食品安全导论第六章食品毒理学与食品安全课件.ppt

1、1231、基本概念41、基本概念5（1）描述毒理学）描述毒理学（Descriptive toxicology）直接研究的是直接研究的是毒性鉴定毒性鉴定，以期为安，以期为安 全性评全性评价和危险度管理提供信息；还价和危险度管理提供信息；还 可为化学物可为化学物的毒作用机制研究提供重的毒作用机制研究提供重 要线索要线索2.2.毒理学主要三大研究领域毒理学主要三大研究领域6（2）机制毒理学）机制毒理学（Mechanistic toxicology）阐明化学物是如何产生毒作用的，为建阐明化学物是如何产生毒作用的，为建 立敏感的预测试验，安全性评价，设计立敏感的预测试验，安全性评价，设计 和生产安全性的

2、化学物及化学性疾病的和生产安全性的化学物及化学性疾病的 诊断和治疗提供依据诊断和治疗提供依据 789101112毒理学研究方法毒理学研究方法整体动物试验整体动物试验 体外试验体外试验 人体观察人体观察 流行病学研究流行病学研究一般毒性一般毒性试验试验特殊毒性特殊毒性试验试验l急性 l亚急性 l亚慢性 l慢性l皮肤和眼刺激性 l致敏性等 l致突变 l致畸 l致癌 l发育与生殖毒性 l离体器官离体器官:心、肝、肺、肾、脑 l细胞细胞:原代细胞、细 胞株、细胞系l 细胞器细胞器:线粒体、微粒 体、胞核l临床毒理学临床毒理学研究研究:中毒事故的处理 或治疗 l志愿者研究志愿者研究:低浓度、短时间、可逆

3、性 l描述流行描述流行病学研究病学研究:提出病因假说 l分析流行分析流行病学研究病学研究:验证病因假说,明确因果关系13141516171819例、磺胺类兽药OONHH0.23nm0.67nmSOONHHRN-0.24nm0.69nmHNH2COOHNNNNHNHOHNH2COOHNNNNHOHNH2OPOOHO POOHOH二氢叶酸L-谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶四氢叶酸二氢叶酸合成酶NH2SO2NHRNNNNHOHNH2NHSO2NHR二氢喋啶焦磷酸酯二氢喋啶焦磷酸酯磺胺类药物作用部位磺胺类药物作用部位作用机制二氢喋啶对氨基苯甲酸2324毒性和毒效应的区别毒性和毒效应的区别:毒性是化

4、学物固有的生物学性质，无法改变，毒性是化学物固有的生物学性质，无法改变，而毒效应是化学物毒性在某些条件下引起机而毒效应是化学物毒性在某些条件下引起机体健康有害作用的表现，改变条件就可能影体健康有害作用的表现，改变条件就可能影响毒效应。响毒效应。2526272829p外源化学物对机体的损害作用（外源化学物对机体的损害作用（adverse adverse effect)effect)是指影响机体行为的生物学改变，功是指影响机体行为的生物学改变，功能紊乱或病理损害，或者降低对外界环境应激能紊乱或病理损害，或者降低对外界环境应激的反应能力。的反应能力。30313233343536373839保护了高危

5、人群保护了高危人群就保护了整个人群就保护了整个人群p高危险人群高危险人群:易受环境因素损害的那部分易感人群称易受环境因素损害的那部分易感人群称为高危险人群（为高危险人群（high risk group),在同一污染环境中，在同一污染环境中，高危险人群比正常人出现健康危害早而且程度也严重。高危险人群比正常人出现健康危害早而且程度也严重。p构成这种易感性的生物学基础：构成这种易感性的生物学基础：年龄，性别，遗传因素，营养及膳食情况，疾病状况，年龄，性别，遗传因素，营养及膳食情况，疾病状况，其它其它40接触标志接触标志效应标志效应标志暴露暴露吸收剂量吸收剂量靶剂量靶剂量生物学效应生物学效应健康效应健

6、康效应易感性标志易感性标志图图2-2 从暴露到健康效应的模式图和与生物学标志的关系从暴露到健康效应的模式图和与生物学标志的关系414243444546474849对称对称S S形曲线形曲线：当群体：当群体中的全部个体对某一化中的全部个体对某一化学物质的敏感性差异呈学物质的敏感性差异呈正态分布正态分布时，剂量与反时，剂量与反应率之间的关系表现为应率之间的关系表现为对称对称S S形曲线。形曲线。5051常用引起常用引起5050反应率的反应率的剂量来表示化学物质的剂量来表示化学物质的毒性大小。毒性大小。如半数致死剂量、如半数致死剂量、半数中毒剂量、半数效半数中毒剂量、半数效应剂量等。应剂量等。525

7、3545556575859肝脏的首过消除（first pass elimination）：经胃肠道吸收的外源化学物通过门静脉系统首先到达肝脏，进行生物转化后，再进入体循环。60616263排泄途径尿液粪便肺脏汗腺乳汁64肠肝循环肠肝循环(enterohepatic circulation)(enterohepatic circulation)是指部分外源化学物在生物转化过程中形成结合物，并以结合物是指部分外源化学物在生物转化过程中形成结合物，并以结合物的形式排出在胆汁中；肠内存在的肠菌群以及葡萄糖苷酸酶，可的形式排出在胆汁中；肠内存在的肠菌群以及葡萄糖苷酸酶，可将部分结合物水解，则使外源化学物

8、又重新被吸收的过程将部分结合物水解，则使外源化学物又重新被吸收的过程 毒理学意义：排泄速度减慢、延长生物半减期、毒作用持续时间毒理学意义：排泄速度减慢、延长生物半减期、毒作用持续时间延长延长LiverDrug65接触排泄接触吸收再吸收代谢吸收分布排泄图3-1 外源化学物在体内的动态过程661、基本概念一、生物转化的意义671、基本概念68代谢活化产物：1、生成亲电子剂；（最常见）2、生成自由基；3、生成亲核剂；（少见）4、生成氧化还原剂。（少见）69(一)一、生物转化反应类型70（1）细胞色素P450酶系 微粒体细胞色素P450酶系又称为微粒体混合功能氧化酶（MFO）。血红蛋白类（细胞色素 P

9、450和细胞色素 b5）黄素蛋白（NADPH细胞色素450还原酶和 NADH细胞色素b5还原酶）磷脂（磷脂酰胆碱）71细胞色素P-450氧化酶位于内质网，内质网的碎片称为微粒体。在氧化反应中，O2起了“混合”作用，即一个氧原子还原为水，另一个氧原子进入底物中。因此，这些酶称微粒体混合功能氧化酶（MFO）。727374C2H5OPC2H5OSONO2C2H5OPC2H5OOONO2对硫磷对氧磷R-CH2XRCHOHXRCHO+HXROPROSOR(或SR)?ROPROOOR(或SR)?毒性增大3倍7576对象：含有OH、-COOH、-NH2、-SH的外源化学物或I相代谢产物催化酶：葡萄糖醛酸基转

10、移酶(UDP-glucuronyl transferases,UGT)HNONOOHOHCH2OPO-OO OC CO OO OH HO OH HO OH HO OH HO OOPO-OO尿尿苷苷二二磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸772NAD+2NADH+2H+UDPG脱氢酶糖代谢78例：CCOCCCOHOHOHHHHHHOCOOH+UDPGAOH+UDP苯葡糖醛酸苷UDPGTUGPGA+ROH UGPGT R-O-GA+UDP酶：尿苷二磷酸(UDP)葡萄糖醛酸基转移酶79OHOC6H9O6形成N-葡萄糖醛酸化物NH2NHC6H9O6形成S-葡萄糖醛酸化物SHSC6H9O680OSOOOPOO-

11、OCH2NNNNNH2OOHOPO3H-3-磷酸腺苷5磷酰硫酸81OHSSO3H+PAPSSulfotransferase+PAPNH2NH SO3H+PAPSSulfotransferase+PAP通常，硫酸结合后，亲水性大大加强,毒性降低。但也存在毒性增加的情况。例：在硫转移酶的催化下与醇类、酚类或胺类结合为硫酸酯。苯胺 N-苯基氨基磺酸酯苯酚 硫酸苯酯82HOOCCHNH2H2CCH2CNHOCHCH2SHOHNCH2COOH83例：环氧化物的解毒：环氧溴化苯：强肝脏毒物BrBrOBrOHGS+GSH84COOHOHOHOHCOOHOHOCH3OHO-甲基转移酶SHS CH3S-甲基转移

12、酶NN+CH3N-甲基转移酶HOOC-CHNH2-(CH2)2-S-CH2CH3+NNNNNH2OOHOHS-腺苷甲硫氨酸85CH3CO-SCoA+NH2NHCOCH3+CoASHN-乙酰转移酶86COOHH2NCH2COOH+CONHCH2COOH马马尿尿酸酸苯苯甲甲酸酸甘甘氨氨酸酸N-乙酰转移酶化学毒物吸收、分布、代谢、排泄 与靶分子相互作用 细胞功能失调、损伤细胞修复功能失调 毒 性 第一节 毒物的ADME过程与靶器官概述p毒物的吸收p毒物进入体循环前的消除一、从接触部位进入血液循环1.毛细血管内皮的多孔性2.专一化的膜转运3.细胞器内的蓄积4.可逆性细胞内结合（一）促进毒物分布到靶部位

13、的机制二、从血液循环进入靶部位1.血浆蛋白结合2.专一化屏障3.贮存部位的部分4.与细胞内结合蛋白结合5.从细胞内排出（二）防碍毒物分布到靶部位的机制（三）排泄与重吸收排泄（excretion):是指外源化学物及其代谢产物从血液中消除并返回外界环境的过程。三、增毒与解毒p亲电子剂（electrophiles)p自由基(free radicals)p亲核物(nuclephiles)p氧化还原性反应物(redox-active reductants)（一）终毒物的形成1、亲电子剂u通过插入一个氧原子而产生，氧原子从其附着的原子中抽取一个电子，使其具有亲电性。u共轭双键的形成，使得双键碳之一发生电子

14、缺失。u键异裂形成阳离子亲电物。亲电子剂的形成2、自由基接受一个电子丢失一个电子共价键均裂p分子或原子p带电荷的离子p原子团特征：最外层电子不成对从氧衍生出来的自由基及其产物称为活性氧。例：氧还原成水的过程PQ2+DRNFPQ+DR-.NF-.p-450O2-.O21/2NADPH+H+1/2NADP+百草枯（PQ2+)阿霉素（DR)呋喃妥英（NF)3.亲核物生氰糖苷D-葡萄糖醛或酮-氰醇-氰醇生氰糖苷产生氰氢酸的过程OHOHOOHOOHOHOHOH2COHOHHCNOR1R2-糖糖苷苷酶酶H H2 2O O+OHOHOOHOOHCNCNHOCNHO4.活性氧化还原反应物 肠道细菌还原硝酸盐亚

15、硝酸酯或硝酸酯 谷胱甘肽亚硝酸盐高铁血红蛋白（二）解毒作用无功能基团化学物（苯和甲苯）+功能基团（羟基和羧基）CyP450 含功能基团产物+内源性酸如葡萄糖醛酸、硫酸或氨基酸 转移酶 不活泼的、高度亲水的有机酸排出体外 2亲核物的解毒 亲核物通过亲核功能基团的结合反应进行解毒。p硫酸化p葡萄糖醛酸p甲基化p乙酰化氰离子在人体内的解毒CN-SNOCOOHSCN-随随尿尿排排出出硫硫氰氰酸酸酶酶主主要要途途径径半半胱胱氨氨酸酸（次次要要途途径径）噻噻唑唑氰氰化化物物S S2 2O O3 32 2-S SO O3 32 2-3亲电物的解毒 p可自发发生；p也可由谷胱甘肽S转移酶催化。p特殊解毒机制p

16、其它解毒机制 谷胱甘肽过氧化物酶 H2O2(ROOH)H2O(ROH+H2O)2G SH G S S G NADP+NADPH+H+*此类酶可保护生物膜及血红蛋白免遭损伤 谷胱甘肽还原酶 含硒的谷胱甘肽过氧化物酶 ONOO-ONO-p硒蛋白清除 p过氧化物酶清除p和清蛋白反应p清除O2-和NO.前体ONOO-解毒5蛋白质毒素的解毒 u细胞内外的蛋白酶参与有毒多肽的失活作用。u内源性双巯基蛋白硫氧还蛋白6.解毒过程失效（1）解毒能力耗竭（2）解毒酶失活（3）某些结合反应可被逆转（4）解毒过程有时产生潜在有害副产物 GS.+GS-GSSG-.O2-.第二节 靶分子的反应终毒物与靶标反应并对其功能产

17、生不良影响。终毒物在靶部位达到有效的浓度。终毒物以某种机制与所观察的毒性相关的方式改变靶标分子。靶分子的确定一、反应的类型1.非共价结合 2.共价结合 3.去氢反应 4.电子转移 5.酶促反应 1、靶分子功能失调活化靶蛋白分子，模拟内源性配体；抑制靶分子的功能；蛋白质功能受损；干扰DNA模板功能。二、毒物对靶分子的影响2.靶分子结构的破坏u某些个体，与外源化学物共价结合的蛋白质作为新抗原，激发免疫应答。u有些化学物本身能和蛋白质结合，有些学物的生物转化产物能与蛋白共价结合。后者作为半抗原诱导抗体生成。3、新抗原形成（1）坏死p线粒体渗透性转变（MPT）是由一种跨越线粒体内外膜间的蛋白质孔（巨道孔）开放而引起的。p线粒体Ca2+摄取、m下降、ROS和RNS生成、ATP耗竭和原发性代谢紊乱引起线粒体内膜渗透性转变。3、线粒体渗透性转变及其后果uCytC的丢失将阻断ATP合成，增加O2-.形成，促使细胞走向死亡；u释放的CytC在ATP的共同作用下，与Apaf-1结合，激活caspase-9,启动细胞凋亡。（2）凋亡CytC从线粒体进入细胞的意义3、线粒体渗透性转变及其后果Apaf-1(apoptotic protease-activating factor)强刺激弱刺激溶酶释出，炎症反应ATP(-)ATP