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化學(xué)性有毒有害物質(zhì)的毒牲效應(yīng)
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
一、毒性效應(yīng)的類型
化學(xué)性毒物對(duì)機(jī)體產(chǎn)生損害的總和稱為毒性效應(yīng)或毒性作用。根據(jù)機(jī)體的功能層次劃分，化學(xué)性毒物對(duì)機(jī)體的直接毒性效應(yīng)可以大致區(qū)分為致死效應(yīng)、生長效應(yīng)、生殖效應(yīng)、形態(tài)結(jié)構(gòu)效應(yīng)、行為效應(yīng)和致突變效應(yīng)。
致死效應(yīng)是化學(xué)性毒物對(duì)機(jī)體最強(qiáng)烈的損害效應(yīng)，機(jī)體暴露后可在短時(shí)間內(nèi)死亡。常用該效應(yīng)評(píng)價(jià)一種化學(xué)性毒物的毒性。
生長效應(yīng)是指化學(xué)性毒物抑制機(jī)體的生長發(fā)育，使生長速度降低，體積、體重、高低、長短等生物量下降或增加速度降低。生長效應(yīng)的測量通常以對(duì)照或?qū)嶒?yàn)起始值作為基準(zhǔn)，表述為相對(duì)生長率。生長效應(yīng)與細(xì)胞的分裂有關(guān)。一般來說，能影響細(xì)胞分裂的化學(xué)性毒物，通常會(huì)影響到機(jī)體的生長。
生殖效應(yīng)是指化學(xué)性毒物對(duì)機(jī)體的生殖過程所產(chǎn)生的損害作用。由于不同生物的生殖過程相差很大，所以化學(xué)性毒物的生殖效應(yīng)也很復(fù)雜。生殖效應(yīng)的關(guān)鍵問題在于能否使后代避免毒物的損害，而對(duì)損害發(fā)生的時(shí)間、方式則無關(guān)緊要。檢測生殖效應(yīng)時(shí)，常常需要對(duì)機(jī)體生命活動(dòng)的各個(gè)階段進(jìn)行測試，僅僅測試化學(xué)性毒物對(duì)生命活動(dòng)過程中某些敏感期的生殖效應(yīng)常常是不夠的。
形態(tài)結(jié)構(gòu)效應(yīng)是指在化學(xué)性毒物作用下，機(jī)體器官或組織的外形和解剖構(gòu)造發(fā)生損傷性改變，失去了固有的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。這種損傷可以是急性的，如各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿對(duì)機(jī)體的灼傷；也可以是慢性的，在化學(xué)性毒物長期作用下，逐漸積累形成，如長期攝人四氯化碳或酒精可導(dǎo)致肝硬變等。這類效應(yīng)一般與化學(xué)性毒物促使細(xì)胞異常死亡和異常增生有關(guān)，常與其他類型的效應(yīng)同時(shí)發(fā)生。如化學(xué)性毒物對(duì)胚胎的致畸作用屬于生殖效應(yīng)，而器官的畸形又屬于形態(tài)結(jié)構(gòu)效應(yīng)。
行為效應(yīng)是指在化學(xué)性毒物的作用下，機(jī)體所具有的可觀察、可記錄或可測量的活動(dòng)發(fā)生的異常改變。人體的行為可以看做是機(jī)體在神經(jīng)系統(tǒng)控制下對(duì)外界環(huán)境壓力的各種反應(yīng)。
在全身各系統(tǒng)中，神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)化學(xué)性毒物的損傷作用最為敏感。當(dāng)化學(xué)性毒物導(dǎo)致其他器官或系統(tǒng)損害時(shí)，往往也會(huì)影響到神經(jīng)系統(tǒng)。化學(xué)性毒物對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的損害作用可以通過行為改變表現(xiàn)出來，而且往往在化學(xué)性毒物對(duì)機(jī)體產(chǎn)生嚴(yán)重毒害作用之前的早期就可能在行為上得到反映。
化學(xué)性毒物也可產(chǎn)生致突變效應(yīng)。致突變效應(yīng)一般屬不可逆毒作用，在機(jī)體停止接觸化學(xué)性毒物后，其損害作用繼續(xù)存在，甚至其損害作用可延續(xù)到后代。產(chǎn)生的不良后果有機(jī)體細(xì)胞發(fā)生癌變，胚胎死亡及后代發(fā)生畸形等。
實(shí)際上，化學(xué)性毒物作用于機(jī)體時(shí)，往往不止產(chǎn)生一種毒性效應(yīng)，多數(shù)情況下是數(shù)種毒性效應(yīng)的綜合作用。這些不同類型的毒性效應(yīng)既可以同時(shí)發(fā)生，也可以先后發(fā)生。
另外，化學(xué)性毒物進(jìn)入機(jī)體后，對(duì)體內(nèi)各器官的毒性作用并不一樣，往往只對(duì)一、二個(gè)器官發(fā)揮主要毒性作用，這些器官就稱為該物質(zhì)的靶器官。如肝是甲基汞的靶器官，腎臟是鎘的靶器官。對(duì)機(jī)體毒性效應(yīng)的強(qiáng)弱，主要取決于化學(xué)性毒物在靶器官中的濃度。但靶器官中該化學(xué)性毒物的濃度不一定最高。例如鉛主要沉積在骨骼中，但其毒性效應(yīng)并不在骨骼，而是由于鉛對(duì)其他組織的作用所致。同樣DDT在脂肪中的濃度最高，但并不對(duì)此組織產(chǎn)生毒性作用。
二、化學(xué)性毒物的聯(lián)合作用
在環(huán)境中往往是多種化學(xué)性毒物同時(shí)并存，對(duì)機(jī)體同時(shí)產(chǎn)生毒性危害，如冶金工業(yè)從煙道排出的廢氣中常同時(shí)含有二氧化硫和飄塵，石油化工排放的廢氣中含有丙烯腈、乙腈和氰氫酸等。污染水源的各種工業(yè)廢水中也含有多種無機(jī)或有機(jī)毒物，如焦化廠排出的廢水中常含有氰化物、硫化物、焦油、酚類化合物等，可同時(shí)污染水源或農(nóng)田。這些化學(xué)性毒物在體內(nèi)的作用往往是十分復(fù)雜的，可以呈現(xiàn)交互作用，也可以獨(dú)立地對(duì)機(jī)體發(fā)揮毒性效應(yīng)。凡兩種或兩種以上的化學(xué)性毒物同時(shí)或短期內(nèi)先后作用于機(jī)體所產(chǎn)生的綜合毒性作用，稱為化學(xué)性毒物的聯(lián)合毒性作用。根據(jù)多種化學(xué)性毒物同時(shí)作用于機(jī)體時(shí)所產(chǎn)生的毒性反應(yīng)性質(zhì)和大小，可將化學(xué)性毒物的聯(lián)合作用分為下列幾類。
(1)相加作用 多種化學(xué)性毒物所產(chǎn)生的毒性作用的強(qiáng)度是各自單獨(dú)作用強(qiáng)度的總和，此種作用稱為相加作用。化學(xué)結(jié)構(gòu)相近或同系物，或毒作用靶器官相同，作用機(jī)理類似的化學(xué)性毒物同時(shí)存在時(shí)，往往發(fā)生相加作用。如，兩個(gè)有機(jī)磷農(nóng)藥同時(shí)進(jìn)入機(jī)體時(shí)，其抑制膽堿酯酶的作用常是相加的。
(2)協(xié)同作用 兩種化學(xué)性毒物同時(shí)進(jìn)入機(jī)體后，所產(chǎn)生的毒性作用強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過各單個(gè)物質(zhì)作用強(qiáng)度的總和，稱為協(xié)同作用。例如四氯化碳和乙醇對(duì)肝臟均有毒性，當(dāng)同時(shí)進(jìn)入機(jī)體時(shí)，對(duì)肝臟產(chǎn)生的損害遠(yuǎn)較它們單獨(dú)作用時(shí)大。又如異丙醇對(duì)肝臟無毒，當(dāng)與四氯化碳同時(shí)進(jìn)入機(jī)體時(shí)，可使四氯化碳的毒性大大高于其單獨(dú)使用時(shí)的毒性。
(3)拮抗作用 兩種化學(xué)性毒物同時(shí)進(jìn)入機(jī)體后，其中一種化學(xué)性毒物可干擾另一種化學(xué)性毒物的生物學(xué)作用，或兩種化學(xué)性毒物互相干擾，使混合物的毒性作用強(qiáng)度低于各自單獨(dú)作用的強(qiáng)度之和，稱為拮抗作用。
凡能使另一種化學(xué)物的生物學(xué)作用減弱的化學(xué)物，稱為拮抗劑。毒理學(xué)或藥理學(xué)中使用的解毒劑即屬拮抗劑。例如大量口服鐵劑可減輕錳的毒性作用。二氯甲烷與乙醇之間也存在拮抗作用。
(4)獨(dú)立作用 混合物中各種化學(xué)性毒物對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的作用不同，其作用方式、途徑、受體和部位也不同，彼此之間互不影響，僅表現(xiàn)為化學(xué)性毒物各自的毒性作用。但混合物的毒性仍比單個(gè)物質(zhì)的毒性大，因此稱為獨(dú)立作用。當(dāng)同時(shí)給予動(dòng)物兩種化學(xué)性毒物時(shí)，引起動(dòng)物死亡，可以是某化學(xué)性毒物作用的結(jié)果，也可以是兩種化學(xué)性毒物分別引起，但不是由于兩種化學(xué)性毒物相加作用所致。如以死亡作為毒性指標(biāo)，則混合物的毒性是死亡率(％)的相加，而不是劑量(LD。。)的相加。
三、毒物的劑量一效應(yīng)關(guān)系
毒理學(xué)的一個(gè)基本原則是對(duì)物質(zhì)的毒性進(jìn)行定量。無論物質(zhì)的毒性作用是通過何種機(jī)制產(chǎn)生的，一般在一定的劑量范圍內(nèi)，效應(yīng)總是與該有毒物質(zhì)的劑量成比例的，同一種物質(zhì)的毒性效應(yīng)隨著劑量的增加，顯示出相應(yīng)的規(guī)律性變化。這就是有毒物質(zhì)的劑量一效應(yīng)關(guān)系(簡稱為量一效關(guān)系，dose―effect relation ship)。
任何一種有毒物質(zhì)對(duì)于一群實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來說，都存在著無作用水平(no obser_ve effectlevel，NCEL)，毒物的劑量在這一水平不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生任何特定的毒性反應(yīng)。但是，當(dāng)劑量超過這一水平時(shí)，就可能使個(gè)別或部分動(dòng)物出現(xiàn)某些特定的毒性反應(yīng)，隨著劑量的加大，產(chǎn)生這些特定毒性反應(yīng)的動(dòng)物數(shù)會(huì)隨之增加。當(dāng)劑量增加到一定水平時(shí)，能夠使產(chǎn)生這些特定毒性反應(yīng)的動(dòng)物數(shù)達(dá)到最多，此時(shí)該群動(dòng)物對(duì)毒物的反應(yīng)性也最高，這時(shí)的毒物劑量就是能夠引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡的平均劑量。
按照量-效關(guān)系，在一定的劑量范圍內(nèi)，同一種毒物隨著攝入量的增加，其毒性效應(yīng)對(duì)劑量可出現(xiàn)累積效應(yīng)。累積效應(yīng)可分為量反應(yīng)和質(zhì)反應(yīng)兩種，前者如血壓、血糖的水平、效應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間長短等可用具體數(shù)值表示，而對(duì)肌肉舒縮、神經(jīng)沖動(dòng)強(qiáng)弱等，則可用最大反應(yīng)的百分率來表示。質(zhì)反應(yīng)在毒性測定中，往往表現(xiàn)為死亡、生存效應(yīng)的陽性率不同。如果以某一特定反應(yīng)的累加陽性率或死亡率為縱坐標(biāo)，以對(duì)數(shù)劑量為橫坐標(biāo)，則可得到一條S形曲線。
這一曲線即為累積一劑量響應(yīng)曲線，如圖2―1所示。
在該曲線上的任何一點(diǎn)均可標(biāo)示出該毒物在該劑量時(shí)的毒性情況，其中，最重要的參數(shù)是半數(shù)致死劑量(medianlethal dose，LD50)。LD50是指能使供試動(dòng)物50％死亡的劑量，單位為mg／kg體重。LD50是衡量化學(xué)毒理學(xué)試驗(yàn)中常利用LD50對(duì)試驗(yàn)條件類似的許多化學(xué)物質(zhì)急性毒性大小的基本數(shù)據(jù)。毒理學(xué)試驗(yàn)中常利用LD50對(duì)試驗(yàn)條件條件類似的許多化學(xué)物質(zhì)的相對(duì)毒性的強(qiáng)弱進(jìn)行比較。
對(duì)動(dòng)物毒性很低的物質(zhì)，對(duì)人的毒性也很低。對(duì)同一種毒物來說，劑量越大，則毒性越大。而不同物質(zhì)的LD50差異也很大，LD50越大，則表明其毒性越小。如，已知最具毒性的物質(zhì)之一的肉毒梭菌毒素的LD50約為100ng／kg體重；而氯化鈉的LD50約為40g／kg體重，需要消費(fèi)大量的氯化鈉才可以產(chǎn)生毒性。LD。。為2mg／kg體重的一種物質(zhì)對(duì)一個(gè)體重60kg的人而言需攝人較大的量才可產(chǎn)生毒性，而LD50為1mg／kg體重的極毒物質(zhì)對(duì)一個(gè)體重60kg的人而言僅需數(shù)滴即可產(chǎn)生毒性。需要清楚的是，LD50等急性毒性指標(biāo)并不能反映出化學(xué)物質(zhì)對(duì)人體健康可能具有的潛在危害。這就常常需要通過進(jìn)一步的長期或慢性毒性試驗(yàn)來探尋。對(duì)一些急性毒性很小或根本檢測不出急性毒性的致癌物質(zhì)來說，需要長期少量攝人才可能誘發(fā)癌的發(fā)生。
參考資料：環(huán)境中有毒有害物質(zhì)與分析檢測
