呼吸毒理课件

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1、3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件1第十章 药物对呼吸系统的毒性作用Toxic effects of drugsIn respiratory system3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件2呼吸、呼吸系统、肺毒性药物对肺毒性作用基本原理药物对呼吸系统的毒性作用常用呼吸药呼吸药给药器具安全性评价3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件3呼吸（Respiration）机体与外环境之间的O2和CO2气体交换过程为呼吸 肺通气：肺与外界的气体交换 肺换气：肺泡与血液间的气体交换 气体在血液中的运输 组织换气：血液与组织细胞间的气体交换 组织呼吸 ：细胞内进行的营养物

2、质生物氧化中O2的利用和CO2的生成过程外呼吸外呼吸内呼吸内呼吸3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件4呼吸系统（respiratory system）导气部 鼻咽部（鼻、咽、喉）气管、主支气管、终末细支气管呼吸部 呼吸性细支气管、肺泡外源性化学物进入呼吸系外源性化学物进入呼吸系统的第一道屏障；水溶性统的第一道屏障；水溶性好的气态化学物的靶器官好的气态化学物的靶器官将气体加热、湿润、将气体加热、湿润、清除异物后运输到清除异物后运输到肺部肺部气体交换的部位气体交换的部位3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件5呼吸系统气血屏障，亦称呼吸膜 肺泡内气体和血液内气体交换通道3/11

3、/2023 11:27 PM呼吸毒理课件6药物对肺脏的毒性作用肺毒性药物可引起 急性化学性肺炎 慢性肺纤维化 呼吸衰竭3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件7药物对肺脏的毒性作用肺脏的多种功能 呼吸 防御外来物质 清除进入的气溶胶 吞噬生物性和非生物性的微粒 内源性物质的代谢 血液凝固3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件8药物对肺脏的毒性作用*肺脏对药物的易感性与外界相通，接触表面大其他途径吸收的药物可通过血液到达肺脏氧浓度高，有利于形成超氧化物有利于形成超氧化物,破坏肺脏破坏肺脏的抗氧化防御机理的抗氧化防御机理1.含有一些代谢酶，能使药物代谢转化成活性物质(包含肺毒物)

4、3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件9肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）气管纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件10肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）气管纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞是气血屏障的是气血屏障的重要组成部分，重要组成部分，损伤和神经反损伤和神经反射有关射有关3/11/2023

5、 11:27 PM呼吸毒理课件11肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞分泌粘液粘附异分泌粘液粘附异物，抗氧化、物，抗氧化、清除自由基清除自由基3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件12肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞终末细支气管管壁上终末细支气管管壁上的无纤毛上皮细胞。的无

6、纤毛上皮细胞。Clara细胞含大量细胞细胞含大量细胞色素色素P-450酶系，能较酶系，能较强代谢外源化合物强代谢外源化合物3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件13肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞气管和支气管的主要气管和支气管的主要细胞，由中枢系统控细胞，由中枢系统控制定向运动排除异物，制定向运动排除异物，外来化学物易使结构外来化学物易使结构发生变化发生变化3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件14肺毒物作用的靶细胞

7、肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞覆盖肺泡表面积的覆盖肺泡表面积的95%提供完整而薄提供完整而薄的气体交换表面，的气体交换表面，使气体容易通过，使气体容易通过，易受不可逆性损伤易受不可逆性损伤3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件15肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞含有微粒体混合功能氧含有

8、微粒体混合功能氧化酶系可化酶系可代谢外来化学代谢外来化学物物；形成肺泡表面活性；形成肺泡表面活性物质；可在物质；可在I 型上皮细胞型上皮细胞受损后转化为受损后转化为I型，导致型，导致气血屏障增厚，气体弥气血屏障增厚，气体弥散发生障碍散发生障碍3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件16肺毒物作用的靶细胞肺有四十多种细胞，其中外源性化学物的靶细胞有以下几种:毛细血管内皮细胞 无纤毛支气管上皮细胞（clara细胞）纤毛上皮细胞 I型肺泡上皮细胞 II型肺泡上皮细胞 肺泡巨噬细胞位于肺泡隔上或游位于肺泡隔上或游走于肺泡腔中；吞走于肺泡腔中；吞噬清除颗粒，起免噬清除颗粒，起免疫防御作用疫防御作

9、用3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件17第一节 药物肺脏毒性作用的基本原理*药物和毒物的沉积部位与其肺毒性密切相关 气体 固体微粒或小滴3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件18药物肺脏毒性作用基本原理气体在肺内所能达到深度取决于气体在肺内所能达到深度取决于水溶水溶性性 高水溶性高水溶性 直接在鼻腔内被吸收，二氧化硫，相对无害直接在鼻腔内被吸收，二氧化硫，相对无害 但如果被微粒或气雾剂吸收后，则可通过鼻咽部但如果被微粒或气雾剂吸收后，则可通过鼻咽部到达肺的深部到达肺的深部 相对不溶性相对不溶性 进入肺小气道和肺泡，二氧化氮进入肺小气道和肺泡，二氧化氮 极难溶极难溶 通过

10、呼吸道，进入肺循环，如一氧化碳和硫化氢通过呼吸道，进入肺循环，如一氧化碳和硫化氢3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件19药物肺脏毒性作用基本原理*微粒的沉积（或小滴）微粒的沉积（或小滴）*影响微粒沉积部位的因素影响微粒沉积部位的因素主要取决于微粒的大小主要取决于微粒的大小微粒沉积到呼吸道前其大小可能发生变化微粒沉积到呼吸道前其大小可能发生变化肺的解剖和气流方式的共同作用肺的解剖和气流方式的共同作用微粒的数目、形状、表面积也有一定作用微粒的数目、形状、表面积也有一定作用3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件20药物肺脏毒性作用基本原理*药物微粒的沉积机理药物微粒的沉积机理（

11、肺泡区能有效的沉积（肺泡区能有效的沉积直径小于直径小于5m而大于而大于0.003 m的微粒）的微粒）拦截拦截 拦截作用对于纤维的沉积重要拦截作用对于纤维的沉积重要 碰撞碰撞 运动轨迹距气道表面足够近，气流发生改变运动轨迹距气道表面足够近，气流发生改变 沉降沉降 直径大于直径大于o5 m微粒微粒 扩散（布郎运动）：扩散（布郎运动）：是直径小于是直径小于o5 m微粒沉积的一种重要机制微粒沉积的一种重要机制3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件21药物肺脏毒性作用基本原理*药物沉积还与药物沉积还与 呼吸方式有关呼吸方式有关平静呼吸：大部分吸入的微粒又被呼出去平静呼吸：大部分吸入的微粒又被呼

12、出去运动时：大量微粒被高速吸入，大气道的运动时：大量微粒被高速吸入，大气道的碰碰撞撞和小气道和肺泡的和小气道和肺泡的沉降沉降和和扩散扩散作用明显增作用明显增强强屏息：增加屏息：增加沉降和扩散沉降和扩散3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件22药物肺脏毒性作用基本原理*药物沉积还与气道情况有关药物沉积还与气道情况有关慢性支气管炎慢性支气管炎气道完全和不完全性阻塞，气体通过形成时喷气道完全和不完全性阻塞，气体通过形成时喷射气流，增加微粒的射气流，增加微粒的碰撞和扩散碰撞和扩散小气道沉积小气道沉积增加增加吸入刺激性药物（如吸烟）吸入刺激性药物（如吸烟）支气管收缩，能增加气管、支气管处微粒的

13、沉支气管收缩，能增加气管、支气管处微粒的沉积积3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件23药物肺脏毒性作用基本原理三、气道反应三、气道反应 大气道周围分布支气管平滑肌，有助于肺的大气道周围分布支气管平滑肌，有助于肺的膨胀和收缩维持气道的张力和直径膨胀和收缩维持气道的张力和直径 支气管平滑肌的张力由支气管平滑肌的张力由自主神经系统自主神经系统调节调节 气管和大支气管处存在感受器，受到刺激后气管和大支气管处存在感受器，受到刺激后可产生反射性收缩可产生反射性收缩内脏神经系统交感神经副交感神经3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件24药物肺脏毒性作用基本原理支气管激发试验支气管激发试

14、验:检测人或动物对一定量乙酰检测人或动物对一定量乙酰胆碱样药物敏感性胆碱样药物敏感性.乙酰胆碱样药物+胆碱能受体cGMP平滑肌收缩3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件25药物肺脏毒性作用基本原理四、肺水肿（多见于急性肺毒性作用）四、肺水肿（多见于急性肺毒性作用）呼吸道是某些药物的主要吸收部位呼吸道是某些药物的主要吸收部位 如白草枯如白草枯*可被可被I型和型和II型肺泡细胞主动转运而摄取型肺泡细胞主动转运而摄取 活化为自由基活化为自由基 急性中毒产生肺水肿，慢性毒性作用导致肺纤维急性中毒产生肺水肿，慢性毒性作用导致肺纤维化化3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件26药物肺脏

15、毒性作用基本原理毒性肺水肿的生物学后果毒性肺水肿的生物学后果 急性肺结构和功能损伤急性肺结构和功能损伤 肺泡肺泡毛细血管屏障通透性毛细血管屏障通透性 水肿液产生水肿液产生 水肿液改变通气水肿液改变通气/血流比值，限制血流比值，限制O2/CO2弥散弥散3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件27药物肺脏毒性作用基本原理毒性肺水肿的生物学后果毒性肺水肿的生物学后果 水肿消退后的结构和功能的异常水肿消退后的结构和功能的异常 不可逆损伤无法修复不可逆损伤无法修复 如四氧嘧啶引起的肺泡如四氧嘧啶引起的肺泡-毛细血管间隔剥脱毛细血管间隔剥脱 完全恢复完全恢复 应用组胺应用组胺 实质性损伤实质性损伤

16、/或过度增殖修复反应或过度增殖修复反应 肺纤维化（慢性肺毒性作用）肺纤维化（慢性肺毒性作用）3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件28药物肺脏毒性作用基本原理毒性肺水肿毒性肺水肿*动物实验时肺含水量的测定通常用于动物实验时肺含水量的测定通常用于定量定量分析肺水肿的程度。分析肺水肿的程度。含水百分比含水百分比=（湿重（湿重-干重）干重）/湿重湿重 100干重百分比干重百分比=干重干重/湿重湿重 100含水量含水量=水（毫升数）水（毫升数）/干重干重3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件29药物肺脏毒性作用基本原理五、呼吸道损伤五、呼吸道损伤 病理变化病理变化 上皮细胞充血、扁

17、平上皮细胞或变异上皮上皮细胞充血、扁平上皮细胞或变异上皮细胞增生、溃疡，甚至癌变细胞增生、溃疡，甚至癌变3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件30药物肺脏毒性作用基本原理呼吸道损伤呼吸道损伤(人与实验动物的差异人与实验动物的差异)呼吸系统解剖结构呼吸系统解剖结构 鼻粘膜面积鼻粘膜面积 大鼠单位体重的鼻粘膜面积远远高于人类大鼠单位体重的鼻粘膜面积远远高于人类 活动特点活动特点 夜间活动的动物如大鼠在夜间按原单位暴露夜间活动的动物如大鼠在夜间按原单位暴露剂量比白天接受的大剂量比白天接受的大3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件31药物肺脏毒性作用基本原理呼吸道损伤的作用方式呼吸

18、道损伤的作用方式 1.直接损伤直接损伤 刺激鼻部神经末梢，产生防御反应 毒物继续存在，导致细胞坏死和肺泡壁通透导致细胞坏死和肺泡壁通透性增加性增加 具有隐匿性的气体，如盐酸、NO2等首先引起呼吸道轻微损伤，潜伏期后肺泡区的上皮屏障开始渗漏，可发生致命性的迟发性肺水肿3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件32药物肺脏毒性作用基本原理呼吸道损伤的作用方式呼吸道损伤的作用方式 2.具有高度活性的分子通过反应产物产生损具有高度活性的分子通过反应产物产生损害作用害作用 臭氧臭氧 分解脂肪酸和其他底物产生醛类分解脂肪酸和其他底物产生醛类 自由基反应产生自由基反应产生活性氧活性氧 这种损害作用呈级

19、联放大这种损害作用呈级联放大和博莱霉素、氧和博莱霉素、氧毒性、白草枯毒毒性、白草枯毒性、石棉纤维的性、石棉纤维的致癌作用等有关致癌作用等有关3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件33药物肺脏毒性作用基本原理呼吸道损伤呼吸道损伤3.3.异物的代谢有时也与肺损伤的发病异物的代谢有时也与肺损伤的发病机理有关机理有关 肺内存在大多数与异物代谢有关的酶肺内存在大多数与异物代谢有关的酶,某某些酶可在特定化合物诱导下大量产生些酶可在特定化合物诱导下大量产生,可可能与疾病能与疾病(肿瘤肿瘤)的发生有关的发生有关 细胞色素P450 异构酶在肺内的水平较高,吸烟可诱导细胞色素P450 异构酶激活，和肺癌

20、发生有关3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件34药物肺脏毒性作用基本原理六、肺毒性介质六、肺毒性介质 毒物诱导的肺损伤中有一些细胞因子或信号毒物诱导的肺损伤中有一些细胞因子或信号转导分子的作用转导分子的作用,是目前毒物致肺损伤机制是目前毒物致肺损伤机制研究的焦点研究的焦点 研究方法研究方法 细胞培养技术细胞培养技术 分析吸入毒性物质的动物和志愿者的肺部灌注液分析吸入毒性物质的动物和志愿者的肺部灌注液成分成分3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件35药物肺脏毒性作用基本原理常见肺毒性介质 血小板源性生长因子、转化生长因子、肺肿瘤坏死因子等参与导致肺纤维化的级联反应 白介素家

21、族参与肺上皮细胞损伤 PG参与肺细胞内信号传导 细胞表面粘附因子的功能和它们与细胞间质间的相互作用以及对炎性细胞迁移的控制是当前研究的热点3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件36第二节 药物对呼吸系统的毒性作用药物对呼吸系统的最重要作用是呼吸抑制3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件37药物对呼吸系统的毒性作用吗啡 脑呼吸中枢中毒 呼吸抑制3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件38药物对呼吸系统的毒性作用箭毒生物碱箭毒生物碱阻断神经肌肉接点的N-胆碱受体神经冲动信息传递受阻呼吸肌松弛麻痹3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件39药物对呼吸系统的毒性作用

22、氢二（杏仁、白果等）释放氢氰酸抑制细胞色素氧化导致细胞缺氧麻痹呼吸中枢3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件40药物对呼吸系统的毒性作用*吸毒直接刺激 呼吸道特异性毒性 营养不良和感染等破坏呼吸系统3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件41药物对呼吸系统的毒性作用局部麻醉局部麻醉呼吸系统感染呼吸系统感染肝炎、心内膜炎等肝炎、心内膜炎等慢性咽炎、鼻炎和鼻窦炎慢性咽炎、鼻炎和鼻窦炎剧烈胸痛和呼吸困难剧烈胸痛和呼吸困难抑制脑干延髓导致呼吸抑制抑制脑干延髓导致呼吸抑制可卡因可卡因3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件42药物对呼吸系统的毒性作用嗅甲烷气体特高浓度 高浓度

23、较低浓度中枢麻痹、呼吸抑制 延迟性肺水肿皮肤 神经系统 呼吸系统灼伤、皮炎 兴奋抑制昏迷 肺炎、肺水肿3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件43药物对呼吸系统的毒性作用TDI（甲苯二异氰酸脂）异氢基团与体内蛋白的蛋白质氨基结合异性蛋白诱发变态反应支气管哮喘3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件44第三节 常用呼吸药吸入类（喷剂）吸入类（喷剂）抗炎症剂抗炎症剂 巨细胞稳定剂：色苷氨酸、奈多罗米钠巨细胞稳定剂：色苷氨酸、奈多罗米钠 抑制巨细胞在免疫反发生时的活性抑制巨细胞在免疫反发生时的活性 抗炎症的类固醇类药抗炎症的类固醇类药 减轻过敏反应的症状减轻过敏反应的症状 抑制过敏反

24、应抑制过敏反应对因主要对症，辅助对因3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件45常用呼吸药鼻腔内给药（滴鼻剂）鼻腔内给药（滴鼻剂）色苷酸钠色苷酸钠 作用机制作用机制 抑制巨细胞活性抑制巨细胞活性 作用部位作用部位 鼻腔内粘膜鼻腔内粘膜 抑制巨细胞活性抑制巨细胞活性 类固醇类类固醇类 治因兼治治因兼治“表表”鼻炎症状鼻炎症状3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件46常用呼吸药呼吸药的剂型呼吸药的剂型 溶剂或混悬剂溶剂或混悬剂 药物本身的可溶性大小药物本身的可溶性大小 药物所要作用部位的解剖生理特征药物所要作用部位的解剖生理特征3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件47

25、常用呼吸药呼吸药临床前期研究计划包含内容呼吸药临床前期研究计划包含内容 常规：给药时间、给药剂量常规：给药时间、给药剂量*特殊：免疫毒性、生殖毒性、给药器具及特殊：免疫毒性、生殖毒性、给药器具及其特殊释放物质、赋形剂等其特殊释放物质、赋形剂等3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件48呼吸药给药器具的安全性评价给药器具如定量吸入器（MDI）的临床前毒性研究 材料、给药器具和动物制剂综合进行的毒理研究3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件49呼吸药给药器具的安全性评价非水性液体制剂 不与非水性液体制剂药物接触的药具 体外测量其释放物 根据美国药典（USP）生物测定的标准安全评估

26、 与药物持续接触的药具（瓶内橡皮、内壁涂料等）适当有机溶剂确定多种释放物的释放性状 受试药物或安慰剂使用时可能释放的释放物的性状和特征 各种释放物的理化特征及毒性数据3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件50呼吸药给药器具的安全性评价水性制剂 根据USP标准进行水溶释放物的生物测定，化学分析可能的释放物 药物有效期结束时的实际释放量进行测定3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件51呼吸药给药器具的安全性评价干粉制剂 主要考虑人体对给药器具的可接受性 使用已获批准的药物所用的给药器具或已知材料的毒性数据佐证 如无以上数据，采用与水性制剂相同的方法测定3/11/2023 11:

27、27 PM呼吸毒理课件52呼吸药给药器具的安全性评价改变制剂的包装及包装材料 比较新包装和已获批准的包装，如果新包装的释放物其特征在质与量上均同旧包装一致，则不需要进行新的毒理学试验 存在差异时需进行必要的毒性试验3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件53呼吸药给药器具的安全性评价改变定量吸入器(MDI)一般要求对新的MDI 的喷出物进行理化特性的分析，比较新产品和已上市产品，如存在差异，应进行短期的毒理学试验以评估可能的毒性及安全问题3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件54呼吸药给药器具的安全性评价与呼吸药赋形剂改变有关的问题 有明确的毒理学数据，就不再需要重新进行临床

28、前试验。无明确的毒理学数据则应进行完整的毒理学试验 两类动物毒性试验+临床用药时间决定的试验期限（一般不超过三个月）3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件55呼吸药给药器具的安全性评价与呼吸药赋形剂改变有关的问题 如所用过的赋形剂在其他给药途径使用过，但不清楚吸入后的毒性特征，着重评价重复给药后的毒性 改变曾用于其它吸入制剂干粉制剂的赋形剂 剂量同原制剂不要求新的毒理学试验？剂量原使用量两周二类动物的短期毒性试验 全新的干粉制剂赋形剂 完整的毒理学试验3/11/2023 11:27 PM呼吸毒理课件56本章要点肺脏对药物毒性易感的原因肺脏对药物毒性易感的原因药物微粒在肺内沉积的影响因素药物微粒在肺内沉积的影响因素支气管激发试验支气管激发试验动物实验时肺水肿程度测定方法动物实验时肺水肿程度测定方法举例说明吸毒对呼吸系统的影响举例说明吸毒对呼吸系统的影响呼吸药临床前期研究计划包含内容呼吸药临床前期研究计划包含内容