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1、环境毒理学环境毒理学环境毒理学董国日董国日资源材料学院资源材料学院讲授内容第一章第一章 环境毒理学绪论环境毒理学绪论第二章第二章 污染物在环境中的迁移和转化污染物在环境中的迁移和转化第三章第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化环境污染物在体内的生物转运和生物转化第四章第四章 环境污染物的毒作用及其影响因素环境污染物的毒作用及其影响因素第五章第五章 环境毒理学常用实验方法环境毒理学常用实验方法第六章第六章 化学物质的毒理学安全性评价程序化学物质的毒理学安全性评价程序第七章第七章 常见化学致癌物的环境毒理学常见化学致癌物的环境毒理学第八章第八章 金属的环境毒理学金属的环境毒理学第九章第九章
2、农药的环境毒理学农药的环境毒理学第十章第十章 内分泌干扰物的环境毒理学内分泌干扰物的环境毒理学第十一章第十一章 有害物理因素的环境毒理学有害物理因素的环境毒理学第十二章第十二章 大气污染的环境毒理学大气污染的环境毒理学第十三章第十三章 土壤污染的环境毒理学土壤污染的环境毒理学第十四章第十四章 水污染的环境毒理学水污染的环境毒理学实验一实验一 重金属铬对鱼类的急性毒性试验重金属铬对鱼类的急性毒性试验实验二实验二 重金属铬对活性污泥降解有机物的影响试验重金属铬对活性污泥降解有机物的影响试验第一章第一章 环境毒理学概述环境毒理学概述一、毒理学一、毒理学(Toxicology)毒理学：毒理学：是研究物
3、理、化学和生物因素，特别是化学因素对生物机体的损害作用及其机理的科学。环境毒理学环境毒理学:研究环境污染物，特别是化学污染物对生物有机体，尤其是对人体的损害作用及其机理的科学。环境生态毒理学环境生态毒理学生态毒理学生态毒理学环境毒理学环境毒理学核心为非人类生物，扩展到人类 核心为环境污染物对人的影响，扩展到动植物毒物：毒物：进入生物机体的外源性物质，累积到一定程度后，可以达到干扰机体生理平衡，导致其组织、器官或生理过程受到不良影响的程度。外源性化学物外源性化学物(Xenobiotics)（XB）：不是人体内部固有的，是正常代谢以外的“外来生物活性物质”，又称外来化学物，以区别于代谢过程中形成的
4、产物和中间产物内源化学物。是机体正常代谢以外的化合物，非人体组成成分，非营养素，非维持人体功能所需物质，外源化合物可由外界环境通过一定环节和途径与机体接触并进入机体，在体内引起一定的生物学变化，使机体受到损害。二、毒理学发展简史二、毒理学发展简史w早在远古时代，人们对一些动植物的有毒作用就已有认识。w1550 BC已有文献记载。w在16世纪，瑞士著名医生Paracelsus提出有毒物的剂量反应。“Everything is a poisonit is only the dose that makes it not a poison”w18世纪西班牙化学家和生理学家Bonaventura Orf
5、ila:现代毒理学的奠基人。-组织和体液中的毒物的化学分析鉴别 -试验动物的系统应用w毒理学在19世纪得到快速发展。三、毒理学的分类三、毒理学的分类X按工作任务范围分：工作毒理学；环境毒理学；生态毒理学；法医毒理学；临床毒理学。X按外源性化合物的类型分：食品毒理学；金属毒理学；药物毒理学；放射毒理学。X按研究手段分：分子毒理学；细胞毒理学；组织毒理学；遗传毒理学；免疫毒理学。毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学、环境毒理学与其它基础科学的联系毒理学是典型的综合科学：毒理学临床毒理学营养毒理学环境毒理学职业毒理学
6、医药学诊断化学病理学营养学食品学分析化学环境科学生态学环境化学生理学病理学生物化学免疫学遗传学其它职业医学四、环境污染物(一)环境污染物的种类环境污染物的种类w1 1化学类：化学类：主要有无机物（汞、镉、砷、铬、铅、氰化物、氟化物等）、有机物（有机磷、有机氯、多氯联苯、酚、多环芳烃等）w2 2物理类：物理类：主要有噪声、振动、放射性、非电离电磁波、热污染等。w3 3 生物类：生物类：细菌、病毒、原虫等病原微生物w其中化学性污染物是主要的、大量的。是我们这们课程主要的研究对象。(二二)环境污染对机体作用的特点环境污染对机体作用的特点w1、接触剂量小w2、长时间内反复接触甚至终生接触w3、多种污染
7、物同时作用于机体w4、接触人群的易感性差异较大(三三)环境污染物与机体的交互作用环境污染物与机体的交互作用环境因子环境因子信息传递通路信息传递通路细胞基因组细胞基因组编码功能蛋白：适应或代偿环境因素的不利影响编码功能蛋白：适应或代偿环境因素的不利影响错误应答：周期调控失常错误应答：周期调控失常五、环境毒理学的五、环境毒理学的研究对象、内容及意义研究对象、内容及意义w研究对象：研究对象：对各种生物特别是对人体产生危害的各种环境污染物，包括物理性、化学性及生物性污染物，其中以环境化学物为主要研究对象。w研究内容和任务：研究内容和任务：环境污染物及其转化产物对机体的损害及作用机理探索污染物对人体健康
8、损害的早期观察指标定量评定有毒环境污染物对机体的影响环境毒理学的作用和意义：环境毒理学的作用和意义：w 环境有毒物的毒理学评价：毒性鉴定、危险度评估。w 在环境监测和人群健康影响研究中的应用w 在制定环境卫生基准中的应用w污染物处理保护地球生物圈包括人类在内的各种生物的生存和持续发展六、环境毒理学的研究方法六、环境毒理学的研究方法w试验材料：试验材料：根据研究目的可选用植物、微生物、非哺乳类动物及哺乳类动物。研究方法1.整体内试验（in vivo test）2.体外试验（in vitro test）3.流行病学调查：以已有试验结果、已有知识为基础，采用医学流行病学的调查方法 体内实验法多在整体
9、动物进行，也称整体动物实验。体内实验法多在整体动物进行，也称整体动物实验。体内实验法多在整体动物进行，也称整体动物实验。体内实验法多在整体动物进行，也称整体动物实验。实验动物（实验动物（实验动物（实验动物（laboratory animallaboratory animal）：）：）：）：指经人工培育，对其携带微生物实行指经人工培育，对其携带微生物实行指经人工培育，对其携带微生物实行指经人工培育，对其携带微生物实行控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学研究的动物。控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学研究的动物。控制，遗传背景明确，来源清楚，可用于科学研究的动物。控制，遗传背景明确，来源清
10、楚，可用于科学研究的动物。w一般的实验动物有:狗 w小鼠 w大鼠 w家兔 w豚鼠 w仓鼠 1 1 实验动物和人对外源化学物的反应实验动物和人对外源化学物的反应敏感敏感 性性不同，有时甚至存在着质的差别不同，有时甚至存在着质的差别2 2 高高剂量剂量向低剂量向低剂量外推外推的不确定性的不确定性3 3 小小数量数量实验动物到大量人群实验动物到大量人群外推外推的不确的不确 定性定性4 4 成年成年健康健康动物向年老体弱及患病个体动物向年老体弱及患病个体外外 推推的不确定性的不确定性实验动物的毒理学实验资料外推到人实验动物的毒理学实验资料外推到人群接触的安全性时的不确定性群接触的安全性时的不确定性1
11、1 化学物在实验动物产生的作用，可以化学物在实验动物产生的作用，可以外推外推 于人于人。基本假设。基本假设 人是人是最敏感最敏感的动物物的动物物 种；种；人和实验动物的生物学过程与人和实验动物的生物学过程与体重体重 (或体表面积或体表面积)相关。相关。2 2 实验动物必须实验动物必须暴露于高剂量暴露于高剂量，这是发现对，这是发现对 人潜在危害的必需的和可靠的方法。人潜在危害的必需的和可靠的方法。3 3 成年的健康成年的健康(雄性和雌性未孕雄性和雌性未孕)实验动物和实验动物和 人可能的人可能的暴露途径基本一致暴露途径基本一致。描述毒理学试验的基本原则描述毒理学试验的基本原则 w按照染毒时间的长短
12、按照染毒时间的长短：急性毒性试验急性毒性试验(acute toxicity)，一次或24小时；亚急性毒性试验亚急性毒性试验(subacute toxicity)，15-30天；亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验(subchronic toxicity)，1-3个月；慢性毒性试验慢性毒性试验(chronic toxicity)，6个月-2年，低剂量反复染毒w按照实验目的的不同按照实验目的的不同：繁殖实验、蓄积实验、代谢实验及“三致实验”体外实验法：体外实验法：植物、微生物、动物体外试验（器官、组织、细胞、亚细胞、分子水平试验）研究方法研究方法 流行病学研究流行病学研究 受控的临床研究受控的临床研究 毒
13、理学体内试验毒理学体内试验 毒理学体外试验毒理学体外试验优点优点 真实真实的暴露条件的暴露条件 规定的限定规定的限定暴露条件暴露条件 易于控制易于控制暴露条件暴露条件 影响因素少，影响因素少，易于控易于控 在各化学物之间发生在各化学物之间发生相相 在在人群人群中测定反应中测定反应 能测定能测定多种效应多种效应 制制 互作用互作用 对对某组人群某组人群(如哮喘如哮喘)能评价能评价宿主特征宿主特征的作用的作用 可进行某些可进行某些深入深入的研的研 测定在测定在人群人群的作用的作用 的研究是有力的的研究是有力的 (如：性别、年龄、遗如：性别、年龄、遗 究究(如：机制，代谢如：机制，代谢)表示表示全部
14、的人全部的人敏感性敏感性 能测定效应的能测定效应的强度强度 传特征等和其他调控因传特征等和其他调控因 人力物力人力物力花费较少花费较少 素饮食等素饮食等)能能评价机制评价机制缺点缺点 耗资、耗时多耗资、耗时多 耗资多耗资多 动物暴露与人暴露相关动物暴露与人暴露相关 不能全面反映毒作用不能全面反映毒作用 多为回顾性，无健康多为回顾性，无健康 较低浓度和较短时较低浓度和较短时 的不确定性的不确定性 不能作为毒性评价和不能作为毒性评价和 保护保护 间的暴露间的暴露 受控的饲养条件与人的受控的饲养条件与人的 危险性评价的最后依危险性评价的最后依 难以确定暴露，有混杂难以确定暴露，有混杂 限于较少量的人
15、群限于较少量的人群 实际情况不一致实际情况不一致 据据 暴露问题暴露问题 (一般一般50)50)暴露的浓度和时间的模暴露的浓度和时间的模 难以观察慢性毒作用难以观察慢性毒作用 可检测的危险性增加必可检测的危险性增加必 限于暂时、微小、限于暂时、微小、式显著地不同于人群的式显著地不同于人群的 需达到需达到2 2倍以上倍以上 可逆的效应可逆的效应 暴露暴露 测定指标较粗测定指标较粗(发病率，发病率，一般不适于研究最一般不适于研究最 死亡率死亡率)敏感的人群敏感的人群 毒理学研究方法的优缺点毒理学研究方法的优缺点基因水平上的研究基因水平上的研究 1、识别易感基因、识别易感基因w环境应答基因环境应答基
16、因(环境易感基因环境易感基因)：对环境因子具有特定的反应，影响人体对有害环境因子（特别是环境化学物）易感性的基因。w人类对环境因素易感的基因非常之多，总称为环境基因组环境基因组。w易感性形成的原因：易感性形成的原因：代谢酶的遗传多态性；修复能力的差异；受体因素；宿主因素等多方面。2、以癌前病变为主，寻找相关的标志物，为癌的早期诊断、早期预测、早期治疗提供依据。环境基因组计划(EGP)两个主要目标：两个主要目标：w 促进识别环境暴露后决定疾病危险差异的环境反应基因结构与功能上的多态性。w 促进疾病病因学中基因环境交互作用的流行病学研究。w最最终终目目标标：绘制所有环境反应基因中易感基因的多态性结构变异谱并阐明各自的功能，为疾病危险度的评价、病因学研究及痰病防治提供理论依据。环境毒理学的发展方向环境毒理学的发展方向w1、多种环境污染物对机体的联合作用w2、环境污染物在环境中的降解和转化产物及其引起的生物学变化w3、进一步研究致畸作用的机理w4、早期观察的敏感指标：环境污染物对动物神经功能、行为表现、免疫机能的影响w5、环境污染物化学结构与毒性作用的关系w6、由细胞水平研究提高到分子水平