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第二讲、中药毒理学的基本概念及其特点毒理学的定义•经典定义：毒理学(toxicology)是研究外源化学物(xenobiotics)对生物体(1ivingorganisms)损害作用(adverseeffects)的学科。•现代定义：研究所有外源因素对生物系统(1ivingsystems)的损害作用、生物学机制(biologicmechanisms)、安全性评价(safetyevaluation)与危险性分析(riskanalysis)的科学。曾有的定义：•毒理学研究毒物的性质、效应和检测，治疗中毒。•毒理学是一门毒物对生物机体和生态系统引起有害作用实际和可能的危险，研究这种有害作用与暴露的关系，作用机制，中毒的诊断、预防和治疗的学科。•毒理学是从生物医学角度研究化学物质对生物机体的损害作用及其机制的学科。毒物效应动力学毒物代谢动力学作用、作用机制吸收、分布、代谢、排泄毒理学定义演变的主要内容：各种有害因素：化学因素：药物(中药)、农药、色素、食品添加剂等物理因素：如核素、微波等生物因素：河豚毒素、真菌毒素等生物体生物系统(人体)损害作用安全性评价、危险性分析外源化学物与内源化学物•外源化学物：是外界环境中存在，可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的作用的一些化学物质---中药及其成分•内源化学物：是机体内原已存在和代谢过程中所形成的产物或中间产物。•毒理学研究外源化学物和内源化学物对机体的有害作用•因此，中药毒理学的研究：包括中药及其成分、中药及其成分与体内在体内的代谢产物或代谢过程的中间产物。•这些也是中药毒理学研究中探讨毒性成分或机制时需要考虑的。毒性(toxicity)与毒效(Harmfuleffects)•毒性：中药或其成分引起有害作用的固有能力取决于中药或其成分的化学结构。•毒效：中药或其成分毒性在某些条件引起机体健康有害作用的表现，改变条件就可能影响效应。毒物所有的物质都是毒物，不存在任何非毒物质，剂量决定了一种物质是毒物还是药物。----Paracelsus(1493～1541)较低的剂量进入机体后能引起疾病或危及生命的物质•所有的中药及其成分都可能是毒物!中药毒理学的范畴中药毒理学作为毒理学的分支与交叉学科，其涉及范畴与毒理学相似。中药毒理学的主要研究领域•描述毒理学(descriptivetoxicology)•机制毒理学(mechanistictoxicology)•管理毒理学(regulatorytoxicology)1、描述毒理学•设计并进行动物毒性试验，为安全性评价和管理法规制定提供资料。•为中药的毒性作用机制提供重要线索2、机制毒理学•研究中药及其成分对机体产生损害作用的细胞、生化和分子。•机制毒理学研究资料主要用途：①证实与人类直接相关的实验动物中所观察到的损害作用例如，根据对有机磷杀虫剂(OPI)作用机制和OPI在不同动物物种体内生物转化差异的了解，预测OPI对啮齿类动物和昆虫的相对毒性作用。②验证可能与人类无关的发生于实验动物中的有害效应例如，人造甜味剂糖精大量饮食后，膀胱中也不可能达到致癌浓度。膀胱癌③设计和生产较为安全的中药方剂以及合理治疗中毒和临床疾病例如：沙利度胺(thalidomide)致畸胎1962年被禁用抑制血管生成基因表达抗肿瘤等④进一步加深对基础生理学、药理学、细胞生物学和生物化学的了解例如：河豚毒素等生物毒素的研究促进了对神经轴突膜离子梯度调节的了解•分子生物学和基因组学研究中新技术应用，有助于探索对有毒中药或中药成分人和实验动物的反应差异，用于早期识别对环境因素易感的个体。例如：少数人缺乏对6-巯嘌呤的解毒能力，患有白血病的青少年常伴有同型遗传性状，他们对该药标准治疗剂量可能会产生严重的中毒反应。---预先采用遗传毒理学试验来筛检易感个体---根据个体的遗传性状制定药物治疗方案3、管理毒理学•根据描述和机制毒理学的研究资料进行科学决策，协助政府部门制定相关法规条例和管理措施并付诸实施．以确保中药及其制剂等进入市场足够安全，达到保护人体健康的目的。例如：决定一种药品或其他化学物是否许可按规定的使用目的生产上市，以及生产销售后是否存在一定的危险性药品、食品和化妆品法，农药杀虫剂、杀真菌剂和灭鼠剂法，有害物质控制法和环境资源保护法等大气、职业环境和饮用水中化学物的卫生标准第三讲中药毒理学的研究内容及方法一、中药毒理学研究内容1、对已知中药及其成分的毒理学评价和危险性分析•目的：评价某种中药的毒性及其物质基础•方法：借助于动物模型(模拟人体暴露的条件)•评价：利用动物实验结果外推到人表1-1实验毒理学的筛选性评价试验●急性毒性试验局部毒性试验●致突变试验●亚慢性毒性试验致畸试验和生殖毒性试验●慢性试验致癌试验●毒物动力学试验●经口●经皮●吸入●其它途径●体内●体外•实验动物能否显示毒效应，关键在于剂量。毒理学研究总是要以高剂量进行实验，以充分显示受试物的毒性，在此基础上才能进行安全性评价。毒性BA；安全性AB图1-2中药毒性检测和安全性评价人拟用剂量中药B中药A毒性作用100倍30倍毒性作用无毒性作用•2、中药毒性外推到人的方法：平行程序法(parallelogram)-降低不确定性观察啮齿类动物体内外毒效应观察人细胞或组织体外对中药的反应比较啮齿类和人体外试验反应与机制啮齿类体内效应外推到人3、临床中药致病的病因探索•应用流行病学方法临床观察，发现病例描述流行病学(分析分布形成假设)分析流行病学(对比病例组与对照组、暴露无遗组与非暴露无遗组的差异，检验病因假设)毒理学研究(检验病因假设)实验流行病学(通过干预，对照组与非干预组的差异，验证病因假设)4、中药毒性的物质基础5、中药毒性作用机制6、传统中医药理论中关于毒性相关理论的阐述二、中药毒理学的研究方法1、体内试验•主要用于检测一般毒性(急、慢毒)•可严格控制接触条件，测定多种类型毒性作用•多采用哺乳类动物，结果原则上可外推到人•影响因素多，难以进行代谢和机制研究2、体外试验•游离器官、细胞、细胞器、生物模拟系统•急性毒性作用初筛、机制和代谢深入研究•缺乏整体毒物动力学过程，难以研究慢性毒性3、人体观察•通过中毒事故的处理治疗，获取资料•不损害人体健康的受控试验(低、短、可逆)4、流行病学研究•临床应用的中药所出现的异常•接触条件真实，可获得制订和修订应用标准资料•干扰因素多，测定毒效应不深，生物标志物缺乏毒性评价和危险性评定==体内+体外+人体+流行病学三、中药毒理学研究中的术语概念一、损害作用与非损害作用•损害作用(adverseeffect)：是指影响机体行为的生物化学改变，功能紊乱或病理损害，或降低对外加应激的反应能力。(功能紊乱、损伤、疾病或死亡)•非损害作用(non-adverseeffect)：机体发生的一切生物化学改变在机体适应代偿能力范围之内，当停止暴露后，机体对其它外界不利因素影响的易感性不增高。•试验中观察到的效应，是否有害，依赖于该效应的性质。由专家判断。有机磷农药抑制胆碱酯酶(效应)肝重量可逆性增加(适应反应)•损害作用与非损害作用无绝对分界•损害作用与非损害作用有相对性与发展性(都是中药在机体引起的作用，量变可到质变，技术的进步可进一步帮助判断)二、毒效应谱•机体接触中药后，取决于中药及其成分的性质和剂量，可引起多种变化，称为毒效应谱(spectrumoftoxiceffects)。1、机体对中药的负荷增加(量及分布量)2、意义不明的生理、生化改变3、亚临床改变4、临床中毒损害作用(毒效应)5、甚至死亡(三致)三、中药毒性作用分类1、速发或迟发性作用immediatetoxiceffect：一次接触后短时间内所引起的即刻毒性作用。氰化钾--吸收、分布快，作用直接--吸收缓慢或在作用前需经代谢转化delayedtoxiceffect：一次或多次接触后，经一定时间间隔才出现的毒性作用。致癌性外源化学物，10~20年肿瘤2、局部或全身作用Localtoxiceffect：中药在机体暴露部位直接造成的损害。腐蚀性酸碱致皮肤损伤刺激性气体致呼吸道损伤生半夏损伤粘膜systemictoxiceffect：中药被机体吸收并分布至靶器官或全身后所产生的损害。CO中毒、含马兜铃酸中药有些物质两者兼有：四乙基铅皮肤CNS或器官3、可逆或不可逆作用Reversibleeffect：指停止接触后可逐渐消失的毒性作用。--一般情况下浓度低、时间短Irreversibleeffect：指停止接触后其毒性作用继续存在，甚至对机体造成的损害作用可进一步发展。--肝硬化、肿瘤是否可逆，很大程度上取决于受损组织的修复和再生能力。如肝脏与CNS4、超敏反应(hyoersensitivity)：机体对中药产生的一种病理性免疫反应。Ⅰ~Ⅳ型致敏原—绿原酸？5、特异质反应(idosyncaraticreaction)：机体的一种遗传性异常反应。如体内缺乏NADH高铁血红蛋白还原酶，对亚硝酸盐异常敏感。超敏反应和特异质反应取决于机体因素，群体中只有少数人有反应。一种中药的毒效应涉及几种类型•强酸引起的皮肤总局作用，是立即的，早期可逆。•氯乙烯：低剂量长期暴露致肝血管肉瘤一次高剂量致麻醉和肝毒性•青霉素：间接作用全身毒性，可逆四、选择性毒性、靶器官和高危人群1、选择性毒性：指物种之间毒效应的差异。毒性作用的普遍特点物种、个体内(器官)、群体内反映生物的多样性和复杂性利：发现特异性药物或中药成分弊：毒理学试验结果外推困难2、靶器官(targetorgan)：毒物直接发挥毒性作用的器官。出现毒性效应的器官称为效应器官，可以是靶器官。如马钱子碱：神经系统和肌肉成为靶器官的可能：•在体内的解剖位置和功能，吸收和排泄器官；•血液供应；•有特殊的摄入系统；•代谢毒性的能力和活化∕解毒系统平衡；•存在特殊的酶或生化途径；•毒性与特殊生物大分子结合；•对损伤的修复能力；•对特异性损伤的易感性。3、高危人群：易受中药损害的那部分易感人群。•特点：比正常人：早、重•生物学基础：年龄、性别、遗传、营养、疾病等(生理调节功能、平衡适应反应以及代偿能力等与正常人不同，均有所降低)个体对潜在中药危害的“危险性谱”•接触有毒中药•发生接触特定的时间•个体对该中药的易感性图2-4高危人群和一般人群对有毒中药的剂量-反应关系高危人群正常人群剂量反应率五、生物学标志(biomarker)•目的：早期预防、早期诊断、早期治疗•生物学标志：是指中药及其成分通过生物学屏障并进入组织或体液后，对该中药或其生物学后果的测定指标，可分为暴露标志、效应标志和易感性标志。•暴露生物学标志(biomarkerofexposure)：是测定组织、体液或排泄物中吸收的中药成分、其代谢物或内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标，提供关于接触中药的信息。包括内剂量和生物效应剂量暴露标志效应标志暴露吸收剂量靶剂量生物学效应健康效应易感性标志图2-5从暴露到健康效应的模式图和与生物学标志的关系•如：中药化学成分原型、代谢物、血红蛋白加合物、DNA加合物等•作用：反映机体生物材料中中药成分或其代谢产物或与某些靶细胞或靶分子相互作用产物的含量。应用：当暴露生物学标志与外剂量相关或与毒作用效应相关时，可评价暴露水平或建立生物阈限值。效应生物学标志(biomarkerofeffect)：机体中可测出的生化、生理、行为或其他改变的指标。包括：早期生物效应(earlybiologicaleffect)•结构和∕或功能改变(alteredstructure∕function)•疾病(disease)作用：提示与不同靶剂量的中药及其成分或其代谢物有关的对健康有害效应的信息。易感性标志(biomarkerofsusceptbility)：是关于个体对中药及其成分的生物易感性的指标，即反映机体先天具有或后天获得的对接触中药及其成分产生反应能力的指标。•如：中药化学成分在接触者体内代谢酶及靶分子的基因多态性，属遗传易感性标志物；中药作为应激原时，机体神经、内分泌和免疫系统的反应及适应性；•作用：