Cpt 0.绪论
1. 食品毒理学的定义
食品毒理学:研究食品中有毒有害化学物质的性质、来源及对人体的损害作用及作用机制,评价其安全性,并确定其安全限量,以及提出预防管理措施的一门学科
食品毒理学的目标:通过安全性毒理学评价,制定安全限量,提出食品中有毒有害物质的预防及管理措施,保障食品安全
食品毒理学的学科任务:研究食品中有毒有害物质的来源与性质,阐明这些有毒有害物质对人体损害作用的一般规律,研究评定此种损害作用的方法,制定这些有害物质在食品中的安全限量标准
食品毒理学的研究内容
研究毒物的来源与性质
外来化学物(外源性化合物)
内源毒素(内源性化合物)
生物源性
药物残留
贮藏及加工方式产生
人为因素
研究毒理学机制及毒性特征
致畸、致癌、致突变
毒作用的性质及特征
毒物的体内过程
毒理学安全性评价
对于新材料及新资源
对于新的工业三废
对于新的农业生产资料
提出标准和防控措施
内源毒素举例
黄花菜:秋水仙素 →焯水去除
苦杏仁:氢氰酸 → 泡水隔夜去除
工业三废:致畸、致癌、致突变
有毒有害物质的分类
化学性
生物性
物理性
2. 食品毒理学的研究方法
流行病学调查
化学分析
动物试验
分类:体内试验 in vivo tests、体外试验in vitro tests
微生物试验
主要用 Ames 试验检测三致作用
安全性评价及安全限量制定
通过一系列毒理学试验,综合其他因素,制定出限量
分子生物学方法
三致作用:致畸、致癌、致突变
3. 食品被污染的主要途径
农药污染
工业三废污染
霉菌污染
兽药残留污染
运输污染
加工污染
事故性污染
4. 预防食品污染的主要措施
限制和禁止一些高残留农药和兽药的使用,提倡高效、低毒、低残留的药物
加强农畜产品收购检验,促进绿色食品生产
整治环境污染,减少食品污染环节
严格兽药及各种饲用添加剂的安全性评价和管理,严格执行宰前清除事件和应用限制等使用规范
加强责任心,杜绝食品在加工、包装、储藏、运输等环节的人为污染
Cpt 1.食品毒理学基本概念
1. 毒物与中毒
毒物:在一定条件下、一定量的某一物质,经过一定途径进入机体后,在组织器官内发生化学或物理化学的作用,引起机体机能性或器质性的病理变化,甚至造成死亡
毒物和非毒物之间无绝对界限,条件、剂量不同常会导致二者相互转化
毒素:毒物的一种,特指由活的生物有机体产生的一类特殊毒物
毒素的分类
植物毒素
动物毒素
霉菌毒素
细菌毒素
内毒素:存在于细菌细胞内的毒素,G- 菌产生
外毒素:由细菌细胞合成后排出菌体外的毒素,由 G+ 菌产生
中毒:毒物进入机体后,引起相应的病理过程
2. 毒性与剂量
毒性:指某种毒物对机体的损害能力
剂量:动物机体每公斤体重接触毒物的量
单位:mg/kg 体重
同一毒物,同一剂量,如果接触途径不同,引起的毒性反应不同
毒作用:又称毒性作用,指毒物对动物有机体产生的生物学损害作用
3. 非损害作用
代偿能力:当体内组织或器官局部发生病变时,病变部功能降低,此时健部组织通过自身功能的加强来弥补病变部功能不足的能力
内稳态:指机体保护内在环境稳定不变的一种倾向或能力
功能容量:以解剖学、生理学、生物化学或行为学方面的各项指标来表示
应激状态:是指各种外界不利因素引起机体的所有非特异性生物学作用的综合表现
4. 联合毒性作用
相加作用:两种或以上的毒物作用于机体,对机体产生的总效应等于各毒物单独效应之和
协同作用:两种或两种以上的毒物作用于机体,其产生的总效应大于各个毒物单独效应之和
拮抗作用:两种或两种以上的毒物作用于机体,两者之间的毒性可以相互削弱,使其对机体产生的总效应小于各毒物单独效应之和
独立作用:两种或两种以上的毒物作用于机体,由于各自毒作用的受体、部位、靶器官不同,且所引起的生物学效应亦不相互干扰,各自表现各自的毒性效应
加强作用:一种化学物对某器官或系统并无毒性,但与另一种化学物同时暴露时使其毒性效应增强
5. 靶器官
靶器官:毒物吸收进入体内以后直接选择性发挥毒性作用的组织器官称为毒作用的靶器官
6. 生物标志物
生物标志物:指各种环境的因子对生物机体作用所引起的机体组织器官、细胞、亚细胞水平的生理、生化、免疫和遗传等任何可测定的观测值的改变,也包括通过生物学屏障进入体内的化学物质或其代谢产物代谢产物的可监测指标
生物标志物的分类
暴露生物标志物:指各种组织、体液或排泄物中存在的外源性化学物质及其代谢产物,或它们与体内靶分子或细胞相互作用的产物
效应生物标志物:在一定的暴露物作用下,机体产生的相应可测出的生理、生化、行为等方面的异常或病理组织学方面的改变
易感生物标志物:反映机体对化学物质毒作用敏感程度的信息
Cpt 2.毒性的表示方法
1. 致死剂量
致死剂量:指引起实验动物死亡的剂量或浓度
绝对致死剂量 LD100 :指引起受试动物组全部死亡的最小剂量或浓度
半数致死剂量 LD50 :指引起受试组中一半动物死亡的最小剂量或浓度
最小致死剂量 MLD :指引起受试组中个别动物死亡的最小剂量或浓度
最大耐受剂量 MTD/LD0 :指全组受试动物全部存活的最大剂量或浓度
最大无作用剂量 MNED/ED0 :指受试物在一定时间内,以一定方式和途径与机体接触,未能观察到对机体造成任何损害作用或使机体出现任何异常反应的最高剂量。也称为未观察到作用剂量 NOEL
常以 NOEL 为基础制定某种外来化合物在食品中的每日允许摄入量 ADI 和最高容许残留限量 MED
毒性表示方法缩写表
LD:lethal dose
MLD:minimal lethal dose
MTD:maximal tolerance dose
MNED:maximal no-effect dose
NOEL: no-observed effect level
ADI:acceptable daily intake
MRL:maximal residue limit
MED:minimal effect dose
2. 残留限量
每日允许摄入量 ADI :指人终生每日摄入某种化学物质,对健康没有任何已知的各种机急性、慢性毒害作用等不良影响的剂量
单位:mg/kg 体重·d
ADI= NOEL / SC
SC:安全系数,对非致癌物 SC 一般取 100
最高容许残留量 MRL :指允许在食品表面或内部残留药物或化学物质的最高含量
单位:mg/kg
MRL = (ADI * bw)/(人体每日食物摄入量 * 食物系数)
食物系数(%):待制定食物占食物总量的百分率
bw:人群平均体重
3. 休药期(宰前清除时间)
也称为廓清期或消除期
休药期:指一种药物从给动物用药开始一直到允许屠宰及其产品许可上市的时间。
在此期间,药物经吸收、分布、代谢、排泄,残留量降到最高残留限量MRL及以下,人食用这些动物产品后对人体无害
植物也有类似休药期的概念
造成动物性食品中不合格残留的因素
在休药期前屠宰动物
屠宰前用药物掩盖临床症状,以逃避宰前检查
用未经批准的药物添加剂饲喂动物
药物标签上的用法指示不当,造成不符合规定的残留
肉品中的抗生素残留,主要是滥用所致
4. 食品中的三致物
致癌物:致癌物是指能引起人体组织器官产生癌变的物质,这种作用称为致癌作用
分类:启动剂、促癌剂致突变物:对机体遗传物质具有诱变作用的一类物质
致畸物:能引起子代产生先天性畸形的一类物质
Cpt 3. 毒物的体内过程
1. 毒物的跨膜转运
注意
为了应付考试,按照上面直接整理自课本《食品毒理学(第一版)》(李建科编著)原文的表记忆即可,但这里结合《细胞生物学(第五版)》(丁明孝等编著)的有关内容,将课本上不严谨或未明说之处一一勘误如下:
关于易化扩散与主动转运载体类型的问题
课本上将参与易化扩散与主动转运的蛋白统称为“载体”,这实际上是不严谨的,应更正为如下表述:膜转运蛋白参与易化扩散,载体蛋白参与主动转运。
膜转运蛋白分两种:载体蛋白、通道蛋白。二者均可介导易化扩散,但其中只有载体蛋白才可介导主动转运
基于如上解释,读者不难发现课本 P.34 最上面的图 3-2 也不严谨的
关于参与胞饮和吞噬的蛋白的补充
吞噬作用和胞饮作用统称为胞吞作用
上表只是笼统地提出有多种蛋白介导了胞饮和吞噬作用,实际上依据胞吞作用类型的不同,介导的蛋白也不尽相同,有心的读者可自行翻阅相关资料探索
关于课本 P.35 对易化扩散的表述
课本提到葡萄糖从胃肠道(实际上没有胃)到血细胞,进而运输到组织细胞的过程均为易化扩散,这没问题,但是,部分读者看到此处可能会想当然以为葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式也是易化扩散,这就不正确了。葡萄糖进入小肠上皮细胞的方式实为耦联了 Na+ 离子运输的继发性主动转运
从这个例子可以看出,继发性主动转运的间接动力虽然还是 ATP(钠钾泵消耗 ATP 以制造 Na+ 离子浓度差),但直接动力却是离子浓度差,故上表对主动转运动力来源的表述也并不十分严谨
简单扩散的影响因素
外来化合物的脂溶性 脂溶性越强的小分子越容易通过
外来化合物的电离或离解状态 非离解状态容易通过
滤过(膜孔过滤):仅允许水及亲水性小分子通过
主动运输的特点
耗能
需要载体参与
当化合物浓度达到一定程度时,载体饱和,转运即达到极限
具有选择性
基本相似的化合物可出现竞争性抑制
特殊转运(专门转运):包括易化扩散、主动转运、胞吞作用 因其都具有选择性
2. 毒物进入细胞的主要方式
脂溶性毒物进入细胞的主要方式为简单扩散 细胞难以阻止
生物膜对脂溶性毒物的无选择性吸收,导致其富集在活的生物体中,从而造成毒害
水溶性毒物进入细胞的主要方式为通过水相孔膜滤过 大多数细胞可有效阻止
3. 毒物的吸收
毒物的吸收方式
消化道吸收
呼吸道吸收
皮肤吸收
人体的消化道
口腔 - 咽 - 食道 - 胃 - 小肠 - 大肠 - 直肠 - 肛门
外来化合物在小肠和胃中的吸收方式主要是通过简单扩散 (课本原文,此处存疑)
胃内,酸性物质不离解,故易吸收;碱性物质则反之
小肠上皮细胞水性孔道直径约 0.4 nm,故相对分子量小于 100~200 的水溶性分子可滤过吸收
胃肠道吸收外来化合物的影响因素
当胃肠蠕动减缓时,吸收增加;蠕动增强时,胃肠内容物通过加速,吸收减少
外来化合物的溶解度及分散度亦起影响。分散度较大者易吸收
胃肠道酸碱度
胃肠道内容物状况能促进或抑制毒物吸收
胃肠道内容物对毒物吸收的影响
当胃内充满食物、蛋白质时 ➡️ 抑制吸收
水溶性差的物质遇油脂易吸收
钙、镁、铝、磷酸盐或草酸盐可与某些毒物结合,抑制机体对其的吸收
重金属及其盐类可以蛋白质结合形成不溶性沉淀物,从而影响其吸收
4. 毒物的分布
蛋白贮库:毒物吸收进入血液后与血浆球蛋白可逆性结合所形成毒物的贮库(蛋白冠)
一些脂溶性毒物易与脂肪组织结合形成“脂肪贮库”,从而(暂时)不显示出其毒效应。减肥时,贮存毒物的脂肪组织被动员消耗,才显示出其毒效应
许多毒物的靶器官为肝脏和肾脏
肾脏含巯基蛋白多,Hg、Cd、Pb 等重金属易与之结合
CO、对硝基苯酚胺易与 Hb 结合而分布于红细胞中
I2 主要分布在甲状腺中
(体内 90%的)铅、锶甚至四环素等有机药物易沉积在骨骼中
总结:体内毒物的分布
蛋白贮库
肝肾贮库
脂肪贮库
骨骼贮库
体内屏障
血脑屏障
胎盘屏障
5. 毒物的排泄
经肾排泄
经胆汁排泄
经乳汁排泄
其他途径排泄(呼吸道、汗液、唾液、毛发等)
肾脏排泄的途径
肾小球滤过
肾小管重吸收:简单扩散 + 主动转运
肾小管排泄(肾小管分泌):主动转运
影响肾脏排泄的因素
物质的溶解性
尿量和酸碱度
渗透压
6. 毒物的生物转化
共氧化反应:在前列腺素生物合成过程中有一些外来化合物可同时被氧化,称为共氧化反应 如花生四烯酸合成前列腺素 H2 的反应
参与的酶一般为过氧化物酶
7. 影响生物转化的因素
毒物本身的影响:包括毒物对代谢酶的抑制作用和诱导作用
种属和个体差异的影响
年龄及性别的影响
营养状况的影响
Cpt 4. 毒物动力学
1. 房室模型
房室模型:将机体看成一个系统,根据系统内部毒物的体内过程和分布速率差异,将机体氛围若干房室,同个房室内具有相同或相似的速率过程,以定量地分析毒物或药物在体内的动态变化规律
一室模型:毒物进入体内后,均匀地分布到全身各组织器官和体液中,迅速达到动态平衡,然后通过结构转化或排泄消除的模型
二室模型:药物进入体内后,能很快进入机体的某些部位,但对另一些部位则需要一段时间才能完成,因而将机体划分为毒物分布均匀程度不同的两个房室
二室模型中的中央室与周边室
中央室:毒物以较快速率分布的房室
血液及血流丰富等组织器官,如心、肝、脾、肺、肾等属中央室
周边室:毒物以较慢速率分布的房室
血液供应较少,药物分布缓慢的组织器官,如骨骼、脂肪、肌肉等属周边室
多室模型:在周边室中又有一部分组织器官或细胞内药物分布特别缓慢,还可以从周边室划分出第三隔室,分布较快的称“浅外室”,分布较慢的称为“深外室”,由此形成多室模型
2. 毒物动力学参数
半衰期 t1/2 :指某一药物在体内的量或血浆浓度通过各种途径消除一般所需的时间
一室模型中:t1/2 = ln2 / k
表观分布容积 V :指药物在体内分布达到平衡时,体内总药量按照血药浓度分布所需的总容积。其数值大小能表示出药物的特性。
V = x / c
x:体内药物量
c:血药浓度
药物的脂溶性高 ➡️ 易进入细胞内 ➡️ V 大
体清除率 CLB :指单位时间内从体内消除的药物表观分布容积数,用以比哦啊室机体从血浆或血液中清除药物的速率或效率
单位:mL/(min·kg)
Cpt 5.化学物质的毒理机制
1. 自由基与氧化损伤
自由基:具有不成对电子的原子和分子
生物体内存在一整套低于自由基损伤的防卫系统,其主要成员有:SOD、CAT、GSH-Px 等酶分子,以及维生素 C、维生素 E、GSH、尿酸、组氨酸、半胱氨酸等非酶物质
抗氧化物质的缩写
SOD:超氧化物岐化酶
CAT:过氧化氢酶
GSH-Px:谷胱甘肽过氧化物酶
GSH:谷胱甘肽
2. 化学物质的结构与毒性的关系
a. 官能团与毒性的关系
结构中烃基可增高其脂溶性,因其渗透力增高,毒性也相应增强
结构中含卤素会使分子极化程度增加,更易与酶系统结合,使毒性升高
芳香族化合物中进入羟基后,极性增高,毒性也随之增加
结构中含酸基(羧基&硫磺基),水溶性及理解度增加,脂溶性降低,因而难以渗入组织,毒性下降。酸基酯化后,脂溶性上升,毒性增强
醛的毒性大于酮
毒性大小:伯胺 > 仲胺 > 叔胺
b. 多环结构与毒性的关系
三环及以下无毒性 如苯、萘、蒽
四环部分物质有弱致癌性
五环物质强致癌 尤以苯并芘最毒
六环及以上致癌性减弱至无
Cpt 6.一般毒性作用及其试验与评价方法
1. 急性毒性试验
急性毒性试验:试验动物一次或 24 h 内多次接触受试物后在短期内所产生的毒性效应及反应
观察时间:7 d
观察范围:7-28 d
急性毒性试验的目的
测定和计算出受试物的致死剂量及其他毒性参数,主要获得受试物对某种试验动物以某种接触途径的 $LD_{50}$ 值
了解受试物对动物机体的急性毒性特征、靶器官和剂量-反应关系
研究受试物在动物体内的动力学变化规律
为下一步的亚慢性、慢性毒性试验及其他毒理学试验的剂量设计和观察指标选择提供依据
染毒方式的原则:尽量使受试物语人的实际接触途径一致
观察指标:
观察中毒出现的症状和时间
死亡数及时间
剖检、生化及病理学检查
2. 亚慢性毒性试验
亚慢性毒性试验:试验动物连续多日接触较大剂量外来化合物所引起的毒性作用
试验期:3-6 m
亚慢性毒性试验的目的
进一步探索受试物的毒作用特点和靶器官
了解受试物有无蓄积作用,是否产生耐受性
分析受试物的剂量-效应关系
初步估计最大无作用剂量 NOEL 和最小有作用剂量 MED
为慢性毒性试验的剂量设计和观察指标提供依据
为受试物的毒理机制研究提供基础资料
3. 蓄积性毒性试验
蓄积性毒性试验:对试验动物多次间隔给予小剂量受试物,评价给予受试物的时间间隔和剂量超过机体解毒和排泄能力,在体内蓄积并引起毒性作用的试验
蓄积性毒性试验的目的
了解受试物是否具有蓄积性及蓄积性的大小
评定该化合物是否可能引起潜在的慢性毒性危害
为制定有毒物质在食品中的卫生限量标准时,为安全系数的选择提供参考
确定该受试物可否用于食品供人类长期食用
4. 慢性毒性试验
慢性毒性试验:评价试验动物长期小剂量反复接触受试物所引起的毒性效应
试验期:几乎终生
慢性毒性试验的目的
确定受试物的最小有作用剂量 MED 和最大无作用剂量 NOEL
为制定受试物在食品中的安全限量,如人体的 ADI 值,以及为危险度评价与管理提供毒理学依据
进一步研究慢性毒作用特点、靶器官及毒理机制,为将动物试验结果外推到人的安全系数选择提供参考
Cpt 7.特殊毒性作用及其试验与评价方法
1. 生殖毒性试验
生殖毒性试验:主要研究外来化合物对生殖细胞发生、卵细胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩、哺乳过程的损害作用及其评定
生殖毒性试验的目的:检验受试物或其代谢产物对成年哺乳动物的生殖功能和生育力的影响
2. 发育毒性试验
发育毒性试验:主要研究外来化合物对胚胎发育、胎仔发育以及出生幼崽发育的影响及其评定,其中主要为致畸试验
发育毒性试验的目的:通过技术胚胎或胎仔吸收或死亡数,测量胎仔的重量和性别比,检查外观、内脏和骨骼的形态,来识别受试物有无对胚胎或胎仔的致死、致畸或其他毒性作用
致畸作用有极为明确的敏感期,应精确掌握动物接触受试物的时间,必须在器官发生期
3. 致突变试验
致突变试验:评价外来化合物致突变性的试验
致突变试验的目的
检测外来化合物的致突变性,预测其对哺乳动物和人的致癌性
检测外来化合物对哺乳动物生殖细胞的遗传毒性,预测其对人体的遗传危害性
Ames 试验
即:鼠伤寒沙门氏菌基因缺陷型的回复突变试验
原理:鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型菌株不能合成组氨酸,故其在缺乏组氨酸的培养基上仅有少数自发回复突变的细菌生长,若有致突变物存在,则营养缺陷型菌株回复突变成原养型,因而能生长形成菌落。据此可判断受试物是否为致突变物
微核试验
微核:在有丝分裂后期,染色体断裂形成的染色单体或无着丝粒断片或环
微核试验既能检测出断裂剂,又能检测出有丝分裂毒物
4. 致癌试验
致癌试验:评价外来化合物是否具有致癌性,以及进行剂量反应关系分析,推算可接受的致癌危险度剂量,或人体实际可能接触剂量下的危险性
致癌试验的目的:
致癌物的最终确定
致癌危险性的定量评价
Cpt 8.食品中天然存在的有毒物质
生物碱和苷类部分为重点
Cpt 9.食品加工过程中形成的有毒有害物质
Cpt 10.有害元素对食品污染及其毒理学安全性
1. 食品中的有害元素、来源及危害
主要有害元素
铅 Pb
汞 Hg
镉 Cd
砷 As
氟 F
来源
自然环境
环境污染
食品加工
危害
代谢富集
生物富集(浓缩作用)
代谢转化作用
直接毒性作用
2. 铅 Pb
铅在体内的分布
肝、肾
最终在骨骼中富集
铅在骨骼中富集的危害
钙与铅在体内有相同的代谢方式。因此,铅在骨骼中的富集会导致血液中游离的钙离子浓度升高,身体对钙的吸收也减少
危害
铅的慢性中毒可引起造血障碍,关节痛,牙齿上出现蓝色的铅线
3. 汞 Hg
汞的分类
无机汞、金属汞:毒性较小 其中,升汞(氯化汞)毒性最强
有机汞:毒性较大 其中,甲基汞毒性最强
4. 镉 Cd
半衰期长达 30 年
发病机制
蓄积在肾脏,损害肾小管,尿钙增多
损伤肠粘膜,减弱人体对钙的吸收
慢性毒性
肾损伤
贫血
骨痛病 牙齿上出现黄色的镉环
高血压、动脉硬化
三致作用
5. 砷 As
3 价砷吸收率和毒性大于 5 价砷
砒霜(As2O3)中的砷属于 3 价
发病机理
抑制酶活性(砷可与蛋白中的巯基结合) 肾脏中含巯基的蛋白多
损伤血管神经功能
抑制 ATP 合成
抑制 ATP 合成
元素砷无毒
毒性作用
皮肤过度角化
皮肤色素沉积或出现脱色斑点
周围神经炎
多发性皮肤癌
6. 氟 F 【本章重点】
亲骨性元素
预防龋齿
发病机制
可从血液中夺取钙、镁离子,使血钙、血镁降低,从而提高神经肌肉兴奋性
破坏钙、磷代谢
抑制(含钙)酶的活性
慢性中毒症状 主要变现在骨、齿
氟骨症
氟斑牙
7. 化妆品中的重金属
砷
汞
铅
完
您可以随时取消订阅