物,在麻醉作用方面也多表现为相加作用。 (2)协同作用:指几种化学物的联合作用大于各种化学物的单独作用之和。
增强作用:指如果一种物质本身无毒性,但与另一有外源化学物质同时存在时可使该外源化学物的毒性增加。机理①有的是各化学物在机体内交互作用产生新的物质,使毒性增强。②有的化学物的交互作用会引起化学物的代谢酶系发生变化。③致癌化学物与促癌剂之间的关系也可认为是一种协同作用。
(3)拮抗作用:指几种化学物的联合作用小于每种化学物单独作用的总和。凡是能使另一种化学物的生物学作用减弱的物质称为拮抗物。机理:拮抗作用的机理也很复杂,可能是各化学物均作用于相同的系统或受体或酶,但其之间发生竞争;也可能是两种化学物之中一个可以激活另一化学物的代谢酶,而使毒性减低。
(4)独立作用:指多种化学物各自对机体产生不同的效应,其作用的方式、途径和部位也不相同,彼此之间互无影响。机理:两种或以上化学物由于对机体作用的部位不同、靶器官不同、受体不同、酶不同等,而且化学物的靶位点之间的生理学关系较为不密切,此时各化学物所致的生物学效应表现为各个化学物本身的毒性效应。
食品中外源化学物的基础毒性评价 急性毒性:指机体(人或实验动物)一次或24h之内多次接触(染毒)外源化学物之后,在短期内所发生的毒性效应,包括引起死亡效应。
慢性毒性:指外源化学物长时间(大于1/10生命期)少量反复作用于机体后所引起的损害作用。研究受试动物长时间少量反复接触受试物后,所致损害作用的试验称慢性毒性试验,亦称长期毒性试验。
亚慢性毒性(也称亚急性毒性):指机体在相当于1/20左右生命期间,少量反复接触某种有害化学和生物因素所引起的损害作用。研究受试动物在其1/20左右生命时间内,少量反复接触受试物后所致损害作用的实验,称亚慢性毒性试验或亚急性毒性试验,亦称短
期毒性试验。所谓“少量”是相对的,没有明确的剂量范围的下限,但是剂量上限应小于相应的LD50值。
中毒阈值:指在亚慢性或慢性染毒期间和染毒终止,实验动物开始出现某项观察指标或实验动物开始出现可察觉的轻微变化时的最低染毒剂量。最小有作用剂量(MEL)也称中毒阈剂量或中毒阈值,是指在一定时间内,一种外源化学物按一定方式或途径与机体接触,能使某项观察指标开始出现异常变化或使机体开始出现损害作用所需的最低剂量。 急性毒作用带(Zac):一般是指化学物的毒性上限与毒性下限的比值,也就是引起实验动物的死亡剂量与最低毒作用剂量之间的剂量范围的宽窄。急性毒作用带(Zac)通常以LD50(LC50)代表毒性上限,以急性阈剂量(阈浓度)代表毒性下限。Zac值的大小可反映急性阈剂量距离LD50的宽窄。Zac值越大表明化学物引起急性死亡的危险性越小,反之表明引起急性死亡的危险性越大。
急性阈剂量或浓度(Limac):一次染毒后,引起机体某种有害反应的最小剂量或浓度。 慢性阈剂量或浓度(Limch):在慢性染毒时(即长时间反复染毒)引起机体反应的最小剂量和浓度。
慢性毒作用带(Zch):以急性毒性阈值(Limac)与慢性毒性阈值(Limch)比值表示外源化学物慢性中毒的可能性大小。比值越大表明越易于发生慢性毒害。
蓄积作用:外源化学物进人机体后,经过代谢转化后以代谢产物或者以未经代谢转化的原形母体化学物排出体外。但是当化学物反复多次染毒动物,而且化学物进入机体的速度或总量超过代谢转化的速度与排出机体的速度或总量时,化学物或其代谢产物就可能在机体内逐渐增加并贮留某些部位。这种现象就称为化学物的蓄积作用。
蓄积毒性:指低于一次中毒剂量的外源化学物,反复与机体接触一定时间后致使机体出现的中毒作用。
蓄积系数(Kcum):指多次染毒使半数动物出现毒性效应的总有效剂量(ED50(n))与一次染毒的半数有效量(ED50(1))之比值,毒性效应包括死亡。
蓄积率:蓄积率=(对照组LD50 - 蓄积组LD50)/ 蓄积组预给受试物的总剂量×100%
急性毒性研究目的:主要是探求化学物的致死剂量,以初步评估其对人类的可能毒害的危险性。再者是求该化学物的剂量-反应关系,为其它毒性实验打下选择染毒剂量的基础。
急性毒性常用指标:
(1) LD50:是表示急性致死毒性最常用的指标,它是经过统计处理计算得出的数值,与LD100、LD0等相比有更高的重现性;而且,它反映受试群体中大多数动物易感性的平均情况,最后从剂量反应关系曲线上看,它处于曲线上升的中段,是致死率对剂量变化最敏感的部位。
(2) 急性毒作用带(Zac),一般是指化学物的毒性上限与毒性下限的比值,也就是引起实验动物的死亡剂量与最低毒作用剂量之间的剂量范围的宽窄。急性毒作用带(Zac)通常以LD50(LC50)代表毒性上限,以急性阈剂量(阈浓度)代表毒性下限。
亚慢性毒性试验目的:是在急性毒性试验的基础上,进一步观察受试物对机体的主要毒性作用及毒作用的靶器官,并对最大无作用剂量及中毒阈剂量作出初步确定。此外,亚慢性毒性试验的结果,也可为慢性试验设计选定最适观测指标及剂量提供直接的参考。 慢性毒性试验目的:确定化学物毒性下限,即确定机体长期接触该化学物造成机体受损害的最小作用剂量(阈剂量)和对机体无害的最大无作用剂量。为制定外源化学物的人类接触安全限量标准提供毒理学依据,如最大容许浓度,每日容许摄入量等。 亚慢性和慢性毒性试验指标:
(1)一般状况指标的观察:①中毒症状的观察:中毒症状不仅能反映受试物对全身的作用,而且也可能同时从现象上揭示受试物对机体主要受累的系统和器官作用的选择性。②体重测量:动物在生长发育期体重的增长情况,是综合反映动物全身健康状况的最基本指标之一。③水和食物摄入量的观测:有些化学物会影响动物的饮水量与进食量。在分析评价进食量的影响时,通常是根据进食
量和体重增长值来计算出食物利用率(即动物每摄入100g饲料所增长的体重克数),比较染毒组与对照组食物利用率,有助于了解受试化学物的毒性效应。
(2)生物化学指标的观测:根据生化指标显示的功能变化,不仅可发现受试物作用的器官和系统,为病理学检查提供线索,也可为阐明受试物毒作用机制提供依据。
(3)病理学检查:系统尸解;脏器系数;组织学检查
(4)分子生物学和免疫学指标的测定 (5)恢复期观察:最后一次给受试物后每次取2/3动物检测各项指标,留下1/3动物继续观察2~4周,再活杀检查,了解毒性反应的可逆程度和可能出现的延迟性毒性反应。在此期间, 除不给受试物外,其它观察内容与给受试物期相同。
食品毒理学试验设计原则:①化学物在实验动物产生的作用,可外推于人;②实验动物必须暴露于高剂量,这是发现对人潜在危害的必需的和可靠的方法;③成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物和人可能的暴露途径是基本的选择。
食品毒理学试验设计方法: ①体内毒理学试验设计:
A.剂量分组:在毒理学试验中,一般至少要设3个剂量组(即高剂量组、中剂量组、低剂量组)。
毒理学试验常用的对照有4种:未处理对照、阴性对照、阳性对照和历史性对照。 B.各组动物数:毒理学安全性评价试验各组动物数取决于很多因素,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,经济的考虑及动物的可利用性。各组动物数的设计应考虑到统计学的要求。
C.试验期限:某些试验(如致畸试验和多代生殖试验)的试验期限是由受试实验动物物种或品系而决定的。而其他毒性试验的期限在某种程度上由定义所决定。 ②体外毒理学试验设计
A.测定受试物溶解性:应该测定受试物在试验介质中的溶解性。溶解性限度就是出现沉淀的最低浓度。
B.试验最高剂量的推荐:可溶性受试物浓度高于10mmol/L时,可因高渗透压在哺乳动物细胞引起损伤或人工假象,对细菌则无此影响。
可溶性受试物的试验上限应该是:对哺乳动物细胞为10mmol/L或5mg/ml;对细菌试验为5mg/平板;当受试物供应困难或非常昂贵(如生物药剂),最高剂量低于10mmol/L或5mg/ml(或平扳)是可以接受的。 对于没有适当溶剂,完全不溶的受试物,则可以按5mg/平板或10mmol/L(5mg/ml)进行实验以检测杂质的致突变性。或者,采用生理盐水提取物进行实验。
C.代谢活化:代谢活化常规使用Aroclor 1254(多氯联苯1254)预处理的雄性成年大鼠肝匀浆90000g离心上清液(S9),及相应的辅因子(NADPH再生系统)。
D.阳性对照:阳性对照的剂量应选择其剂量-反应的直线部分。
E.重复:由质控良好的实验得到明确的阴性结果和阳性结果,不强调要求重复。可疑结果则应重复实验,最好改变剂量范围/剂量间隔、改变S9浓度或改变实验方法进行重复。
食品中的各类毒素
一、致甲状腺肿物质: 前体物质、代谢物质和致肿机理
致甲状腺肿物质:是指除碘缺乏外,能干扰甲状腺激素的正常合成与分泌而引起甲状腺增大的所有物质的总称。 前体物质:黑芥子硫苷
代谢物质:黑芥子硫苷在葡萄糖硫苷酶的作用下可转化为腈类化合物、吲哚-3-甲醇、异硫氰酸酯、二甲基二硫醚和5-乙烯基恶唑-2-硫酮(OZT)。 致肿机理:
(1)影响甲状腺腺泡的聚碘过程:甲状腺腺泡细胞从血浆中摄取碘离子(I-)是逆浓度转运的主动转运过程,这一过程有赖于腺泡细胞膜上的碘泵的作用。致甲状腺肿物质中一些与I-的形状和大小相类似的单价阴离子,如SCN -、ClO4-、NO3-、F-等,其与“碘泵”的亲和力比I-还大,当它们在血液中含量多时,可以与I-竞争转运机制而被浓聚到甲状
腺中去,从而减少了甲状腺对碘的浓聚。在致甲状腺肿物质中,仅有这类物质的抗甲状腺作用可通过补碘来加以拮抗。
(2)影响碘的活化、酪氨酸的碘化和碘化酪氨酸的耦联:在正常情况下,I进入甲状腺腺泡细胞后,经细胞内的甲状腺过氧化物酶(TPO)的催化而致活。活化的碘结合于甲状腺球蛋白(TG)中的酪氨酸残基上,形成一碘酪氨酸(MIT)。一碘酪氨酸再进一步碘化形成二碘酪氨酸(DIT)。然后,一个分子的MIT与一个分子的DIT发生耦联而缩合成T3;两个分子的DIT耦联而缩合成T4。以上碘的活化、酪氨酸的碘化及碘化酪氨酸的耦联是紧密地联系在一起的过程,而且都是在同一TPO的催化下完成的。
以硫脲类物质为代表的致甲状腺肿物质,其主要作用是抑制TPO的活性,从而阻碍甲状腺激素的生物合成。这种作用不能通过补碘来加以拮抗。
硫氰酸酯的致甲状腺肿作用,一般认为是由于SCN-和I-有相似的克分子体积及电荷,在甲状腺腺泡细胞聚碘过程中,SCN-可与I-竞争而使I受到排挤,从而抑制甲状腺腺泡细胞对碘的摄取,导致甲状腺肿大。此外,有人认为硫氰化物可使细胞膜通透性增强而促进碘从甲状腺内漏出增多。
硫氰酸盐是黑芥子硫苷和异硫氰酸酯的的裂解产物,该物质可抑制甲状腺对碘的吸收,降低了甲状腺过氧化物酶(TPO)的活性,并阻碍需要游离碘的反应。碘缺乏反过来又会增强硫氰酸盐对甲状腺肿大的作用,从而造成甲状腺肿大。
异硫氰酸酯通过两条途径发挥其致甲状腺肿作用,即:
①在机体内可转化为硫氰化物;
②与组织内的氨基相作用而生成硫脲衍生物,具有硫脲样抗甲状腺作用。
恶唑烷硫酮具有硫脲样抗甲状腺作用,能抑制甲状腺内碘的有机化过程及碘化酪氨酸的耦联过程,从而引起甲状腺肿。 二、生氰糖苷: 来源、中毒机理 来源:生氰糖苷是由氰醇衍生物的羟基和D-葡萄糖缩合形成的糖苷,广泛存在于豆科、蔷薇科、稻科的10000余种植物中。生氰糖
苷物质可水解生成高毒性的氰氢酸,从而对人体造成危害。含有生氰糖苷的食源性植物有木薯、杏仁、枇杷和豆类等,主要是苦杏仁苷和亚麻仁苷。
中毒机理:生氰糖苷在人体内可经酶解产生HCN,HCN在体内释放CN-能迅速与氧化型细胞色素氧化酶中的Fe3+结合,引起细胞窒息;另外,氰化物对中枢神经系统具有直接损伤作用。毒性数据表明HCN是剧毒物质。口服致死量为5Omg~100mg,空气中浓度为200mg/m3 时,人吸入10min即可致死。 代谢:
(1)生氰糖苷产生氰氢酸的反应:生氰糖苷首先在β-葡萄糖苷酶的作用下分解生成氰醇(α-氰醇)和糖(D-葡萄糖),氰醇很不稳定,自然分解为相应的酮、醛化合物和氢氰酸,羟腈分解酶可加速这一降解反应。生氰糖苷和β-葡萄糖苷酶处于植物不同的位置,当咀嚼或破碎含生氰糖苷的植物食品时,其细胞结构被破坏,使得β-葡萄糖苷酶释放出来,和生氰糖苷作用产生氢氰酸,这便是食用新鲜植物引起氢氰酸中毒的原因。
(2)氰离子在人体中的正常代谢 生氰糖苷产生氰氢酸的反应 三、蚕豆病: 致病机理
致病机理:蚕豆病是由于红细胞葡萄糖-6-磷酸脱氢酶((G-6-PD)缺乏者食用蚕豆、蚕豆制品或接触蚕豆花粉而发生的急性溶血性贫血。它是一种遗传性血液疾病。
正常人的红细胞中葡萄糖主要以糖酵解方式生成ATP和2,3-DPG,少量通过磷酸戊糖途径生成NADPH和戊糖。磷酸戊糖途径的重要意义在于生成还原型辅酶Ⅱ(NADPH),使氧化型的谷胱甘肽(GSSG)还原生成GSH,而G-6-PD是磷酸戊糖途径中重要的限速酶。 人红细胞中谷胱甘肽浓度最高,而且主要为还原型(GSH),GSH能保护红细胞中含疏基的膜蛋白和酶及血红蛋白(Hb)不被氧化剂破坏,使它们处于还原状态,也就是能稳定膜蛋白和疏基酶的功能,从而维持红细胞正常代谢。
缺乏G-6-PD患者的红细胞代谢:蚕豆病患者由于缺乏G-6-PD,磷酸戊搪途径受到抑制,红细胞中的NADPH生成受阻,GSSG不能转变
为GSH,因此,GSH含量低,则不能保护含疏基的膜蛋白及酶不受氧化剂破坏,红细胞膜破裂发生溶血。
缺乏G-6-PD的人并不是全部都发病,而仅有一部分人发病,也不是每次吃蚕豆都发病,而进食蚕豆量与病情转重无明显关系。因此,有人认为,此病可能还有其它因素参予。经研究发现,蚕豆病患者的红细胞酸性磷酸酶(ACP)的活性较低,也有人观察到蚕豆病人血清中缺乏一种抑制血细胞凝集因子。 蚕豆的毒性物质可能是嘧啶衍生物蚕豆双嘧啶和异脲咪,该物质是蚕豆嘧啶葡萄糖苷和蚕豆脲咪葡萄糖苷的苷元。在实验室条件下发现,这些物质的迅速氧化可促进溶液中的GSH向GSSG的非酶性转化。
四、山黧豆中毒: 两种表现形式及机理 山黧豆中毒是食用山黧豆属的豆类如野豌豆、鹰嘴豆和卡巴豆而引起的食物中毒现象。山黧豆中毒有两种表现形式:骨病性山黧豆中毒和神经性山黧豆中毒。
骨病性山黧豆中毒的毒性物质为β-L-谷氨酰丙腈(BAPN),BAPN主要抑制组织与骨间
的基本蛋白——胶原蛋白的交连。胶原蛋白的交连首先由肽链上的赖氨酸残基氧化脱氨基酸残基与相邻肽链上的氨基酸结合,从而形成交连的不溶性胶原,BAPN不可逆地抑制赖氨酰氧化酶的活性,从而抑制了胶原的形成。
神经性山黧豆中毒是由长期(超过3个月)食用山黧豆而引起的神经损伤性疾病,症症为腿麻痹加强、肌肉无力、僵直。引起神经性山黧豆中毒的毒性物质可能为β-N-草酰基-L-a,β-二氨基丙酸(ODAP),但产生毒性反应的机制仍不明确。ODAP可导致神经触突释放的谷氨酸累积,ODAP是谷氨酸的类似物,可竞争性抑制老鼠和猴神经系统触突组织对谷氨酸的吸收,但这是否会导致神经性中毒还需进一步研究。 五、豆类毒物: 种类
(1)消化酶抑制剂:胰蛋白酶抑制剂,胰凝乳蛋白酶抑制剂和α-淀粉酶抑制剂 (2)外源凝集素:大豆凝集素,蓖麻毒素,巴豆毒素,相思子毒素,菜豆毒素等。 (3)生物碱糖苷:吡咯烷生物碱。
(4)蚕豆病和山黧豆中毒:蚕豆双嘧啶、异脲咪、β-L-谷氨酰丙腈(BAPN),β-N-草酰基-L-a,β-二氨基丙酸(ODAP)。 (5)生氰糖苷:eg.利马豆(亚麻苦苷)。 六、龙葵碱糖苷: 来源、毒性机理 来源:绿色发芽的马铃薯、未成熟的番茄、茄科类。
毒作用机理:龙葵碱糖苷有较强的毒性,主要通过抑制胆碱酯酶的活性引起中毒反应。胆碱酯酶是水解乙酰胆碱为乙酸盐和胆碱的酶。乙酰胆碱存在于触突的末端囊泡中,是重要的神经传递物质。该酶被抑制失活后,造成乙酰胆碱的积累,使神经兴奋增强,引起胃肠肌肉痉挛等一系列中毒症状。 七、生物活性胺: 定义、种类、前提物质、生成条件、影响因素
定义:生物胺是由活生物体内游离氨基酸的酶脱羧作用或醛和酮的氨化或转氨作用而形成的。而食品和饮料中的生物胺则通过原料中的酶或微生物的氨基酸脱羧作用而形成。 种类(包括前体物质):
(1)脂肪族:腐胺(鸟氨酸)、尸胺(赖氨酸)、精胺(精氨酸)、亚精胺(精氨酸)等。 腐胺(丁二胺)是利用鸟氨酸脱羧而产生的。鸟氨酸是由精氨酸为碱或精氨酸酶作用分解生成。胺甲酰磷酸与鸟氨酸化合生成瓜氨酸和磷酸,瓜氨酸再转化为精氨酸,精氨酸再裂解为尿素和鸟氨酸。精胺在生物体内由腐胺(丁二胺)和S-腺苷蛋氨酸经多种酶催化后生成。亚精胺是由腐胺(丁二胺)和腺苷甲硫氨酸生物合成的。 (2)芳香族:酪胺、苯乙胺等 (3)杂环族:组胺、色胺等
来源:通过原料中的酶或微生物的氨基酸脱羧作用而形成。许多动植物来源的食品中含有各种生物活性胺,肉和鱼类制品败坏后产生腐胺和尸胺,而某些植物如香蕉和鳄梨本身含有天然的生物活性胺,如多巴胺和酪胺,一些食品,如过期的奶酪中往往含有大量的酪胺。
食物中生物胺的形成:
生物胺在活细胞中具有重要的生理功能,但当人体吸收过量的生物胺时,可能会引起头痛、呼吸紊乱、心悸、血压变化等过
敏性反应。在生物胺中,组胺的生理毒性最强。 生成条件:
(1)可做生物胺前体物质的游离氨基酸存在; (2)有发生脱羧反应的条件:酶; (3)适宜微生物生长的环境。 影响氨基酸脱羧酶活性的因素:
生产的工艺条件是影响氨基酸脱羧酶活性的主要因素,包括pH值、温度、含盐度、供氧量、发酵剂和贮藏时间等。
(1)pH值:酸性环境有利于氨基脱羧酶活性的增加,一般为pH4.0~5.5之间。 (2)温度:低温下产胺菌生长缓慢,导致食品中的组胺在10℃时生成量降低,至5℃时几乎不再合成。
(3)供氧量:供氧量也是影响胺类物质生物合成的一个重要因素。空气中CO2含量达到80%时,变形杆菌属的组胺酸脱羧酶活性会受到抑制。
(4)微生物:污染微生物、脱羧酶。 八、黄樟素: 毒性机理、可能的靶器官: 来源:黄樟素是许多食用天然香精如黄樟精油、八角精油和樟脑油的主要成分,约占黄樟精油的80%,黄樟素在用肉豆蔻、日本野姜、加州月桂树等香料制成的香精中也有少量存在。黄樟精油常被用作啤酒和其他酒的风味添加成分。此外,腐烂的生姜中含有较多的黄樟素。
毒性机理:美国食品药物管理局(FDA)的研究显示,黄樟素是白鼠和老鼠的致肝癌物。黄樟素在小鼠体内首先代谢为苯乙醇形式,接着被激活转化为乙酸盐或硫酸盐,后者的双键因其亲电性与遗传物质DNA发生反应,最终可导致癌的发生。 作用靶器官:可能为肝脏。
九、蘑菇毒素: α-鹅膏蕈碱的毒性机理;毒蝇碱的毒性及主要相关物质
α-鹅膏蕈碱的毒性机理:专一抑制细胞m-RNA合成的关键酶—RNA聚合酶的活性,终止了核糖体和蛋白质的合成,从而可导致严重的肝损伤。同时α-鹅膏蕈碱也破坏了肾的卷曲小管,使肾不能有效地滤过血中的有毒物质。毒伞素与初期的胃肠中毒过程相关。 毒蝇碱的毒性:许多毒蘑菇含有使食用者麻
醉、出现幻觉甚至导致残废的神经毒素,最著名的是毒蝇蕈。
主要相关物质是羟色胺类化合物,如毒蝇蕈碱、毒蝇母和鹅膏氨酸。
毒蝇蕈碱是毒蝇蕈和其他蕈类中的主要成分,它很小的剂量即可降低血压。这类物质与肾上腺素和5-羟色胺有比较近似的结构,因此具有多巴胺和5-羟色胺过多时可出现幻觉。
十、河豚毒素: 毒性机理
毒性机理:河豚毒素是一种毒性很强的神经毒素,它对神经细胞膜的Na+通道有专一性作用,选择性地阻断钠离子透过神经细胞膜,从而阻断了神经轴索的兴奋传导,使机体发生神经性麻痹,因而出现呼吸麻痹,血压下降,由于呼吸中枢深度麻痹窒息死亡。目前,对河豚毒素中毒的最好疗法是清洗和排出胃肠道中的毒素,并马上进行人工辅助呼吸。 十一、麻痹性贝类毒素(PSP): 中毒机理 麻痹性贝类毒素:是一类神经肌肉麻痹剂,在作用机制上与河豚毒素类似,对人体的作用机理主要是通过阻断兴奋,与神经细胞膜结合,影响和阻止Na+向细胞内流动,从而无法形成正常的动作电位,进而抑制神经传导,造成神经系统传输障碍而产生麻痹作用。 中毒机理:PSP毒素属于胍类毒素,其活性部位为7,8,9位的胍基,与可兴奋细胞膜上的电压门控Na+通道位点1的氨基酸残基高亲和,通过选择性阻断Na+内流,阻碍动作电位的形成而起抑制作用。由于神经钠通道、脑钠通道、心钠通道、骨骼肌钠通道等各种钠通道存在差别,PSP毒素7,8,9位的胍基与钠通道氨基酸残基的结合也有所不同,但都是与更靠近钠通道外口的氨基酸残基结合。此外,PSP毒素的C-12位的羟基(作为水合酮)和氨甲酰基侧链官能团对通道阻断也起一定作用,但不是关键性作用。通过研究龙虾巨轴突、枪乌贼巨轴突和青蛙郎飞氏结,发现PSP毒素能够抑制去极化刺激产生的膜瞬时钠传导。PSP毒素各衍生物对膜的作用机理相似,均以剂量-依赖型方式阻断钠离子内流,而对静息膜电位或钾通道无作用。
十二、雪卡鱼中毒: 起因、毒性
雪卡鱼中毒:泛指食用热带和亚热带海域珊瑚礁周围因进食有毒藻类的鱼类而引起的食鱼中毒现象。雪卡中毒主要影响人类的胃肠道和神经系统,症状与有机磷中毒有些相似:一些受害者开始感到唇,舌和喉的刺痛,接着在这些地方出现麻木;另一些病例首先的症状是恶心和呕吐,接着是口干,肠痉挛,腹泻,头痛,虚脱,寒颤,发热和广泛肌肉痛等症状,口腔有食金属味,接触冷水犹如触电般刺痛,中毒持续恶化直到患者不能行走。症状可持续几小时到几周,甚至数月的时间,在症状出现的几天后,有时有死亡现象发生。
毒性机理:由雪卡鱼中毒症状的广泛性也可看出雪卡中毒可能是由几种不同来源的毒素所造成的,目前已从雪卡鱼中分离到至少有4种毒性物质,它们的分子量和化学性质都不同,其中包括雪卡毒素,刺尾鱼毒素和鹦嘴鱼毒素,但是还没有弄清这些化合物的结构。
雪卡毒素是一个很强的钠通道激活毒素,能增强细胞膜对钠离子的通透性,产生强的去极化,引起神经肌肉兴奋性传导发生改变,如使机体释放大量去甲肾上腺素,或促进植物神经介质的释放,影响对温度的感觉,使中枢神经对体温的调节不敏感。
大多数雪卡毒性鱼聚居在海底,以珊瑚礁上的各种海洋藻类为食,现在已证实几种海洋微生物是雪卡毒素的来源,其中包括蓝绿海藻(岗比亚藻),裸甲藻和海洋细菌,雪卡鱼对这些有毒藻类无任何致病反应,但同一种群中体形较大者通常毒性更强,说明雪卡毒素在鱼体中有累积效应,还有一些证据表明,雪卡毒素在人体中也有富集效应,并导致累积性中毒。 十三、鱼胆中毒: 毒性
鱼胆中毒系食鱼胆而引起的一种急性中毒。青、草、白鲢、鲈、鲤鱼等鱼胆中含胆汁毒素,能损害人体肝、肾,使其变性坏死,也可损伤脑细胞和心肌,造成神经系统和心血管系统的病变。鱼胆汁主要的成分是胆盐、氰化物和组胺。胆盐可破坏细胞膜,使细胞受损伤;氰化物能抑制细胞色素氧化酶的功能,导致组织缺氧;组胺可引起变态反应。
一般认为鱼胆汁毒素能引起脑、心、肾、肝等脏器的损害,严重的鱼胆中毒可因急性肾衰竭而死亡。 发病机制:
(1)胆汁毒素的直接作用:
胆汁毒素直接作用于胃肠、肝、肾造成这些器官的损害,引起功能障碍。草鱼胆汁对肾脏的毒性作用机制可能为:鱼胆汁毒素被溶酶体所获取,当毒物浓度达到某一域值时,溶酶体酶的完整性可能受到损害,致溶酶体变性、破裂,线粒体肿胀,嵴减少或消失,细胞能量代谢受阻,从而导致近曲小管上皮细胞坏死,继而使尿N-乙酰β-D-氨基葡萄糖苷酶增高和肾功能改变。
(2)类似原浆毒素成分对细胞生物酶的抑制: 鱼胆中毒时,酶组织化学观察到肾小管上皮碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶活性均有不同程度降低。说明鱼胆的毒性成分不仅直接破坏细胞结构,而且通过抑制酶的活性,加重细胞损伤。 (3)氧自由基增多及抗氧化物质减少: 鱼胆中毒后MODS(多脏器功能失常综合征)的发生可能与氧自由基的损害有关。 (4)胆盐作用:
鱼胆中含有胆酸等成分与钾离子结合后生成胆盐,可破坏细胞膜。 (5)氢氰酸物质的毒性作用:
鱼胆汁中含有氢氰酸等物质,能抑制细胞色素氧化酶的活性,阻断生物氧化过程中的电子传送,使组织细胞不能利用氧,形成细胞内室息。
十四、黄曲霉毒素: 种类及真菌毒素毒性、致癌机理
真菌毒素:真菌在新陈代谢过程中可产生大量化学结构各异的对人和动物具有毒性的生物活性物质。一般分为霉菌毒素和蘑菇毒素两类。
黄曲霉毒素是一类化学结构相似的二呋喃香豆素的衍生物,根据其在紫外光下可发出蓝色或绿色荧光的特性进行分类。
种类:分为黄曲霉毒素B1(AFB1)、黄曲霉毒素B2(AFB2)、黄曲霉毒素G1(AFG1)和黄曲霉毒素G2(AFG2)。其中以AFB1的毒性最强。黄曲霉毒素B2和G2的羟基衍生物称
作黄曲霉毒素B2a和G2a。黄曲霉毒素微溶于水,易溶于油脂和一些有机溶剂,耐高温(280℃下裂解),故在通常的烹调条件下不易被破坏。
黄曲霉毒素的转化:
AFM1:在生物体内的AFM1约占总黄曲霉毒素代谢物量的2%,黄曲霉毒素B1和M1的急性中毒剂量几乎完全相同,但黄曲霉毒素M1对小鼠的致癌活性只及AFB1的1/10。 黄曲霉醇:黄曲霉毒素B1在生物体内的还原产物,其急性毒性是黄曲霉毒素B1的1/20。Ames分析显示黄曲霉醇的致突变活性是黄曲霉毒素B1的1/15。
黄曲霉毒素P1和黄曲霉毒素Q:急性毒性均低于黄曲霉毒素B1 。
黄曲霉毒素B1-8,9-环氧化物:该物质是黄曲霉毒素的最终致癌物,但该代谢产物存在的证据尚不直接 黄曲霉毒素的毒性:
(1)急性毒性:黄曲霉毒素是一种毒性极强的化合物。急性毒性主要表现为肝毒性。 (2)致突变性、致癌和致畸性:
黄曲霉毒素在Ames实验和仓鼠细胞体外转化实验中均表现为强致突变性,它对大鼠和人均有明显的致畸作用。
黄曲霉毒素是目前所知致癌性最强的化学物质,不仅能诱导鱼类、禽类、各种实验动物、家畜和灵长类动物的实验肿瘤,而且其致癌强度也非常大,并诱导多种癌症。 黄曲霉毒素对人的致癌性虽然缺乏直接的证据,但大量的流行病学调查均证实,黄曲霉毒素的高水平摄入和人类肝癌的发病率密切相关。
黄曲霉毒素对人和动物健康的危害均与黄曲霉毒素抑制蛋白质的合成有关。黄曲霉毒素分子中的双呋喃环结构是产生毒性的重要结构。研究表明,黄曲霉毒素的细胞毒作用是干扰信息RNA和DNA的合成,进而干扰细胞蛋白质的合成导致动物全身性损害。研究指出黄曲霉毒素B1能与tRNA结合形成加成物黄曲霉毒素-tRNA,该加成物能抑制tRNA与某些氨基酸结合的活性,对蛋白质生物合成中的必需氨基酸,如赖氨酸亮氨酸,精氨酸和甘氨酸与tRNA的结合均有不同的抑制作
用,从而在翻译水平上干扰了蛋白质生物合成影响细胞代谢。 真菌毒素致癌机理:
(1)真菌毒素与细胞大分子物质结合,经生物体活化后,与DNA、RNA等生物大分子结合,导致基因结构和表达上的异常,从而使正常的组织细胞转化为癌细胞。
(2)作为免疫抑制剂,它抑制机体的免疫功能,从而对癌的发生、发展起促进作用或辅助作用。
(3)有些霉菌不仅能产生致癌的真菌毒素,还能使基质的成分转化成致癌物质的前身,或将无致癌性物质转化为致癌物,如从发霉的玉米面饼中可检出致癌性亚硝胺的前身物质,二级胺亚硝酸盐和硝酸盐,其含量比发霉前明显增多。
十五、多环芳烃、多氯联苯和二噁英: 概念、来源、性质、毒性机理 多环芳烃(PAHs)
概念:多环芳烃(PAHs):是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物。苯并[α]芘:是一种较强的致癌物,主要导致上皮组织产生肿瘤,如皮肤癌、肺癌、胃癌和消化道癌,主要危害皮肤和呼吸道。
来源:多环芳烃是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是重要的环境和食品污染物。
特点:多环芳烃具有疏水性、蒸气压小及辛醇-水分配系数高的特点。随着苯环数量的增加,其脂溶性越强,水溶性越小,在环境中存在时间越长,遗传毒性越高,其致癌性随着苯环数的增加而增强。 多氯联苯
概念:多氯联苯(PCBs)是一类以苯为原料,在金属催化作用下,高温氯化成的氯代芳烃。 来源:PCB是人工合成的有机物,在工业上用作热载体、绝缘油和润滑油等。使用PCB的工厂排出的废弃物,是PCB污染的主要来源。多氯联苯在使用过程中通过泄漏、流失、废弃、蒸发、燃烧、堆放、掩埋及废水处理进入外环境,从而对水源、大气和土壤造成污染。
特点:具有持久性、生物蓄积性、半挥发性(蒸
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