毒性作用机理PPT课件.ppt

《毒性作用机理PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毒性作用机理PPT课件.ppt（67页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、毒性作用机理,1,毒性作用机理研究,探讨外源性化学物质对机体作用的机理是毒理学的重要理论基础，又称机理毒理学，涉及到许多基础学科如生理学、生物化学、药理学、免疫学、病理学和分子生物学等。中毒机理是目前毒理学研究的热点之一，因为研究毒性作用机理对阐明毒物的毒作用部位、毒作用过程乃至探讨早期中毒诊断指标、中毒防治和发展新的检测技术等都有很大的理论意义和实际价值。,2,毒性作用机理研究,可从两个方面研究中毒机理：1.确定生物大分子靶点：即何种生物大分子是外源性化学物质的靶点；2.分离活性代谢产物。,3,活性代谢产物分类：a.亲电子反应物 按亲电子反应物与谷肮甘肽(GSH)结合情况可分为2类：易与GS

2、H结合，使体内GSH浓度明显下降，当降低到一定水平时即出现毒性；不易与GSH结合，因而染毒前耗竭动物体内的GSH，对该种外源性化学物质的毒性影响甚小；b.自由基；c.活性氧：超氧化阴离子自由基 单线态氧 羟自由基 过氧化氢,毒性作用机理研究,4,毒性作用机理研究,脏器水平细胞水平亚细胞水分子水平,从不同层次解释中毒机理,5,毒性作用机理研究,1.从脏器水平解释中毒机理器官特异性或亲和性：许多外源性化学物质能特异性地损伤某一脏器。如3甲基呋喃、百草枯和丁基羟基甲苯：肺组织三氟氯乙烯、P氨基苯酚：肾脏尿嘌呤：胰腺细胞四氯化碳、醋氨酚：肝脏,6,毒性作用机理研究,脏器特异性的机理尚不十分明了，与下列

3、因素有关：与外源性化学物质在体内的分布和蓄积有关 甲基汞能通过血脑屏障，对神经系统有毒性 百草枯在肺脏大量蓄积，造成肺脏损伤与器官的敏感性有关 神经元和心肌不能进行无氧代谢，对缺氧状态特别敏感与生物转化有关 多种有机氟在体内代谢后游离出氟离子对肾脏有毒与某些酶，特别是与解毒有关的酶的脏器分布有关 人类眼中缺少将甲醛变为甲酸的酶，眼睛对甲醛的毒性敏感其他因素 毒物的器官特异性可能是因为缺少必需的修复机制。如N-甲基N硝基脲对大鼠引起的肿瘤主要在脑部，偶见于肾，但从不在肝脏。,7,毒性作用机理研究,2.从细胞水平解释中毒机理（1）细胞内酶系或某些化学组分的差异。同一脏器的同一类型细胞对同一种外源性

4、化学物质的反应也有很大的差异。（2）细胞间隙交流抑制 细胞间隙是细胞间进行交流的一种方式，由蛋白质构成。许多致癌物质如TPA（巴豆油提炼物）、DDT等都能抑制细胞间交流，从而影响细胞生长与发育的调控的作用，使肿瘤启动细胞能表到为肿瘤表达型。,8,毒性作用机理研究,3.从亚细胞水平解释中毒机理采用电镜技术观察细胞器损伤是研究中毒机理的重要手段。如CCl4中毒后半小时就可出现微粒体受损，十几小时后才观察到肝细胞微粒体的损伤，表现为线粒体肿胀。,9,毒性作用机理研究,4.从分子水平解释中毒机理优点：为解释不同外源性化学物质的中毒机理提供某些共同规律，而其他水平解释几乎是各有各的中毒机理；着眼于解释毒

5、物的启动作用，而其他水平只是解释现象；为研究解毒药物提供了有效的方法。,10,毒性作用机理研究,4.从分子水平解释中毒机理3种中毒机理学说：（1）共价结合学说：共价结合是指外源性化学物质与（或）其他活性代谢产物和机体的重要生物大分子进行共价结合，改变生物大分子的化学结构与生物学功能，从而引起一系列病理生理变化。根据生物大分子的种类，共价结合分为一下几种：外源性化学物质与（或）其他活性代谢产物与核酸、蛋白质、酶、酯、脂质的共价结合，致死合成与致死掺入等。（2）自由基学说：自由基是具有奇数电子的分子，主要由于化合物的共价键发生匀裂而产生。,11,毒性作用机理研究,（3）细胞内钙稳态失调学说：钙离子

6、是机体的第二信使之一。在细胞外液的浓度远远高于细胞内浓度。细胞内钙离子主要分布于细胞液、线粒体合微粒体。在细胞质膜内、线粒体内和微粒体内都存在钙转运系统。具有氧化性应激作用的毒物，如t-丁基过氧化物与甲萘醌等，首先引起细胞蛋白巯基与非蛋白巯基的衰竭，钙泵受抑制，导致胞液钙浓度升高，从而继发多种功能紊乱。,12,毒性作用机理研究,研究毒性机理的思路与步骤1.区分是化学物本身还是其代谢产物引起的毒性2毒性与代谢产物之间是否有平行关系?与哪一种代谢产物有平行关系?3.了解外源性化学物质的生物转化点与毒性作用的关系4验证所设想的代谢产物是否能产生所设想的毒性5外源性化学物质与(或)其活性代谢产物是否能

7、直接打击体内正常中间代谢产物或辅基而使之耗竭6从分子水平考虑中毒机理,13,研究毒性机理的思路与步骤,1.区分是化学物本身还是其代谢产物引起的毒性比较不同种属LD50与LC50，如有显著差异代谢物；用MFOS诱导剂与抑制剂观察毒性变化情况 诱导后毒性显著增加者为代谢产物中毒的可能性大；如用肝MFOS抑制剂后，毒性增大者，为外源性化学物质本身引起的中毒可能性较大。,14,研究毒性机理的思路,2毒性与代谢产物之间是否有平行关系?与哪一种代谢产物有平行关系?(1)观察毒性与各种代谢产物的浓度和时相过程之间的依赖性；(2)用各种酶的诱导剂与或抑制剂处理后，观察上述(1)的变化；(3)毒性与代谢产物之间

8、关系的器官与细胞特异性；(4)用某些化学物(如二乙酯马来酸)处理动物，使组织GSH浓度下降，再观察对毒性和代谢产物浓度的影响。,15,研究毒性机理的思路,3.了解外源性化学物质的生物转化点与毒性作用的关系 如活性代谢产物半衰期较长，相对稳定，则能从生物转化器官扩散至其它脏器，而对靶器官发挥作用。4验证所设想的代谢产物是否能产生所设想的毒性 如研究氯乙烯对小鼠糖代谢的影响时，设氯乙烯所引起的小鼠血糖一过性升高是否和氯乙烯的代谢产物氯乙醇有关,于是同时设一组每日给予110 LD50剂量的氯乙醇，结果证实了该设想。,16,研究毒性机理的思路,5外源性化学物质与(或)其活性代谢产物是否能直接打击体内正

9、常中间代谢产物或辅基而使之耗竭 ATP、NADPH与GSH等易为毒物所打击，应特别予以重视。GSH应成为毒理实验中常规的检测对象；如怀疑毒物影响能量代谢或线粒体，则ATP应作为检测对象之一；如怀疑毒物具有氧化性应激作用时，NADPH应为检测对象之一。,17,研究毒性机理的思路,6从分子水平考虑中毒机理 首先，可从化学结构与已知中毒机理的毒物相比较，设想其可能中毒机理。其次，先用简单易行的方法进行探讨.如怀疑中毒机理为脂质过氧化，则可先检测丙二醛，或用抗氧化剂间接证明脂质过氧化的存在，然后再继续深入研究。毒物受体研究有助于了解中毒的机理；近年来分子生物学技术应用于毒理学研究，如体外基因毒物检测实

10、验，转基因动物用于致癌物质作用机理的研究等，从而推进了从分子水平研究中毒机理。,18,肝脏毒理学,肝脏是外源性化学物质生物转化的主要场所。凡由消化道摄入机体的外源性化学物质，都首先经过肝脏再进入全身循环，所以肝脏是机体对外源性化学物质进行防御的主要部位。外源性化学物质在机体的排泄过程中，通过肝脏胆汁的分泌和排泄也起到重要作用。有些外源性化学物质对机体具有损害作用，肝脏往往首当其冲。因此肝脏毒理在系统毒理学中占有重要地位。,19,肝脏毒理学,对肝脏具有一定损害作用的外源性化学物质称为肝脏毒物（hepatotoxic agent)。肝脏损害不仅取决于化学物质本身的性质，还与机体或肝脏所接触的剂量或

11、浓度以及接触持续时间的长短等有关。急性肝损伤 1细胞毒损伤：包括肝坏死、变性及脂肪变 肝坏死是指肝细胞的死亡，坏死可以是局灶性或弥漫性。许多化学物质可致肝坏死。中毒性损害造成的肝坏死，通常出现血清转氨酶活力增高，而且与坏死严重程度平行，多伴有中性粒细胞浸润。,20,肝脏毒理学,脂肪变：肝脏中脂质含量超过肝重量的5，或在肝脏组织学切片中有大量可以着色的脂肪滴出现，称为肝脂肪变性。这种发生脂肪变的肝脏称为脂肪肝。肝内脂质蓄积是这些毒物的共同点。小泡性脂肪变 巨泡性脂肪变2.胆汁淤积性损害：少见,21,肝脏毒理学,照片3.高剂量组5003（濒死）肝细胞胞浆透亮，小叶周边细胞内脂质蓄积 HE 1010

12、,22,肝脏毒理学,照片6.高剂量组5105肝细胞脂肪变性 HE 410,23,肝脏毒理学,急性肝脏毒性化学物质举例 化学物质 产生肝坏死 产生脂肪肝 四氯化碳 氯 仿 三氯乙烯 四氯乙烷 溴苯 二甲基亚硝胺 二甲基氨基偶氮苯 硫代乙酰胺 黄曲霉毒素 青霉素 螺 酸 磷 乙硫氨酸 氮丝氨酸,24,急性肝脏毒性化学物质举例 化学物质 产生肝坏死 产生脂肪肝 环己米特(放线菌酮)四环素 铍 丙烯醇 甲酸烯丙酪 甲醇 甲氨蝶吟 丝裂霉素C 嘌罗霉素(嘌呤霉素)氨基甲酸乙酯 半乳糖胺 乙酰氨基苯 非那西汀 吱塞米(速尿灵)吐根素,肝脏毒理学,25,引起肝损害的有关药物举例 肝内胆汁郁积 病毒样肝炎 氯

13、丙嗪、丙氯拉嗪 异烟肼、异烟酰异丙肼 依克替脲、对氨基水杨酸 苯基异丙肼、尼阿拉米 普马嗪、氯噻嗪、麦哌嗪 氟烷、甲氧氟烷、苯乙肼 三氟拉嗪、硫脲嘧啶 反苯环丙胺、对氨基水杨酸 甲羟咪唑、卡比马唑 米帕明、乙硫异烟胺 阿米替林、米帕明 辛可芬、乙酰己酰胺 司莫司汀、磺胺丁脲 a-甲基多巴、吲哚美辛 利眠宁、甲苯磺丁脲 保泰松、依他尼 甲睾酮、雌二醇 苯茚二酮 磺胺、磺胺嘧啶 秋水仙碱、双醋酚丁 红霉素、卡巴胂 对异丁苯基醋酸 双醋酚丁、苯茚二酮 硝基呋海因、罂粟碱,肝脏毒理学,26,慢性肝损伤1.肝硬化：肝硬变是指由于弥散性肝细胞受损而出现纤维状或颗粒状硬结的进行性病变，往往是肝细胞急性坏死和

14、脂肪变性发展的结果。乙醇引起的肝硬变最为常见。其机理尚不清楚，可能与肝内血流不足、直接毒性作用或某些营养素缺乏引起的继发性病变(如蛋氨酸、肮氨酸缺乏等)有关。2.门静脉硬化3.静脉阻塞性疾病,肝脏毒理学,27,慢性肝损伤4致癌作用 对肝脏具有致癌作用的化学物质主要有黄曲霉毒素和某些其它霉菌毒素、吡咯啶生物碱类、芳香胺类、偶氮化合物、亚硝酸类、芳香族氯化物、多环芳烃类、氯乙烯、胳类、DDT等。以上主要是动物实验的结果，在人类确定致癌者极少。引起肝脏肿瘤的类型有：(1)肝实质细胞腺瘤；(2)肝实质细胞癌；(3)肝管癌；(4)血管肉瘤。,肝脏毒理学,28,肝损伤机理1.脂质蓄积：肝细胞合成或释放甘油

15、三酯的功能失平衡。(1)脂蛋白的蛋白部分的合成受到抑制，如四氯化碳和乙硫氨酸等；(2)甘油三酯与脂蛋白的结合受到抑制，如四氯化碳；(3)从肝细胞丢失钾，导致极低密度脂蛋白通过细胞膜转运障碍，如乙硫氨酸；(4)线粒体对脂质的氧化作用受损，如乙醇；(5)极低密度脂蛋白的重要部分，即磷脂的合成受抑制，如胆碱缺乏。,肝脏毒理学,29,肝损伤机理2.蛋白合成障碍：（1）ATP合成减少（2）抑制RNA合成（3)mRNA损伤（4）抑制尿嘧啶核苷酸合成,肝脏毒理学,30,肝损伤机理3.自由基形成学说。以四氯化碳为例。自由基由混合功能氧化酶催化形成后，可能通过以下三个方面对肝细胞造成损害：引起光气形成；引起脂质

16、过氧化而造成肝细胞坏死；脂质过氧化过程可能形成一种破坏细胞内钙离子稳态的物质，从而导致细胞死亡。,肝脏毒理学,31,肝损伤机理4.活性氧类形成学说。该学说的理论基础是细胞色素P450在催化过程中，第二个电子被引入时，可通过超氧化物阴离子歧化作用产生过氧化氢。氯苯、溴苯和碘苯等芳基卤化物引起肝脂质过氧化，可能与活性氧和GSH储备减少的联合作用有关。活性氧与GSH结合，以致细胞内GSH大量被消耗，使细胞对活性氧的防御能力降低，并造成损害作用。5.细胞内钙稳态失调6.免疫反应7.胆汁滞留,肝脏毒理学,32,肝脏毒理研究方法 总的来说，有利用整体动物的整体实验法和在体外进行的体外实验法。两类方法各有特

17、点，应结合实验目的和条件适当采用。1整体动物试验 动物一般应用大鼠最多，其次为小鼠、免、脉鼠等，必要时也可采用狗和猴。常用观察方法或指标有：(1)组织学观察指标和方法：包括大体解剖检查与称重、组织形态学检查和组织化学检查几个方面；(2)生物化学指标和代谢过程观察：包括脂质、GSH含量、丙二醛等测定，肝脏生物合成尿素、甘油三酯、胆固醇、血浆白蛋白、凝血因子等。(3)肝脏排泄功能试验，如BSP和ICG排泄试验等。,肝脏毒理学,33,肝脏毒理研究方法(4)血清酶学测定。根据血清酶的特异性和对肝脏不同部位损害的敏感性，可分为4类：第一类有碱性磷酸酶、5核昔酸酶、谷氨酰转肽酶等。此类的特点是对阻塞性黄胆

18、和肝内胆汁郁积较为敏感；第二类包括谷草转氨酶、谷丙转氨酶、乳酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、精氨酸酶等。本类酶对肝实质细胞损害特别敏感，但特异性较差；第三类酶有磷酸肌酸激酶，对其它器官特异性较强；第四类酶为胆碱酯酶，肝急性坏死和慢性损害时活力下降。,肝脏毒理学,34,2体外试验法(1)肝匀浆。肝匀浆是体外试验中最古老的方法。在毒理学领域，肝匀浆可用于毒物代谢、蛋白合成与机理等研究。(2)肝脏灌流法。肝脏灌流是介于整体实验与肝薄片培养试验之间的体外试验。肝脏灌流系统可分两型：再循环型(密闭型)和非再循环型(开放型)。灌流分为原位灌流和离体灌流。也可将受试化学物质对整体动物先进行处理后再灌流

19、，或将受试物加入灌流液中。实验动物主要采用大鼠。有人认为，如条件控制得好，离体肝脏可灌流长达812h。但是，葡萄糖和脂质合成仅在2h内呈线性关系，要使肝脏维持正常活动，灌流时间一般不宜超过35h。,肝脏毒理学,35,2体外试验法 灌流过程中，容易获得流出液的样本作代谢产物测定。也可通过结扎、部分切除、采集肝组织而不影响继续灌流。另一种方法是用冷冻钳法将处于特定代谢状态的肝脏在液氮中进行急冷，然后用组织抽提物进行各种酶类的测定；此时，组织中的毒物(药物)代谢物、蛋白质和氨基酸、酮体、糖酵解中间产物等均易被检出。如附有胆道插管，则胆汁内容物也可连续被采样和检测。总之，肝脏灌流对于阐明毒物的中间代谢

20、过程和中毒机理都很有价值。,肝脏毒理学,36,(3)游离肝细胞法。采用胶原蛋白酶将肝细胞分离，并混悬于一定液体中，故也称肝细胞混悬液或悬浮肝细胞。一般多采用大鼠肝细胞，小鼠、兔和狗也可。本法的优点是，代谢活化功能近似整体，可同时进行代谢与毒性的研究，操作简易；缺点是孵育条件与整体实验差别甚大，孵育时间不能超过4h。,肝脏毒理学,37,肝脏毒理学,(4)原代培养肝细胞和多代培养肝细胞株。通过分离方法制备的新鲜肝细胞不直接进行试验，而是将其在一定条件下培养数日，再进行试验，即原代培养肝细胞试验法。如将此种细胞经多次传代，长期培养，即为多代培养肝细胞株。原代培养细胞可在大鼠、兔、地鼠和猴种进行，但其

21、使用不如游离肝细胞广泛。(5)肝细胞细胞器。为达到一定的实验目的，往往在整体动物体内试验和肝细胞体外试验的基础上，就某一问题对肝细胞的某一细胞器进行研究和观察。如在经超离心法制备的肝细胞的胞膜、线粒体、细胞核和核膜、溶酶体以及内质网(微粒体)等细胞器，利用生物化学方法测定其某些功能，或借助电子显微镜观察其结构完整性。,38,肾脏的主要功能是排泄废物，维持体内渗透压和酸碱度等内环境的相对稳定，此外还有内分泌功能。尿是排出多数毒物的主要途径，因此肾是毒物作用的主要靶器官之一。外源性化学物质对肾脏可造成直接或间接的损害，从而影响上述功能。如某些毒物急性中毒时发生的中毒性休克，可间接造成肾功能衰竭。,

22、肾脏毒理学,39,1.肾脏易受外源性化学物质损害的原因：（1）肾的血流十分丰富，在体内循环的任何药物或毒物都会很快、并且以较高的量到达肾脏；（2）经肾小球滤过的物质，在肾小管中被浓缩，因此某种外源性化学物质在血浆中的浓度是无毒的，随着在尿中浓缩之后，在肾脏就可能变成有毒，从而引起肾损害；,肾脏毒理学,40,肾脏毒理学,（3）某些原来可溶性的药物或毒物，随着pH值的改变，可在变酸的小管中沉淀并阻塞正常尿流。磺胺结晶在肾小管内的沉淀过程就是典型的例子；（4）多数物质经肾脏内的代谢毒性下降，但也有些物质在肾脏代谢后活化使毒性反而增加。如某些低分子的脂肪族氯代烃；（5）肾脏可作为许多外源性化学物质的贮

23、存器官，特别是一些重金属毒物可以以不同形式贮存于肾脏。如汞、镉等。,41,2.中毒性肾损害的部位及类型 由于外源性化学物质对肾单位的作用部位及其毒作用机理不同，中毒性肾损害可有不同类型。常见的作用部位为肾小球及近曲小管。常见的损伤类型有以下几种：（1）急性肾功能衰竭 表现为接触毒物后72h内出现少尿或无尿，氮质血症，肾小管坏死。主要见于汞、铀、铬、镉、砷化氢、对硫磷、四氯化碳等。（2）肾病综合征 主要表现为大量蛋白尿、低蛋白血症、高胆固醇血症及全身浮肿。见于汞、金和有机溶剂等。,肾脏毒理学,42,2.中毒性肾损害的部位及类型（3）肾小管综合征 主要表现为高氨基酸尿、葡萄糖尿、高磷酸盐尿和代谢性

24、酸中毒。见于铅、汞和铀等毒物。（4）肺出血肾炎综合征 表现为肺泡出血性炎症和肾小球肾炎。病情进展迅速，可在数月内死于肾功能衰竭。某些烃类化合物如汽油可引起此种综合征。（5）慢性间质性肾炎 患者缺乏肾炎症状，尿蛋白不多，尿浓缩功能障碍，尿比重偏低，高血压和贫血。见于慢性铅、镉中毒。,肾脏毒理学,43,常见肾脏毒物 引起肾损害的化学物质大致可分为以下几类：1金属和类金属，如汞、铬、铅、镉、锑、铀、铊、金、砷等；2有机溶剂，如四氯化碳、氯仿、三氯乙烯、四氯乙烯、乙二醇、汽油等；3农药，如五氯苯酚、对硫磷、氯丹、DDT、百草枯等；4药物，如磺胺类、某些抗生素、解热镇痛药等；5其它：如苯酚、甲醛等。,肾

25、脏毒理学,44,肾脏毒理学,肾脏毒性作用机理 1对细胞的直接作用 是指某些肾毒物，特别是金属毒物对细胞膜、某些细胞器或某些酶等的直接作用。导致细胞死亡或凋亡。,45,肾脏毒理学,2.生成有活性的中间代谢物(1)与GSH的结合作用GSH在中毒性肾损害的中毒机理中所起的作用有两个方面：一是认为GSH可以与某些外源性化学物质在肝、肾组织中结合，从而对细胞内其它含琉基的物质起到保护作用，当GSH耗竭时才出现毒性效应；另一种说法是某些外源性化学物质与GSH结合后被活化而生成具有肾脏毒性的GSH S结合物，引起线粒体功能丧失而导致细胞毒性和细胞死亡。,46,肾脏毒理学,(2)共价结合一些肾脏毒物能与组织蛋

26、白相互作用，推测这些反应是共价结合并致使肾组织发生坏死。如四氯化碳对肾的损害是由于它能与肾脏蛋白产生共价结合所致。,47,肾脏毒理学,3免疫性因素免疫机理在汞和其它外源性化学物质(如烃类溶剂)的肾脏毒性中起重要作用。如给大鼠重复皮下注射氯化汞可引起膜性肾小球肾炎。其机理可能是氯化汞与蛋白结合或改变某一组织结构使其成为抗原，而引起自身免疫复合物性肾炎。,48,肾脏毒理学,4金属硫蛋白的作用 某些金属进人体内后诱导金属硫蛋白(MT)生成增多，这实际上是机体的一种保护作用。如小剂量镉预处理动物，增加了以后镉急性中毒的LD50值，随着预处理镉剂量的增加，机体的耐受性逐渐增强。但如果投以镉的剂量过大(或

27、低浓度长期染毒)，超了肾脏中镉的临界浓度时，肾脏中的MT不能将镉全部结合成CdMT，这时将有游离镉存在而表现出肾脏毒性。,49,肾脏毒理研究方法 理想的检测中毒性肾脏损害的方法应敏感、有特异性又简单易行。而实际上没有单一的方法能完全满足上述要求。1整体肾功能试验(1)尿化验分析。包括尿蛋白、尿糖、尿氨基酸、尿pH、尿钠、钾排泄与尿酶等测定及尿沉渣细胞镜检。(2)尿浓缩功能试验。将动物禁水一定时间(1224h)后，测定尿量及尿比重，但较粗略。测定尿渗透压较精确。(3)血液成分化验。主要是尿素氮(BUN)和肌酐(Cr)的测定。,肾脏毒理学,50,（4)肾脏清除功能试验 包括肾小球滤过率测定、肾血流

28、量测定和肾小管功能试验。(5)肾脏微穿刺技术 用于确定毒物的作用部位以及在单个肾单位中的转运过程。(6)肾脏病理形态学检查 是检查中毒性肾脏损害不可缺少的内容，不仅可以了解损害部位、严重程度，还可以与肾功能的检查结合起来探讨损害的机理。,肾脏毒理学,51,肾脏毒理学,52,肾脏毒理学,53,肾脏毒理学,2.体外试验(1)肾皮质薄片技术 用于研究肾脏对有机酸、有机碱和氨基酸等的转运功能，还可研究肾组织对葡萄糖合成的功能。近年来应用广泛。(2)离体小管灌流 主要用于分析精确的转运机理，实验动物选用兔比较适宜。由于此法技术复杂，目前在毒理学中应用较少。,54,肾脏毒理学,总之，评价某一化学物的肾脏毒

29、性时不应只采用一种功能试验或者说一个指标，而最好用一系列试验，以提供肾脏是否受损的证据。一般来说，首先用整体动物过筛试验，其优点是可以看出肾毒性作用的时相，以及该化学物对肾脏作用的一般特征。然后可采用麻醉动物进行进一步的定量肾功能试验，如各种清除率试验。最后可用体外试验来研究肾脏的特殊功能。这样，体内外试验相互不充、结合，对肾功能才能进行全面评价。,55,神经系统毒理,神经系统毒理是1970年后兴起并得到迅速发展的毒理学分支之一。它是研究毒物(包括药物过量)对神经系统作用后所引起的功能性或器质性损害，损害类型和特点，损害作用机理，中毒临床表现以及为防治提供实验依据的一门学科。神经系统是机体的重

30、要中枢，它有独特的血脑和血神经屏障作保护。然而它对各种毒物易感。这是因为：神经元具有很高的代谢率而且进行厌氧代谢的能力很低；由于神经元具有电兴奋性，因而它较易丧失细胞膜的完整性；神经元具有很长的轴突，细胞体需在构造和代谢上供给它的轴突。,56,神经系统毒理,神经性毒物的作用特点 1神经系统的功能最复杂，反应最迅速，和其它器官系统的联系最广泛。因此毒物作用于神经系统后，临床上较早出现功能改变，表现为各种症状和体征，如大脑综合功能紊乱可发生精神活动和行为异常。2.中枢神经系统具有较高的新陈代谢率。如正常成人每100 g脑组织每分钟需供血量50mL，耗氧3.5mL，消耗葡萄糖5.5mg，以维持能量代

31、谢的需要。因此中枢神经系统不仅受到毒物直接损害而发生功能和形态的改变，而且也受缺血、缺氧和低血糖的响而间接受到损害。3神经系统中存在着神经介质体系，为维持神经系统正常生理活动所必须的物质基础。某些神经性毒物的作用靶即为神经介质体系。,57,神经系统毒理,4神经细胞和肝、肾、皮肤、小肠上皮细胞不同，再生能力甚差。一般认为成人的神经元不进行细胞分裂，已经受外源性化学物质损害而死亡的神经元其功能不能由其它神经元所替代。5.中枢神经系统中受外源性化学物质损害的轴突再生效果很差，周围神经系统中轴突再生也十分缓慢，且再生后功能也不完全。6长神经纤维末梢对某些毒物反应较敏感，受损后修复过程十分缓慢。7完整的

32、神经系统功能有赖于协调作用和来自全身的感觉冲动，因此评价神经性毒物的毒作用必须全面地系统地应用行为科学、电生理学、神经生物化学(包括分子生物学)、神经组织形态学、神经病学的方法加以研究，才能作出该毒物是否损害神经系统；毒物作用剂量阈；作用靶组织或靶细胞；阐明作用机理等恰如其分的结论。,58,神经系统毒理,神经系统病变分型 Norton(1980)将神经性毒物所造成神经系统的病变归纳为6种类型：第一型又称灰质型。因毒物中毒引起单纯性缺氧，或导致缺血性缺氧，或导致细胞中毒性缺氧都可以使灰质的神经元和星形细胞发生不同程度的变性直到坏死。常见毒物有一氧化碳、二氧化碳、氮、氢氰酸、二硝基酚等；第二型又称

33、白质型。毒物选择性地作用于中枢和周围神经系统中形成髓鞘的少突胶质细胞和雪旺氏细胞，引起中枢神经系统白质中长突髓鞘和周围神经髓鞘病变。常见毒物有异烟阱、三乙基锡、铅、铊、六氯酚、一氧化碳、叠氯化物.第三型又称周围神经病型。毒物对周围神经中的运动神经损害可以先侵犯雪旺氏细胞发生脱髓鞘变，而后波及轴突引起退变，也可能直接侵犯核周体、轴突或神经肌肉接头。最常见的是慢性乙醇中毒；,59,神经系统毒理,第四型也称周围神经病型。和第三型的区别特点是，外源性化学物质原发性损害细胞体，使神经细胞合成组织蛋白过程受阻和轴浆输送功能受阻，轴突和树状突得不到来自细胞体的组织蛋白更新遂致变性和坏死。甲基汞、长春花碱、长

34、春新碱、亚氨基二丙腈可致此类型病变；第五型又称神经肌肉接头受损型。特点为毒作用点是神经肌肉接头，阻断突触传导神经冲动而致肌肉麻痹。常见毒物有肉毒杆菌毒素、河豚毒素、石房蛤毒素、筒箭毒、拟除虫菊酯、DDT、铅等；第六型又称特定部位受损型。外源性化学物质选择性损害神经系统的特定部位或核团。如大剂量谷氨酸盐和葡萄糖金专门损害下丘脑腹侧核团。一氧化碳和叠氮化物损害盖部。无机汞损害小脑浦氏细胞，而甲基汞则损害小脑颗粒细胞。DDT损害脊髓前角细胞。锰损害苍白球、丘脑底部核团、尾状核等。,60,神经系统毒理,具有神经毒性的药物(1)麻醉药，如乙醚、氟烷、氯胺酮、硫喷妥钠、普鲁卡因等；(2)中枢神经兴奋药，如

35、苯丙胺、戊四氮、士的宁等；(3)中枢神经抑制药，如溴化物、巴比妥类、水合氯醛、甲喹酮(安眠酮)、利眠宁、地西绊(安定)等；(4)抗癫痫药，如苯妥英钠、扑米酮(扑痫酮)等；(5)精神病治疗药，如氯丙嗪、奋乃静、丙咪嗪、三氯拉嗪、异丙异烟肼、碳酸锂等；(6)镇痛药，如吗啡、哌替啶、芬太尼、二氢埃托非等；(7)致幻药，如麦角二乙胺、赛洛辛、赛洛西宾、苯环利定(苯环己哌嗪)等；(8)植物神经系统药，如乙酰胆碱、氨甲酰胆碱、毒扁豆碱、新斯的明、烟碱、阿托品、东莨菪碱、美卡拉明(美加明)、琥珀胆碱、筒箭毒碱、肾上腺素、去甲肾上腺素、普萘洛尔(心得安)等；(9)其它药物，如长春碱、长春新碱、秋水仙碱、甲氨蝶

36、呤、阿糖胞昔、异烟苯肼哒嗪、利血平、奎尼丁、地高辛、利多卡因、洋地黄毒苷、水杨酸等。,61,神经系统毒理,神经毒理研究方法 1建立模拟人体神经系统病变的动物模型 2形态学方法 观察中毒后神经系统病理形态或组织化学改变是神经毒理学最常用的方法。首先是肉眼观察，其次在光学显微镜下观察基本病变，确定靶点后再作电镜检查。特殊情况下作神经系统组织化学检查。3电生理方法(1)脑电图。用以反映皮层内锥体细胞的电活动。外源性化学物质引起的脑水肿，血脑屏障损伤，脑血管器质性损害，脑细胞损害，癫痫大发作以及较明显的神经衰弱综合征均可引起脑细胞膜生物电活动的不稳定而引起脑电图的改变，根据脑电图谱的改变可以判断病变情

37、况和程度。实验动物用埋藏电极方法进行病变部位的定位。,62,神经系统毒理,(2)诱发电位。常用声、光或刺激躯体观察中枢神经系统或单根神经或一束神经纤维的电位变化。诱发电位的变化可以反映外源性化学物质对中枢神经系统的影响，也能检查周围神经近侧段，神经根和神经通路的病变。(3)肌电图。将电极探针插入肌肉，在静止和肌肉收缩时，记录和检查肌肉的电活动。通过测定动作电位的时限和电压变化、最大运动神经传导速度、远端运动潜伏期，感觉神经传导速度、慢运动神经纤维传导速度，以了解毒物对周围神经损害程度。(4)用电生理技术结合神经生理和神经药理方法。如游离大脑皮层，去大脑和去中脑动物，毁坏中枢某些核团，切断神经通

38、路，脑室灌流，微电极，神经节灌流，坐骨神经啡肠肌标本等，都可以用来分析毒物对神经系统功能性损害进行定性定位和探讨作用机理。,63,神经系统毒理,4行为活动的方法 是研究毒物在小剂量或低浓度下对神经系统功能和引起行为活动改变的最敏感的方法。在临床毒理学中是发现神经性毒物亚临床中毒较敏感的方法。动物试验常采用经典式条件反射或应答性行为和机器性条件反射或操作性行为，如大鼠压杆，鸽啄食装置，联上微电子计算机程序控制行为可以自动描记和定量记录。对人则采用成套神经生理学和心理学测试方法，如用韦克斯勒成人智力量表测定智力商和韦克斯勒记忆量表测定记忆商。,64,神经系统毒理,5.神经化学的方法 神经化学为50

39、年代开始出现至今仍在沿用的历史名词，但就其内容，40多年来已大大发展包括使用化学的、生物化学的、生物物理的、免疫化学的和分子生物学的手段和各种仪器设备，如荧光分光光度计，双光束双波长分光光度计，气相色谱仪，高压液相色谱仪，微电泳仪，酶化学法，酶动力学法，放射自显影法，同位素示踪法，配体结合法，受体动力学法，放射免疫法等研究神经系统各部位，神经通路，重要核团，神经元的细胞体和突起、膜、亚细胞器、离子通道、脑浆、突触、受体和神经肌肉接头作用后发生一系列的化学变化。如神经元的化学构成，神经系统的糖、脂质、蛋白质和核酸代谢，能量代谢，水和电解质代谢，膜的变构，神经介质和有关的酶系，第二信使cAMP与c

40、GMP含量变化，神经肋和内分泌的变化，为进一步深入了解中毒机理和病理生化过程，提供有效的手段和方法。,65,神经系统毒理,6组织细胞培养的方法(1)胚胎培养。最常用的动物胚胎有68d胎龄的鸡胚，10一15d胎龄的大鼠或小鼠胚胎。此法的优点是：a.胎儿代谢正常，可分离出母体的代谢产物；b.正常或接近正常发育，细胞和组织间能相互作用；c.可以从很早胎龄开始培养，培养中任何阶段都可进行毒性试验，以获得不同发育阶段和整个发育阶段神经系统改变。缺点是：a.很难显示细胞和分子水平毒性 b.器官和组织存在混合型；c.生化改变复演性差。,66,神经系统毒理,6组织细胞培养的方法(2)器官培养和器官移植。可以取全脑、脊髓、小脑、脑干、海马、背根神经节、交感神经节或坐骨神经进行培养。(3)组织块培养(4)凝集细胞培养(5)分散细胞培养(6)细胞株培养,67,