毒性影响因素..ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章毒作用影响因素,(Modifying factors of toxic effect),一,.,化学物因素,二,.,机体因素,三,.,暴露因素,四、环境因素,五,.,化学物联合作用,环境因素 化学物 生物机体,化学物毒性影响因素,暴露因素,了解毒作用影响因素的意义：,在评价化学毒物毒性时，可以针对性地控制影响因素，使实验结果更准确，重现性更好；在制订预防措施，特别是在将动物实验结果外推到人时，可以综合考虑其影响因素。,第一节,化学物因素,一、化学结构,“,SAR,”,与,”“,QSAR,”,1.,取代基团的毒性差异 如：,苯,抑制造血功能与麻醉作用；甲苯,抑制造血功能,，麻醉作用,；苯胺,使,Hb,形成高铁,Hb,；,硝基苯,肝脏毒性；,苯酚,细胞原浆毒。,烃类毒物卤代化的元素不同毒性不同,种类：,一般卤代毒性：,I,Br,CI,如：碘甲烷毒性溴甲烷氯甲烷,程度：,分子中卤代元素取代越多毒性越大。如：,CCI,4,毒性,CHCI,3,CH,2,CI,2,CH3CI,三种卤代甲烷的急性吸入毒性,卤代甲烷种类 大鼠,2hLC,50,值,碘甲烷,900mg/M,3,溴甲烷,1080-2580mg/M,3,氯甲烷,6600mg/M,3,取代基团的位置不同毒性不同,苯环两个基团位置：,对位,邻位,间位毒性 对称,不对称分子毒性 如：对苯二甲酸,邻苯二甲酸毒性,1,2-,二氯甲醚,1,1-,二氯甲醚毒性,2.,异构体与立体构型的毒性差异,同分异构体,如：六六六农药,、,-,六六六,急性毒性强；,-,六六六,慢性毒性大；,、,-,六六六,中枢神经兴奋作用；,、,-,六六六,中枢神经抑制作用。,立体异构体（手征性或对映体）,有,“,右旋,(R),”,与,“,左旋,(S),”,两种 氨基酸和糖类：用,“,D,”,和,“,L,”,表示 有旋光性：用,“,+,”,和,“,-,”,表示,化学物手征性对毒性的影响原因：,对生物转化的影响：,生物转化的位置,（如：,丁呋心定的羟化,）,立体构型的选择性,（如：,BaP,环氧化与羟化,）,立体构型的转变,（如：,布洛芬,R,S,(,药效高,),）,对生物转运的影响：,吸收速度,（如：多巴,“,L,”,“,D,”,）,排泄速度,（如：特布他林,“,+,”,“,-,”,）,与血浆蛋白结合力,（,如：,布洛芬,“,+,”,“,-,”,）,3.,同系物化学结构的毒性差异,同系物的碳原子数目,在一定碳原子范围内，同系物毒性随碳原子数目,而,。,如：,丙烷丁烷戊烷己烷庚烷毒性,（麻醉作用，大于,9,个碳原子除外）乙醇丙醇丁醇毒性,同系物化学结构的毒性差异,在碳原子数目情况下：直链支链烃毒性,（如：庚烷异庚烷毒性）,成环化合物不成环化合物毒性 （如：环戊烷戊烷毒性）,同系物分子饱和度的毒性差异,毒性随分子的不饱和度,而,。一般：,乙烷毒性乙烯乙炔,与营养物、内源性物质的相似性,-,相似程度越大毒性越大。因为：可借助于载体转运；容易发生竞争性反应。,二、理化性质,1.,脂,/,水分配系数,“,脂溶性与水溶性,”,（,lipid/water partition coefficients,）,脂,/,水分配系数,=,脂相中浓度,/,水相中浓度 一般来说：,脂,/,水分配系数大易在脂肪组织蓄积。,如：四乙基铅容易侵犯神经组织。,脂,/,水分配系数小，水中溶解度大，毒性大。,如：,As,2,O,3,毒性,As,2,S,3,毒性,PbO,PbSO,4,PbCO3,毒性,2.,分子量、颗粒大小与比重,较小的亲水性分子，容易滤过,(,分子量,200,),。粒子越小，分散度越大，表面活性越大。颗粒直径大小影响在呼吸道的沉积部位,(,气溶胶,),。,如：金属烟易引起呼吸道损伤。,离子可形成水合物，则不易通过膜孔，毒性低 （,如小离子“钠离子”）。比重大的有害气体容易引起危害。,3.,挥发度（或稳定性）和蒸汽压,如：,苯与苯乙烯，二者,LC,50,=45mg/L,但是苯的挥发性比苯乙烯大,11,倍，苯的危害性远较苯乙烯大。常温下越易挥发的物质越易形成较大的蒸汽压，就越易通过呼吸道产生毒性。,急性吸入中毒危险性指数（,K,）,20,毒物蒸汽饱和浓度（,C,20,),小鼠吸入,2hLC,50,式中：,C,20,58.7,MPA,273,A,273+20,4.,气态物质的血,/,气分配系数,如：血,/,气分配系数,=,血液浓度,/,肺泡气浓度,（血,/,气分配系数越大毒物越易吸收）,5.,电离度和电荷性,非电离形式,的弱有机碱或有机酸越易通过生物膜即越易生物转运。,三、不纯物,(,杂质,),与稀释度,1.,纯度 化学物质中所含的有毒杂质,(,如,TCDD,),。,2.,稀释度,相同剂量情况下，浓度越大毒性越大,。,四、溶剂与助溶剂,基本要求：本身无毒（,尽量,）；不与受试物起化学反应；本身在溶液不降解；不影响受试物稳定性。,毒物稀释度对毒性的影响实例不同稀释度对小鼠的死亡率,(%),水溶液浓度,药物名称 灌胃剂量,（,mg/kg,）,5%2.5%1.25%,戊巴比妥钠,180 90%45%10%,戊烯四,唑,200 90%75%45%,氰化钾,0.1 95%-45%,常用的溶剂与助溶剂：,溶剂,:,水（生理盐水、蒸馏水、去离子水）,植物油（玉米油、花生油等）,助溶剂,:tween-80,、,羟甲基纤维素、,月桂醇硫酸钠、橄榄油等。,赋形剂,:,淀粉、羟丙甲基纤维素等。,第二节,机体因素,一、物种、品系差异,1.,解剖结构与生理、生化差异,不同物种的基因组不同，解剖、生理与生物转化过程不同。对外源化学物毒性的易感性不同。,2.,代谢转化的差异；,代谢酶遗传基因多态性；,修复能力差异；,受体的个体差异；,机体的其他因素。,常见实验动物与人生物特征参数比较,动物,种类,染色体,(,对,),解剖特征,生理特征,肝(叶),肺(叶),心率,(,次,/min),凝血时间,(sec),人,23,5,5,75（,50-100）,12,猴,21,6,5-7,150,（120-180）,-,狗,39,7,7,120,（110-130）,8.6,兔,22,5,6,205,（123-304）,5.0,大鼠,21,6,5,328,（216-600）,5.5,小鼠,20,4,5,600,（323-730）,-,注意：,大鼠没有胆囊,物种代谢酶差异：,细胞色素氧化酶活性不同,酶活力单位：,小鼠,(141),大鼠,(84),兔,(22),乙二醇氧化成草酸与,CO,2,能力,猫大鼠兔,种属差异,毒物毒性：毒性大小不同（,见附表,）,毒性性质不同（,见附表,）,差异原因：,毒物代谢酶结构与功能不同；,靶细胞靶分子受体不同；,生理生化功能不同；,生物膜结构不同等。,不同动物种属对药物毒性大小的影响,LD,50,值,(mg/kg),药 物 给药途径,小鼠 大鼠 狗,5-,氟尿,嘧啶,po,262 781 -,异烟碱,po,190 650 -,心可定,po,200 1000 -,新斯的明,iv 0.26 -20,奋乃静,po,120 318 -,溴苯辛,po,400 1660 -,不同动物种属对毒物毒性性质的影响,毒性程度,毒物 毒性作用,人 猴 狗 豚鼠,大小鼠,反应停,致畸胎,+-,氮尿苷,WBC -+,-,奈胺,致膀胱癌,+-,2-AAF,致癌性,+-+-+,2-AAF,：,2-,乙酰氨基芴,二、个体间的遗传学差异,(,一,),代谢酶遗传多态性,有遗传多态性的酶：,CYP,、,EH,、,GST,、,NAT,等,1.I,相酶,如：细胞色素,P450,酶系（,人,CYP1A1,基因有三种,）,2.,相酶,如：谷胱甘肽,-S-,转移酶,（,有,M1,、,M3,、,P1,、,T1,、,T2,等亚型,）,葡萄糖,-6-,磷酸脱氢酶,（缺乏已发生溶血二,),修复能力的个体差异,例如：,着色性干皮病（,XP,）,-,常染色体隐性遗传病,DNA,损伤后患者缺乏切除修复、光修复和复制后修复的能力。,O,6,-,甲基鸟嘌呤,-DNA-,甲基转移酶,-,DNA,修复酶，能使,DNA,分子上损伤的鸟嘌呤复原，有明显的个体差异。,(,三,),受体的个体差异,例如：芳香烃受体（,AhR,）,三、机体其他因素对毒作用的影响,1.,健康与免疫状态,2.,年龄与体重,3.,性别,4.,营养状况与生活方式,性别：,不同性别对药物毒性的影响,LD,50,值,(mg/kg),药物,给药途径,动物,雌性,雄性 雌,/,雄比,3-,羟孕二酮,po,大鼠,297 1200 4,信他尼定,po,小鼠,520 1058 2,硫酸镁,iv,小,鼠,138 310 2,特而福,斯,po,大鼠,9 3.1 3,年龄因素：,不同年龄对药物毒性大小的影响,LD,50,值,(mg/kg),药物 受试动物,新生年幼动物 成年动物,Mesylate,大,鼠,3000 36(,雌,)51(,雄,),洋地黄毒甙 大鼠,0.1 76(,雌,)54(,雄,),生物机体状态：,a.,生理状态（怀孕期、哺乳期）,b.,疾病状态（肝脏、肾脏疾病）,c.,饥饿与营养状况,饥饿对安眠药“美索比妥”毒性的影响,禁食状态 小鼠经口,LD,50,(mg/kg),不禁食,354.0,禁食,4-6h 162.0,禁食,20h,66.0,第三节,暴露因素,暴露因素：,一、暴露剂量,二、暴露途径（,影响吸收速度,）,静脉注射吸入腹腔注射肌肉注射皮下注射皮内注射,经口,经皮（,有另外情况,）,三、暴露持续时间,如苯，急性,抑制,CNS,，长期,抑制骨髓造血功能,四、暴露频率,五、溶剂与助溶剂（,可改变吸收、分布、排泄速度,）,六、稀释度,给药途径与毒性,不同给药途径对药物毒性的影响,LD,50,值,(mg/kg),药物 动物,经口 皮下注射 腹腔注射,静脉注射,依米丁 小鼠,30,-,62,-,四环素 小鼠,3000 -330 170,棒曲霉素 小鼠,-,5 25,氨基氰 大鼠,210 84 毒物稀释度对毒性的影响实例：,不同稀释度对小鼠的死亡率,(%),水溶液浓度,药物名称 灌胃剂量,（,mg/kg,）,5%2.5%1.25%,戊巴比妥钠,180 90%45%10%,戊烯四,唑,200 90%75%45%,氰化钾,0.1 95%-45%,第四节,环境因素,环境因素：,一、气象条件（,气温、气湿、气压,）,二、噪声、振动与紫外线,如：噪声与二甲替酰胺有协同作用,三、季节与昼夜节律,（,即生物钟作用）,四、动物饲养条件,1.,密闭笼与开放笼,2.,群居与独居,3.,饲养环境,4.,饲料,环境气温对毒性的影响,有三种类型：,1.“U”,型,或“,V”,型；,2.“,正相关线”型；,3.“,无相关线”型。,可能原因：,1.,影响生理机能，改变吸收与排泄速率；,2.,影响代谢酶的活性。,如：寒冷刺激，大鼠肝,MOF,中羟化酶,，苯胺,N-,羟,化，,N-,羟基苯胺生成，毒性。,毒性（死亡率）,100,氯丙嗪,8,C,醋酸可的松,36,C,27C,38C,50,28C,-6C,1,0 10,20,30 40,温度（,C,）,温度对药物毒性影响示意图,昼夜节律,苯巴比妥在不同时间点对小鼠的毒性差异,给药时间 给药途径 剂量,(mg/kg),死亡率,14,点,ip,190 100%,24,点,ip,190 0%,常用试验动物的饲养条件的影响,小鼠,LD,50,值,(mg/kg),药 物 独居,/,群居,LD,50,比值,群居 独居,甲基苯丙胺,84 323 6.82,消旋苯丙胺,89 365 4.10,异丙,肼,164 510 3.11,哌醋,甲脂,190 680 3.59,哌苯甲醇,168 680 5.00,咖啡因,620 1200 1.94,饲料成分影响毒性：,原因：,1.,饲料营养成分,(1),急性毒性 低蛋白,正常蛋白含量,(2),发癌率 脂肪含量高发癌率,2.,饲料中混入有害有毒物质,第五节,化学物质的联合作用,联合毒作用类型,一、非交互作用,1.,相加作用（,2+2=4,）,2.,独立作用,二、交互作用,1.,协同作用（,2+2,4,）,2.,拮抗作用（,2+2,4,）,联合毒作用类型评定方法,1.,联合毒作用系数法,2.,等效应线图法,3.,等概率和曲线法,4.Logistic,模型,毒物的联合作用：,化学物配伍效应表现形式,配伍方式 治疗效应 毒副效应,A+B,A+C,A+D,A+E,A+F ,A+G,A,+H,A,+I,1.,药物联合毒作用类型,（,1,）非交互作用,相加作用（,Additive effect,）,概念表述：,T,M,=T,A,+T,B,+T,C,公式：,常见于：,(1),化学结构相似或同系物的药物；,(2),毒作用机理相同的药物；,(3),毒作用靶器官相同的药物。,独立作用（,Independent joint action,）,是指各药物毒作用的靶器官不同、毒作用,机制不同、毒效应表现形式不同，而表现出各,自独特的毒效应。,例如：,反应停,-,胚胎毒性,致畸,放线菌素,C-,作用于血细胞,白细胞、血小板,（,2,）交互作用,协同作用（,Synergistic effect,）,概念表述：,T,M,T,A,+T,B,+T,C,公式：,常见于：,(1),药物相互,促进,对方的吸收或,减慢,排泄,；,(2),通过影响代谢酶,增加,对方药物的毒性。,（例如：马拉硫磷与苯硫磷）,苯硫磷与马拉硫磷的协同作用：,毒效应,水解酶,马拉硫磷,水解（毒性,）,抑制,苯硫磷,拮抗作用（,Antagonistic effect,）概念表述：,T,M,T,A,+T,B,+T,C,公式：,常见于：,(1),药物相互,阻止,对方的吸收或,加快,排泄,；,(2),通过影响代谢酶,加快,对方药物的解毒；,(3),通过,抑制,代谢酶来拮抗对方药物毒性。,有机磷农药与,1,2,4-,三溴苯的拮抗作用：,水解酶,有机磷农药,水解，加速,解毒,诱导,1,2,4-,三溴苯,新斯的明与东蒗菪碱的拮抗作用,M,胆碱受体 生物学效应：,谵妄、激动不安惊厥等。,竞争,东蒗菪碱,乙酰胆碱,乙酸 胆碱,(,抑制,),新斯的明,乙酰胆碱脂酶,2.,联合毒作用类型评定方法,-,用致死效应（即,LD,50,）,评价,(1),联合毒作用系数法,(2),等效应线图法,用动物急性毒性试验来研究,-,改良寇氏法测定,LD,50,方法要求：,每组动物数相同，一般,每组动物,10,只,以上，雌雄各半或雌雄分别进行实验；,组数一般为,5,7,组,；,用,死亡率,为观察指标；,各剂量组组距呈,等比级数,；,死亡率呈,正态分布,:,最低剂量组死亡率,20%,；最高剂量组死亡率,80%,。,现有,A,、,B,两药物，按,2:1,混合。,(1),先求出单个药物的实际,LD,50,值,如：,LD,50(A),=60mg/kg,LD,50(B),=20mg/kg,(2),计算按,2:1,混合的预计,LD,50,值（,PLD,50,）,公式：,PLD,50(M),=360,联合毒作用系数法,(3),测定,A,、,B,两药物按,2:1,混合的混合物,OLD,50,值,如：,OLD,50(AB),=12mg/kg,(4),求联合毒作用系数（,K,）,(5),按,Keplinger,法标准评价,K,0.57,拮抗作用,K,0.57,1.75,相加作用,K,1,.75,协同作用,结论：,A,、,B,两药物的联合毒作用为“协同作用”。,条件：,a.,实验条件、给药途径相同；,b.,仅限于两个药物或化学物质的联合毒作用；,c.,按等毒性比混合。,评价步骤：,1.,分别通过急性毒性试验，求出两个化学药物各自,的,LD,50,值及其,95%,可信限；,例如：,LD,50(A),=6mg/kg,95%,可信限范围为,4.6-7.0mg/kg,LD,50(B),=12mg/kg,95%,可信限范围为,10.2-14.0mg/kg,等效应线图法,2.,在座标系上作等效应线；,A,药物,剂量,(mg/kg),8,6,4,2,0,2 4 6,8,10,12 14,B,药物,剂量,(mg/kg),3.,取,A,、,B,两药物按等毒比,1:1,混合（即,A,药物,1,份；,B,药物,2,份），通过急性毒性试验测定混合物的,LD,50(AB),值。,例如：,LD,50(AB),=15 mg/kg,4.,根据质量比与混合物,LD,50(AB),值，求出,A,、,B,两药物各自,所占的实际剂量：,A=5 mg/kg,B=10 mg/kg,5.,在等效应图上标出联合毒作用评定点。,在座标系上标出联合毒作用评定点,A,药物,剂量,(mg/kg),8,6,评定点,4,2,0,2 4 6,8,10,12 14,B,药物,剂量,(mg/kg),6.,评定标准：,a.,评定点落在两个药物,LD,50,的,95%,可信限等效应线之间，为,“,相加作用,”,；,b.,评定点落在两个药物,LD,50,的,95%,可信限等效应线下限线以下区域，为,“,协同作用,”,；,c.,评定点落在两个药物,LD,50,的,95%,可信限等效应线上限线以上区域，为,“,拮抗作用,”,。,以上实例,A,、,B,两,药物混合后联合毒作用类型为,“,拮抗作用,”,。,在座标系上标出联合毒作用评定点线；,A,药物,剂量,(mg/kg),8,6,Ant,4,Add,2,Syn,0,2 4 6,8,10,12 14,B,药物,剂量,(mg/kg),课后思考题,1.,简述化学毒物毒作用的影响因素？,2.,化学毒物的联合毒作用有那几种类型,？各自的含义是什么？,3.,评价,化学毒物联合毒作用的方法那二种方法？如何评价？,