毒物对机体的损害作用：毒物对机体的损害作用： 1. 1.物理性损害物理性损害（惰性气体使氧浓度降低；供血不足惰性气体使氧浓度降低；供血不足惰性气体使氧浓度降低；供血不足惰性气体使氧浓度降低；供血不足） 2. 2.非特异性化学作用非特异性化学作用（强酸、强碱烧伤强酸、强碱烧伤强酸、强碱烧伤强酸、强碱烧伤） 3.3.病理与生理生化损害病理与生理生化损害 对靶器官的选择作用对靶器官的选择作用 对细胞的损害机制对细胞的损害机制第四章第四章 毒性作用机制毒性作用机制b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 决定因素：决定因素： 1. 1.供血量大小；供血量大小； 2. 2.器官的位置与功能；器官的位置与功能； 3. 3.代谢转化的性质与能力；代谢转化的性质与能力； 4. 4.特定的生化条件与过程特定的生化条件与过程； 5. 5.机体的修复能力等。机体的修复能力等。一、对靶器官的选择毒作用一、对靶器官的选择毒作用 度冷丁药物杂质（度冷丁药物杂质（1-1-甲基甲基-4-4-苯苯基基-1,2,3,6-1,2,3,6-四氢吡啶）其代谢酶四氢吡啶）其代谢酶单胺氧化酶在大脑中，该杂质易通单胺氧化酶在大脑中，该杂质易通过血脑屏障攻击多巴胺神经元。过血脑屏障攻击多巴胺神经元。b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理器官的选择性与器官特定生理生化特征有关：器官的选择性与器官特定生理生化特征有关：帕金森病帕金森病 实例：实例：1-1-甲基甲基-4-4-苯基苯基-1-1，2 2，3 3，6-6-四氢吡啶（四氢吡啶（MPTPMPTP） MPTP（度冷丁的杂质度冷丁的杂质） MPTP 单胺氧化酶单胺氧化酶B MPDP+ 线粒体线粒体 MPP+ 中枢神经系统星形细胞中枢神经系统星形细胞b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 三个层次：三个层次： 1. 1.初级事件初级事件 - -生物生物分子水平分子水平损伤损伤 2. 2.次级事件次级事件 - -细胞水平细胞水平损伤损伤 3. 3.三级事件三级事件 - -组织器官组织器官病理改变病理改变二、对细胞的损伤作用二、对细胞的损伤作用b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 1. 生物分子氧化损伤生物分子氧化损伤 2. 共价结合共价结合 3. 巯基状态的改变巯基状态的改变 4. 酶抑制酶抑制 5. 供血不足（缺氧）供血不足（缺氧）？ ( (一一) )初级事件初级事件b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 自由基（自由基（free radicalfree radical）是指能够独立存在含）是指能够独立存在含 有奇数电子的任何原子或原子团。有奇数电子的任何原子或原子团。 类型：类型： 不含氧自由基不含氧自由基 如如H H、CCICCI3 3、R-SR-S、L L、过度金属离子等。、过度金属离子等。 含氧自由基含氧自由基（ROSROS） 如如 O O22、OHOH、H H2 2O O2 2、LOLO、LOOLOO等。等。1. 生物大分子氧化损伤生物大分子氧化损伤自由基自由基b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 是指带电子含氧自由基和化学性质活泼的含氧是指带电子含氧自由基和化学性质活泼的含氧非自由基衍生物的一类物质（含氧自由基）。非自由基衍生物的一类物质（含氧自由基）。 带电子含氧自由基带电子含氧自由基 如：如：O O22、OHOH、LOLO、LOOLOO等。等。 不带电子含氧衍生物不带电子含氧衍生物 如：如：H H2 2O O2 2、HOCIHOCI、对氧化物、氢过氧化物、对氧化物、氢过氧化物 以及环氧化代谢物等。以及环氧化代谢物等。活性氧族（活性氧族（reactive oxygen species，ROS）b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 奇数电子在同一轨道里；奇数电子在同一轨道里； 顺磁性；顺磁性； 化学反应性极高；化学反应性极高； 作用半径短；作用半径短； 生物半衰期极短（生物半衰期极短（以以ss计算计算）；）； 具有亲核性或亲电子性。具有亲核性或亲电子性。自由基的共同特点：自由基的共同特点：b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 1. 1.笼蔽的自由基笼蔽的自由基 - -存在于线粒体内存在于线粒体内 2. 2.自由的自由基自由的自由基 - -存在于胞浆中或细胞外液中存在于胞浆中或细胞外液中 （具有细胞毒性损伤作用）（具有细胞毒性损伤作用）自由基存在形式：自由基存在形式：b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 1. 1.细胞正常生理过程产生细胞正常生理过程产生 酶催化反应；酶催化反应； 内源性物质的氧化反应；内源性物质的氧化反应； 内质网或线粒体产生；内质网或线粒体产生； 2. 2.化学毒物在体内的代谢化学毒物在体内的代谢 化学物分子共价键匀裂；化学物分子共价键匀裂； 氧化还原循环中氧化还原循环中接受一个电子接受一个电子； 如：甲萘醌如：甲萘醌自由基的来源：自由基的来源：b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理机机体体抗抗氧氧化化系系统统b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 氧化应激氧化应激(Oxidation stress) 指由含氧自由基产生的细胞毒效应如细胞内指由含氧自由基产生的细胞毒效应如细胞内 生物大分子氧化损伤等。生物大分子氧化损伤等。 产生条件：产生条件： 1. 1.自由基产生量大于机体的清除能力；自由基产生量大于机体的清除能力； 2. 2.机体抗氧化能力降低。机体抗氧化能力降低。 （如酶性抗氧化系统受损）（如酶性抗氧化系统受损）（如酶性抗氧化系统受损）（如酶性抗氧化系统受损）b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 包括：包括： 脂质分子氧化损伤脂质分子氧化损伤 蛋白质氧化损伤蛋白质氧化损伤 核酸氧化损伤等核酸氧化损伤等生物大分子氧化损伤生物大分子氧化损伤b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理脂脂质质氧氧化化损损伤伤b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理蛋蛋白白质质氧氧化化损损伤伤b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理核核酸酸氧氧化化损损伤伤b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 在毒理学上，是指在毒理学上，是指外源化学物或其代谢产物外源化学物或其代谢产物与与 机体机体细胞生物分子细胞生物分子的共价结合。的共价结合。 包括：包括： 与蛋白质结合与蛋白质结合 与核酸结合与核酸结合 与脂质结合等与脂质结合等2.共价结合作用共价结合作用共价结合共价结合b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理羟基羟基巯基巯基-氨基氨基胍基胍基咪唑基等咪唑基等与与蛋蛋白白质质共共价价结结合合b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理与与核核酸酸共共价价结结合合碱基碱基核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖磷酸脂磷酸脂b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 GSH GSH还原酶还原酶 GSHGSH GSSH GSSH GSSHGSSH + + （氧化）（氧化） 毒物毒物 GSH GSH转移酶转移酶 结合物结合物3.3.巯基状态改变巯基状态改变b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 胆碱能神经胆碱能神经 持续兴奋持续兴奋 毒蕈碱、烟碱样症状毒蕈碱、烟碱样症状 乙酰胆碱乙酰胆碱 乙酸乙酸 + + 胆碱胆碱 （水解）（水解） 胆碱脂酶胆碱脂酶 + + 有机磷农药有机磷农药 结合物结合物 4.4.酶抑制酶抑制b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 缺氧原因：缺氧原因： 1. 1.红细胞血红蛋白携带红细胞血红蛋白携带O O2 2的能力的能力； 如：如： CO CO中毒中毒 亚硝酸盐、苯胺、硝基苯中毒亚硝酸盐、苯胺、硝基苯中毒 2. 2.缺血缺血 缺氧后果：缺氧后果： 1. 1.影响细胞内呼吸；影响细胞内呼吸； 2. 2.细胞膜损坏，膜通透性改变；细胞膜损坏，膜通透性改变；5.5.缺氧缺氧b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 1. 1. 膜的结构与通透性改变膜的结构与通透性改变 2. 2. 细胞骨架损伤细胞骨架损伤 3. 3. 线粒体损伤线粒体损伤 4. 4. 内质网损伤内质网损伤 5. 5. 细胞的能量代谢障碍细胞的能量代谢障碍（ATPATP合成降低合成降低） 6. 6. 细胞细胞CaCa+ +稳态紊乱稳态紊乱 7. 7. 溶酶体不稳定溶酶体不稳定 8. 8. 激发细胞凋亡等激发细胞凋亡等( (二二) )次级事件次级事件b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 次级事件的原因与后果次级事件的原因与后果次级事件的原因与后果次级事件的原因与后果次级事件次级事件产生原因产生原因后果后果膜结构与通透膜结构与通透性改变性改变 毒物致膜脂质氧化毒物致膜脂质氧化 毒物与膜蛋白质结合毒物与膜蛋白质结合 如：如：Hg-SH蛋白质蛋白质 转运能力转运能力 膜通透性改变膜通透性改变 细胞器膜受损等细胞器膜受损等细胞骨架损伤细胞骨架损伤 毒物与肌动蛋白微丝、中毒物与肌动蛋白微丝、中间丝、微管结合间丝、微管结合 膜不稳定，膜不稳定，Ca内流，蛋内流，蛋白酶、磷脂酶与核酶被激活白酶、磷脂酶与核酶被激活 细胞不能分裂细胞不能分裂线粒体损伤线粒体损伤 释放释放Ca，细胞内，细胞内Ca 钙稳态紊乱钙稳态紊乱 ATP合成合成内质网损伤内质网损伤 贮存贮存Ca ，细胞内，细胞内Ca 钙稳态紊乱钙稳态紊乱b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 次级事件的原因与后果（续）次级事件的原因与后果（续）次级事件的原因与后果（续）次级事件的原因与后果（续）次级事件次级事件产生原因产生原因后果后果ATP消耗消耗 干扰线粒体氧化磷酸化干扰线粒体氧化磷酸化 细胞主动转运细胞主动转运 氧化磷酸化氧化磷酸化 抑制电子传递抑制电子传递 生物合成生物合成 主动分泌与重吸收主动分泌与重吸收DNA断裂断裂 氧化损伤、烷基化氧化损伤、烷基化 细胞死亡，细胞不能复制细胞死亡，细胞不能复制溶酶体受损溶酶体受损 水解酶释出水解酶释出 细胞自溶细胞自溶细胞凋亡细胞凋亡 毒物激活凋亡诱导因子毒物激活凋亡诱导因子 细胞死亡细胞死亡 Ca稳态紊乱稳态紊乱 细胞内细胞内Ca 钙稳态紊乱现象钙稳态紊乱现象b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 细胞凋亡（细胞凋亡（ Apoptosis Apoptosis ） 1972 1972年，年，KerrKerr提出。提出。 概念：概念： 细胞凋亡（细胞凋亡（ApoptosisApoptosis）-是指生物机体为了维是指生物机体为了维持内环境的稳定，通过自身的基因调控，使生理上一持内环境的稳定，通过自身的基因调控，使生理上一些不需要的细胞自动有序消亡的过程，亦称为些不需要的细胞自动有序消亡的过程，亦称为“程序程序性细胞死亡（性细胞死亡（Programmed Cell DeathProgrammed Cell Death）”。有人把它。有人把它描述为描述为“细胞自杀细胞自杀”。 细胞坏死（细胞坏死（NecrosisNecrosis）-是指一种细胞的病死过是指一种细胞的病死过程，有人把它描述为程，有人把它描述为“细胞他杀细胞他杀”。 b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 毒物毒物 ROSROS DNADNA损伤损伤 线粒体损伤线粒体损伤 p53 CytC p53 CytC bax AIF caspase9 bax AIF caspase9 caspase3 caspase3 caspase3 caspase3 细胞凋亡细胞凋亡细胞凋亡机制细胞凋亡机制b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理细胞凋亡与细胞坏死的主要区别细胞凋亡与细胞坏死的主要区别 区别描述区别描述 细胞凋亡细胞凋亡 细胞坏死细胞坏死 细胞膜受损、溶解、坏死细胞膜受损、溶解、坏死 （- -） （+ +） ATP ATP、蛋白质合成、蛋白质合成 （+ +） （- -） 细胞第二信号系统细胞第二信号系统 （+ +） （- -） 细胞细胞细胞细胞DNADNADNADNA降解降解降解降解 呈呈180180200bp 200bp 随机降解随机降解 及其倍数片段及其倍数片段 局部炎症反应局部炎症反应 （- -） （+ +）b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理单细胞凝胶电泳（彗星试验）单细胞凝胶电泳（彗星试验）b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理DNA电电泳泳梯梯带带图图谱谱b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 1. 1. 脂肪变性脂肪变性 2. 2. 水样变性水样变性 3. 3. 细胞膜起泡细胞膜起泡 4. 4. 坏死与凋亡坏死与凋亡( (三三) )三级事件（器官组织）三级事件（器官组织）b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理原因：原因： 抑制细胞排泄脂质（如四环素、嘌呤霉素抑抑制细胞排泄脂质（如四环素、嘌呤霉素抑制脂质受体蛋白合成，低密度脂蛋白不能转运出制脂质受体蛋白合成，低密度脂蛋白不能转运出细胞）；细胞）； 增加脂质合成（如肼、乙醇等）或摄入；增加脂质合成（如肼、乙醇等）或摄入； 降低脂质代谢（如乙醇可降低线粒体脂肪酸降低脂质代谢（如乙醇可降低线粒体脂肪酸的氧化）；的氧化）；1.1.脂肪变性脂肪变性b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 原因：原因： 化学物抑制化学物抑制ATPATP酶或消耗酶或消耗ATPATP K K+ +-Na-Na+ + ATP ATP酶酶 细胞内细胞内CaCa+ +、NaNa+ +浓度浓度水份流入细胞水份流入细胞 细胞水肿（水样变性）细胞水肿（水样变性）2.2.水样变性水样变性b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 原因：原因： 细胞骨架与细胞膜连接部分受损细胞骨架与细胞膜连接部分受损 或细胞内或细胞内CaCa+ +浓度浓度 细胞膜内蛋白质巯基改变细胞膜内蛋白质巯基改变 细胞膜起泡细胞膜起泡3.3.细胞膜起泡细胞膜起泡b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理 原因：原因： 细胞成分水解；细胞成分水解； 生物大分子变性、裂解；生物大分子变性、裂解； 细胞器受损；细胞器受损； 缺氧；缺氧； 细胞凋亡等。细胞凋亡等。 4.4.组织坏死组织坏死b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理b毒理学原理与方法第2版-毒作用机理