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毒理学基础
这是一篇关于毒理学基础的思维导图，主要内容有第一章绪论、第二章毒理学基本概念、第三章化学毒物在体内的生物转运与生物转化等。
编辑于2022-07-31 18:08:14- 毒理学基础
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毒理学
第一章 绪论
第一节 毒理学概述
毒理学（Toxicology）的传统定义是研究外源化学物对生物体损害作用的学科
现代毒理学：在传统毒理学的基础上形成，它超越毒理学的传统定义，发展成为研究所有外源有害因素（化学、物理和生物因素）对生物系统（living system）的损害作用和生物学机制（biologic mechanisms），进行安全性评价（safety evaluation）和风险评估（risk assessment）的科学
描述毒理学 主要任务是毒性鉴定和表型锚定，了解外源有害因素毒性及其毒性表心情，是个“知其然”的过程
机制毒理学 主要任务是探讨产生某种特定毒性的生物学机制，是个“知其所以然”的过程
管理毒理学 主要任务则是在描述毒理学和机制毒理学的基础上，对外源有害因素进行毒理学安全性评价、健康风险评估及其干预管理的毒理学分支领域
核心是毒理学安全性评价和健康风险评估
描述毒理学 通常采用体内、体外和人群研究方法获取有害因素在特定暴露条件下的毒性材料，这些毒性材料是毒理学研究的重要数据基础，既可为毒理学研究提供线索，也可为毒理学安全性评价和管理法规与干预措施的制订提供实验依据。
机制毒理学 重点研究外源有害因素对生物系统产生损害作用的机制
管理毒理学 主要在描述毒理学和机制毒理学研究的基础上进行科学决策与管理
第三节 毒理学应用
毒理学研究领域
安全性评价
主要通过体内体外试验方法，结合人群暴露评估，阐明受试物的毒性和潜在危害，达到确保人群健康的目的。
安全性评价通常遵循分层或多阶段试验、成组或组合试验的原则
风险评估
风险评估主要通过独立学研究和毒性实验，并结合人群流行病学调查资料系统评价，外援有害因素暴露，对人群和生态的潜在损害，并对损伤作用的相关证据强度或风险评估的不确定性进行评估
危险品不知道，包括四个步骤：危害识别、剂量-反应评定、暴露评定/接触评估和风险表征。
风险评估受不确定性和变异性的影响，需要结合人群暴露评估，毒理学研究、关联分析和循证来确保风险评估结果的科学性与准确性
法规毒理学
第四节 毒理学展望
系统毒理学
表观遗传毒理学 重点研究外援有害因素引起的不涉及DNA序列变化的转录后，调控改变调控机制及其与毒性的关系，具体包括DNA甲基化，组蛋白修饰，非编码RNA和染色质重塑
替代毒理学 毒理学中的3R原则，优化(refinement)，减少(reduction)，替代(replacement)
第二章 毒理学基本概念
第一节 毒物、毒性与毒作用
毒物
环境有害因素
物理因素：电力辐射、非电离辐射、噪声、振动、高温、异常气压
化学因素：各种环境污染物，工业毒物，各种药物，农药，食物中含有的各种营养物质等
生物因素：各类细菌感染；风疹，肝炎，流感等病毒感染；梅毒，螺旋体感染；弓形体感染；毒菇等有毒植物中毒；毒蜂，毒蛇叮咬中毒等
外源化学物与内源化学物
外源化学物：是指存在于人类环境中，可能与机体接触并进入集体，在体内呈现一定的生物学效应的一些化学物质
内源化学物：是指机体内原已存在的以及代谢过程中所形成的产物或中间产物
毒物：是在一定条件下，较低的剂量时即可导致机体损害的物质
毒物的分类
1. 工业毒物
2. 环境污染物
3. 食品中有毒成分
4. 农用化学物
5. 嗜好品
6. 生物性毒物
7. 医用药物
8. 军事毒物
9. 放射性核素
毒性
毒性
毒性是指在特定条件下，化学物导致机体有害作用的一种内在的固有的能力
化学物毒性的大小取决于物质的化学结构
毒性可分为急性毒性，亚慢性毒性，慢性毒性；或分为短期毒性和长期毒性；根据引起的毒效应类型，毒性又可分为一般毒性和特殊毒性
选择性毒性
选择性毒性一般是指化学物在不同物种间的毒性差异
外源化学物直接或主要损伤的器官就称为该物质的靶器官
人群中化学物的选择性毒性表现源于个体易感性的不同，易受环境因素与损害的那部分易感人群称为高危险人群。
1. 年龄
2. 性别
3. 遗传因素
4. 营养及膳食
5. 健康状况
6. 适应和耐受性
蓄积毒性
当外源化学物连续的反复地进入机体，而且吸收速度（或总量）超过代谢转化排出的速度（或总量）时，化学毒物或其代谢物在机体内逐渐增加和蓄积，这种现象为化学毒物的蓄积作用
若基奇反复多次技术都有化学分析方法呢，测得其体内或某些器官组织内存在该化合物的原型或其代谢产物，称为物质蓄积
若化学毒物反复多次染毒动物实验动物后，虽不能检出化学毒物或代谢产物，然而机体可以出现慢性中毒现象，称为功能蓄积或损伤蓄积
外源化学物或其代谢产物在机体的蓄积部位成为储存库
毒性分级
子主题LD50半数致死剂量
毒作用
毒作用
毒作用：也常称为毒性作用或毒效应，是指在一定条件下，化学物导致机体发生的有害生物学改变
中毒：是生物体受到毒物作用而引起的功能性或器质性改变后出现的疾病状态
毒作用谱
毒作用谱也称为毒效应谱：由外源化学物作用于生物体随剂量的增加所表现出来的一系列不同的生物学效应构成可表现为：1.外源化学物的机体负荷增加；2.意义不明的生理和生化改变；3.亚临床改变；4.临床中毒；5.死亡
适应：是机体对一种通常能引起有害作用的化学物显示不易感性或易改性降低
抗性：是指一个群体对于暴露的化学物应激反应的遗传性结构改变，以致与未暴露的群体相比，有更多的个体对该化学物不易感
耐受：指个体获得对某种化学物毒作用的抗性（通常是早先暴露的结果），导致对该化学物毒作用反应性降低的状态
毒作用分类
速发或迟发性作用
速发性毒作用：是指某些外源化学物在一次暴露后的短时间内所引起的即刻毒作用
迟发性毒作用：只在一次或多次暴露某种外源化学物后，经一定时间间隔才出现的毒作用
局部或全身的作用
局部毒作用：是指某些外援化学部在其体暴露部位直接引起的损害作用.o
全身毒作用：是指外源化学物被机体吸收并分布至靶器官或全身后所产生的损害作用
可逆和不可逆毒作用
可逆毒作用：是指停止外源化学物的暴露后，可逐渐消失的毒作用
不可逆毒作用：是指在停止外源化学物暴露后继续存在甚至可进一步发展的毒作用
急性或慢性毒作用
急性毒作用：是指外源化学物一次性较大剂量暴露，对机体产生的损害作用
慢性毒作用：是指某些外源化学物长期反复，多次暴露对气体产生的损害作用
一般或特殊毒作用
一般毒作用：是指外源化学物暴露对机体产生的经常性的传统概念，意义上的损害作用
特殊毒作用：是指某些外源化学物暴露引起肌体出现的突变，肿瘤，畸胎等特殊的损害作用
一种外源化学物可能同时涉及上述多种类型的毒效应
损害作用与非损害作用
损害作用：是指影响机体行为的生物化学改变，功能紊乱或病理损伤，或者对外加环境应激反应能力的降低或机体代偿能力下降，或导致机体对其他环境有害因素的易感性异常等
非损害作用：是指外源化学物对机体产生的生物学变化是可逆的，应在机体适应代偿能力范围之内，机体对其他外界不利因素影响的易感性也不应增高
不良反应与副作用
不良反应（adverse reaction），系指正常剂量的药物用于预防、诊断、治疗疾病或调节机体生理功能时出现的有害的和与用药目的无关的反应
药物副作用（drug toxic effect)：是最常见的药物不良反应，它是指药物在治疗剂量下出现的与治疗目的无关而与药物的药理作用有关的作用
联合毒作用：凡两种或两种以上的外源化学物同时或短期内先后作用于机体所产生的综合毒性作用，称为联合毒作用（joint toxic effect）
根据综合效应结果
相加作用
协同作用
增强作用
拮抗作用
独立作用
根据作用方式
非交互作用
交互作用
作用模式与毒作用路径
作用模式：是指以化学物与生物分子交互作用开始的、证据权重支持并可能导致毒性有关终点的一组事件
毒作用路径：也称有害结局路径，是一个概念框架，用以描述已有的关于一个直接的分子起始事件与在生物不同组织结构层次所出现的与风险评估相关的“有害结局”之间的相互联系
第二节 剂量-反应（效应）关系
一、 剂量、效应和反应
剂量
剂量、效应和反应
暴露剂量
暴露剂量：或称接触剂量，是指机体实际接触的量或环境中机体接触毒物的总量，又称为外剂量
给予剂量，又称潜在剂量，是指机体摄入、吸入或应用欲皮肤的外源化学物的量
应用剂量：与给予剂量有所不同，是指直接与机体的吸收部位接触、可供吸收的量
吸收剂量：又称内剂量，是指已被机体吸收进入血液到达体内的量
生物有效剂量：又称靶剂量，是指被吸收且到达毒作用器官组织产生毒作用的剂量
效应与反应
效应：又称量反应，表示暴露一定剂量外源化学物后所引起的一个生物个体、器官或组织的生物学改变
反应：又称质反应，指在暴露某一化学物的群体中，出现某种效应的个体在群体中所占比率，一般以百分率或比值表示，如病死率、死亡率、肿瘤发生率等
剂量反应关系：是毒理学研究中十分重要的概念。是指外源化学物作用于生物体的剂量与引起生物学改变的发生率或作用强度之间的相互关系
二、 剂量-反应（效应）关系研究及其应用
前言
剂量反应（效应）曲线的形状主要是由于外源化学物导致的生物学作用或作用强度存在个体生物学差异的缘故，反映了人体或实验动物对外源化学物毒作用易感性的分布
如果人体或实验动物对外源化学物易感性完全相同，则在某一个剂量（即中毒剂量，TD）全部个体都发生相同的毒作用，则成一条直线
如果个体对外源化学物毒作用易感性不一致，即少数个体对此外源化学物特别易感或特别不易感，整个群体对此外源化学物的易感性呈正态分布，则呈S形曲线
若个体对此外源化学物的毒作用易感性呈偏态分布，则剂量-反应曲线是非对称S-状曲线。
最常见
毒作用强度与效能分析
强度：是指相等效应时的剂量差别
效能是指可引起的最大效应的差别
毒作用强度A>B,C>D；而效能A=B，C<D
易感性分析：通过比较同一污染环境中，不同人群健康危害出现的早晚或严重程度，进行人群的易感性分析
不同效应剂量分析
化学物的期望效应有效有效剂量（ED）
毒作用中毒剂量（TD）
致死剂量（LD）
三、 时间-反应（效应）关系
时间-效应关系
毒作用潜伏期：根据时间-效应关系，可以获得不同剂量时，在毒物暴露和效应出现之间的时间间隔（潜伏期，latency period）。在此种情况下，固定剂量暴露已停止，潜伏期的长短主要取决于暴露剂量
毒作用的时间过程：比较不同剂量暴露，观察持续暴露期间或停止暴露一段时间内毒作用的变化过程。
毒作用持续时间：毒作用持续时间的概念仅用于暴露后可逆的效应
延迟效应：一些物质的效应只有在长期暴露后才出现。这不是因为物质需要在生物中蓄积，而是因为在毒效应出现之前必须有效应蓄积
剂量-时间-效应关系
根据化学物积累（C•t）-效应关系：若固定剂量，则可估计引起毒效应所需的暴露时间；若固定时间，则可估计导致毒效应所需的暴露剂量
有些毒物在高浓度时出现毒效应也需要一定暴露时间；
浓度再增高，产生效应必需的时间并不缩短
在低浓度/长暴露时，即使长期暴露，低于某浓度也不发生效应，此浓度就是起始有效浓度（incipient effective concentration）
四、 低剂量兴奋效应
U形或J形曲线通常被称为毒物兴奋性剂量-反应关系曲线，即在低剂量条件下表现为适当的刺激（兴奋）反应，而在较高或高剂量下表现为抑制作用。
五、 生物标志
生物标志是指能反映已被机体吸收的外源化学物或其生物学后果的各类测定指标，可分为暴露标志、效应标志和易感性标志
暴露生物标志：是指测定的组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物、其代谢物或与内源性物质的反应产物的含量，且其可作为吸收剂量或靶剂量，可供关于暴露于外源化学物的信息的指标，如化学物原形、代谢物、血红蛋白加合物、DNA加合物等的测定，常用以反映机体生物材料中外源化学物或其代谢物或其外源化学物与某些靶分子相互作用产物的含量。
效应生物标志：指机体中可测出生理、生化、行为或其他改变，且能提示与不同靶剂量外源化学物或其代谢物有关联的健康有害效应的信息的指标。 包括：反映早期生物标志、结构和（或）功能改变及疾病三类 可用于确定剂量-反应关系
易感性生物标志：是指能反映机体先天具有或后天获得的对暴露外源性物质产生反应的能力的指标。
生物标志物通常应该是：生物关联性强；敏感性与特异性高；稳定性与可重复性好；创伤小、方便易得，符合医学伦理要求
第三节 毒性参数与安全限制
一般毒性参数
毒性大小描述参数
毒性上限参数
毒性上限参数是在急性试验中以死亡为观察效应终点的各项毒性参数。 常见的是各种致死剂量 致死剂量（lethal dose，LD）或浓度（lethal concentration，LC）：指在急性毒性试验中外源化学物引起受试实验动物死亡的剂量或浓度
绝对致死剂量或浓度（LD100/LC100）：指引起一组受试动物全部死亡的最低剂量或浓度 受个体耐受性影响，该参数变异较大，不适用于不同化学物的毒性
半数致死剂量或浓度（LD50/LC50）：指引起一组受试动物半数死亡的剂量或浓度
缺陷，仅给出急性中毒死亡信息，且受诸多因素如动物种属、实验条件等的影响，对LD50的使用有许多异议
最小致死剂量或浓度（MLD，LD01或MLC，LC01）：指一组受试动物中，仅引起个别动物死亡的最小剂量或浓度 易受实验动物中个别动物敏感性大小影响
最大非死亡剂量或浓度（LD0或LC0）：指一组受试动物中，不引起动物死亡的最大剂量或浓度
毒物下限参数
阈剂量：又称阈值，是指外源化学物引起极个别的实验动物出现最轻微的损害作用所需的最小剂量或浓度。 不引起实验动物出现任何有害作用的最大剂量被称为最大无作用剂量
观察到有害作用的最低水平（LOAEL）：是指在规定的暴露条件下，化学物引起机体（人或动物）某种有害作用的、已被观测到的最低剂量或浓度。 具有统计学意义和生物学意义
未观察到有害作用的水平（NOAEL）：是指在规定的暴露条件下，外源化学物不引起机体（人或动物）可检测到的有害的最高剂量或浓度。
基准剂量
基准剂量（BMD），是指外源化学物导致少量个体（如5%）出现特定损伤作用的剂量的95%可信区间的下限值。 具有较好的稳定性、准确性和科学性
毒性特征描述参数
毒作用带
毒作用带：表示化学物质毒作用特点的参数，分为急性毒作用带和慢性毒作用带
急性毒作用带Z ac：为半数致死剂量与急性阈剂量的比值，表示为：Z ac=LD50/Lim ac Z ac值越小，说明化学物质从产生轻微损害到导致急性死亡的剂量范围窄，引起死亡的危险性大 反之，说明引起急性中毒死亡的危险性小
慢性毒作用带Z ch：为急性阈剂量与慢性阈剂量的比值，表示为：Z ch=Lim ac/Lim ch。 Z ch值大，说明Lim ac与Lim ch之间的剂量范围大，由轻微的慢性毒效应到较为明显的急性中毒之间剂量范围宽，已被忽视，故发生慢性中毒的危险性大； 反之，则说明发生慢性中毒的危险性小
急性吸入中毒指数：气体类毒物吸入急性中毒的风险度除了与该毒物的毒性大小等有关外，还与该毒物在空气中的浓度密切相关，故可采用急性吸入中毒指数（I吸入）来描述毒物发生急性吸入中毒的可能性大小。 I吸入 值越大，表示该毒物发生急性吸入中毒的可能性越大，反之亦然。
蓄积系数：指机体出现相同的生物学效应时，多次接触所需的累积剂量与一次性接触所需剂量的比值 明显蓄积（1～）、中等蓄积（2～）和轻度蓄积（5～）
局限性：对于具有免疫毒性的物质不适用 不能判断化学毒物的蓄积是物质蓄积还是功能蓄积 如果以死亡为指标，用LD50表示生物效应，则可能漏检某些指标
剂量-反应（效应）关系曲线斜率：斜率越大，即直线越陡峭，则说明较小的剂量增减则可能引起较大幅度或反应增减变化，反映了在一定剂量范围内毒物危险性大小和作用特点
暴露指数与安全指数
暴露指数MOE：也称暴露范围，是指动物实验中获得的未观察到有毒作用剂量（NOAEL）与人群“暴露量”的比值，可表示为MOE=NOAEL/人群暴露量。 MOE大，发生有害作用危险性小
安全指数MOS也称安全范围，是人群“暴露量”估计值与安全限值的比值，可表示为MOS=人群暴露量/安全限值。
特殊毒性参数
安全限值
安全性
安全是指一种化学物在规定的使用方式和用量条件下，对人畜不产生任何损害，既不引起急性、慢性中毒，亦不对接触者后代产生潜在的危害
安全性则是指在规定条件下化学物暴露对人体和人群不引起健康有害作用的实际确定性
风险度
风险度，又称危险性或危险度，系指在具体的暴露条件下，某一种因素对机体、系统或（亚）人群产生有害作用的概率
危害性是指化学物的对机体或（亚）人群产生有害作用的实际可能性。
安全限值
安全限值=NOVAL/安全系数。安全系数（又称不确定系数）通常采用100
安全限值：是指为保护人群健康，对生活和生产环境和各种介质（空气、水、食物和土壤等）中与人群身体健康有关的各种因素（物理、化学和生物）所规定的浓度和暴露时间的限制性量值
对毒效应无法确定阈值的化学物s而言，外源化学物在“0”以上的任何剂量，都是不安全的，如遗传性致癌物和致突变物等。
化学致癌物的实际安全剂量（VSD），是指低于此剂量能以99%可信限的水平使超额癌症发生率低于百万分之一
第三章 化学毒物在体内的生物转运与生物转化
ADME过程
吸收（absorption）
分布(distribution)
排泄(excretion)
生物转运：化学毒物穿越生物膜的过程，其本身的结构和性质不发生变化
代谢
生物转化或代谢转化：化学毒物在细胞内发生一系列化学结构和理化性质改变而转化为新衍生物的过程
毒物动力学：研究化学毒物的数量在生物转运和生物转化过程中依时而变的动态规律
第一节 化学毒物在体内的生物转运
一、 化学毒物跨膜转运
1.1. 生物膜的结构特点：
磷脂双分子层
镶嵌蛋白
膜孔
生物膜：是把细胞或细胞器与周围环境分隔开来的半透膜，包括细胞膜和细胞器的膜
1.2. 化学毒物通过生物膜的方式
被动转运
简单扩散 脂/水分配系数大，非离子性化合物
滤过 只允许分子量为数百Da以下的水溶性物质通过
特殊转运
主动转运
易化扩散
模动转运
胞吞作用
胞吐作用
二、 吸收
2.1. 经胃肠道吸收
简单扩散 为主要方式
化学毒物的消化吸收主要部位是小肠，其次是胃
部分物质可以通过吸收营养素或内源性化合物的专用主动运输系统进入血液
少数物质经滤过、吞噬作用和胞饮作用被吸收
化学毒物进入体循环之前即被消除的现象称为体循环前消除或首过消除，可经体循环到达靶器官的化学毒物原形数量减少，明显影响其所致毒作用的强度与性质
2.2. 经呼吸道吸收
呼吸道是主要吸收的途径，肺是主要吸收器官，吸收速度仅次于静脉注射
气体和蒸汽在呼吸道吸收与作用的部位主要取决于其脂溶性和浓度
血气分配系数：气态物质在血液中的浓度（mg/L）与在肺泡气中的浓度（mg/L）之比。 系数越大，物质在血液中的溶解度越高，越容易被吸收，达到平衡的时间也越长。 动态平衡：气态物质由肺泡气进入血液的速度与由血液返回肺泡气的速度相等。
血/气分配系数大的物质，呼吸频率和深度（通气限制）影响其到达肺泡气中的浓度，故肺泡气量越大越有利于它们的吸收。 血/气分配系数小的物质，经肺血流量（灌流限制）决定其吸收后被移走的速度，该流量越大则越有利于它们的吸收
气溶胶中雾的吸收与气态物质相似，主要受脂溶性和吸收浓度的影响
烟和粉尘受颗粒直径大小影响
2.3. 经皮肤吸收
化学毒物主要通过表皮吸收
穿透阶段：化学毒物通过被动扩散透过角质层的过程
吸收阶段：指化学毒物通过表皮深层（颗粒层、棘层和发生层）和真皮层并经毛细血管或毛细淋巴管进入体循环的过程 影响化学毒物吸收的因素包括血流量、简质液体的移动以及真皮成分之间的相互作用
连接角质层可以阻止水、电解质和某些水溶性差的物质
影响化学毒物经皮肤吸收的因素除化学毒物分子量大小、脂溶性外，还包括角质层的完整性及水化状态、外界温度等
2.4. 经其他途径吸收
静脉、腹腔、皮下、肌内注射
三、 分布
3.1. 化学毒物在组织器官中的贮存
如果蓄积部位并非靶器官，贮存库可使到达毒作用部位的化学毒物数量减少，毒效应强度降低，对于急性中毒有保护作用；但是由于血液中游离型毒物与贮存库中的毒物之间存在动态平衡，当血中毒物因代谢、排泄过程而减少时，贮存库就成为不断释放毒物的源头，使其机体作用的时间延长，并可能引起毒性反应，故认为贮存库是慢性毒性作用的物质基础
血浆蛋白作为贮存库
肝肾作为贮存库
脂肪组织作为贮存库
骨骼作为贮存库
3.2. 特殊屏障
血脑屏障和血脑脊液屏障
胎盘屏障
四、 排泄
4.1. 经肾脏排泄
肾小球滤过
肾小管分泌
4.2. 经粪便排泄
混入食物中化学毒物
随胆汁排出的化学毒物
肠道排泄的化学毒物
肠壁和菌群
4.3. 经肺排泄
4.4. 其他排泄途径
脑脊液
乳汁
汗液和唾液
毛发和指甲
第二节 化学毒物在体内的生物转化
一、 生物转化的意义
生物转化又称代谢转化，是指化学毒物在体内经历酶促反应或非酶促反应而形成代谢产物的过程
代谢毒物和代谢活化
化学毒物经过生物转化后成为低毒或无毒的代谢物，这一过程称为代谢解毒
随着研究深入，发现有一些化学物质经过生物转化后，毒性非但没有减弱，反而明显增强，甚至产生致突变、致癌和致畸作用，这种现象称为代谢活化或生物活化
I相反应和II相反应
I相反应
氧化反应
还原反应
水解反应
主要作用是使催化的底物暴露或获得一些功能基团，-OH、-COOH、-SH等，这些基团不仅增加了反应产物的水溶性，而且使之更易于II相反应进行。
II相反应
结合反应
内源性辅助因子与I相反应产物获得的功能基团作用而形成结合物
多数II相反应使化学毒物的水溶性显著增加，排泄加速
大多数化学毒物须在I相反应结束后才能进行II相反应，但并非完全如此。 某些类固醇则在II相反应后才被氧化
二、 生物转化酶
生物转化酶的基本特性
生物转化酶通常具有广泛的底物特异性，一类或一种酶可代谢几种化学毒物
生物转化酶包括结构酶和诱导酶
结构酶：可在体内持续表达
诱导酶吧：在化学毒物刺激或诱导下才能合成
某些生物转化酶的结构（氨基酸序列）在不同个体有所差异，即存在多态性，致使其代谢活性不同。 这是造成同一化学毒物在不同个体间出现代谢速率差异的根本原因
立体异构，某些化学毒物具有一个或多个手性中心，即存在立体异构。它们的生物转化表现出立体选择性。
生物转化酶的命名
基于氨基酸一级序列的专一命名系统
生物转化酶的分布
在机体各组织的分布广泛
三、 生物转化反应类型
I相反应
氧化反应
以微粒体内为主
微粒体：是组织细胞经匀浆和差速离心后，由内质网形成的囊泡和碎片，而非独立的碎片
（1） 细胞色素P450酶系：因细胞色素P450含有的血红素铁在还原态时与CO结合所形成的复合物在光谱450nm处有最大的吸收峰而得名，又称混合功能氧化酶或单加氧酶。 广泛分布于各种组织中，以肝细胞内质网中含量最多，滑面内质网多于粗面内质网。
血红蛋白类（细胞色素P450和细胞色素b5）
最重要，是催化反应的活性中心
细胞色素b5还可增加细胞色素P450与底物的亲和力
黄素蛋白（NADPH-细胞色素P450还原酶）
黄素蛋白和细胞色素b5是从NADPH或NADH向细胞色素P450传递电子的转运体
磷脂
使酶系的各种蛋白成分固定、促进细胞色素P450与NADPH-细胞色素P450还原酶之间的偶联反应
细胞色素P450酶系的基本反应是单加氧反应。
脂肪族羟化：生成醇或二醇
芳香族羟化：生成酚
环氧化：双键碳原子之间加一个氧原子，形成环氧化物
杂原子（S-、N-、I-）氧化和N-羟化
杂原子（O-、S-、N-）脱烷基：生成醛或酮
氧化基团转移：为细胞色素P450的氧化脱氨、氧化脱硫、氧化脱卤素作用。有机磷农药均可发生脱硫反应
酯裂解：酯含有的功能基团裂解与O合并为一个残基，生成一分子醛
脱氢
（2） 黄素加单氧酶（FMO）：该酶存在与肠、肾、小肠、脑和肺组织的微粒体中，以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅酶，催化反应时需要NAPDH和氧气 PMO与细胞色素P450另外的不同点是，该酶不能在碳位上催化氧化反应，也不能催化O-、N-、S-杂原子脱烷基反应。
（3）微粒体外的氧化反应
醇脱氢酶（ADH）
醛脱氢酶（ALDH）
钼羟化酶：主要包括醛氧化酶和黄嘌呤氧化还原酶，二者均属于黄素蛋白酶
醛氧化酶 可氧化具有氮杂环结构的物质如嘧啶、吡咯吡啶和亚胺基离子等 还能将芳香醛（如苯甲醛）氧化为羧酸，但对脂肪醛的催化作用很弱。 甲萘醌是醛氧化酶的强抑制剂
黄嘌呤还原酶（XOR），主要作用是促进6-巯嘌呤和2-6-二硫代嘌呤衍生物的消除，抑制这些抗癌药物的质量作用。 与醛氧化酶相似，XOR也可催化芳香醛的氧化
单胺氧化酶（MAO）和二胺氧化酶（DAO）
催化伯胺、仲胺、叔胺的氧化脱氢反应
MAO存在于脑、肾、肝、小肠和血小板的线粒体外模上
MAO-A和B缺陷可导致Norrie病，为一种以失明、失聪和智力迟钝为特征的X连锁隐性遗传神经疾病
DAO存在于肝、肾、小肠和胎盘的细胞液中
造成脑黑质多巴胺神经元的选择性伤，被认为与帕金森综合征的易感性有关
过氧化物酶依赖的共氧化反应
过氧化物酶催化的反应包括氢过氧化物的还原和其他底物氧化生成脂质氢过氧化物，这一过程称为共氧化
还原反应
主要是细胞色素P450和黄素蛋白酶；肠道菌群的还原酶活性较高，在化学毒物的还原中占有重要地位
偶氮还原和硝基还原
主要由肠道菌群催化
该毒物经多次反应后由细胞色素P450作用发生N-羟化反应，其产物可发生乙酰化或与巯酸结合。 这些结合物可裂解生成具有高反应性的氮宾离子，攻击DNA，引起突变和癌变
羰基还原：NADPH依赖酶，催化某些醛类还原为伯醇；酮类还原为仲醇
醌还原：醌可在NADPH-细胞色素P450还原酶催化下经单电子还原形成半醌自由基，发生自氧化而导致氧化应激，生成超氧阴离子、过羟自由基、过氧化氢、羟自由基等活性氧，引起脂质过氧化，造成组织损伤，这是含醌或经生物转化生成醌的物质引起中毒的重要机制之一
脱卤反应
脂肪族化合物脱卤涉及3种机制：还原脱卤、氧化脱卤和脱卤化氢。
还原脱卤和氧化脱卤由细胞色素P450催化，脱卤化氢由细胞色素P450和谷胱甘肽S-转移酶催化
四氯化碳在细胞色素P450的催化下发生一电子还原，脱卤形成三氯甲烷自由基，可攻击生物膜启动脂质过氧化，造成肝细胞损伤和坏死。
水解反应
酯酶和酰胺酶
具有水解具有羧酸酶、酰胺、硫酯、磷酸酯和酸酐等功能基团的化学毒物。 酯类被水解为醇和酸，酰胺可被水解为酸和胺，硫酯可被水解为酸和硫醇
肽酶：可水解各种肽类
环氧化物水解酶
可催化环氧化物水解，生成具有反式构型的邻位二氢二醇
微粒体环氧化物水解酶mEH和可溶性环氧化物水解酶sEH具有代谢化学毒物的作用。
II相反应
即结合反应，是化学毒物原有的或经I相反应后引入或暴露出来的羟基、氨基、羧基、巯基、羰基和环氧基等基团与内源性辅因子之间发生的生物合成反应，所形成的产物称为结合物（conjugate）
结合反应需要酶的参与并消耗能量。
结合反应的速度通常比I相反应快得多，故化学毒物的清除速率主要由I相反应决定。
多数结合物的水溶性增强，易于从体内排出。同时，生物活性或毒性减弱或消失。但也有被代谢活化者
主要在肝脏进行
葡萄糖醛酸结合：是体内最主要的结合反应
硫酸结合：该反应的辅因子是3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸，催化反应的酶是磺基转移酶（SULT）
谷胱甘肽结合
甲基化反应
乙酰化作用
氨基酸结合
四、 影响化学毒物生物转化的某些因素
(1) 毒物代谢的遗传多态性
遗传多态性：系指在群体中出现了频率大于1%的多种等位基因。
代谢酶多态性：染色体上一个或多个等位基因发生突变而产生的遗传变异引起代谢酶的数目、结构和活性发生改变使代谢酶的活性增高或降低，或引起酶蛋白的部分消失甚至完全消失。
(2) 肠道菌群与宏基因组
肠道菌群是人体内最复杂和种类数量最高的共生微生物生态系统，肠道菌群编码的基因总数是人类基因的100多倍，因此被称为“宏基因组”或“人体第二基因组”
(3) 毒物代谢酶的诱导和阻遏
许多化学毒物可以引起某些代谢酶的含量增加并伴有活力增强，这种现象称为酶的诱导
凡是具有诱导效应的化学毒物称为诱导剂
单功能诱导剂：诱导催化还原、水解、和结合反应的酶类，但不能诱导细胞色素P450
双功能诱导剂：除能诱导与结合反应有关的酶类外，还能诱导多种CYP超家族的成员
主要诱导剂
1. 3-甲基胆蒽，TCDD、苯并（a）芘（B（a）P）
2. 苯巴比妥
3. 贝特、WY-14，643和全氟癸酸
4. β-萘黄酮、各种酚类抗氧化剂和GSH耗竭剂
5. 乙醇、异烟肼
代谢酶的阻遏：指对某些代谢酶诱导的同时可阻遏另一些代谢酶的合成
(4) 毒物代谢酶的抑制与激活
竞争性抑制
因为毒物代谢酶的底物特异性相对较低，活性有限，如同时有两种或两种以上的化学毒物为同一种酶代谢，可发生竞争性抑制
这种抑制并不影响酶的活性及含量，而是一种毒物占据了酶的活性中心，导致其他毒物的代谢受阻
非竞争性抑制
1. 与酶的活性中心发生可逆或不可逆性结合
2. 破坏酶
3. 减少酶的合成
4. 变构作用
5. 缺乏辅因子
毒物代谢酶的激活：指化学毒物直接作用于酶，使其活性增加，但不涉及酶蛋白的诱导合成。
第三节 毒物动力学
一、 经典毒物动力学
(1) 基本概念
速率类型
根据化学物在体内转运或转化的速率不同可分为一级速率过程和零级速率过程
一级速率过程
指化学毒物在体内某一瞬间的变化速率与其瞬时含量的一次方呈正比
特点
化学毒物的半衰期恒定
单位时间内消除的化学毒物的量与体存量呈正比
其半对数时-量曲线为一条直线
零级速率过程
在化学毒物的数量超过机体的转运和转化能量的时候发生
化学毒物在体内某一瞬间的变化速率与其瞬时含量的零次方呈正比
特点
单位时间内消除化学毒物的量恒定，相当于机体的最大消除能力，而与体存量无关
其半对数时-量曲线为一条曲线
部分需要载体转运或限速酶代谢的化学毒物的体内过程符合零级速率
室模型
是指在动力学上相互之间难以区分的，转运和转化性质近似的组织、器官和体液。 凡是转运和转化速率相似者，均可视为同一个室，这样便可以将整个群体机体视为一个彼此相连的室系统
一室模型：如果化学毒物入血后能迅速而均匀地分布于全身并呈现出一致的消除过程时，可视为一室模型
多室模型：如果化学毒物入血后，在体内不同部位的转运和转化速率不同，在达到平衡前需要有一个分布过程时，可视为多室模型
中央室：血液以及供血丰富、血流通畅的组织脏器组成
周边室：供血量少、血流缓慢或化学毒物不易进入的组织脏器
封闭室：化学毒物仅在各室间转运，并不从机体排泄或代谢转化
开发室：化学毒物除在各室间转运，还能从机体排泄或转化。绝大多数化学毒物符合开放式模型
(2) 室模型和时-量曲线
一室模型及其时-量曲线
同一化学毒物经由不同途径染毒时得到的时-量曲线并不相同
吸收过程会对曲线有影响
二室模型及其时-量曲线
由一个中央室和一个周边室组成
二室模型的半对数时-量曲线为二项指数衰减曲线。前段曲线下降迅速，主要反应化学毒物从中央室向周边室的分布过程，称为分布相或快相；后段曲线下降趋缓，反应化学毒物的消除过程，称为消除或慢相
当化学毒物由非静脉途径进入机体时，分布相曲线可部分或全部被呈上升态势的吸收曲线所掩盖，此时的时-量曲线与一室模型的曲线相类似，容易引起误认
(3) 基本参数
表观分布容积（Vd，L/Kg）
该参数只有在化学毒物均匀分布于全身组织时才与其真正占有的生理容积相等，而这种情况十分罕见，故称为“表观”。但由于化学毒物在体内达到动态平衡时，其血浆中的浓度与各组织中的浓度之间相对恒定，血浆浓度的变化可以反映组织中的浓度变化。
二室模型中，Vd的数值越大，表示化学毒物在体内分布范围越广； Vd分别为0.05L/Kg、0.2L/Kg和0.6L/Kg时，表示化学毒物主要在血浆、细胞外液或全身分布。 Vd值过大，常提示化学毒物在体内有大量蓄积
消除速率常数（Ke，1/h）：单位时间内化学毒物从体内消除的量占体存总量的比例 Ke越大，说明化学毒物从机体消除的速度越快
曲线下面积（AUC）：指化学毒物从血浆中出现到完全消除为止这一时间过程内时-量曲线下覆盖的总面积 AUC越大，化学毒物从机体消除的速度越慢
半减期，t1/2：指化学毒物的血浆下降一半所需时间。 数值越大说明，化学毒物从机体消除的速度越慢
清除率（CL）：指单位时间内，机体所有消除途径所能排除的化学毒物占有的血浆容积值 CL越大说明化学毒物从机体消除的浓度越快
生物利用度（F）：指染毒时机体对于化学毒物吸收率。 利用此参数可比较化学毒物从不同途径进入机体时的吸收程度 一般而言，F较者对机体的毒作用较强
(4) 非线性毒物动力学
是指体内毒物的数量过多，超过了机体时生物转运、转化及蛋白质结合能力时，其消除由一级速率过程转变为零级速率过程的现象
血浆化学毒物不呈指数下降
AUC与染毒剂量不呈正比
Vd、CL、Ke（或β）、t1/2等参数随化学毒物的剂量增加而发生改变
经同一酶系统代谢或经主动转运的化学毒物之间发生了竞争性抑制
明显的饱和效应出现之后，剂量-反应曲线未随剂量增加而显示出成比例的变化
出现此些现象时，可认为出现了非线性动力学过程
符合此种速率过程的化学毒物从体内消除的速度相对缓慢，可以较高浓度在靶器官中停留较长时间，有利于发货毒性作用。
特别是在重复或连续接触的条件下，机体内的化学毒物总量可能会无限度地升高，以至没有一个稳态的坪值存在
此时，化学毒物的剂量-反应关系不复存在，其所致的生物学效应急剧增强
二、 生理毒物动力学模型（PBTK）
与经典毒物动力学比较，具有以下优点： 1.能够提供化学毒物在各器官或组织中的时间-分布过程 2.能够估计生理参数改变对化学毒物组织浓度的作用 3.通过对动物生命周期的等比例缩放，用相同的模型可预测化学毒物 在不同物种动物体内的动力学过程适用于研究复杂的染毒方式以及代 谢、结合这样的饱和动力学过程
生理室的构成
室是体内的一个具有相同化学毒物浓度的专一部位，可以是某器官的一个特殊的功能单位或解刨位置，也可以是肝脏或肾脏等彼此分离的完整器官，或是脂肪和皮肤这样广泛分布的组织。 由三个亚室组成：1.血管腔；2.间质间隙；3.细胞内环境
常用参数
解剖学参数：指生理模型中每个室的大小，即容积（ml或L）
生理学参数：关于血流、通气和消除方面的参数
热力学参数：主要是化学毒物在组织中的总浓度、游离浓度及二者之比
转运参数：对于任何化学毒物，细胞膜薄、表面积大、膜两侧的浓度差大都有利于扩散
限值化学毒物跨膜转运的因素
灌注限值室
也称为血流限值室，或简称为流限值室。如果某一特点化学毒物的渗透系数PA远大于到达该组织的血流速率Qt，即PA>>Qt，就会出现流限值室。此种情况下，影响组织亚室摄取化学毒物速率的唯一因素就是血流灌注速率，而与化学毒物跨越细胞膜的速率无关
血液亚室和间质亚室合并为细胞外室
扩散限值室
当化学毒物被摄入室内的速率由细胞膜的通透性和膜的总面积决定时，称为扩散限值室，或膜限值室 此时PA<<Qt，化学毒物跨越细胞膜的速率慢于到达该组织的血流速度
子主题
生理毒物动力学模型应用
危险度评价
解除限制的制定与修订
改进毒性试验的实验设计
第六章 毒理学实验设计
第一节 实验动物的选择
一、 物种的选择
对人和不同物种的差异
量的方面：引起毒性剂量大小的差异
质的方面：毒效应的差异
基本原则
选择对受试物的吸收、代谢、生理生化特征与人最接近的物种
自然寿命不太长的物种
易于饲养和实验操作的物种
经济并易于获得的物种
在选择动物物种和品系时，如无特殊理由，应与传统常用或有关文献使用的动物一致，以便实验结果能相互比较
常用的实验动物：大鼠、小鼠、豚鼠、兔和犬等
当外源化学物对不同物种动物s的毒性反应有很大差异的时，应研究在其不同物种的代谢和动力学特点以及毒作用机制，在此基础上才可将结果外推到人
二、 品系选择
品系：是实验动物学的专用名词，指用计划交配的方法，获得起源于共同的祖先或有相似基因型的一群动物。
（1）近交系
指两性同胞或亲子之间连续交配20代以上而培育的纯品系动物，近交系动物个体有98.6%的基因位点是纯合子，个体间的差异非常小
纯系动物的特点是生物学相似性很好，实验的反应比较一致，但是，由于纯系动物属于近亲交配，所有会携带较多的遗传负荷，体质较弱，容易发病，称为近交衰退
（2）杂交群（杂交1代，F1）
指两个不同的近交系之间有计划进行交配，所产生的第一代动物，具有两亲本遗传特性或产生新的遗传特性的动物群
该动物有杂交优势，生命力强，克服近交衰退，又有杂交系动物基本相似的遗传均质性，实验重复性较好，广泛应用于移植免疫和一些疾病模型研究。
（3）封闭群
指一个种群在五年以上不从外部引进新血缘，仅由同一品系的动物在固定场所随机交配繁殖的动物群
该品系是毒理学实验常用的动物，抗病能力强，繁殖量大，可满足实验的要求
（4）突变系
指保持有特殊的突变基因的动物品系，可通过自然突变和人工定向突变繁殖，在繁殖过程中，其变异的基因可遗传到子代并维持稳定的遗传特异性。
一般而言，近交系动物对外源化学物毒性的敏感性最高，杂交群次之，封闭性较低
三、 微生物级别的选择
普通动物（conventional animal,CV)、清洁动物（clean animal,CL)、无特点病原体的动物（special pathogen free,SPF)、无菌动物（germ free,GF）
对于一般毒性评价和研究，应尽可能使用二级以上的动物，以保证实验结果的可靠性
清洁级以上的动物要求在屏障系统饲养，无菌动物必须在隔离环境中饲养，屏障系统以上的动物设施需严格控制人员、物品和环境空气进出
四、 个体选择
(1) 性别
除与性别相关的毒性（如生殖毒性）外，同一物种、同一品系的实验动物，通常雌性两性对相同外源化学物毒性反应性质类似，但对毒性的敏感性（毒性程度）存在性别差异。
如已知动物性别对受试物的敏感性有差异，则应选择敏感性的性别 如不清楚有无性别差异，则应用雌性两性别
(2) 年龄和体重
在实际工作中，常以动物的体重来粗略判断其年龄。
急性试验一般选用成年动物，而亚慢性和慢性试验通常选用较年幼的或初断乳的动物，以观察受试物对生长发育的影响，并使实验周期能覆盖成年期
同一试验中，相同性别的动物起始体重差异不应超过平均体重的±20%。 性别差异较大的观察指标应分性别进行统计分析
(3) 生理状态
应避免使用特殊生理状态时期的动物。
(4) 健康状况
实验动物的健康状态对毒理学试验结果有很大影响，因此选用健康动物，并注意实验动物的微生物控制，这对长期毒性试验显得尤为重要。
为确保选择健康动物，一般应在试验开始前观察5～7天
五、 实验动物的管理
在毒理学试验中所选用的实验动物应有动物合格证、实验动物生产许可证、饲料合格证、实验动物使用许可证
六、 模式生物简介
操作简单、成本低廉、测试周期短的生物指示物和模式生物进行污染物的毒性评价
斑马鱼
秀丽隐杆线虫
第二节 染毒方式
一、 受试物及溶剂
应首先了解受试物的结构式、相对分子质量、常温常压下的状态、熔点、沸点、密度、挥发度、水溶性和脂溶性等理化特性，生产批号及纯度、杂质成分与含量，在溶媒、赋形剂或饲料中的稳定性资料等
染毒前需要将受试物用适当的溶剂溶解后配制为所需的浓度和合适的剂型，受试物可制备成水溶液、油溶液和混悬液
对溶剂和助溶剂的基本要求
无毒和实际无毒
受试物不起反应，受试物在溶解中必须是稳定的
对受试物在体内的动力学无显著影响
无特殊刺激性或气味
饲料中掺入量以不影响动物摄食、营养平衡为原则
受试物在贮存期内稳定性和在饲料中的稳定性必须进行研究并报告，受试物的总量应在一次备齐全部试验的用量。 总量=（每组动物数*处理组剂量总和*动物平均体重*染毒次数）*1.2
二、 剂量和剂量的换算
剂量设计要根据受试试剂的种类、理化特性、暴露途径和环境暴露水平决定
剂量的描述方式一般以体重或体表面积计，如mg/（kg BW）或mg/m^2
三、 染毒方式
1. 经消化道染毒
许多工业化学物和环境污染物可通过污染水和食物而进入人体，故经消化道染毒是毒性试验常用的染毒方式，其方法主要有灌胃法、喂饲法和胶囊法
灌胃法
剂量准确，但易造成消化道损伤，可能影响受试物的吸收，也可影响动物的正常消化功能
灌胃法常用于急性毒性试验，亦可用于长期染毒
喂饲法
将受试物拌入饲料或溶于饮水中，受试动物自由摄取，为食品污染物或水污染物的常用染毒方式，但应注意加入较大量的受试物可能影响饲料中的营养素含量，故必要时应适当调整饲料成分。
挥发性或有异味的受试物也不宜采用此方法
胶囊法
用于犬、兔等动物，对于具有挥发性、易分解或有异味的化学物尤其适用
2. 经呼吸道染毒
是评价经呼吸道接触的毒物或空气污染物优先考虑的染毒途径
吸入染毒和气管注入
气管注入
气管注入虽可定量，但不易折算为吸入浓度，故一般多用在吸入染毒无法实现时，或只需进行定性研究时
吸入染毒
动式吸入
动式吸入染毒是连续不断地送入含有一定浓度受试物的新鲜空气，同时排出等量空气，造成一个浓度相对稳定的动态平衡的空气环境
动式吸入染毒适用于单词染毒时间持续较长的情况，也适用于主要以烟、雾、尘等形式接触的受试物
动式染毒需要专门的吸入暴露设备，成本较高
静式吸入
静式吸入染毒是将实验动物置于一定容积的密闭容器，加入一定量的气态或挥发性受试物，在规定时间内进行染毒
3. 经皮染毒
常用于可能接触皮肤的化学物染毒，主要是观察其经皮吸收的可能性、局部刺激作用及是否具有致敏作用
大鼠浸尾法常用于评价吸收能力的定性试验，亦可使用大鼠做LD50试验，即经皮肤吸收的急性毒性试验。
4. 注射染毒
常用于化学物的机制研究、比较毒性研究或毒物动力学研究。
根据实验目的和受试物的性质不同，可采用腹腔注射、肌内注射、皮下注射或静脉注射
对于经注射染毒的受试物，一般要求其对注射局部物无刺激性
第三节 毒理学实验设计原则
一、 体内试验设计原则
体内试验即整体动物试验
1.实验动物
不同类型的试验应选择不同物种的动物 大鼠和小鼠可用于急性毒性试验、长期毒性试验和遗传毒性试验、犬用于一般毒性试验较多，豚鼠常用于皮肤刺激试验和致癌试验，而兔常用于皮肤刺激试验和眼刺激试验
试验动物的数量取决于很多因素，如实验目的和设计、要求的敏感度，实验动物的寿命、生殖能力，经济上的考虑及动物对可利用性等。
2.染毒及方式
染毒途径选择的原则一般应与人类接触方式相近
灌胃量一般以动物体重的1%~3%折算。 常用的是小鼠每20g给予0.4ml（及2%体重），大鼠每100给1ml（即1%体重） 大鼠的饲料摄入量通常按体重的8%~10%折算。
3.体内试验的对照设置
一般情况下，对照组例数不能少于处理组
常用的对照
未处理（空白）对照组
即对照组不施加任何处理因素，不给受试物，无相应操作。
以确定受试动物的生物特征本底值，进行质量控制
阴性（溶剂）对照
除外处理因素，需给予必须的试验因素（如溶剂或赋形剂），以排除此因素对实验结果的影响
空白对照组和阴性对照组是必须设立的对照
阳性（标准、有效）对照组
用已知阳性药物（如致突变物，或有效的治疗药物或拮抗剂等），以评价试验体系的有效性
阳性对照组的给予途径和采样时间等最好与受试物组相同
遗传毒性、致畸试验等必须设立阳性对照组，且阳性对照组应获得肯定的阳性结果，而同时进行的阴性对照应为阴性结果。否则试验无效
历史性对照组
由本实验室以往多次实验的对照组数据构成，上述三种对照都可构成相应的历史性对照
用途：通过同质性检验来评价试验体系的稳定性和实验质量
4.剂量与分组
毒理学体内试验一般设置3个剂量组
剂量设计应根据循序渐进的原则，即急性毒性试验为短期毒性试验提供剂量设计依据，而后者又为亚慢性、慢性试验提供剂量设计依据
高剂量组：出现明确的有害作用，但不会引起动物死亡（急性毒性与致癌试验例外），即使有死亡，也应少于10%动物数，或高剂量组达到可操作的极限剂量（如灌胃最大容量）
低剂量组：应不出现任何可观察到的有害作用（相当于NOAEL）。也应高于人的可能接触剂量，或至少等于人接触剂量
中剂量组介于高剂量组和低剂量组之间，应出现轻微的毒性效应，即相当于LOAEL
高中低剂量组剂量一般按等比例计算，剂量间距2或 根号10
亚慢性毒性试验设计可以急性毒性的LD50、LC50为依据设计剂量，一般原则是可在1/5~1/20 LD50或LC50范围内
5.观察指标
(1) 指标的有效性
选用的指标与研究目的之间应有本质联系，能确切地反应出处理因素的效应
(2) 指标的客观性
客观指标不易受主观影响，而主观指标易受研究人员的心理状态、启发暗示和感官差异等影响，故应尽量选用客观指标，如体重和脏/体比值、血液学指标等实际实验室检查数据，尽量少用主观指标
可使用盲法消除和减少在指标观察过程中的偏移
(3) 指标的准确度和精准度
准确度是指实验结果与真实值相符合或接近的程度。实验结果越接近真实情况准确性就越高
精确度是指重复进行多次实验，所获得结果间彼此接近或符合的程度，即观察值与平均值的接近程度。
(4) 指标的灵敏性
尽量使用高灵敏性的指标，能如实地反映研究对象体内出现微量变化效应的指标。
提高指标灵敏性的主要手段是改进检测方法和实验仪器的性能
(5) 指标的特异性
特异性可表明特点处理因素与所检测效应的关联程度
特异性高的指标易于揭示事物的本质，且不易受其他因素对干扰，这样的指标往往是多个非特异性指标代替不了的
(6) 选择指标的数目
一般要求所选的指标应能反映试验效能的本质，并可从不同的角度描述试验效能
(7) 指标的标准化
对实验涉及的取样部位、取样时机、检测方法和结果判断等都应进行标准化，即在研究之前就规定好观察各指标的以上“标准程序和方法”，以使所获得的资料能准确反映试验效能，保证该研究的可比性和推广性，并获得可靠结论，也有利于重复严重处理因素与研究结果之间的关系
6.试验期限
经典的体内毒理学试验的期限基本上固定的
急性毒性试验一般是一次或24小时内多次给予受试物，观察14天；
亚慢性试验规定为持续性给予受试物至动物对10%寿命期，对大鼠和小鼠为90天，对狗为1年
慢性毒性试验/致癌试验一般规定为持续至实验动物寿命的大部分或终身
二、 体外试验设计原则
1. 毒理学体外试验系统
(1) 体外试验（in vitro test）是指利用分离的元代细胞及已构建的细胞株、细菌、离体器官和一些生物模拟系统等在体外的无菌、适当温度和一定营养条件下，生存和生长并维持其结构和功能的方法
(2) 脏器灌流
剥离动物某脏器之后，体外灌流方式保持脏器的生理活性功能，将化学物注入器官的血流中，然后分析测定流出液中代谢产物或生理活性物质，用于研究化学物在此器官中的代谢或损伤变化。
一般是以下腔静脉和门静脉为插管灌流通路，结扎肝动脉、上腔静脉
心脏灌流、肠灌流和大鼠膈肌－膈神经灌流液，分别用于研究外源化学物的心脏毒性吸收动力学过程和神经毒物对神经传导功能的损伤及强度
(3) 脏器切片
优点：保持了细胞之间的结构，其操作也比脏器灌流容易
不足之处：是切片的细胞易于缺氧，且受试物也不易均匀到达细胞内
(4) 细胞培养
原代细胞：是指从机体取出后立即培养的细胞
细胞系：可泛指一般能传代的细胞。 其中能够连续传代的细胞叫作连续细胞系或无限细胞系 不能连续培养的称为有限细胞系
细胞株：通过选择法或克隆形成法从原代培养物或细胞系中获得具有特殊性质或标志物的培养物称为细胞株 ，也就是说，细胞株是用单独细胞分离培养或通过筛选的方法，由单细胞增殖形成的细胞群
稳转细胞：转染技术是指通过生化或者物理方法将具有生物功能的目的基因转移或运送到细胞内染色体DNA中，并使目的基因在细胞内维持生物功能，形成的新的细胞叫作转染细胞
瞬转细胞：瞬时转染也是将DNA导入真核细胞的技术
(5) 胚胎干细胞（ES，EK或ESC细胞）
胚胎干细胞是早期胚胎（原肠胚期之前）或原始性腺中分离出来的一类细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性
(6) 亚细胞分组
分离和纯化细胞中各亚细胞组分，可深入研究外源化学物的靶位点，探讨化学物毒性效应的机制等
最多使用的是：细胞膜、微粒体及线粒体
2. 毒理学体外试验设计应注意点几个问题
(1) 细胞或细菌类型的选择
选用的细胞系或菌株应有本底资料证实其在实验系统中稳定，且对致突变物等受试物敏感，对处理因素产生的效应应具有一定的特异性且反应较稳定
3~5个以上的受试物剂量水平，另设空白、溶剂对照和阳性对照等。每个剂量水平和对照应有足够的生微学重复，并应包括有无代谢活化系统两种情况。
(2) 受试物和溶剂
应了解受试物水溶性和脂溶性等理化特性，尤其是受试物在介质中的溶解性对细胞（细菌）的毒性和pH或渗透压可能的影响
出现沉淀的最低浓度可认为是溶解性的极限
对试验中所用溶剂的基本要求是对细胞或细菌无影响，且受试物不发生反应
最好的溶剂是水，其次是DMSO。DMSO的浓度要低于1%
(3) 剂量设置
需要综合考虑受试物的溶解性和对细胞或细菌的毒性
细胞毒性试验的目的是在无代谢活化条件下利用细胞完整性和细胞生长（如融合程度、存活细胞计数或有丝分裂指数）等指标获得受试物细胞毒性和溶解性
细菌毒性可利用会变菌落数减少、背景菌苔减少或消失，或细菌存活率下降等指标来确定
代谢活化系统可能改变受试物的细菌/细胞毒性
对可溶的、无细胞（细菌）毒性的受试物的最高剂量推荐是
1| 对哺乳动物细胞试验为10mmol/L或5mg/ml
2| 对细菌试验为每皿5mg（每皿5微升）
3| 当受试物供应困难或非常昂贵，则最高剂量可低于上述推荐剂量
有毒性的受试物，在细菌试验中的最高剂量应该是其产生细菌毒性的最低浓度；对哺乳动物细胞试验的最高剂量也应该是有细胞毒性的剂量；
对于没有适当溶剂，完全不溶的受试物，则可按照10mmol/L(5mg/ml)或每皿5mg进行试验，或采用溶剂提取物进行试验
分组
细菌试验受试物应至少设5个剂量组，组间距可为半对数。研究剂量－反应关系时，可以选较小间距
哺乳动物细胞试验受试物至少应设5各剂量组，浓度范围应覆盖2个10倍稀释系列
基因突变试验至少设4个剂量组，组间距可为2~根号10之间。每个剂量检测点至少应有2~3各平行样本
(4) 关于代谢活化
代谢活化系统的选择和条件依赖于受试物的类别
对于体外哺乳动物细胞试验，可利用大鼠原代细胞或S9（体外活化系统）
(5) 对照组的设定
每一次试验都应包括在有和物代谢活化条件下同时进行的阳性对照和阴性对照
在有代谢活化系统时，阳性对照应是间接致突变物，即需要代谢活化才呈现致突变反应的物质。
阳性对照的剂量应选择其剂量－反应关系的直线部分
(6) 毒性指标的选择
通过光学显微镜和电子显微镜观察，可了解受试物对培养细胞的形态改变情况
半数抑制浓度（IC50）：细胞培养时引起生长速率减至对照组一半时所需受试物的浓度，IC50可用于细胞毒性的常规筛减
细胞膜损伤可选择台盼蓝摄取、胞浆酶漏出、钙离子释放以及钙泵的变化等指标来评价其损伤
代谢能力除可选择ATP浓度、NAPD、NADPH比、谷胱甘肽含量、氧消耗量等指标外，还有毒物代谢酶的活性、细胞膜脂质过氧化作用及[14C]-葡萄糖氧化代谢成14二氧化碳的速率，均可反映出细胞的代谢能力
三、 转基因动物模型应用
转基因动物：指用方法将外源基因（人工分离或修饰过的基因）导入或整合到其基因组内，并能将外源基因稳定遗传给下一代的一类动物。、
转基因动物对培育原理与技术方法
转基因动物的培育原理
将外源目的基因在体内新增和加工并导入动物对生殖细胞或早期胚胎细胞中，使其整合到染色体上（非靶向整合和靶向整合）
转基因动物的制备方法
显微注射法
整合效率高，试验周期短
缺点是设备昂贵、操作复杂、不易推广、被导入的基因为非靶向整合，拷贝数无法控制，易导致宿主DNA突变等
反转录病毒介导基因转染
优点：操作简单，而且能很快得到适当的病毒生产株；转基因效率高，单位低、单拷贝整合，易分析插入位点
缺点：逆转录病毒载体的构建比较复杂；携带外源DNA片段大小受限，一般小于10kb；随机整合，获得的第一代动物均为嵌合体动物，试验周期长，有安全隐患，有可能因DNA重组产生活病毒
胚胎干细胞基因转染
优点：1.可对ES细胞进特定遗传修饰，不受细胞代次影响； 2.对转染的肝细胞进行阳性选择，并鉴定外源基因的整合及表达情况，提高转基因效率和表达率
缺点：1.直接有ES细胞进行胚胎移植后代为嵌合体，只有达到生殖嵌合时才能将修饰性状遗传给下一代，即当代不能获得转基因动物 2.大动物对ES细胞建系和培养很困难，限值了该技术在大动物转基因上的应用
精子介导的基因转染
成本低，结果不稳定
锌指核酸酶(ZFN)技术
优点：突破了基因打靶效率低的限制性因素，应用范围更加广泛，不再局限于以ES细胞为对象的基因打靶
缺点：ZFNs只能靶向特异序列，对位点序列要求较高，需要大量筛选
TALEN基因编辑技术
CRISPR基因编辑技术
转基因动物的鉴定和保种
转基因动物模型在毒理学中的应用
外源化学物代谢和中毒机制研究模型
转基因突变模型
转基因致癌性模型
四、 毒理基因组学实验设计原则
样品均衡、随机，合理设置对照和试验可重复性
1.样品的重复数比较难达到一般毒性等试验所要求的小动物每组10~30只，即使多个剂量组也应达到每组8只，生物学重复每组至少3份样品
2.一般毒性等试验会设置3~5个剂量，毒理基因组学研究，可以类似地设计几个剂量，而在已知的剂量反应关系的毒性模型中进行机制研究，也可以设计1剂量
3.对照设计，一般要求同体内试验设计一致，需设有空白对照组、阴性对照、阳性对照；若在前期一般毒性试验中，完全确定空白对照与阴性对照无显著差异，阳性对照结果稳定，在进行毒理基因组学研究时，允许只测定样品和阴性对照
4.区别于体内外毒性试验，毒理基因组学研究得到的初步结果，一般都需要后续试验验证，比如转录组、蛋白组差异表达分析出的差异基因、蛋白，要进行定量PCR、蛋白印记及相关功能学试验验证。
对于数据的分析处理，相比于一般的体内试验，毒理基因组学需要更多更复杂的分析软件，进行质量控制和数据分析等
五、 毒理学实验设计常用的方法
完全随机设计
配对设计
随机区组设计
析因设计
拉丁方设计
第四节 毒理学实验结果处理和分析
毒理学实验数据处理和统计方法
统计学意义和生物学意义
剂量依赖性趋势
反应重现性
相关指标变化
性别差异
效应的时间变化趋势
效应差异的大小
历史对照的作用
1. 有助于判别阴性对照组是否正常
2. 有助于解释某些低发生率事件，如肿瘤、致死性畸变等，可能没有显著性差异，但仍可能有生物学或毒理学意义
3. 如受试物处理组某些指标的变化与对照组相比有统计学意义，但仍在历史对照的范围内，也就是说在正常的生物学变异范围内，则该差异不能判断为受试物产生的作用
有害效应的排除
1. 动物相关功能没有改变
2. 该效应为短暂的、适应性的改变
3. 没有其他相关指标或参数的变化
第五章 毒作用影响因素
毒作用又称毒效应，是外源化学物与机体相互作用后所致的 各种生物学变化，包括生理生化改变、临床中毒甚至死亡
第一节 化学物因素
一、 化学结构
化学结构是决定化学物毒性的物质基础，其细微改变可能会导致化学物生物学效应的显著变化
（一） 取代基团对毒性的影响
化学物取代基团不同，其毒性亦可能不同
取代基位置不同也影响化学物毒性
苯环上两取代基：对位>邻位>间位；分子对称的>不对称的
（二） 异构体和立体构型对毒物的影响
同种化学物的不同异构体在性质上存在一定的差异，其毒性作用就可能不同
许多外源化学物存在手征性，可能含有一个或多个手性中心，因此能形成立体异构体或对映体两种镜像分子
对映体结构影响生物转化反应的位置
手性结构在生物转化时存在立体选择性，即一种立体异构体的生物转化速度较其对映体要快
有些外源化学物可经生物转化使对映体从一种构型转变为另一种构型，甚至消失其手征性
（三） 同系物的碳原子数和结构对毒性的影响
烷、醇、酮等碳氢化合物按同系物相比，碳原子数愈多，毒性愈大（甲醇和甲醛除外），但当碳原子数超过一定限度时（7～9，毒性反而迅速下降）
同系物碳原子数相同时，直链化合物>异构体；成环化合物毒性>不成环化合物；不饱和键增多，毒性增强
（四）结构-活性关系对毒性的影响
有助于通过比较，开发高效低毒的新化合物
从分子水平上推测新化学物的毒作用机制
预测新化学物的毒性和安全接触限值
二、 理化性质
化学物的理化性质可以影响其吸收、分布、蓄积、代谢和排泄过程，以及在靶器官中的浓度，进而影响其毒作用的性质和大小
（一）脂/水分配系数对毒性的影响
脂/水分配系数是化学物在脂相（油相）和水相中的溶解分配LV达到动态平衡时的浓度之比，是影响化学物在组织中的吸收、分配特性的重要因素之一
一般来说，水溶性越大毒性越大
脂溶性极大的化学物不利于经水相转运，故不易排泄，并且多需经生物转化成水溶性代谢产物才能排泄
气态化学物的水溶性可影响其在呼吸道的作用部位
易容于水的刺激性气体，主要作用于上呼吸道
不易溶于水的，可深入肺泡，引起肺水肿
（二） 分子量、粒径大小和比重对毒性的影响
分子量
分子量较小（<200）的亲水性分子，如乙醇或尿素能经膜孔（直径0.4nm）以滤过方式通过膜；而离子化合物，甚至小离子（钠）则不能通过，因其在水性环境中可形成大于正常膜孔的化合物
粒径大小
粉尘、烟、雾气等气溶胶，其毒性与粒径大小有关
分散度与外源化学物的粒径大小成反比，分散度越大粒径越小，其比表面积越大，生物活性也越强。分散度的大小还可影响其进入呼吸道的深度和溶解度
一般直径在5微米及以上的颗粒通常在鼻咽部沉积； 直径在2～5微米的颗粒主要在肺的支气管沉积，可通过呼吸道纤毛运动而被清除； 直径在2微米以内的颗粒物可穿透到达肺泡，可被吸入血或通过肺泡巨噬细胞吞噬而被淋巴系统清除
比重
有毒气体可能因比重不同而分层，导致中毒事故
（三） 挥发性和稳定性对毒性的影响
常温下挥发性强的化学物易形成较大的蒸汽压，易通过呼吸道和皮肤进入机体
易经皮吸收的液态化学物则相反，挥发性强的液态化学物因接触时间较短，其危害性小于挥发性弱且不易除去的液态化学物
（四） 气态物质的血/气分配系数对毒性的影响
气态物质到达肺泡后，主要经简单扩散透过呼吸膜而进入血液。 当呼吸膜两侧气体分压达到动态平衡时，其在血液中的浓度和肺泡气中的浓度之比称为血/气分配系数，该系数越大气态物质越容易通过简单扩散跨呼吸膜吸入血
电离度和荷电性的影响
当化学物质呈电离状态时，通常脂溶性较低，难以通过细胞膜的脂质双分子层； 而以非电离形式存在的若有机酸或有机碱具有一定的脂溶性，易通过胞膜，且其转运的速率与其脂溶性大小呈正相关。因此，若有机酸或有机碱通常在不带电荷或非电离状态时才能以被动扩散的方式通过生物膜
解离常数pKa值不同的化学物，在pH不同的局部环境中电离度不同，因此其脂/水分配系数和离子化程度也不同，进而影响其跨膜转运。
三、 化学物纯度
化学物的毒性评价应尽可能采用纯品
样品中可能常含有原料、杂质、副产品、溶剂、助溶剂、稳定剂和着色剂
第二节 机体因素
毒作用是外源化学物与机体相互作用的结果，化学物只有到达机体的靶分子并与之发生反应，才可能引起毒作用
一、物种、品系差异
（一） 解刨结构、生理与生化的差异
（二）代谢转化的差异
不同物种的动物对外源化学物毒作用的反应不同，主要原因为物种间的代谢转化存在差异，而物种间毒作用差别往往因解毒机制不同所致
生物活化作用的差异也是许多毒作用不同的重要原因
二、个体间的遗传学差异
（一）代谢酶的多态性
I相酶
CYPs具有多态性，同一种属个体不同器官组织，甚至细胞内不同亚细胞结构中，其含量活性和功能也有很大差异
II相酶
（二）修复能力的个体差异
机体所有组织、细胞和大分子对化学物所致损害都有其相应的修复机制，但各自的修复能力有所差异。
肝肾等再生能力很强，对外源化学物所造成损伤的修复能力也相应很强； 脑组织的再生能力差，一旦发生实质性的损伤则很难修复。
机体修复过程有各种酶参与，若这些酶出现功能缺陷，将明显影响对毒作用损害的修复能力
（三）受体的个体差异
受体是高等生物体内的一类重要蛋白质，也是外源化学物毒作用带主要靶分子之一
在不同个体、不同生理状态下，受体在细胞表面分布的数量存在差异。
受体本身亦可出现变异型，致其生物活性发生变化，影响机体对相应外源化学物的反应
三、机体其他因素对毒作用的影响
（一）健康与免疫状态
1. 健康状况对毒作用的影响
一般情况下，机体处于非健康状态往往会加重外源化学物对其产生的损害作用
肝脏受损，会减弱对化学物的代谢，致使化学物在血浆中的半衰期延长 肾脏受损，则会延长排泄半衰期
2. 免疫状态对毒作用的影响
机体过低或过高的免疫水平都可以对某些毒作用有直接影响
（二）年龄
不同年龄机体各系统和器官的功能状态有所差异。老年人和婴幼儿由于生物转运和代谢能力较正常成年人弱，对毒作用带敏感性一般较高
1.年龄对生物转运的影响
新生儿和老年人因其血浆总蛋白和血浆白蛋白含量偏低而导致与外源化学物的结合较少，使游离化学物的浓度增加进而增强机体的敏感性
新生儿和老年人的胃酸分泌较少，因此可改变对外源化学物或药物的吸收
新生儿和老年人肾小球的滤过作用和肾小管分泌也降低，其结果是减少外源化学物从身体内清除，延长接触时间，在慢性给药时导致蓄积毒性增加
2.年龄对代谢酶系统的影响
机体的代谢能力在不同年龄阶段差异较大
胎儿和新生动物的药物代谢酶活性一般很低，要达到正常成年的活性水平，因物种不同所需要的时间也不尽相同。
幼年动物主要因缺乏各种解毒酶系统，而对许多毒物均有较强的敏感性
由于发育过程中酶活性水平低下的不仅仅是解毒酶，也有活化酶，因此并不是所有化学物对婴幼儿的毒作用都大，也有毒作用低于成年的
（三）性别
雌雄两性动物对化学物的反应总体相似，但有些化学物毒作用存在性别差异，成年雌性动物对化学物的敏感性多高于雄性动物，但也有例外
1.代谢的性别差异
雄性动物代谢化学物的速率一般比雌性动物快
经代谢活化的化学物通常增加对雄性动物的毒作用，而通过代谢解毒的化学物则通常降低对雄性大鼠的毒作用
代谢的性别差异与性激素密切相关，因此性别差异通常表现在动物性发育成熟开始，直至老年期
2.排泄的性别差异
某些外源化学物的毒作用性别差异是由于排泄差异所致
（四）营养状况与生活方式
饮食生活方式的不同能改变机体对毒物的代谢、机体的生理或生化功能以及营养状态，进而影响化学物的毒作用
营养物不足或失调影响药物的代谢，其中研究得最充分的是蛋白质缺乏对外源化学物代谢的影响； 微粒体蛋白质含量低，酶活性会有所丧失
脂肪酸的缺乏可降低微粒体酶的水平和活性
维生素和矿物质缺乏也容易降低外源化学物的代谢
第三节 暴露因素
一、 暴露剂量与内剂量
化学物暴露剂量是影响毒作用的重要因素，任何物质在达到一定剂量或浓度时都可能产生毒作用
外源化学物对机体毒作用的性质和强度，直接取决于其在靶器官中的剂量（内剂量），一般而言，暴露剂量越大，内剂量越大，所引起的毒作用越强
二、 暴露途径
外源化学物的不同暴露途径对其吸收速度、吸收率均产生影响，进而影响其毒作用大小
一般认为，化学物暴露途径的吸收速度和毒性大小的顺序是： 静脉注射≈吸入>腹腔注射≥肌内注射＞皮下注射＞皮内注射＞经口＞经皮
三、 暴露持续时间
根据外源化学物暴露于机体的持续时间，可将染毒分为四类：急性染毒、亚急性染毒、亚慢性染毒和慢性染毒
四、 暴露频率
多次染毒是否产生毒作用，取决于两次染毒间隔时间、该外源化学物排出速率和已造成损伤的修复能力。
任何重复染毒，毒作用的产生可能完全依赖于染毒的频率和剂量而非染毒的持续时间
五、 溶剂和助溶剂
溶剂或助溶剂选择不当，可加速或减缓毒物的吸收、排泄而影响其毒作用
第四节 环境因素
一、 气象因素
1. 气温
环境温度可影响机体某些生理功能（通气、循环、体液、中间代谢等）及外源化学物的吸收、代谢与毒作用
一般正常生理情况下，高温可致动物皮肤毛细血管扩张、血液循环和呼吸加快，胃液分泌减少，出汗增多，尿量减少，以及化学物经皮和经呼吸道吸收增加
2. 气湿
高湿环境可使某些化学物（如HCl、HF、NO和H2S）的刺激作用增强，也可使某些化学发生化学反应导致毒作用增强
高气湿可造成冬季易散热，夏季不易散热，增加机体体温调节的负荷
当高气湿伴高温时，因汗液蒸发减少使皮肤角质层的水合作用增强，进一步增加经皮吸收的化学物的吸收速率，并因化学物易粘附于皮肤表面而延长暴露时间
3. 气压
通常情况下，气压增大，往往影响大气污染物的浓度；气压降低可致氧分压减小而使CO的毒作用增大
二、 噪声与辐射
三、 昼夜与季节规律
生物体的许多功能活动以24小时或季节为单位表现出的一贯性、周期性的波动、称为昼夜节律或季节节律
四、 动物饲养条件
第五节 化学物的联合作用
毒理学将两种或两种以上的化学物同时或先后作用于生物体所引起的毒作用称为联合作用
一、联合作用的方式
外环境中进行的联合作用
该类联合作用指两种或两种以上外源化学物在进入机体前就发生相互作用而改变其作用性质和程度，产生增毒或减毒作用
体内进行的联合作用
有害因素在体内进行的联合作用，往往是通过改变机体的功能状态或代谢能力来实现的
二、联合作用的类型
（一）非交互作用
非交互作用指两种或两种以上的化学物同时或先后作用于生物体，各生物体，各化学物的毒作用互不影响，可通过各化学物的暴露剂量或生物学效应总和直接推算其联合作用
1.相加作用
指两种或两种以上化学物各自以相似的方式和机制，作用于相同的靶点，但其毒作用彼此互不影响，对机体产生的毒作用等于各化学物单独对机体产生效应的算术总和，又称为简单的相似作用或剂量相加作用
该联合作用中每个化学物都按各自的相对毒作用和剂量比例对总毒作用作出贡献，原则上不存在阈值
2.独立作用
指两种或两种以上化学物，由于其作用模式和作用部位等不同，所引发的生物学效应彼此互不影响，从而表现出各自的毒作用，又称简单的独立作用、简单的不同作用或反应（效应）相加作用
对于相加作用，各化学物低于无作用水平时也可发生联合毒作用。 对于独立作用，当化学物剂量低于无作业用水平，即各化学物导致的反应为零时，总联合作用为零
交互作用
协同作用
两种或两种以上化学物对机体所产生的联合毒作用大于各化学物单独对机体的毒作用总和，即毒作用增强
较多见的协同作用是同源化合物作用于相同靶部位，产生相同的效应
化学结构、作用部位和作用机制均不同的一些化学物，若其最终效应一致，也可产生协同作用
协同作用常出现在吸收被促进、代谢活化酶被诱导或解毒酶受抑制、排泄被延缓等情况
若两种化学物在体内相互作用后其中一种化学物的结构发生改变或产生新的化学物，可能会出现新的有害效应
拮抗作用
两种或两种以上化学物所产生的联合毒作用低于各化学物单独毒作用的总和
化学性拮抗：两种化学物通过化学反应产生一种毒性较低的物质
功能性拮抗：发生于两种化学物对同一生理指标有相反的作用
配置性拮抗：一种化学物影响另一种化学物的吸收、分布、代谢以及排泄，使之较少到达靶器官或在靶器官中作用时间缩短
受体性拮抗：当两种化学物在体内与同一受体结合时，产生竞争性拮抗； 当联合作用的双方结合于不同受体，则产生非竞争性拮抗；
三、联合作用的评价
（一）联合作用研究的统计学设计
常用的是：析因设计、正交设计、均匀设计
（二）联合作用的评价
1. 联合作用系数法
2. 等效应线图法
3. 等概率和曲线法
4. 毒物系数法
5. 方差分析
6. 广义三阶多项式回归模型
7. logistic模型
8. 其他方法
分类与回归树法、多因素降维法
（三）联合作用评价中注意事项
暴露途径
暴露时间和顺序
毒作用指标的选择
实验结果的代表性
实验结果外推的不确定性
消除：由于化学毒物转化为新衍生物与其被排泄到体外的结果都是使其原形在体内的数量减少，故代谢和排泄过程又合称为消除