上一期我们聊了毒理学与我们之间的关系,大家对毒理学有了一个大概的了解。今天让我们来讲讲毒理学的三大原理,包括剂量-效应关系,风险=危害x暴露,个体敏感性。这些原理紧密相连,构成了毒理学的基石。
我们常说“抛开剂量谈毒性都是刷流氓。”这其实就是毒理学剂量-效应关系的体现。毒理学之父帕拉塞尔苏斯提出过了毒理学的著名论断,“所有物质都是毒药,不存在没有毒性的物质。毒药与良药的区别就在于剂量是否得当。” 即便如喝水喝的太多也可能有害。相对应的,缺乏某些微量元素,也可能有害。砷也就是砒霜是一种剧毒的物质,在十六世纪的欧洲,有些贵妇用它来毒死自己的丈夫而继承大笔遗产。在中国的小说中也时常也这种桥段。而最新的医学研究发现,少量的砷可以用来治疗癌症。
剂量与效应也是毒理学中最重要的两个词,它们让我们思索一个问题:多少量的化学品会对生物体产生作用,产生怎样的作用。日常的经验可以告诉我们减少数量可以避免不良反应。比如吃一个苹果有好处,一下吃10个苹果可能就会引起胃疼。少量的饮酒可以活血、促进睡眠,而大量饮酒则可能引起酒精中毒。
要估测一种物质的作用,确定剂量是非常关键的一个步骤。剂量指的是化学物质的暴露量,是物体或人接触化学物质在数量上的一种衡量。一般用化学物质的数量与体重的比值来表示。假如一杯咖啡含100mg咖啡因,那么一个体重为70KG的成人喝下这杯咖啡后,他的摄入剂量就是100mg/70KG,相当于1.4mg/KG。而一个体重5KG的幼童喝下这杯咖啡则只有大约20mg/KG,是成人剂量的十几倍!
效应是发生的反应。由于个体的差异,现在人们一般用半数有效剂量来对效果进行判断。比如研究一种物质的毒性,就用造成一半研究对象死亡时的剂量(即LD50,半致死剂量),它主要根据大鼠等实验动物一次急性暴露下引起的死亡数来确定。虽然LD50在度量物质的严重危害时比较管用,但是无法涵盖小剂量慢毒性副作用。目前LD50不再被认为是一个全面评估毒性的指标。毒理学家会通过一系列测试来确定一种物质释放会产生不良效应,并通过进一步测试来描述与理解这些效应的特性。
风险是指一个人或者一个人群暴露于一种有害物质或者境况时引发伤害、疾病、功能丧失或者死亡的可能性。
而可能引发的有害或者负面效应的物质或者情况就是危害。
比如我们每天使用的电,我们用电就要承担触电的风险,而它引发的危害就是触电这件事情。
以汽油为例,它具有多重危害,我们利用它的可燃性开动汽车,然而可燃性是一种危害,它会引起无法控制的火灾。用鼻子闻汽油,会对神经系统造成伤害,这又是一种截然不同的危害。对于某种物质,如果我们没能充分的了解它可能会造成的危害,或者在哪些具体条件下造成危害,就会产生问题。
而链接危害与风险这个概念的是暴露。没有暴露,就没有风险,也就没有危害。减少暴露或者危害,或者两者同时减少,就可以减少风险。
暴露途径、频率和时间也是暴露的三个重要概念。一种物质只有先进入人体内或者与身体接触才能对人体产生作用,而它进入特定器官的能力决定了它的效应。而代谢和排泄则会影响物质的吸收,可以减少体内毒物的量,减少敏感器官的暴露,从而减轻毒物产生的效应。
暴露的途径主要有三种:
1.经皮肤暴露(比如化妆品,空气污染,日光辐射;不同物质的经皮吸收比率,决定了它的吸收效率)
2.经肺部暴露(除了影响肺部,呼吸吸入可以将特定的物质直接吸收进入血液)
3.经口暴露(饮食,胃肠吸收)
不同物质通过不同的暴露途径都有不同的吸收效率。
暴露频率不仅指暴露出现的次数,也指两次暴露之间的时间长短。一种物质的有害效应常取决于暴露频率和多次暴露之间的时间间隔。
持续暴露时间与毒性也有密切的联系。在毒理学中,持续暴露时间有三种情况,即急性暴露(短时间内有一次或两次暴露)、亚慢性暴露(许多天或者几个月内的多次暴露)和慢性暴露(长期甚至终身暴露)。
毒理学中还有一个半衰期的概念。主要用来化学物质在体内的代谢、分布和排泄情况。它值得是一种物质在杯代谢和清除出体内减少一半所需的时间。它往往和体内的蓄积性关联在一起。值得注意的是同一种物质在身体不同部位的分布和半衰期并不相同,比如血液中铅的半衰期以天计,而在骨骼中铅的半衰期就要以年来计。
易感性是指对同一种有毒物质的同等暴露,一些人身体产生的反应比另一些人更大。在毒理学和风险评估和管理中,这个是关键概念。易感性主要与几个因素 有关,包括年龄、性别、健康状况、遗传背景和化学物质的暴露史。敏感性与易感性有关,但一般指某些人对某些物质特别易感,比如有些人对花生特别过敏。还需 要注意的是反复暴露于一种同样的物质会使敏感性增强。
一般来说,小孩与老年人的敏感性最高。小孩是因为正在发育,正在分裂的细胞壁成熟细胞 更易受到伤害。而老年人的敏感性较高,是因为他们的代谢能力降低,对发生的效应其身体代偿能力也较低。(代偿指的是某些器官因疾病受损后,机体调动为受损 部分和有关器官、组织或者细胞来替代或者补偿其代谢和功能,使体内建立新平衡的过程。)性别与遗传特性也决定了物质代谢都快慢。比如有些人对酒精的代谢比 其他人慢。这些因素对于判断特定有害物质的易感性至关重要。
毒理学的原理可以应用于很多情况,在日常生活中我们可以根据毒理学的原理做出一些判断和选择。比如,我们可以决定使用什么清洁产品,对化妆品中的某些成分如何看待。作为普通公民,我们也会关注更加广泛的环境暴露,对有可能对我们产生影响的因素予以理性的评估。
了解毒理学的三个基本原理以后,该如何用它们进行风险的评估呢?风险评估完了,要如何进行下一步的措施呢?我们下一期再一起聊聊,风险评估与风险管理。