jì)60年代初期，時間上恰好與Carson的著名著作《寂靜的春天》（1962年）吻合；

2.19世紀(jì)初，礦工們用金絲雀作為“生物哨兵”來探測礦井的有毒氣體，水生生物毒性試驗(yàn)的報道。環(huán)境毒理學(xué)起源關(guān)于《寂靜的春天》SilentSpringRachelCarson(生物學(xué)家）1962DDT(dichlorodiphenyltrichloroethane雙對氯苯基三氯乙烷)關(guān)于《寂靜的春天》SilentSpring關(guān)于《寂靜的春天》

在“寂靜的春天”之前，人們看到的是科學(xué)給人類帶來好處，而Carson為公眾揭示了科學(xué)的負(fù)面效應(yīng)，告知大家諸如DDT和其他一些化學(xué)物質(zhì)的使用雖然增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，但卻污染了我們的湖泊、河流和海洋，同時也毒害著我們自己。自這本“環(huán)保經(jīng)典”問世以后，人類的進(jìn)步不再單純以小麥產(chǎn)量和殺蟲的效力來衡量，也正是由于Carson使得人類對大自然的破壞不再稱為進(jìn)步。

關(guān)于《寂靜的春天》關(guān)于《寂靜的春天》

前美國副總統(tǒng)阿爾·戈爾在給《寂靜的春天》作序時說，作為一位被選出來的政府官員，給《寂靜的春天》作序有一種自卑的感覺，因?yàn)樗且蛔S碑，它為思想的力量比政治家的力量更強(qiáng)大提供了無可辯駁的證據(jù)。1962年，當(dāng)《寂靜的春天》第一次出版時，公眾政策中還沒有“環(huán)境”這一款項。在一些城市，尤其是洛杉磯，雖然表面上看起來煙霧還沒有對公眾的健康構(gòu)成太大的威脅，但它已經(jīng)成為一些事件的起因。關(guān)于《寂靜的春天》關(guān)于《寂靜的春天》

在《寂靜的春天》出版兩年后，

Carson逝世于乳腺癌。具有諷刺意味的是，新的研究有力地證明了這一疾病與有毒化學(xué)品的暴露有著必然聯(lián)系。關(guān)于《寂靜的春天》《我們被偷走的未來》OurStolenFutureColburn,Dumanoski,andMyers,1996內(nèi)分泌干擾物（endocrine-disruptingcompounds）網(wǎng)站:OurStolenFuture《我們被偷走的未來》OurStolenFuture四、環(huán)境毒理學(xué)研究對象環(huán)境污染物：人類的生產(chǎn)和生活活動所產(chǎn)生的物質(zhì)(一)環(huán)境污染物的種類1.化學(xué)類：農(nóng)藥，食品中的有毒成分，藥物，化妝品及洗滌劑，金屬，刺激性和窒息性氣體天然毒素，其他毒物環(huán)境類激素(內(nèi)分秘干擾物)可分3類：外源性雌激素、外源性雄激素、擬甲狀腺激素2.物理類：醫(yī)源電離輻射x、υ射線，CT等等；環(huán)境電離輻射；環(huán)境中紫外線的強(qiáng)化；激光與電磁輻射場等；溫度；噪音等

3.生物類：細(xì)菌、病毒等。四、環(huán)境毒理學(xué)研究對象環(huán)境污染物：人類的生產(chǎn)和生活活動所產(chǎn)生不是人體的組成部分，也非人體所需的營養(yǎng)物質(zhì)，但它們可通過一定的途徑與人體接觸并從環(huán)境中進(jìn)入人體，從而產(chǎn)生一定的生物學(xué)作用。他們是一類“外來生物活性物質(zhì)”，又可成為外來化合物。環(huán)境污染物屬于外源化合物的范疇外源化學(xué)物(xenobiotics)

不是人體的組成部分，也非人體所需的營養(yǎng)物質(zhì)，但它們可通過一定污染物：由于人類活動進(jìn)入環(huán)境，使環(huán)境正常組成和性質(zhì)發(fā)生改變，直接或間接有害于人類的物質(zhì)，側(cè)重于環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)。外源性化學(xué)物：側(cè)重于生物個體，外界物質(zhì)對生物個體產(chǎn)生的危害。毒物：是一個相對的術(shù)語，在某種給予途徑及劑量條件下，任何一種化合物都可顯示有害作用。污染物：由于人類活動進(jìn)入環(huán)境，使環(huán)境正常組成和性質(zhì)發(fā)生改變，農(nóng)藥有機(jī)磷酸酯類農(nóng)藥：磷酸酯類（敵敵畏、敵百蟲）、硫代和二硫代磷酸酯（樂果、對硫磷）、磷酰胺和硫代磷酰胺（甲胺磷、焦磷酸酯）。甲脒類農(nóng)藥：殺螨劑、殺蟲劑、殺真菌劑、除草劑、殺線蟲劑等擬除蟲菊酯類農(nóng)藥氨基甲酸酯類農(nóng)藥：西維因、呋喃丹、異丙威、禾大壯其它農(nóng)藥：鞣化過程抑制劑、GABA受體抑制劑、細(xì)胞分裂抑制劑EPA優(yōu)先污染物表中有20種農(nóng)藥農(nóng)藥各種食品添加劑防腐劑：硼酸、甲酸、水楊酸、二碳酸酯、丙酸酯、苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、對羥基苯甲酸酯殺菌劑抗氧化劑食用色素發(fā)色劑和漂白劑：亞硝酸鈉、硝酸鈉。香精香料調(diào)味劑：谷氨酸鈉、糖精各種食品添加劑藥物藥物與毒物的差別主要在于劑量的差異化妝品與洗滌劑化妝品：造成經(jīng)皮膚吸收的一般性危害；對皮膚產(chǎn)生原發(fā)刺激；產(chǎn)生過敏性接觸性皮炎；導(dǎo)致光敏性皮膚損害；一些有害物質(zhì)具有誘變性和致癌性。合成洗滌劑藥物金屬列在EPA優(yōu)先污染物表中的金屬有12種：砷、鈹、鎘、鉻、銅、鉛、汞、鑷、硒、銀、鉈及鋅。金屬各種生物毒素各種生物毒素DeathcapDeathcap軍事毒物化學(xué)武器（chemicalweapon）是化學(xué)戰(zhàn)劑、化學(xué)彈藥及其施放器材的合稱?；瘜W(xué)戰(zhàn)劑（chemicalwarfareagents，CWA）或簡稱毒劑：軍事對抗中用以殺傷對方有生力量、牽制和擾亂對方軍事行動的有毒物質(zhì)的統(tǒng)稱?；瘜W(xué)彈藥（chemicalmunitions）：裝填有CWA的彈藥，合稱為化學(xué)彈藥

軍事毒物(二)環(huán)境污染物對機(jī)體作用的特點(diǎn)1、接觸劑量小2、長時間內(nèi)反復(fù)接觸甚至終生接觸3、多種污染物同時作用于機(jī)體4、接觸人群的易感性差異較大(二)環(huán)境污染物對機(jī)體作用的特點(diǎn)(三)環(huán)境污染物與機(jī)體的交互作用環(huán)境因子信息傳遞通路細(xì)胞基因組編碼功能蛋白：適應(yīng)或代償環(huán)境因素的不利影響錯誤應(yīng)答：周期調(diào)控失常(三)環(huán)境污染物與機(jī)體的交互作用環(huán)境因子信息傳遞通路細(xì)胞基因五、研究任務(wù)研究環(huán)境污染物對人體的損害作用及其機(jī)理，探索環(huán)境污染物對人體健康損害的早期檢測指標(biāo)和生物標(biāo)記物，從而為制定環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和有效防治環(huán)境污染對人體健康的危害提供理論依據(jù)；此外，對其他生物(包括動物、植物、微生物等)個體、種群及生態(tài)系統(tǒng)的危害，甚至在特定環(huán)境中對整個生物社會的危害，研究其損害作用及其機(jī)理、早期損害指標(biāo)及防治理論和措施；環(huán)境毒理學(xué)的最終任務(wù)是保護(hù)包括人類在內(nèi)的各種生物的生存和持續(xù)健康的發(fā)展。

五、研究任務(wù)環(huán)境毒理學(xué)研究的三個層次對個體的損害作用及其機(jī)理對種群的損害作用及防治措施對生態(tài)系統(tǒng)的影響與防護(hù)環(huán)境生態(tài)毒理學(xué)環(huán)境毒理學(xué)研究的三個層次對個體的損害作用及其機(jī)理六、研究內(nèi)容環(huán)境毒理學(xué)的概念、理論和方法；環(huán)境化學(xué)物在人體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化和排泄規(guī)律及其對人體的一般毒性作用與機(jī)理；環(huán)境化學(xué)物及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對人和哺乳動物的致突變、致癌變、致畸變等特殊毒性作用與機(jī)理；環(huán)境污染物的毒性評定方法，包括急性、亞急性和慢性毒性試驗(yàn)，代謝試驗(yàn)，蓄積試驗(yàn)，繁殖試驗(yàn)，遲發(fā)神經(jīng)毒試驗(yàn)以及致突變試驗(yàn)、致癌試驗(yàn)和致畸變試驗(yàn)等；各種環(huán)境污染物對人體損害作用的早發(fā)現(xiàn)、早防治的理論、方法和措施。六、研究內(nèi)容環(huán)境毒理學(xué)的概念、理論和方法；七、研究目標(biāo)研究環(huán)境污染物對人體健康的可能危害及其劑量—反應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行毒性和安全性評價毒性試驗(yàn)采用在現(xiàn)實(shí)中不可能有的高濃度、大劑量、強(qiáng)制性給予劑量，不存在絕對安全的物質(zhì)發(fā)現(xiàn)毒性并不是研究目的，而弄清不能出現(xiàn)毒性的條件，例如推算最大無作用量，才具有真正的價值從這一點(diǎn)上講，環(huán)境毒理學(xué)的研究和安全學(xué)的研究有著密切聯(lián)系僅就毒理學(xué)本身而言，不能進(jìn)行利益—危險的評價，但提供關(guān)于生物體健康危險度的資料是毒理學(xué)的任務(wù)七、研究目標(biāo)研究環(huán)境污染物對人體健康的可能危害及其劑量—反應(yīng)闡明環(huán)境污染物毒作用機(jī)理及影響其毒作用的各種因素，探索環(huán)境污染物對生物體健康損害的早期檢測指標(biāo)。早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治療為制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，為預(yù)防、治療環(huán)境污染物中毒提供科學(xué)依據(jù)。。環(huán)境毒理學(xué)概論課件八、研究方法（一）體內(nèi)試驗(yàn)也稱整體動物實(shí)驗(yàn)。一般采用的實(shí)驗(yàn)動物有大鼠、小鼠、家兔、豚鼠、倉鼠、狗、猴等哺乳類動物，根據(jù)研究目的也可采用鳥類、昆蟲、魚類及其他水生生物等。整體動物實(shí)驗(yàn)不僅可以反映環(huán)境污染物的綜合生物學(xué)效應(yīng)，而且可以反映在動物整體狀態(tài)下環(huán)境污染物的各種生物學(xué)效應(yīng)。按照染毒時間的長短可分為急性、亞急性(亞慢性)和慢性毒性實(shí)驗(yàn)；按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡牟煌煞譃榉敝吃囼?yàn)、蓄積試驗(yàn)、代謝試驗(yàn)及“三致”試驗(yàn)(即致癌變、致畸變和致突變試驗(yàn))。八、研究方法動物模型選擇的依據(jù)：（1）動物模型對于一定環(huán)境因子的反應(yīng)盡可能與目標(biāo)生物的反應(yīng)相近。（2）具有經(jīng)濟(jì)可行性。動物模型選擇的依據(jù)：實(shí)驗(yàn)動物的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)資料外推到人群接觸的安全性的不確定性實(shí)驗(yàn)動物和人對外源化學(xué)物的反應(yīng)敏感性不同，有時甚至存在著質(zhì)的差別高劑量向低劑量外推的不確定性小數(shù)量實(shí)驗(yàn)動物到大量人群外推的不確定性成年健康動物向年老體弱及患病個體外推的不確定性實(shí)驗(yàn)動物的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)資料外推到人群接觸的安全性的不確定性（二）體外試驗(yàn)可采用器官灌流技術(shù)，將受試化學(xué)物經(jīng)過血管流經(jīng)特定的臟器，觀察環(huán)境污染物在臟器內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化和毒性作用也可以將某個臟器從體內(nèi)取出再制成原代游離細(xì)胞，進(jìn)行環(huán)境污染物對細(xì)胞毒性作用的研究。還可以利用在體外經(jīng)過多次傳代的細(xì)胞株，例如，HeLa細(xì)胞、CHO細(xì)胞、V79細(xì)胞等對外來化學(xué)物進(jìn)行一般毒性和特殊毒性研究。采用離心技術(shù)，可將細(xì)胞器或其組分，例如，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體等分離純化，研究環(huán)境污染物對這些亞細(xì)胞組分的毒性作用。（二）體外試驗(yàn)（三）流行病學(xué)調(diào)查與生物調(diào)查采用醫(yī)學(xué)流行病學(xué)的調(diào)查方法，根據(jù)動物試驗(yàn)的結(jié)果及對環(huán)境污染物毒理作用的預(yù)測或假設(shè)，選用適當(dāng)?shù)挠^察指標(biāo)，對接觸該環(huán)境污染物的人群進(jìn)行調(diào)查，分析環(huán)境污染與人群健康損害的關(guān)系環(huán)境污染物對動物、植物及微生物群體的損害，也可通過生物調(diào)查的方法進(jìn)行研究。（三）流行病學(xué)調(diào)查與生物調(diào)查（四）實(shí)驗(yàn)技術(shù)近代環(huán)境毒理學(xué)還將生物化學(xué)和分子生物學(xué)的最新技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)研究中；將有關(guān)酶、核酸、蛋白質(zhì)的理論和方法滲透到環(huán)境毒理學(xué)的多個領(lǐng)域；基因擴(kuò)增、DNA序列分析以及單克隆抗體技術(shù)等分子生物學(xué)的概念和方法已成為環(huán)境毒理學(xué)研究的重要工具，形成了環(huán)境生化與分子毒理學(xué)分支；基因水平上的研究：人類的某些基因?qū)Νh(huán)境因子具有特定的反應(yīng)，這些反應(yīng)影響著人體對有害環(huán)境因子(特別是環(huán)境化學(xué)物)的易感性。這些基因被稱為環(huán)境應(yīng)答基因或環(huán)境易感基因。人類對環(huán)境因素易感的基因非常之多，總稱為環(huán)境基因組。（四）實(shí)驗(yàn)技術(shù)

研究方法流行病學(xué)研究受控的臨床研究毒理學(xué)體內(nèi)試驗(yàn)毒理學(xué)體外試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)·真實(shí)的暴露條件·規(guī)定的限定暴露條件·易于控制暴露條件·影響因素少，易于控·在各化學(xué)物之間發(fā)生相·在人群中測定反應(yīng)·能測定多種效應(yīng)制互作用·對某組人群(如哮喘)·能評價宿主特征的作用·可進(jìn)行某些深入的研·測定在人群的作用的研究是有力的(如：性別、年齡、遺究(如：機(jī)制，代謝)·表示全部的人敏感性·能測定效應(yīng)的強(qiáng)度傳特征等和其他調(diào)控因·人力物力花費(fèi)較少素飲食等)·能評價機(jī)制缺點(diǎn)·耗資、耗時多·耗資多·動物暴露與人暴露相關(guān)·不能全面反映毒作用·多為回顧性，無健康·較低濃度和較短時的不確定性不能作為毒性評價和保護(hù)間的暴露·受控的飼養(yǎng)條件與人的危險性評價的最后依·難以確定暴露，有混雜·限于較少量的人群實(shí)際情況不一致?lián)┞秵栴}(一般<50)·暴露的濃度和時間的?！るy以觀察慢性毒作用·可檢測的危險性增加必·限于暫時、微小、式顯著地不同于人群的需達(dá)到2倍以上可逆的效應(yīng)暴露·測定指標(biāo)較粗(發(fā)病率，·一般不適于研究最死亡率)敏感的人群

（五）毒理學(xué)研究方法的優(yōu)缺點(diǎn)（五）毒理學(xué)研九、環(huán)境毒理學(xué)的發(fā)展趨勢（一）目的延伸——由單純研究環(huán)境因素的有害作用機(jī)理到利用其毒性防治疾