Ⅰ 药物毒理学主要进行哪些方面的研究
1、起源:药物毒理学是研究药物在一定条件下,可能对机体造成的损害作用及其机理的一门科学。药物毒理学作为一门应用学科,在20世纪90年代兴起以后,就一直受到人们的重视。这是因为药物毒理学在新药开发评审中发挥着重要的作用,尤其是它能发现动物对药物产生的毒性反应,为临床用药安全性和毒副作用观察提供信息等。 药物毒理学研究药物毒性,药物对人危害以及防止发生危害的安全剂量。月满则缺,物极必反,其实在现代医学中许多药物的研究与研发都是基于药物毒理学展开的。最普通的例子就是对于蛇毒的应用以及对于吗啡的应用。
微量的蛇毒可以治疗心脏疾病,但是过多的剂量则是致命的;同样的道理,吗啡可以缓解疼痛,过量服用则会让人产生生理依赖。药物毒理学在亚历山大时期就已经开始,不同的是在那时人们主要研究的是药物的毒性作用而非药理作用,用来谋杀和刺杀,亚历山大就可能死于这样的一次毒药谋杀,因为对于他的死有众多的疑点。
2、研究内容:药物毒理学是以分子生物学、遗传学、解剖学、动物学、病理学、统计学等为基础学科而发展起来的。它研究的内容包括对药物的一般毒性、特殊毒性以及对靶器官的毒性作用机制研究,通过这些这些研究为正确评价药物的安全性、危害性提供科学依据,对临床的安全用药具有重要意义。
3、发展历史:早期毒理学:研究不同毒物的使用,着重毒物对机体的急性危害或致死作用。现代毒理学:研究在特定情况下,生命有机体接触化学、生物或物理物质产生有害作用(毒性)的科学。药理学是研究药物的治疗作用及其有效剂量,从而发挥其在预防、治疗或诊断疾病中的效能。毒理学是研究毒性物质对机体的有害作用及其发生、机制、结果以及危害因素的科学。主要用于对外源性物质的安全性评价和危险性评估。药物毒理学是毒理学的一个相对年轻的分支,已广泛体现在新药临床前安全性评价、临床试验及临床合理用药。 研究人类在应用药物防病治病过程中,药物不可避免地导致的机体局部或全身病理学改变,甚至引起不可逆的损伤或致死作用;同时也研究对机体有害作用的发生、机制、结果及危险因素的科学。 包括新药临床前安全性评价,临床试验及临床合理用药等方面。
4、学科意义:药物毒理学负担着现有的和新生产的药物对健康影响的安全评价,探讨药物对靶器官的毒性作用机制个对人的危害及防止发生危害的安全剂量。药物毒理学的任务:包括临床毒理学、新药临床试验、药物流行病学研究等任务。药物毒理学对药物毒性的研究,无论过去、现在和将来对人类的健康仍将起到重要和不可缺少的作用。 药物毒理学的基本目的:认识并掌握药物的毒性作用,药物是用于防病治病,但是有很强的两重性。药物毒理学研究的目的就是发现受试药物的中毒剂量,初步了解反复给药时产生毒性反应的剂量,为临床安全用药提供科学依据;确定药物毒作用的靶组织或靶细胞,进而确定药物毒性作用的机制;确定毒性作用的剂量范围;了解药物的毒性作用是否具有可变性,有些药物在治疗剂量下,其毒副作用会伴随治疗作用一起出现,另一些药物则可能由于误用、滥用或故意超剂量使用而产生某些毒副作用,一个药物的毒性是否可逆,在停药或采取某些治疗后被毒性作用所损害的正常的生理功能是否可以恢复也是至关重要的问题之一,在新药的开发中也是决定一个药物命运的重要依据之一;研究解毒药及药物中毒后的解救措施;通过对动物实验的重复给药,为阐明药物的毒性作用及其作用机制提供线索,作为药物开发研究的毒理学部分,从方法上看其特点,其中较长时间地重复给药是临床前药理学研究所不能及的,为生命学提供资料,开发新药。 凡是不符合用药目的并为病人带来不适或痛苦的有害反应统称为药物不良反应 。
Ⅱ 毒理学试验设计应包含哪几个部分
1、实验动物的选择。
2、实验动物的喂养环境。
3、实验动物的染毒途径。
4、剂量选择及分组。
5、实验期限及观察指标。
6、LD50的计算。
(2)行为毒理学研究方法包括哪几类扩展阅读
预备试验的目的是为正式进行毒性试验确定浓度范围。预备试验通常选择3-5个间隔较大的浓度范围和少量的受试生物。观察24-96h,求得100%死亡浓度和0%死亡浓度。然后毕仔物在两者之间选择5-7个试验浓度进行正式试验。
试验手液浓度的选择,根据预备试验的结果和确定的试验浓度组数,在急性毒性试验中,一般按照等对数间距来确定试验溶液中待测试有物质浓度。
一般按照下列原则设置试验负荷:
(1)受试生物对毒物的戚则吸收、吸附不得引起试验溶液中溶解氧和毒物浓度的明显下降;
(2)受试生物的代谢产物的积累不超过允许水平;
(3)受试生物有一定的活动空间。
Ⅲ 结合实例说明环境毒理学的研究方法有哪些
一、 调查法 :为了了解事实情况,分析事实情况,得出结论,证实某种问题,以便改进工作(包括改进研究方法)或形成新的研究课题。包括问卷调查、访问调查等。了解事实情况、分析情况、认真研究,得出结论,寻找解决办法或进一步研究的方案。举例说明调查法的操作过程: 抽样调查的主要步骤大致分为如下步骤:1.确定调查的目的(确定问题,形成假说;通过调查验证假说,使问题明确化,得出结论)。2.确定抽样总体。要从中进行抽样的总体应与要得到信息的总体(目标总体)一致。从样本得出的结论适用于被抽样总体,超出这个范围结论的适用程度取决于被抽样总体与目标总体的差异程度。3.确定待收集的数据。一般只收集与调查目的有尺喊关的数据,过长的调查表会降低回答的质量。4.选择抽样方法。这时总体中的哪种单位作为个体基本上可定下来。5.编制抽样框。如学校名录、学生花名册等。 6.确定需要的精确度。因抽样调查是要由样本推断总体,会带有某些不确定性。一般是对相对误差或绝对误差作出概率水平上的要求。 7.估计样本容量,估计费用。 8.抽样试验,在小范围内试填一下调查表,做些必要的改进。 9.实地调查工作的组织。按抽样方案进行调查。对收回的调查表的质量及时进行检查。对不回答的表要有处理方案。10.根据所用的抽样方法进行数据分析。11.可对同样的数据采用其它的分析方法,以作比较。 12.写出调查报告。留存有关总体的信息,它们可能对将来的抽样起指导作用。对于教育现象,有时难于进行严格意义上的概率抽样,可以考虑采用下列方法抽样:从总体中选出若干有代表性的大单位(群),在群内进行概率抽样;从一个小总体中选出接近于研究者对总体平均数的印象的那些个体;样本限于总体中易于取到的部分;样本是随便选取的;样本由自愿被调查的人员组成;等等。但对这样得到的样本要选择适当的数据分析方法,对结论也要慎重,应充分利用其它信息进行核查、确认。在教育现象的研究中,研究者的智恝、经验和抽样技术的有机结合,是获取好样本的关键。学习反思:以“在初中思想政治课中进行活动教学”的研究为例。政治教学中的所谓“活动” ,是集讨论、辩论、演讲、表演、调查等实践于一炉的教学形式,它能够更大范围地给学生一个发表看法、交流心得、讨论问题、展示自我的机散薯会和舞台,从而在潜移默化中使学生运用所学知识去感受道理认识分析社会现象,从而树立正确的人生观、世界观和价值观。课题研究过程中,在不同年级开设与教材相应的主题性活动,例如:在初一教学中,开展“绿色校园至多少”和“保护地球 保护太湖水资源”等社会调查活动,通过活动使学生更好的看到学校的美丽和家乡的骄傲,同时又能发现环保中存在的问题,增强环保意识,提高环保能力。在初二法律知识教学中,开展“法律和道德哪个更重要”的班级辩论,“宪法是国家根本大法”主题演讲活动,通过活动,提升学生的法律意识和法制观念,自觉遵纪守法,做一个好公民。在初三教学中,开展关于网吧、网络游戏与中学生学习关系的陵掘野调查研究,引导学生在这些问题上的正确态度。课题研究方法:个案法:政治组老师根据初中不同年级学生的身心特点,学习能力,联系教材设置主题性课堂和课内活动,并进行阶段总结。实验法:在初一、初二、初三年级中设立实验班,在取得成功经验基础上再向全初中年级推广。调查法:通过个别访谈、座谈会、问卷调查方式,对班级实施课题研究前后变化情况收集第一手资料,进行研究。对比法:对实验班学习政治课的兴趣、课堂气氛、思维习惯与非实验班进行对比,总结成功经验与失败的教训。确定课题研究步骤:准备阶段:组织课题组成员认真学习教育文献,制定课题方案。实施阶段:召开课题组会议,通报课题方案。课堂教学中贯彻活动内容,写好教学反思,积累材料构建评价机制。结题阶段:汇编典型教学案例,收集并研讨研究活动的成效和存在的问题,汇编中学生演讲、调查的小论文,馔写结题报告。确定课题组成成员。
Ⅳ 毒理学试验方法有哪些
现代毒理学的研究方法,由于其本身包括众多的分支学科,分别在相应的学科领域里建立了自己的研究方法,现归纳为两大类。(一)实验研究(微观研究)动物实验的方法仍是现代毒理学实验的重要方法之一,传统的毒理学通过整体动物实验已为人类提供了大量的以剂量-效应(反应)为主的数据库,结合人群接触水平对许多化学物质进行了安全性(危险度)评价。
由于外源物的数量巨大,整体动物实验需要消耗大量的时间和经费,也不能满足数以万计的外源化学物质的毒性评价要求,另一方面为了保护动物,尽量减少动物的使用,所以由过去以整体动物试验占主导地位的观念,转向以体外试验为主导地位的趋势。但也需指出,体外试验的发展并不排斥整体实验的重要性,两者相互补充,互为验证才能为科学研究提供可靠数据,随着生命科学的发展,分子生物学的理论及技术被引入现代毒理学,近年来在分子水平上建立了许多新方法。
1.体内试验
哺乳动物体内试验,也称整体动物实验,一般包括:急性毒性试验、亚急性毒性试验、亚慢性毒性试验及慢性毒性试验。还有特殊毒性实验,如哺乳动物致突变试验、致畸试验、致癌试验。以上试验在毒理学中统称“三性”和“三致”试验。
常用的试验动物:大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、家兔、狗、猴等。检测环境污染物的毒性试验,常选用鱼、蚤类或其他水生生物。还可用鸟类、昆虫进行试验。
近年来为了从分子水平探讨致突、致癌机制,转基因动物已开始在毒理学试验中应用。
转基因动物是一种集整体水平、细胞水平和分子水平于一体的实验动物,更能体现生命整体研究的效果,它是把经典的与现代的毒理学研究方法相结合,无疑会推动现代毒理学实验研究的发展。
2.体外试验
利用游离器官、培养的细胞、细胞器以及利用微生物等进行毒性研究的方法为体外试验,此方法多用于观察外源物对生物体特殊毒性的初步筛检及作用机制和代谢转化过程的深入研究。
体内与体外试验各有优点和局限性,应根据试验目的和要求,选择一组试验,才能互相弥补优缺点。(二)人群调查(宏观研究)人群调查也称为人群毒理学,是在人群中研究外源物对人体产生毒作用的规律,为人群检测和制订预防措施提供比动物试验更直接更可靠的毒理学资料,主要包括以下3个方面:
1.中毒临床观察
常见于偶然发生的事故,如误服、自杀、毒性灾害等,通过急性中毒事故的处理和治疗,可直接观察到中毒的症状并分析可能的毒效应的靶器官。
2.志愿者试验
在不损害人体健康的原则下,有时可设计一些不损害人体健康的受控试验,仅限于低剂量、短时期的接触毒性作用可逆的化学品,目前国际上提倡健康志愿者的毒性试验,减少由动物试验结果外推于入的不确定性,特别是一些神经毒物出现的毒性效应,如头晕、目眩、复视等需要表达的中毒症状,只有人才能真实地反映出来,所以国外健康志愿者的毒理学研究资料倍受重视。
3.流行病学调查
将动物试验的结果,进一步在人群调查中验证,可以从人群的直接观察中,取得动物试验所不能获得的资料,优点是接触条件真实,观察对象是一个大的群体,为人群检测和防治措施提供比动物试验更直接、更可靠的科学资料,但是也存在许多难点:①人群中观察外源物的毒性效应大多数为慢性毒性效应,特别是人类致癌物质其致癌效应所需时间过长;②接触人群中所用的观察指标是非特异性的,与对照人群比较需要足够例数:③外环境因素混杂,外源物的种类繁多而且多种化学物质可出现联合作用,难以确定某种特定的化学物质毒性效应和其因果关系。
近年来由于分子生物学的发展和渗透,在传统流行病学调查方法中引进了细胞、分子水平的人群检测方法,如生物标志物作为癌症早期判断的信息,把分子生物学与流行病学结合为一体发展为分子流行病学。这门新兴学科利用分子生物学、分子遗传学、生物化学、免疫学等手段研究,评价不同人群或个体致癌危险度及其机制,从而使现代毒理学由实验动物研究发展到人群和个体易感性研究的新阶段。
它可以解答人体从接触化学物质到发生疾病的过程中所发生的一系列连续性的变化,从中提取更多的癌前病变的信息,为癌症的早期判断、早期防治提供科学依据。可以预测,分子流行病学在21世纪将会得到更大的发展。
综上所述,正确的方法是将宏观研究与微观研究有机地结合起来,宏观研究为微观研究提供线索,微观研究为宏观研究提供依据,两者结合起来才能对外源化学物质作出准确的危险度评价。
Ⅳ 现代毒理学的研究内容
20世纪后半叶,随着经济和科学技术的迅速发展,使医学卫生科学由过去简单的生物-医学模式,扩展到生物-心理-社会-医学模式。因此,现代毒理学研究领域大大扩展,并与现代医学、卫生学,特别是与预防医学、环境科学的相互结合、相互渗透,形成了现代毒理学研究体系。其主要研究内容概括如下:
外源性化学物质的分类
外源性化学物质是在人类生活的外界环境中存在,通过与机体接触进人机体,在体内产生一定生物学作用的一类化学物质,又称“外源性活性物质”。早期人类接触的外源性毒物,主要是动物和植物中的天然毒素,20世纪40年代后出现大量人工合成的化学物质。依据毒物的来源可分为两大类。I类:天然毒物,包括动植物和微生物毒素,如毒蘑素、蛇毒、河豚鱼毒素、细菌毒素、真菌毒素。此外,还有天然有毒气体,矿物毒物等。II类:人工合成的化学物质,包括工业毒物、环境污染物、食品添加剂及食品污染物、农用化学品、日用化学品、医用化学品、军事毒药、放射性核素等。现今全世界已登记的人工合成的化学品已有1000余万种,常用的有8万种。易引起灾难性中毒事件的化学品有100~150种。
描述性毒理学研究
主要是观察和识别外源性毒物对人体和环境的作用影响,包括用动物实验来预测外源性毒物的潜在危害和对接触人群的直接观察,为外源化学物质的安全性评价和管理提供科学依据。
中毒机制的研究
这现代毒理学研究的核心问题,也是国内外学者研究的热点之一,因为它不但有很高的理论意义,而且也有重要的使用价值,为中毒防治提供科学根据,首先要求研究者的思路要明确,应从不同层次(脏器、细胞、亚细胞、分子水平)研究中毒机制。当前从总体上看应当加强分子水平的研究,但注意避免“基因包装”,忽视动物试验及流行病学调查的倾向。概括的讲,从分子水平研究中毒机制,可从两方面人手:①确定生物大分子靶点,即要回答何种生物大分子是该化学物质的靶点;②从受试物中分离出活性代谢产物,绝大多数有机毒物的毒性,主要是由于其代谢产物引起的,因而分离和鉴定活性代谢产物,是研究中毒机制的重要一步。
建立危险度评价模型
毒理学研究的最终目的是将动物试验的资料推论于人,也就是如何把高剂量、短时间接触的毒作用结果,外推到低剂量长期接触,小样本如何外推到大样本。经过多年的研究对危险度评价方面现已有许多新方法,有待于毒理学家去验证,因为各有优缺点,来美国环保局制定了有关致癌性与非致癌性危险度评价准则,进一步研究和发展以生理为基础的毒代动力学模型;以生物学为基础的剂量-反应(效应)关系的模型,综合为以生物学为基础的危险度评价模型,以降低外推的不确定性,并且有阈值和无阈值的有害作用的危险度评价格会发展成为规范的评价方法。
加强管理及制订标准、法律、法规研究
控制化学品对人体和环境造成的危害是毒理学的一项重要的任务,也是各国政府面临的重大问题,更是我国实现可持续发展战略的重要组成部分和基本国策。国家行政部门制订一系列的法律、法规及标推都要依据毒理学研究的资料和数据在毒理学家的参与下进行安全性或危险度评价,作出是否允许合成该种新药,并进人人类环境作出判断和决定,提出相应的安全使用(或接触)标准和管理措施,制订有关法律、法规及标准,并依法进行行政执法和行政司法,加强对化学品的管理,以达到保障人民健康和保护环境的目的。
我国为了加强对健康相关产品的管理,自1999年3月26日制订了“保健食品”、“化妆品”、“消毒药剂”、“消毒器械”和涉及“饮用水的卫生产品”等称为健康相关产品。其评审工作依据《中华人民共和国食品卫生法》、《化妆品卫生监督条件》、《保健食品管理办法》、《生活饮用水监督管理办法》和《消毒管理办法》等法律和法规。
由于现代毒理学研究领域的扩大,需要研究的内容极其广泛,研究的各领域由相应的现代毒理学分支学科进行深入的专项研究。
Ⅵ 新冠肺炎相关的环境毒理学研究使用了哪些研究方法
新型冠状病毒肺炎就是一种呼吸道传染性疾病,它主要通过三种方式相互传播:
1、直接传播:就是指病人喷嚏、咳嗽、说话的飞沫,乃至呼出气体中,都带有病毒,近距离接触直接吸入可以导致感染。
2、气溶胶传播:病人喷嚏、咳嗽、说话时的飞沫漂浮在空气中,大的颗粒会沉积下去,而直径小于2.5pm的颗粒就会混合在空气中,形成气溶胶。被吸入后,就会感染。
3、接触传播:就是接触病人喷嚏、咳嗽的飞沫、口水、痰液、唾液等分泌物,以及沾染上各类分泌物的手触摸日常用品,都含有病毒,都会容易感染。
而从当前受感染的人来说,许多患者都有武汉逗留史,在武汉探亲访友或者公干时就潜伏感染;还有一些朋友或者家属通过接触患者从而感染感染;还有一些医务人员在治疗患者期间也不幸受到感染。
Ⅶ 什么是食品毒理学研究的主要方法和手段
【动物实此段验】是食品毒理学研究的主要方法和手段
动物实验 (Animal Experiment)指在实镇扒验室内,为了获得有关生物学、医学等方面的新知识或解决具体问题而使用动物 进行的科学研究。动物实验必须由经过培训的、具备研究学位或专业技术能力的人员进行或在其指导下进行。
对这些问森旅誉题的研究,最终必然要通过动物实验(包括动物疾病模型的开发等)来阐明解决。因此,实验动物科学,特别是实验动物的重要性愈来愈被人们所认识,它已被认为是人类追求幸福生活的支柱,故实验动物科学亦被称之为生命科学。
为此,先进国家对实验动物科学的发展,均给给予高度的重视,其投入的经济物资和技术力量,几乎可同发展原子能科学相提并论,其重要意义可想而知。且目前不可被其他方式替代。
Ⅷ 毒理学新技术以及发展方向介绍
毒理学是一门研究化学物质对生物体的毒性反应、严重程度、发生频率和毒性作用机制的科学,也是对毒性作用进行定性和定量评价的科学。毒理学与药理学密切相关,目前已发展成为具有一定基础理论和实验手段的独立学科,并逐渐形成了一些新的毒理学分支。本文就新技术在分子毒理学中的应用及毒理学的一些发展趋势作一简述世困。
1基因引入技术在毒理学中的应用
分子毒理学研究是采用分子生物学技术和方法来研究毒理学问题。如体外采用细胞培养等检测基因毒性,整体动物试验采用转基因动物模型,这对于阐明外源性化学物的毒性及其机制均有重要意义。
基因引入技术是把一段DNA(可以是一个完整的基因,也可以是一个基因片段)引入到细胞或生物体内。引入的DNA可以改变毒物的作用强度,或改变毒物作用方式。因此,可以通过毒物作用程度或方式的改变来判断引入的DNA所起的毒性作用。
1.1在致突变检测中的应用
基因毒物是指能损害遗传物质DNA的化学物,大多为致突变剂。常规的Ame′s试验是由细菌介导的检测考试,大网站基因毒物的方法。但这种方法也有一定的局限性,有时可出现假阳性结果。如谷胱甘肽和半胱氨酸均为抗癌剂,但在Ame′s试验中却显示较强的致突变能力。此外,细菌和动物细胞在其生物学方面有很大差异,因此体外动物细胞实验较细菌更能反映毒物在机体内的作用。有两类细胞常用于基因毒物的检测,一类为原代细胞,另一类为传代细胞。有多种指标用于检测化笑返裤学物的基因毒性,如核苷酸同位素标记法,若一种化学物能损害DNA,细胞在用该化学物处理后,对损害的DNA要进行修复,修复过程需要核苷酸,如果在培养基中加入同位素标记的核苷酸,则修复的DNA即被同位素标记,在一定情况下,损害的DNA越多,修复的就越多,细胞DNA含的同位素就越多。碰简因此,通过检测DNA中同位素的含量来决定该化学物的基因毒性。另一种判断方法是根据基因毒物能改变细胞的代谢。如正常的V79细胞具有次黄嘌呤磷酸转移酶,这种酶是正常替代途径中合成嘌呤核苷酸的必需酶。如果培养基中有嘌呤的同系物(如8-偶氮鸟嘌呤),这种酶能将其同系物转化成相应的嘌呤核苷酸而合成DNA,但嘌呤同系物没有正常嘌呤功能,因此会导致细胞死亡。相反,如果一种化学物能损害DNA而使次黄嘌呤磷酸转移酶的基因发生损害而不能合成正常的酶,其受损的细胞反而存活下来。存活的细胞越多,在一定情况下说明该化学物的致突变能力越强。
某些化学物本身并没有毒性,但其代谢物显示出较强的毒性作用。对于这些化学物,上述方法不能检测出它们的毒性。为了克服这一缺点,可在细胞或细菌培养液中加入肝细胞抽提液以帮助代谢毒物。有的实验室还用少量原代细胞与被检的传代细胞混合培养,由引入的原代细胞提供代谢酶。如硝基二甲基胺,用常规的细菌检测系统显示不出任何突变作用,但在细菌培养液中加入肝细胞抽提液后,显示出很强的基因毒性。这些实验也存在许多问题,如有些代谢物的半衰期很短,来不及进入检测细胞与其DNA作用就失活了,肝脏抽提液或原代细胞代谢酶活性随时间下降得很快;肝脏抽提液或原代细胞含多种酶,即使能代谢毒物并显示出毒性,也不知道是哪种酶起主导作用。很显然,建立一种细胞株,能合成某种单一的酶,对研究毒物的毒性作用很重要。利用分子生物学技术,把转录某种代谢酶的DNA连接,再接到基因载体上(多为质粒或病毒),这段具有调控能力的DNA,能与体外培养细胞的转录因子作用,把含有编码某种代谢酶的DNA的基因载体引入到体外培养细胞,该细胞就能表达这种特异的酶。这方面较突出的例子是细胞多功能性单胺氧化酶(P450)。体外建立能表达P450的细胞株有两类,一类是能长期稳定表达的细胞株,一类是能短期表达的细胞株。人的多种P450,如1A1,2A6,2E1,3A4等,已成功地引入人的淋巴样细胞株、鼠的胎盘细胞株、苍鼠肝癌细胞株等,这些细胞株由于能表达毒物代谢酶,对需要代谢后才有毒性的化学物,其检测敏感度提高许多倍。如表达2A6的细胞比不表达2A6的同样细胞株,在检测硝基二甲基胺的毒性方面要敏感500倍;比表达2E1的细胞也要敏感大约500倍。说明硝基二甲基胺要代谢以后才能显示毒性,也说明2A6是能将硝基二甲基胺转化为毒性代谢物的代谢酶,而2E1则不是。
1.2转基因动物在毒理学中的应用
转基因动物是在其基因组中含有外来遗传物质的动物,它被广泛应用于科学研究的各个方面。由于转基因动物集整体、细胞和分子水平于一体,更能体现生命整体研究的效果,因此成为毒理学研究的热点之一。
1.2.1一般毒性研究模型
C-fos-LacZ转基因小鼠用于神经毒性的研究。金属硫蛋白(MT)基因的转基因和基因删除小鼠用于金属和某些非金属的研究。如用MT转基因小鼠对镉等的抗性增加,而MT的基因删除小鼠对镉、银、汞、顺铂和四氯化碳的毒性敏感性增强。
1.2.2致突变检测模型
转基因动物为解决遗传毒性研究中长期存在的一些问题提供了可能性。如体外试验和体内整体动物的定性、定量外推,整体动物基因突变需消耗大量动物和时间,如确定靶器官以及对诱发的遗传改变做精细分析等。自Gosen等1989年建立了第一个转基因突变检测模型以来,已有十多种模型。
1.2.3致癌检测模型及其在致癌物质作用机制研究中的应用
转基因动物为快速检测致癌物、促癌物和研究化学致癌的机制提供了新的重要途径。目前已建立的检测模型或研究模型有:①过量表达癌基因的转基因动物模型如TG,AC小鼠,HK-fos转基因小鼠,ras-H2转基因小鼠,携带激活的H-ras原癌基因小鼠等。这些转基因动物对化学致癌剂的敏感性提高了许多倍。如带有激活Pim-l肿瘤基因的转基因动物,对乙基硝基脲的致癌作用,较相应的非转基因动物,其敏感性提高了25倍;②基因删除动物致癌检测模型用同源重组的方法,将一段DNA整合到抗肿瘤基因,使该抗肿瘤基因不能表达具有正常功能的蛋白质,用这种方法培养的动物称基因删除动物。在这方面研究得最多的是肿瘤抑制基因P53.基因删除动物P53(+/-)和正常动物P53(+/+)一样,发育和生长均无异常,但用致癌剂(如二硝基二甲胺)处理后,P53(+/-)基因删除动物的平均寿命为29周,而P53(+/+)的平均寿命为42周,其肿瘤的发生与分布也有很大的差异。其他如芳香烃受体(AHR)小鼠、过氧化物酶体增殖剂诱导的受体α(PPARα)小鼠等;③转基因动物用于生殖毒性研究ZP3(编码)透明带硫酸糖蛋白基因删除小鼠、雌激素受体基因或孕酮受体基因删除小鼠、DNA甲基转移酶基因删除小鼠等。
1.2.4用于特定组织毒性研究的转基因动物
典型的例子是用含乳糖操纵子的噬菌体培育一种转基因动物,具有乳糖操纵子的噬菌体在感染某些细菌后,菌落为蓝色。如果含有乳糖操纵子的噬菌体在体内由于受化学物的处理而受到损害, 不能抄录正常的半乳糖苷水解酶,这种噬菌体在体外装配后,其感染细菌的菌落为无色。因此根据蓝色和无色菌落的多少,来判断某些化学物基因毒性的强弱。此外,用质粒作为载体也获成功,从而提高了检测的敏感性,更重要的是,化学物处理后的动物,基因载体可以从不同组织细胞分离出来,因此这种动物能显示化学物的组织细胞特异毒理学作用。
2毒理学预测范畴的新进展
毒理学和流行病学,特别是与分子流行病学相结合应用于危险度的评价。经典方法中对安全系数作了许多附加修正,以提高种属之内与之间推导预测的精确性,但其后果使毒理学家面临来自各种行政规定而缺乏科学依据的一连串修正系数。近年来已提出了新的方法,以尽可能使实际数据而不是人为的假设来确定安全系数。如对致癌物质的评定将使用一种定量的模型,它所重视的是从高剂量到低剂量的推导,而不是从动物到人的种属间的推导。目前最常见的是线性多级LMS模型,它是将耐受量(MTD)的可信限上端延伸到原点,利用该直线的低剂量区域来估计外源性化学物的量效关系曲线或其毒性强度。这种模型使用一个对应于小生物学单位:即分子的剂量值,而不是将零作为剂量轴的原点。
外源性化学物安全性评价的策略新进展还包括用毒性等效性因子或问答式的方法,构效关系的定量分析,以及药效和药代动力学模型来研究复杂化学物。
321世纪毒理学的发展趋势
3.1传统和现代毒理学研究方法相结合将推动毒理学的发展过程
过去毒理学研究主要以整体动物试验和人体观察相结合,在相当一段时期内这仍然是重要和必要的手段。随着分子生物学的理论和方法应用于毒理学的研究,将使外源性化学物的毒性评价发展到体外细胞、分子水平的毒性测试与人体志愿者试验相结合的新模式,而传统以动物为基础的毒理学研究将减少。某些复杂的整体实验将逐步为体外试验或构效关系数学模式所代替。目前用于有害因素的毒性试验系统将被基因工程的动物和细胞所代替;传统的发病率和死亡率终点将被生化指标所替代;现在需要数月给药和评价的毒性研究将在几小时内完成。转基因动物对外源性化学物的毒性反应将与人体极为一致,例如取分裂中的人组织培养细胞到体外减数分裂,现行毒性试验的解释和外推方式将改变。
3.2大量新技术和新方法的应用将使毒理学研究水平更加深入
上面提到的一些体外细胞检测和转基因动物或基因删除动物模型应用于毒理学研究外,其他新技术如系列分析法、DNA芯片或DNA微点阵等可同时测定数千个基因的表达,用于观察基因的上调和下调;基因诱捕、代表性差异分析等将为研究化学物致畸的分子机制提供可能;应用基因分布图能区别特异性或非特异性的细胞损伤;应用络合物形成作用介导的PCR研究DNA损伤和核苷酸水平上的修复;生物标记物在毒理学中的应用显得越来越重要,如特异的DNA和蛋白质加合物用于有效暴露的生物标记,用NMR分析尿中的代谢产物,可以确定作为毒性反应生物标记物的代谢变化模式。又如外周血(血小板、白细胞、红细胞)中的生化标记物可用于测定外源性化学物对神经系统损伤的替代标志物。
在毒理学的研究中,重要的问题是如何把从动物所获得的资料用于人,把体外资料用于体内,把复杂的整体系统化为简单的并能人为控制的系统,以及如何提高检测的敏感性等。转基因技术为解决这些问题提供了崭新的手段。在代谢途径上,通过基因转移能人为控制某一化学物的代谢;在整体水平上,可以人为控制某一基因的表达水平,从而阐明该基因在化学物致毒过程中的作用。可以预言,各种不同的转基因动物或基因删除动物的建立,将对阐明化学物的毒性作用机制,起到重大的作用。
3.3采用多种方法结合起来评价化学物的毒性将是一个重要趋势
过去20多年应用常规的毒理学方法研究外源性化学物,对于大多数化学物是否获得足够的毒理学信息值得怀疑。考虑到化学物质的暴露对人类健康的影响,这一问题就显得更为突出。由于毒理学试验要消耗大量动物,因此在毒理学研究中尽量减少动物用量是每一个负责任的毒理学家应该考虑的问题。显然,如果想对如此众多的外源性化学物有一个合理的改变,就应该建立新的、可供选择的、耗费动物少、试验周期较短、花费较少的毒理学研究方法。这些方法应该根据以下标准来衡量:①动物用量减少;②试验周期缩短;③研究化学物在环境中的实际浓度;④利用统计或数学模型;⑤预先进行有效的实验设计;⑥发展管理毒理学等。例如,制药工业将采用啮齿类动物(主要是大鼠)的微核试验与2~4周的毒代动力学研究结合起来的方法来评价药物。
3.4毒理学分支学科形成发展迅速,“二极”分化现象更为突出
近30年来毒理学由于发展迅速及与相关学科的交叉而形成了许多分支。如根据工作任务可分为临床毒理学、环境毒理学、工业毒理学、管理毒理学、生态毒理学与法医毒理学等;根据研究手段与终点不同可分为免疫毒理学、分子毒理学、膜毒理学、遣传毒理学、分析毒理学等;根据研究对象可分为昆虫毒理学、兽医毒理学、人体毒理学与植物毒理学;根据不同外源性化学物可分为金属毒理学、农药毒理学、食品毒理学、放射毒理学、药物毒理学与燃烧毒理学;根据研究工作性质可分为描述毒理学(指常规毒性试验和安全评价)、机理毒理学和管理毒理学等。近年来还出现更多的毒理学分支,如比较毒理学、地理毒理学、急症毒理学等。可以预见,下世纪还将出现一些新的分支。
此外,毒理学分化将更为明显。一方面毒理学的软件部分——管理毒理学仍将是毒理学的研究热点之一,这将从宏观上为化学毒物的管理提供科学依据;另一方面,研究水平越来越精细,从细胞、分子和基因水平研究毒理学问题将是普通的科学工作。上述二方面既分化,又相互渗透和结合,使毒理学的软、硬件结合更为突出。
总之,毒理学与人类日常生活和生产劳动关系日益密切,如环境污染、生态环境的恶化、药物的不良反应、食品的安全性、兽药及农药的危害,以及作业环境的有毒物质是世界范围内的严重问题。可以预见,在21世纪毒理学将会获得更大的发展,为人类作出更大的贡献。虽然近年来细胞、分子水平的研究取得了很大的进展,但仅从基因分子水平研究外源性化学物的毒性及其机制是不够的,因为机体还有宏观的一面,必须把微观研究与宏观研究紧密结合起来,也就是将整体试验与体外细胞、分子水平的研究结合起来才能得出正确结果。