第十章--化学毒物的免疫毒理ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 免疫毒理学,第十章 免疫毒理学,主 要 内 容,机体免疫系统及免疫功能,免疫系统对外源化学物的毒性反应与机制,免疫毒性检测方案,免疫毒性试验方法与评价,主 要 内 容机体免疫系统及免疫功能,第一节,机体免疫系统及免疫功能,免疫毒理学概念,：,免疫毒理学（,immunotoxico1ogy,）是毒理学与免疫学间的边缘学科，也是毒理学的一个新分支。它主要研究外源化学物和物理因素对机体免疫系统的有害作用及其机制。免疫毒理学是在免疫学和毒理学的基础上发展起来的，是一门十分年轻的学科。,第一节 机体免疫系统及免疫功能 免疫毒理学概念：,免疫毒理学的研究内容：,免疫毒性及作用机制研究,-,采用各种有效的研究手段，从整体、器官、细胞和分子等不同水平研究外源化学物和物理因素对人和实验动物的免疫损害，包括免疫抑制、超敏反应和自身免疫反应，并分析其作用机制。,免疫毒性评价的方法学研究,-,改进、规范和完善已有的免疫毒理学试验方法，探索更灵敏、特异，更有预测价值的新方法和更全面合理的试验组合，提高试验的可靠性和效能。,免疫毒性的危险度评价,-,研究适合用于人群危险度评价的免疫毒性试验的观察终点，实验动物和人群免疫毒性的剂量反应规律和特性，建立合理的外推模型，分析免疫毒性的人群易感性和不同免疫危害的可接受危险度水平等。,免疫毒理学的研究内容：,过去在对食品进行安全性评价时，常常是根据一般毒理学的检查，例如急性毒性、蓄积毒性、亚慢性或慢性毒性检测，包括动物的生长率或功能障碍，重要器官的重量及功能变化，血液生化指标的改变、遗传学指标及行为、神经等方面的指标改变。但有时在长期小剂量接触某种化学物质后，虽然不足以引起以上各方面的变化，但却可表现出对免疫系统的作用。所以研究外源性化学物（包括食品中化学物）对免疫功能的影响，一方面可对它们的毒性做出全面的评价，另外还可以从对免疫功能的检查中寻求外源性化学物对机体损害的早期指标。免疫功能变化是十分灵敏的，通常产生变态反应效应的剂量绝大多数比出现毒性作用剂量低若干个数量级。,过去在对食品进行安全性评价时，常常是根据一,免疫应答是机体的一个重要防护和调节机制。如果免疫系统受损，传染病的发病率就会大大地增加，从而间接影响到动物的生命。外源性化学物质本身多是小分子的物质，并不能引起免疫应答，但是当器官操作以后，化学物和损伤的组织成分相结合就可能产生抗原性，引起免疫病理性损伤，对免疫功能的检测有助于对外源性化学物所造成损害的临床表现及病理过程有进一步的了解。免疫毒性的研究还有助于我们了解化学物损害机体的生物学机制。由于免疫应答具有高度的选择性和特异性，并且由多种免疫细胞和免疫因子参与完成的。现在我们可以利用体外培养各种免疫细胞的方法，在培养基内加入各种外源性化学物，从而了解这些外源性化学物作用的部位，并提供有关外源性化学物与生物效应之间作用性质方面的资料。因此目前国内对于食物中化学物质的免疫毒性研究已取得了长足的进展。,免疫应答是机体的一个重要防护和调节机制。如果免疫系统受损,第一节,机体的免疫系统及免疫功能,高等动物具有完善的免疫功能，而免疫功能又是由免疫系统完成的。免疫系统首先识别各种异物，激活免疫细胞，产生特异杀伤或解毒效应。机体的免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子。,免疫应答的两种类型。,第一节 机体的免疫系统及免疫功能,根据免疫器官的发生和作用不同，免疫器官可分成两类，一类称中枢免疫器官（,primary lymphatic organs,），包括胸腺、法氏囊（鸟类）或法氏囊类似器官；另一类是周围免疫器官（,secondary lymphatic organs,），包括淋巴结、脾脏、扁桃体与阑尾等。中枢淋巴器官是造血干细胞增殖、分化为,T,和,B,淋巴细胞的场所，周围淋巴器官是免疫反应的重要场所。胸腺是一个很重要的中枢淋巴器官，其结构和大小随年龄而有明显的变化。新生儿胸腺约,1015g,，其皮质比较发达。青春期胸腺的重量可达,3035g,，皮质变薄而髓质发达。随着性成熟，胸腺逐渐退化，其中淋巴细胞减少，而到老年期胸腺仅有,15g,或更小，其中主要为脂肪组织。通过动物实验已经证明，新生期作胸腺试验的动物，其外周免疫器官的胸腺依赖区（,thymus dependent area,或称,T,细胞区）内的淋巴细胞稀少，血中淋巴细胞显著减少，失去对同种异体移植的免疫排斥反应，细胞免疫功能低下，体液功能受损。,根据免疫器官的发生和作用不同，免疫器官可分成两类，一,参与免疫反应的细胞，即免疫细胞有淋巴细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和肥大细胞等。这些细胞的起源是造血干细胞。淋巴细胞的形态与功能十分复杂。以往根据淋巴细胞功能、寿命、分布、理化性状、对有丝分裂的反应和对药物的敏感性不同，将它分成,T,细胞和,B,细胞。而后来发现淋巴细胞表面具有特殊的结构，统称表面标记（,surface marker,），一般指表面抗原、表面免疫球蛋白和表面受体。根据淋巴细胞的表面标记不同，可将淋巴细胞分成,T,细胞、,K,细胞和,NK,细胞，免疫分子主要包括免疫球蛋白（,immunoglobulin,Ig,）、补体（,complement,）和淋巴因子（,lymphokine,）。,参与免疫反应的细胞，即免疫细胞有淋巴细胞、单核细胞、,机体的免疫反应功能主要表现在三个方面，即防御功能、稳定功能和监视功能。防御功能（,defense,）是指病原体侵入机体后，通过各种屏障，包括呼吸道、消化道、血脑屏障及各种抗体、补体所起的防御作用。防御功能正常状态就能杀灭各种病原体。但防御功能过高或过低都有可能产生疾病，过高可产生变态反应，过低则易造成免疫缺损，出现反复感染。稳定功能（,homeostasis,）是指机体在正常情况下有清除衰老和损伤细胞的功能，从而保持机体的动态稳定，这种功能发生异常，就会产生自身免疫。监视功能（,surveilance,）是指识别和清除体内突变细胞的功能。人体在正常情况下，具有清除突变细胞的能力，众所周知体细胞突变是肿瘤发生的基础，一旦监视功能过低就有可能发生肿瘤。,机体的免疫反应功能主要表现在三个方面，即防御功能、稳,机体的免疫应过程是很复杂的，它是由吞噬细胞系和淋巴细胞系共同完成的，这一个过程包括免疫细胞对抗原的识别，即抗原分子与免疫细胞间的相互作用；免疫细胞的活化和分化过程，即免疫细胞间的相互作用，效应细胞和效应分子的效应作用。,机体的免疫应过程是很复杂的，它是由吞噬细胞系和淋巴细,外来化合物对免疫系统作用的特点：,反应的灵敏性,很多外来化合物对免疫系统造成不良反应的剂量往往低于它们的一般毒性作用剂量。,反应的复杂性,主要表现在免疫反应的双重性和作用的选择性。一种外来化合物对机体可产生免疫增强或免疫抑制两种效应，它取决于化学物质剂量大小、进入机体途径以及检测时间。,很多外来化合物可选择性地损伤免疫反应的一个方面或是某个免疫细胞的亚类。,外来化合物对免疫系统作用的特点：,外源化学物对免疫系统作用特点,1.,反应的灵敏性,很多外源化学物对免疫系统造成不良反应的剂量往往低于它们的一般毒性作用剂量。如小鼠长期接触低剂量的甲基汞、四乙基铅和砷酸钠在表现出明显毒性反应之前，就出现免疫功能改变。又如前苏联学者研究大气和水体中化学污染物的毒性时，发现许多污染物引起超敏反应的浓度比出现一般毒性作用的浓度低若干数量级，因此前苏联于,1981,年明确规定，凡用于生产的新化学物质必须进行对免疫系统不良影响的鉴定。,外源化学物对免疫系统作用特点,2.,反应的复杂性,外源化学物对免疫系统影响的复杂性主要表现在免疫反应的双重性和作用的选择性。一种外源化学物对机体可产生免疫增强或免疫抑制两种效应，它取决于化学物质剂量大小、进入机体途径以及检测时间。如给抗原前给实验动物腹腔注射镉，可观察到动物抗体生成细胞,(PFC),增加，但在给抗原后,2,天给镉，则,PFC,明显减少。氨基硫羰基咪唑啉酮在一定剂量下具有免疫抑制作用，但当剂量加大时免疫抑制作用反而不明显。很多外源化学物可选择性地损伤免疫反应的一个方面或是某种免疫细胞的亚类。例如皮质类固醇损伤辅助,T,细胞,(TH),，而环孢菌素对各类,T,细胞均有损伤作用，环磷酰胺主要对活化增殖的细胞有毒性，而且对,B,细胞的毒性比,T,细胞大。,2.反应的复杂性 外源化学物对免疫系统影响的复杂性主要表,第二节 免疫系统对外源化学物的毒性反应与机制,免疫抑制,外源化学物免疫抑制的主要表现：,很多外来化合物可对机体的免疫功能产生抑制作用，包括体液免疫功能和细胞免疫功能，抑制程度取决于接触的剂量。,引起免疫抑制的外源化学物：,目前研究较充分、结论比较肯定的有上百种。,外源化学物免疫抑制的机制：,外源化学物引起免疫抑制的机制并未完全明了，而且不同的外源化学物可通过不同的机制影响免疫功能，总的来说可以分为直接作用的间接作用两大类。,第二节 免疫系统对外源化学物的毒性反应与机制 免疫抑制,外源化学物免疫抑制机制,近年来国外许多学者对外源化学物免疫抑制机制进行了大量的研究，归纳起来可分为直接作用机制和间接作用机理。,（一）直接作用,许多外源化学物的免疫抑制作用是通过其原形或其代谢产物直接作用于机体的免疫器官和免疫细胞而引起的。,1.,细胞毒作用,外源化学物直接作用于免疫细胞和免疫器官，引起细胞死亡，免疫细胞数目减少，免疫器官萎缩，免疫功能抑制。,外源化学物免疫抑制机制,根据细胞死亡的形态学和生物化学改变，细胞死亡分为坏死,(necrosis),和凋亡,(apoptosis),。凋亡细胞染色质凝聚、细胞质浓缩，膜包绕的核质以及胞质成分称凋亡小体。细胞凋亡是机体自我调节的一种生理现象，既可是一种生理过程，也可是一种病理过程。有机锡化学物是一类广泛应用于塑料工业、农业和防腐涂料中的化学物。三,-n-,丁基锡,(Tri-n-butyltin,，,TBT),是防腐涂料中最常用的有机锡，其毒作用的靶部位主要是免疫系统。较低浓度的有机锡就可引起胸腺萎缩，皮质区胸腺数目减少，抑制巨噬细胞和,NK,细胞活性。,TBT,引起胸腺细胞死亡的主要机理可能是由于胞内游离钙浓度升高而引起细胞凋亡。,Aw,等人的研究表明，,50,mol,L,的,TBT,在体外与大鼠胸腺细胞作用,6h,，有,40,的细胞死亡，在细胞死亡前,1h,，胞内游离钙浓度明显升高并伴有,DNA,片段出现。将胸腺细胞在无钙缓冲液中与,TBT,共育或用细胞内钙离子螯合剂,Quin-2,或,BAPTA,来抑制,TBT,引起的胞内游离钙升高，这两种方法均能有效地阻止,DNA,片段的形成和细胞死亡的发生，说明钙离子浓度的升高是,TBT,诱发细胞凋亡的因素。低浓度镉,(410,mol,L),也可引起人类,T,细胞系,GEM-C12,细胞凋亡。,根据细胞死亡的形态学和生物化学改变，细胞死亡分为坏死(nec,2.,对淋巴细胞成熟过程的影响,淋巴细胞是由骨髓多能干细胞发育而来。干细胞是一群未分化的母细胞，其中一部分进入胸腺，在胸腺素的作用下，发育成熟为,T,淋巴细胞。,T,淋巴细胞的正常发育需要胎肝或骨髓不断向胸腺提供淋巴干细胞，因此，某些外源化学物对骨髓干细胞的毒性作用可能是引起免疫抑制的机制之一。,2.对淋巴细胞成熟过程的影响 淋巴细胞是由骨髓多能干细,3.,对淋巴细胞增殖、分化的影响,淋巴细胞在受到抗原或有丝分裂原的刺激，产生免疫应答的最初阶段，是使静止的淋巴细胞活化增殖成为有活性的细胞。其活化过程是，抗原或有丝分裂原与淋巴细胞膜上受体结合后，激活膜上的,GTP,结合蛋白，,GTP,结合蛋白进一步激活膜上的磷脂酶,C(PLC),，,PLC,水解磷酯酰肌醇二磷酸,(PIP2),，使其分解成肌醇三磷酸,(IP3),和甘油二酯,(DAG),。胞内游离,Ca,2+,浓度升高，导致淋巴因子的产生，如白介