食品毒理学·体外实验与新技术在毒理学中的应用

名词解释：毒物：在一定条件下，较小剂量即能够对机体产生损害作用或使机体出现异常反应的外源化学物。

食品应具备的基本条件：卫生安全、无毒无害；含有人体所需要的营养素和有益成分；感官性状良好、可被人体接受。

毒理学奠基人：西班牙的Orifila毒理学的研究方法：体内试验、体外试验、人个体观察、流行病学观察。

食品毒理学(Food toxicology)：是研究食品中外源化学物的性质、来源于形成以及它们的不良作用与可能的有益作用和机制,并确定这些外源化学物的安全限量和评定食品安全性的一门科学。

外源化学物(xenobiotics)：是在人类生活的外界环境中存在、可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质，现代食品安全性六大问题：营养失控、微生物致病、自然毒素、环境污染物、人为加入食物链的有害物质、其他不确定的饮食风险。

9毒物的种类按其用途和分布范围可分为：工业化学品；食品中的有毒物质；环境污染物；日用化学品；农用化学品；医用化学品；生物毒素；军事毒物。

18毒性：指外源化学物与机体接触或进入机体内的易感部位后，能引起损害作用的相对能力，包括损害正在发育的胎儿（致畸胎）、改变遗传密码（致突变）或引发癌症（致癌）的能力。

外源化学物的毒性及性质影响因素：剂量，接触条件、接触途径，接触期限，速率和频率。

损害作用：外源化学物毒性的具体表现。

有害作用也称为健康效应(health effect)，即引起功能紊乱、损伤、疾病或死亡的生物学效应。

损害作用的特点：1机体的正常形态、生长发育过程受到严重的影响，寿命亦将缩短；2机体功能容量或对额外应激状态代偿能力降低；3机体维持稳态能力下降；4机体对其它某些环境因素不利影响的易感性增高。

非损害作用(non-adverse effect)：指外源化学物对机体的不引起机体机能形态、生长发育和寿命的改变，不引起机体功能容量的降低，也不引起机体对额外应激状态代偿能力的损伤。

第十二章体外试验与生物新技术在毒理学中的应用第一节体外试验毒性试验的目的在于获取一定的数据，为社会需要的外源化学物的安全使用做出判断。

过去利用整体实验动物模型或称体内试验(in vivo test)模型所提供的资料，判断外源化学物及其制品和混合物等对人类健康是否具有损害作用。

体外试验模型(in vitro test)在上述过程中也起着重要的作用，尤其是机理研究方面。

但是，在毒理学研究中整体试验研究的观点仍占主导地位。

目前，此种观点已发生变化，因为：①全世界每年约有千种以上的新化合物作为商品进入人类的环境。

而且在现有的化合物中，还有相当数量没有进行必要的毒理学评价。

在此种情况下，利用经典的整体动物试验取得完整的毒理学资料极为困难。

解决此种问题的重要方向是体外试验。

②现有的整体动物毒性试验方法需消耗大量的时间和昂贵的经费，而体外试验则可节省时间和经费。

③动物保护主义运动的兴起，要求尽量减少动物的使用，而且应当尽量减少痛苦地处理动物。

④更重要的是由于生物技术的巨大进步，不仅表现在细胞组织及器官培养领域，而且在生物分子技术方面，也为毒性试验和研究提供了新的方法和工具。

所以体外试验在毒理学研究中所占的地位日趋重要，甚至有占主导地位的趋势。

但也需指出，体外试验的发展，并不排斥体内试验本身的重要性，两者必须相互补充、相互验证才能为毒理学研究提供坚实的科学基础。

一、概述(一) 分类毒性试验的目的是提供一些适当的资料，以便确定有关化学物的毒理学性质。

在有些情况下，是要决定一种化学物在所预期的条件下使用是否安全，如新药物开发即需要这一评价。

在有些情况下，例如新工业品或日用化学品的开发，必须决定一种新化学物的接触安全限量。

了解体外毒性试验在上述毒理学决策过程中有何意义，对于评价体外毒性试验在毒理学中的地位极有帮助。

可依据体外试验在决策过程中所起的作用将其分为3类：①筛选试验。

它仅提供决策过程的最初的资料，还需要进行更权威的试验，无论是整体还是体外试验。

毒理学研究中的体外测试方法与技术引言：毒理学是研究化学物质或其他因素对生物体产生有害作用的科学，对于保护人类和环境健康具有重要意义。

在毒理学研究中，体外测试方法和技术被广泛应用，以评估各种化学物质的毒性，并为毒理学研究提供基础数据。

本文将介绍几种常用的体外测试方法和技术，并探讨其在毒理学研究中的应用。

细胞毒性测试：细胞毒性测试是体外毒性研究的重要手段之一。

通过检测化学物质对细胞的损伤程度，可以评估该化学物质的毒性。

常用的细胞毒性测试方法包括MTT法、细胞膜通透性测定法和细胞凋亡测定法。

MTT法可以评估细胞存活情况。

通过将细胞与化合物共同培养一段时间后，加入MTT试剂，可观察细胞的颜色变化。

颜色越深，细胞存活率越高。

这种方法简便易行，广泛应用于细胞毒性测试中。

细胞膜通透性测定法用来检测化合物对细胞膜的破坏程度。

通过测定细胞培养液中释放出的细胞内物质来判断细胞膜的完整性，进而评估化学物质的毒性。

这种方法操作简单，结果直观，可用于快速筛选化学物质的毒性。

细胞凋亡测定法是一种用于检测化学物质对细胞凋亡的影响。

细胞凋亡是细胞的一种正常死亡方式，与细胞毒性密切相关。

通过染色方法或流式细胞仪等技术，可以观察到细胞的凋亡状态，进而评估化学物质的毒性。

仿体毒性测试：仿体毒性测试是一种利用体外建立的人工模型来评估化学物质毒性的方法。

常见的仿体毒性测试方法包括鱼类胚胎毒性测试、人类肝细胞S9分数代谢活性测定和培养皮肤刺激性测试。

鱼类胚胎毒性测试是一种通过观察化学物质对鱼类胚胎发育的影响来评估毒性的方法。

这种方法操作简单，节约时间和成本，并且可以模拟人类对化学物质的响应。

人类肝细胞S9分数代谢活性测定是一种用来评估化学物质代谢活性的方法。

通过使用人类肝细胞S9分数提取物来模拟体内药物代谢过程，并测定草酸和特定底物之间的反应速率，可以推测该化学物质的代谢能力和毒性。

培养皮肤刺激性测试用于评估化学物质对皮肤的刺激性。

通过将化学物质与培养皮肤模型接触一段时间后，观察皮肤的变化，可以评估化学物质对皮肤的刺激性。

毒理学评价方法在食品安全中的应用研究一、引言食品安全是人们生活中不可或缺的一部分。

为了保障公众的健康，毒理学评价方法在食品安全领域中得到了广泛应用。

本文将探讨毒理学评价方法在食品安全中的应用研究。

二、毒理学评价方法概述1.1 毒理学评价方法的定义毒理学评价方法是通过对物质对生物体的毒性进行定量分析，来评估其对人体健康的潜在危害的方法。

1.2 毒理学评价方法的分类毒理学评价方法可分为体内评价方法和体外评价方法。

体内评价方法包括动物实验和人体实验，而体外评价方法则主要基于体外细胞实验、化学计量学和计算机模拟等方法。

三、食品安全中的毒理学评价方法2.1 动物实验动物实验是常见的毒理学评价方法之一。

通过将食品样品或食品添加物直接饲喂给实验动物，并观察其对动物的毒性反应，来评估其对食品安全的影响。

2.2 人体实验人体实验则更直接地评估食品对人体的毒性。

通过将食品样品或食品添加物直接供给志愿者，并监测他们的生理指标、血液化学指标等，来评估其潜在危害。

2.3 体外细胞实验体外细胞实验是一种更为快速、简便的毒理学评价方法。

通过将食品样品或食品添加物与特定细胞系接触，并观察细胞的形态学、生化学和遗传学变化，来评估其对细胞的毒性影响。

2.4 化学计量学化学计量学是通过化学物质的特性数据，通过数学模型预测其毒性的方法。

通过分析食品样品中的成分，应用化学计量学模型，预测其对食品安全的潜在风险。

2.5 计算机模拟计算机模拟则是近年来发展起来的一种毒理学评价方法。

通过建立模型，在计算机上进行模拟实验，来评估食品样品或食品添加物的毒性。

四、毒理学评价方法在食品安全中的应用3.1 新食品添加物的评估在食品安全领域，不断有新的食品添加物被开发或使用。

毒理学评价方法可以帮助评估这些新添加物的安全性，确保其对人体无害。

3.2 食品中的残留物评估食品中的农药残留物、重金属等有害物质对人体健康造成潜在威胁。

通过毒理学评价方法，可以对食品中的这些残留物进行定量分析，并评估其对人体的潜在危害。

毒理学的新型实验技术及其在食品安全中的应用研究随着现代生产和生活方式的改变，人们对食品安全问题的关注度也越来越高，尤其是近年来的种种食品安全事件更是引起了广泛的关注。

为了保障消费者的健康和权益，加强食品安全监管十分必要。

毒理学是研究物质对生命体的有害作用的学科，在食品安全中具有重要的应用研究价值。

本文将探讨毒理学的新型实验技术及其在食品安全中的应用研究。

毒理学的基本概念毒理学是研究化学物质或其他物质、能量对生物体产生的有害效应以及这些效应的发生机理、评价方法和防治措施的科学。

毒物是指对生物体产生有害效应的物质或能量。

毒性是指毒物的性质和作用引起有害效应的强度和程度。

毒物学实验是毒理学研究的基础，它是掌握毒物的属性和有害效应发生规律的重要手段。

传统毒物学实验存在的问题传统的毒物学实验主要包括急性毒性实验、亚急性和慢性毒性实验、致癌性实验、遗传毒性实验等，这些实验方法虽然在过去被广泛应用，但是它们并不具备可靠性、预测性、定量性等特点，存在很多问题。

例如，这些实验方法往往采用动物模型，所需的实验动物数量多、费用高、时间长，而且还具有许多的局限性，如种类单一、不同动物之间存在差异、性别差异等。

此外，这些实验方法还面临许多法律、道德、伦理等问题，严重阻碍了其在毒物学研究中的应用和发展。

新型毒物学实验技术的发展近年来，随着生物技术和计算机技术的不断进步，毒理学研究领域迎来了新的技术革命。

例如，高通量筛查技术、计算毒理学、分子毒理学、体外毒理学等新兴技术得到了快速发展和广泛应用。

这些新技术突破了传统毒物学实验的局限性，具有可靠性高、预测性好、节约资源、有效减少动物使用等优点，为毒理学研究和应用提供了新的途径和手段。

高通量筛查技术高通量筛查技术是一种基于自动化系统的检测方法，可以将大量的化合物迅速筛选出有毒作用的物质，以及对毒物作用的信号通路进行定位和阐明。

现代高通量毒物筛查将人员介入最小化，自动化水平高，大大提高了实验的效率，同时还降低了成本与时间。

毒理学研究在食品安全中的应用近年来，食品安全问题引起了广泛的关注和讨论，尤其是诸如三聚氰胺、沙门氏菌等食品安全事件的频发，引发了社会各界的担忧。

毒理学研究是食品安全保障的重要手段之一，其能够帮助监管部门尽早发现和解决食品安全问题，保护公众健康。

本文将从毒理学研究的概念入手，探讨毒理学研究在食品安全中的应用。

毒理学研究的概念毒理学是研究生物学体系受到化学、物理、生物等外界环境所产生的病理过程的学科。

毒理学研究包括了毒物的形成途径、毒物的分布与代谢、毒物对生物的毒性作用等方面，可以探究一种毒物或化学物质对人类或动物健康的危害程度。

毒理学在食品安全中的应用1. 确认食品安全标准毒理学研究可以帮助制定和调整食品安全标准。

毒理学研究可以评价不同化学物质、添加剂、污染物以及其他化学物质的吸收、代谢和作用等因素，以确定安全标准。

2. 毒性评估毒理学研究可以对食品中可能存在的各种物质进行毒性评估。

通过对潜在毒性和安全阈值的研究，毒理学研究可以帮助确定许多化学物质、添加剂或者污染物的安全剂量，这将对公众健康和食品安全起到积极的影响。

3. 食品中毒标本的分析根据食品中毒事件，毒理学研究人员可以对分析来自患者体内的毒物、毒素以及成分进行深入研究，以分析其成因、获得相关的毒性数据信息；这将帮助预防类似的未来事件。

4. 食品添加剂和污染物的评估毒理学对食品添加剂和污染物进行评估可以防止这些物质对公众健康造成影响。

添加剂使用和污染物的排放都受到控制，以确保食品中关键元素和营养素的质量和安全。

5. 食品卫生监督毒理学研究还可以帮助食品监管机构做到快速反应。

一旦发现一种食品有潜在毒性，或者某个成分出现了危险信号，毒理学研究会发出警报。

监管部门可以根据该类学科赛专家给出的信息及时反应，预防事态升级。

6. 监测毒性毒理学研究可以对食品原材料、食品加工过程中的各种物质进行平行检测和实验室测试。

这一过程可以及时、准确地检测和发现潜在的食品安全隐患。

第十三章食品安全性毒理学评价确保食品安全和人体健康，需要对食品进行安全性评价。

食品安全性评价主要是阐明某种食品是否可以安全食用，食品中有关危害成分或物质的毒性及其风险大小，利用足够的毒理学资料确认物质的安全剂量，通过风险评估进行风险控制。

食品安全性评价在食品安全性研究、监控和管理上具有重要的意义。

第一节毒理学安全性评价的概念和发展进程一、基本概念1. 安全与安全性在毒理学学科，安全(safe)是指一种化学物质在规定的使用方式和用量条件下，对人体健康不产生任何损害，即不引起急性、慢性中毒，亦不至于对接触者(包括老、弱、病、幼和孕妇)及后代产生潜在的危害。

安全性(safety)则是一种相对的、实用意义上的安全概念，是指在一定接触水平下，伴随的危险度很低，或其危险度水平在社会所能接受的范围之内的相对安全概念。

安全性和危险度实际上是从不同的角度反映同一个问题。

2. 可接受危险度水平在实际生活和工作中，任何活动都伴随一定程度的危险性，绝对的安全即零危险度是不存在的。

当接触某种化学毒物人群发生某种损害的频率接近或略高于非接触人群，那么这一频率可作为该化学毒物对人体健康产生危害的可接受危险度水平(acceptable risk level)。

3. 实际安全剂量与可接受危险度相对应的接触剂量是实际安全剂量(virtual safe dose，VSD)。

例如在终生致癌试验中，引起肿瘤发生率接近或相当于可接受危险度水平的化学毒物剂量即可作为这种化学毒物致癌作用的实际安全剂量。

4. 毒理学安全性评价通过动物实验和对人群的观察，阐明某种物质的毒性及潜在的危害，对该物质能否投放市场作出取舍的决定，或提出人类安全的接触条件，即对人类使用这种物质的安全性作出评价的研究过程称为毒理学安全性评价(toxicological safety evaluation)。

它实际上是在了解某种物质的毒性及危害性的基础上，全面权衡其利弊和实际应用的可能性，从确保该物质的最大效益、对生态环境和人类健康最小危害性的角度，对该物质能否生产和使用作出判断或寻求人类的安全接触条件的过程。

食品毒理学主要研究方法1.体内试验：也称为整体动物试验。

可严格控制接触条件，测定多种类型的毒作用。

实验多采用哺乳动物，例如大鼠、小鼠、脉鼠、家兔、仓鼠、狗和猴等。

在特殊需要情况下，也采用鱼类或其他水生生物、鸟类、昆虫等。

检测外源化学物的一般毒性，多在整体动物进行，例如急性毒性试验，亚急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验等。

哺乳动物体内试验是毒理学的基本研究方法，其结果原则上可外推到人；但体内试验影响因素较多，难以进行代谢和机制研究。

2.体外试验：利用游离器官、培养的细胞或细胞器进行毒理学研究，医'学教育网|整理多用于外源化学物对机体急性毒作用的初步筛检、作用机制和代谢转化过程的深入观察研究。

体外试验系统缺乏整体毒物动力学过程，并且难以研究外源化学物的慢性毒作用。

（1）游离器官：利用器官灌流技术将特定的液体通过血管流经某一离体的脏器（肝脏、肾脏、肺、脑等），借此可使离体脏器在一定时间内保持生活状态，与受试化学物接触，观察在该脏器出现有害作用，以及受试化学物在该脏器中的代谢情况。

（2）细胞：利用从动物或人的脏器新分离的细胞（原代细胞）或经传代培养的细胞如细胞株及细胞系。

（3）细胞器：将细胞制作匀浆，进一步离心分离成为不同的细胞器或组分，例如线粒体、微粒体、核等，用于实验。

3.限定人体试验：通过中毒事故的处理或治疗，可以直接获得关于人体的毒理学资料，这是临床毒理学的主要研究内容。

有时可设计一些不损害人体健康的受控的实验，但仅限于低浓度、短时间的接触，并且毒作用应有可逆性。

保健食品的人体试食试验。

4.流行病学调查：通过流行病学调查的方法，不仅可以研究已知环境因素（外源化学物）对人群健康的影响（从因到果），而且还可对已知疾病的环境病因进行探索（从果到因）。

但流行病学研究干扰因素多，测定的毒效应还不够深入，有关的生物学标志还有待于发展。

如突发性大规模食物中毒的调查。

毒理学的新技术和应用毒理学是一门研究毒物及其对生物体造成的不良影响的学科。

随着人工合成化合物的广泛使用和环境污染问题的日益严重，毒理学的研究变得越来越重要。

如今，毒理学的新技术不断涌现，为毒理学的研究和应用提供了新的可能性。

一、体外毒理学技术传统的毒理学研究主要依赖于动物试验，其缺点是耗时、昂贵，并且存在伦理和可靠性问题。

而现在，体外毒理学技术的快速发展，已成为一种更加可行的替代方案。

一种流行的体外毒理学技术是使用体外细胞模型。

体外细胞模型是指采用体外培养系统，利用人类或动物细胞来直接测试毒物对细胞、组织、器官和生物系统的影响。

这种技术可以快速、廉价地测试毒物引起的细胞毒性，并产生更加可信的毒性数据。

目前，体外毒理学技术已广泛应用于药物、化妆品、化学品以及其他化学和生物学相关领域的毒性评估。

二、计算毒理学技术计算毒理学技术（Computational Toxicology）是用计算机模拟和预测毒性数据的一种方法。

它可以更准确和快速地评估大量化学物质的毒性，并预测这些化学物质的潜在风险。

计算毒理学技术主要包括：毒性预测、结构活性关系预测、毒物动力学模拟和生物信息学技术等。

毒性预测是一种常见的计算毒理学技术，它通过对化学物质的化学特性进行分析，预测出该化学物质的毒性。

现在，越来越多的预测模型被开发出来，比如结构-活性模型、QSAR （Quantitative Structure-Activity Relationship）模型等。

这些计算模型能够有效减少动物试验，降低风险评估成本，并提高毒性预测的可靠性。

三、基因组学和毒理学基因组学技术的发展也为毒理学研究提供了巨大的帮助。

这项技术可以对基因组进行大规模测序和分析，解释基因与环境因素之间的相互关系。

基因组学技术的应用对毒理学起到了较大的影响，它可以帮助研究者发掘与毒物毒性相关的基因变异，并揭示基因 - 环境交互作用。

同时，基因组学还可以通过研究基因表达谱变化，揭示毒物引起的不良影响机制，从而更好地评估化学物质的毒性。

第八章毒理学评价得分子生物学方法分子毒理学固然应主要着眼于生物大分子,但也应当看到这些大分子就就是存在于细胞膜上、细胞器内,乃至细胞间隙液中得。

她们与细胞就就是不可分离得。

因此,对亚细胞组分得研究也就就是毒理学分子生物学评价得重要组成部分。

第一节亚细胞组分得制备现代毒理学中使用最多得亚细胞组分就就是细胞膜、微粒体及线粒体。

现就细胞膜、微粒体及线粒体得制备方法加以介绍。

一、细胞膜得制备细胞膜指细胞外层质膜,厚度约６~１0nｍ。

她将细胞与外环境分隔,且参与细胞得生命活动,细胞内各种细胞器也就就是由质膜分隔,称为细胞器膜,两者统称为生物膜。

她就就是常用得研究模型,用以从细胞和亚细胞水平研究外源化合物得中毒机制。

1、肝细胞膜得制备其基本原理就就是:首先,将肝组织在含有钙离子得低渗碳酸氢钠缓冲液中温和匀浆,使细胞膜保持较大得膜片;其次,应用低速离心使细胞膜片与细胞核一起从匀浆中分离,再利用细胞膜与细胞核之间得密度差异,用密度梯度离心将细胞膜从低速离心获得得粗核部分中分离出来。

2、红细胞膜得制备哺乳动物红细胞不含任何细胞器,故其红细胞膜就就是较纯净得细胞膜。

(1)红细胞血影膜常用得制备方法就就是在低渗条件下,红细胞膨胀,由双面盘状变成近乎球形,随后细胞内容物因胞膜破裂而释放,２0 000ｇ离心。

洗涤去除血红蛋白,即获红细胞膜。

此种膜最接近整体系统,仍保留着原有膜得生物化学和生物物理学等特性,毒理学试验常用简易模型研究外源化合物对细胞膜离子转运及相关酶类、膜脂流动性和细胞骨架结构等方面得影响,并探讨其可能得机制。

但她不能控制细胞质内得环境,在应用上有一定得局限性。

此外,低渗制备得红细胞膜虽然去除了细胞内质,但膜得封闭性差,有许多泄漏得空穴。

(2)再封血影近年发现,在一定条件下,胀破了得红细胞可以重新封闭,对Ｋ’等离子不通透,给研究红细胞膜提供了另一模式。

其制备得方法有:①向低渗胀破得红细胞加入浓盐溶液,成为等渗溶液,置于３7℃温育20miｎ,期间可缓慢地搅拌,即得一定比例得再封血影。