第一章 毒理学替代法概述 1
第一节 化学物质危险度评价概述 3
第二节 3R理论的形成与发展 4
第三节 替代法的概念与内涵 5
一、替代法的概念 5
二、替代的基本方法 6
第四节 替代方法的验证 8
一、验证的目的与要求 8
二、替代方法的验证过程 9
第五节 替代法的研究现状与发展 10
一、研究机构与相关社团组织 10
二、主要学术刊物 15
三、主要毒理学替代法进展 16
四、我国毒理学替代法的研究 22
第二章 一般毒性评价 27
第一节 急性毒性试验概述 29
一、急性毒性试验概念 29
二、急性毒性试验目的 30
三、急性毒性评价实验设计 30
第二节 经典急性毒性试验 39
一、经典急性毒性试验的意义 39
二、国际上关于急性毒性试验的科学共识 40
第三节 急性毒性分级 43
第四节 急性毒性替代试验 44
一、固定剂量法 45
二、上下法 46
三、探针剂量法 47
四、累积剂量设计法 48
五、近似致死剂量法 48
六、限量试验 48
第五节 亚慢性和慢性毒性试验 49
一、亚慢性毒性试验 49
二、慢性毒性试验 54
第六节 体外方法在急性毒性评价中的应用 56
一、体外细胞毒性数据预测体内急性毒性 56
二、QSAR模型预测体内急性毒性 57
三、生物动力学参数的体外检测 58
第三章 局部毒性评价 61
第一节 概述 63
第二节 皮肤解剖生理学特点与皮肤毒作用 64
一、皮肤的生理学特点 64
二、皮肤毒作用类型与机制 66
第三节 皮肤腐蚀性体外试验 68
一、人重组皮肤模型EPISKINTM 68
二、人重组皮肤模型EpiDermTM 69
三、大鼠经皮电阻测定分析 70
四、CORROSITEXTM皮肤腐蚀性试验 73
第四节 皮肤刺激性体外试验 73
一、人重组皮肤模型EPISKINTM 73
二、人重组皮肤模型EpiDermTM 74
三、小鼠皮肤功能完整性试验 75
四、非灌流猪耳试验 76
五、皮肤刺激性的定量构效关系 76
第五节 皮肤光毒性体外试验 77
一、光毒性效应的机制 77
二、光毒性试验体外替代方法 77
第六节 皮肤过敏性评价 80
一、过敏性接触性皮炎的机制 80
二、皮肤过敏性体外试验 80
第七节 眼毒性评价 85
一、眼睛的生理学特点 85
二、眼刺激机制 87
三、眼刺激体外替代试验 87
第四章 生物动力学评价 97
第一节 概述 99
第二节 外源性化合物的吸收与屏障功能分析 99
一、吸收与转运机制 99
二、QSAR法评价外源性化合物的膜通透性 101
三、外源性化合物的透皮吸收评价 102
四、外源性化合物经胃肠道吸收评价 105
五、外源性化合物经血脑屏障吸收评价 106
第三节 外源性化合物代谢性质评价 107
一、以肝脏为基础的体外代谢模型 107
二、胃肠道体外代谢模型 109
三、计算机虚拟筛选 109
第四节 生物动力学模型 110
一、经典房室模型（隔室模型） 110
二、PBTK模型 110
第五章 肝脏毒性评价 113
第一节 概述 115
第二节 肝脏的解剖生理学特点 115
一、肝脏的组织结构与功能 115
二、肝脏对毒物损伤的易感性 117
第三节 肝脏毒性损伤的类型及主要发生机制 118
一、肝脏毒性损伤的类型 118
二、肝脏毒性损伤的发生机制 121
第四节 整体动物的肝脏毒性损伤评价 122
一、肝脏生理和生化指标检测 123
二、肝组织化学组成检测 124
三、肝脏组织病理学检查 125
第五节 肝脏毒性体外评价模型 125
一、离体肝脏灌流模型 126
二、精密肝切片模型 128
三、原代肝细胞模型 131
四、肝细胞系模型 135
五、亚细胞模型 135
六、基因工程细胞模型 136
第六章 肾脏毒性评价 139
第一节 概述 141
第二节 肾脏的解剖生理学特点 141
一、肾脏结构与功能的复杂性 141
二、肾脏对毒物的易感性 142
第三节 肾脏毒性损伤机制 142
一、肾脏毒性损伤概述 142
二、肾细胞毒性损伤的主要机制 143
第四节 肾毒性评价体外替代法的应用 144
一、肾毒性体外优化筛选 144
二、肾毒性的比较研究 144
三、肾毒性机制研究 144
第五节 肾毒性主要体外评价法 145
一、体外替代模型概况 145
二、常用体外替代模型 145
三、肾毒性评价体外替代法常用检测终点 151
四、新技术在肾毒性体外替代法中的应用 157
第七章 心脏毒性评价 161
第一节 概述 163
第二节 心脏生理结构与功能 163
一、正常的解剖结构 163
二、心脏的传导系统 164
三、心脏的离子流与离子通道 165
四、心脏电生理 167
第三节 心脏毒性作用的一般机制 168
一、心脏毒性作用的表现 168
二、心脏毒性作用的一般机制 170
第四节 典型毒物对心脏的毒性作用 172
一、工业毒物 172
二、环境毒物 173
三、天然毒物 173
四、药物 174
第五节 心脏毒性评价的整体动物模型 176
一、心脏毒性评价动物模型概述 176
二、心脏毒性评价指标 177
第六节 心脏毒性评价的体外替代模型 180
一、离体心脏灌流模型 181
二、全胚胎培养模型 184
三、心肌细胞培养模型 186
四、清醒动物无线遥测技术 191
五、计算机模拟替代法 191
第七节 hERG钾通道与QT间期延长的评价 192
一、hERG钾通道 192
二、QT间期延长与心脏毒性评价 194
三、评价QT间期延长的体内试验 198
第八节 基于hERG通道的心脏毒性评价替代法 199
一、hERG通道的膜片钳记录与评价 199
二、计算机结构模拟预测 205
第八章 神经毒性评价 211
第一节 概述 213
第二节 神经系统的结构和功能与毒性反应 214
一、神经系统的一般结构与功能 214
二、神经系统的特殊结构与功能 215
三、神经系统对毒物的毒性反应 217
第三节 神经毒性评价的整体动物替代模型 219
一、应用于神经性退行疾病中的大、小鼠模型 219
二、有机磷引起的迟发性神经毒性评价的鸡替代模型 220
三、果蝇模式生物系统 221
四、斑马鱼模式生物系统 223
第四节 神经毒性评价的体外试验替代模型 225
一、全胚胎培养 226
二、胚胎脑组织块培养 230
三、脑片培养 231
四、全脑再聚集培养 233
五、大鼠腹膜肥大细胞体外培养 234
六、原代神经细胞培养 235
七、细胞系培养 239
八、几种特殊神经病的体外替代模型 240
第五节 神经毒性相关生化物质的检测方法 242
一、神经递质的测定 243
二、神经递质受体的测定（放射配体受体结合试验） 245
三、酶活性的测定 246
第六节 膜片钳技术在神经毒性评价中的应用 248
一、全细胞膜片钳记录技术 248
二、脑片膜片钳记录 249
第九章 免疫毒性评价 253
第一节 概述 255
第二节 免疫系统的结构与功能 256
一、免疫系统的组成 256
二、免疫系统的功能 256
第三节 超敏反应检测 257
一、局部淋巴结试验（LLNA） 257
二、巨噬细胞体外培养试验 258
第四节 自身免疫检测——腘窝淋巴结试验 258
一、原理 258
二、直接法 259
三、间接法 259
四、过继转移法 260
第五节 免疫抑制检测 261
一、NK细胞杀伤活性测定 261
二、T淋巴细胞增殖试验 263
三、B淋巴细胞增殖试验 265
四、巨噬细胞吞噬活性测定 265
五、细胞因子测定 267
第十章 内分泌干扰物毒性评价 269
第一节 概述 271
一、环境内分泌干扰物的定义 271
二、环境内分泌干扰物的种类与毒效应 271
三、环境内分泌干扰物筛查的研究现况 272
四、体外的快速筛查 273
五、内分泌干扰物筛查研究展望 274
第二节 体外试验评价方法 274
一、雌激素受体结合试验 274
二、雄激素受体结合试验 278
三、雌激素受体转录激活试验 282
四、雄激素受体转录激活试验 288
五、器官培养 293
六、原代细胞培养 295
七、表达类固醇激素代谢酶的细胞系与其应用 296
八、MCF-7细胞增殖试验 297
九、芳香酶试验 297
第三节 非哺乳动物体内试验评价方法 300
一、两栖类变态发育试验 300
二、鱼筛选试验 304
三、一代和两代毒性试验 309
第四节 哺乳动物体内试验评价方法 321
一、3d子宫增重试验 321
二、5d和7d Hershberger试验 323
三、雄性和雌性大鼠青春期试验 325
四、15d正常雄性大鼠试验 326
五、宫内发育-哺乳试验 327
第十一章 生殖发育毒性评价 333
第一节 概述 335
第二节 生殖生理 336
第三节 生殖发育毒性体内预筛试验 337
一、试验程序 337
二、观察项目 337
三、结果评定 338
第四节 生殖毒性体外评价试验 338
一、睾丸组织细胞体外培养 339
二、卵巢体细胞体外培养 342
三、精液分析 344
第五节 发育毒性细胞培养评价模型 348
一、胚胎肢芽细胞微团培养 348
二、神经嵴细胞分离培养 351
三、中脑细胞培养 352
四、视网膜细胞培养 354
五、心肌细胞培养 354
六、胚胎干细胞培养 355
第六节 发育毒性器官培养评价模型 358
一、肢芽培养 358
二、腭板培养 361
第七节 发育毒性胚胎培养评价模型 362
一、大、小鼠全胚胎培养 362
二、非哺乳动物胚胎体外培养模型 368
第十二章 遗传毒性和致癌性评价 377
第一节 概述 379
一、遗传毒性的概念 379
二、致癌性的概念 382
第二节 遗传危害与致癌作用的评价 389
一、遗传危害评价 389
二、致癌性评价 391
三、遗传毒性试验组合与替代方法 393
第三节 遗传毒性检测方法 396
一、细菌回复突变试验 397
二、微核试验 404
三、染色体畸变试验 407
四、单细胞凝胶电泳试验 412
五、小鼠淋巴瘤细胞tk基因突变试验 414
六、程序外DNA合成试验 418
七、果蝇伴性隐性致死试验 420
八、体外哺乳动物细胞姐妹染色单体交换试验 422
九、DNA加合物检测 424
十、酿酒酵母基因突变试验 426
十一、酿酒酵母有丝分裂重组试验 427
十二、转基因动物致突变试验 428
第四节 非遗传毒性致癌检测方法 430
一、哺乳动物细胞体外恶性转化试验 430
二、体外缝隙连接细胞间通讯的测定 432
三、细胞增殖测定 434
四、细胞周期分析及相关细胞周期蛋白的表达 435
五、DNA甲基化的检测 438
第十三章 毒理基因组学 441
第一节 概述 443
第二节 毒理基因组学的主要研究内容与方法 444
一、主要研究内容 444
二、主要研究方法 445
三、毒理基因组学的发展趋势 447
第三节 基本方法与技术流程 448
一、基因芯片的构建 449
二、样品的制备、标记与杂交 452
三、基因芯片图像采集与处理 454
四、基因芯片的数据处理 456
五、基因表达信息学 459
第四节 毒理基因组学的应用 463
一、毒物的分类与作用机制的研究 464
二、毒物作用的量效关系与时效关系研究 465
三、物种间外推 465
四、化学混合物联合效应研究 466
五、低剂量与早期的毒性研究 466
六、遗传多态性的检测 466
第五节 基因组学在其他相关领域的应用 467
一、药物研究中的应用 467
二、临床研究中的应用 469
三、肿瘤研究中的应用 471
第六节 存在问题与发展前景 473
第十四章 毒理蛋白质组学 477
第一节 概述 479
第二节 蛋白质组学研究的基本技术手段 480
一、双向凝胶电泳技术 480
二、质谱分析 482
三、蛋白质组学数据库 485
四、蛋白质组学研究的其他技术手段 485
五、亚细胞蛋白质组学 487
第三节 蛋白质组学在毒理学研究中的应用 489
一、在重金属毒性机制方面的应用 489
二、在癌症相关研究方面的应用 490
三、在生殖毒理学方面的应用 490
四、在氧化应激损伤研究中的应用 490
五、用于生物标志物的发现 491
六、在药物毒理学研究中的应用 491
第十五章 毒理代谢组学 497
第一节 概述 499
一、基本概念 499
二、代谢组学研究对象与方法思路 501
三、代谢组学与其他组学的关系 502
第二节 基本方法与技术流程 503
一、样品采集与处理 503
二、代谢产物的检测分析与鉴定 504
三、数据的分析与处理 508
四、数据库与专家系统 512
第三节 生物标志物 513
一、生物标志物基本概念 513
二、生物标志物的分类 514
三、生物标志物在毒理学研究中的应用 517
第四节 毒理代谢组学的应用 519
一、毒性作用机制研究 519
二、确定毒物作用靶器官与特异性生物标志物 521
三、药物临床前毒性评价 521
第五节 代谢组学在其他相关研究领域中的应用 524
一、疾病诊断方面的应用 524
二、中药现代化研究中的应用 526
三、功能基因组学研究中的应用 527
第六节 存在问题与发展前景 528
第十六章 胚胎干细胞的应用 533
第一节 概述 535
第二节 胚胎干细胞的生物学特征与鉴定 535
一、ESC基本形态结构 535
二、ESC主要表面抗原 536
三、ESC常用鉴定方法 537
第三节 胚胎干细胞在毒性评价中的意义 538
一、外源化合物安全性评价的需要 538
二、药物研发的需求 538
三、传统毒性评价模型的不足 538
第四节 胚胎干细胞在毒性评价中的应用 539
一、先导化合物的优化筛选 539
二、靶器官毒性研究 539
三、致畸致癌作用机制研究 541
四、发育毒性评价 541
第十七章 转基因动物的应用 545
第一节 转基因动物概况及其发展 547
第二节 转基因动物的制备技术 547
一、显微注射法 548
二、逆转录病毒介导基因转移法 548
三、胚胎干细胞介导转移法 548
四、精子介导基因转移法 548
五、核转移法 549
第三节 用于毒理学研究的转基因动物模型及其特点 549
一、一般毒性研究模型 549
二、致突变检测模型 550
三、致癌检测模型 550
四、生殖毒性检测模型 552
五、毒物代谢研究模型 553
六、转基因动物应用于毒理学研究的特点 553
第四节 展望 554
第十八章 体外细胞三维培养技术 559
第一节 概述 561
第二节 体外细胞三维培养的构成与特点 562
一、三维培养的构成 562
二、三维培养的特点 562
三、三维培养的方法 562
第三节 体外细胞三维培养技术基本要求 563
一、三维培养容器设计要求 563
二、培养条件要求 563
三、细胞三维培养评估 563
第四节 细胞三维培养技术实例 564
一、藻酸包被软骨细胞微球培养 564
二、心肌细胞三维固定化培养 565
三、原代小鼠肝实质细胞三维培养 566
第五节 细胞三维培养技术在毒理学研究中的应用 568
一、在一般毒性与遗传毒性研究中的应用 568
二、在皮肤毒理学研究中的应用 570
三、结语 570