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1、医学医学外源化学物质的外源化学物质的基础毒性基础毒性2022-7-102毒理学概念毒理学概念 传统的毒理学定义为“研究化学物对机体（主要是人体）毒作用及其毒作用机制的一门学科” 现代毒理学（modern toxicology）是研究化学、物理、生物因素等对生物体的毒作用及其机理 2022-7-103毒性作用基础（一般）毒性特殊毒性急性毒性亚慢性毒性慢性毒性致突变作用致畸作用(生殖和发育毒性)致癌作用2022-7-104毒理学研究方法毒理学研究方法 l实验研究实验研究 主要主要体内试验（哺乳动物体内试验，也称整体动物实验体内试验（哺乳动物体内试验，也称整体动物实验 ) )* * *体外试验（利用
2、游离器官，培养的细胞、细胞器以及利体外试验（利用游离器官，培养的细胞、细胞器以及利用微生物等进行毒性研究）用微生物等进行毒性研究）l人群调查人群调查急慢性中毒患者急慢性中毒患者药物的临床试验研究出现的病人药物的临床试验研究出现的病人 2022-7-105外源化学物质的基础毒性外源化学物质的基础毒性第一节第一节 基础毒性研究的实验基础基础毒性研究的实验基础基础毒性研究的实验设计基础毒性研究的实验设计实验毒物的染毒方法实验毒物的染毒方法第二节第二节 外源化学物质的基础毒性外源化学物质的基础毒性急性毒性及其评价急性毒性及其评价亚慢性和慢性亚慢性和慢性毒性及其评价毒性及其评价2022-7-106第一节
3、 一般毒性研究的实验基础v毒理学实验设计要求毒理学实验设计要求合理的毒理学实验设计是获得准确、客观、全面实验结果的前提v体内毒理学实验设计 2022-7-107一、体内毒理学实验设计1.1.剂量分组剂量分组 l高剂量组应出现明显的有害效应，或已经达到染毒的极限剂量（如大小鼠灌胃或注射的最大容量）l中剂量组介于高剂量组和低剂量组之间，应出现轻微的毒性效应（相当于LOAEL）l低剂量组不出现任何可观察到的毒性作用（相当于NOAEL）组距按等比或等差设计2022-7-1082.2. 对照对照阴性对照（溶剂/赋形剂）对照 是以受试物制备和染毒时所用的溶剂或赋形剂作为对照。 阳性对照 用某种已知能产生阳
4、性效应的物质作为对照，其产生效应的数据与受试物数据进行比较，并作为评价测试系统可靠性的依据。 2022-7-109空白对照（未处理对照组） 不加溶剂/赋形剂和受试物，以此来确定测试系统真正的背景水平，目的是获得该实验的基础数据，以便对实验组数据和溶剂/赋形剂组的数据作出解释。 历史对照 收集过去同类研究的对照数据加以汇总，再与实验组数据进行比较。对于某些类型的尤其是涉及小样本的研究有一定意义。 2022-7-10103.3.实验动物及数量实验动物及数量确定实验动物的种类 物种和品系 等级 普通级、清洁级、 SPF级、无菌动物 个体的选择n 确定实验动物的数量 结果的变异性 显著性水平 实验把握
5、度 小鼠、大鼠等小动物每组10-30只；家兔、豚鼠等中等动物每组8-20只；猫、狗、猴等大动物每组5-15只（随机分组)2022-7-10114.4.实验期限实验期限 急性毒性实验期限一般7天或14天亚急性、亚慢性毒性研究，持续染毒约长达动物生命周期的10%，如小鼠、大鼠为1-3个月，狗为1或2年长期毒性研究，受试动物的终生或至少一半以上的生命期内反复染毒，如小鼠18个月，大鼠24个月，狗和猴9-10年2022-7-1012二、 实验动物的染毒1.染毒前的准备 实验前进行5-7天的检疫；随机分组；雌雄动物分笼喂养2022-7-10132.染毒途径（毒物进入动物体内或与动物接触，这一过程叫染毒）
6、呼吸道染毒消化道染毒皮肤染毒注射染毒2022-7-1014 静式吸入染毒 动式吸入染毒（一）经呼吸道染毒v 气管内注入v 吸入染毒2022-7-1015静式吸入染毒l方法：一定体积的密闭容器，加入易挥发的液态或气态受试物l染毒柜体积、动物数、时间，依据实验动物最低需气量计算l优点：简单、方便、受试物消耗少，适合于小鼠l缺点：氧气减少，浓度不稳定，经皮吸收，不适合较长时间染毒2022-7-1016 动式吸入染毒概念将实验动物处于有空气流动的染毒柜中，新鲜空气不断流入，污染空气不断流出。温度、湿度、氧及二氧化碳分压相对恒定，并有随时补充受试物，维持浓度稳定。可采样监测受试物浓度，可持续接触受试物，
7、无时间限制。 2022-7-1017 动式吸入染毒装置的组成l染毒柜l机械通风系统l配气系统2022-7-1018动式吸入染毒设备2022-7-1019动式染毒柜动式染毒柜2022-7-1020 动式吸入染毒优缺点优点：受试物浓度和氧分压比较稳定缺点：设备要求高，消耗受试物量很大，操作比较复杂，费时费工2022-7-1021（二）经口（胃肠道）染毒 灌胃：溶液或混悬液，以注射器经导管注入胃内，等容量灌胃法 喂饲：将受试物掺入动物饲料或饮水中供实验动物自行摄入 吞咽胶囊：将受试物装入胶囊中，放至舌后部，迫使动物咽下。犬、猴2022-7-1022灌胃法在急性实验中,多采用灌胃法。此法剂量准确。灌胃
8、法是用灌胃器将所应投给动物的药灌到动物胃内。灌胃针头灌胃针头2022-7-1023 鼠类的灌胃法：用左手固定鼠，右手持灌胃器，将灌胃针从鼠的口腔插入，压迫鼠的头部，使口腔与食道成一直线,将灌胃针沿咽后壁慢慢插入食道，可感到轻微的阻力,此时可略改变一下灌胃针方向，以刺激引起吞咽动作，顺势将药液注入。一般灌胃针插入小鼠深度为34cm，大鼠或豚鼠为46cm。常用灌胃量小鼠为0.1ml/10g，大鼠1ml/100g2022-7-1024（三）经皮肤染毒 农药、化妆品、工业、环境、外用药物 常用大鼠、家兔、豚鼠 染毒方式： 脱毛：化学或机械法脱毛（体表面积的10%） 染毒：局部涂敷或大鼠、小鼠浸尾法20
9、22-7-1025 （四）经注射途径染毒 注射药品、机制研究、毒物代谢动力学 分类：腹腔注射耳缘静脉注射尾静脉注射2022-7-1026 基础（一般）毒性（基础（一般）毒性（basic/general toxicitybasic/general toxicity）实验动物单次、多次或长期染毒所产生的总体毒性综合效应。与与特殊毒性（致特殊毒性（致畸、致突变和致癌）畸、致突变和致癌）相对而言。相对而言。 第二节第二节 外源化学物质的基础毒性外源化学物质的基础毒性2022-7-1027按按接触接触毒物时间的长短毒物时间的长短急性毒性急性毒性亚慢性毒性亚慢性毒性慢性毒性慢性毒性急性毒性试验急性毒性试验
10、亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验慢性毒性试验慢性毒性试验2022-7-1028基础毒性基础毒性 研究目的：安全性评价和危险性评价的重要组成部分，为制订卫生标准和进行卫生决策提供依据；毒作用机制和靶器官毒性研究提供线索 2022-7-1029第一节第一节急性毒性及其评价急性毒性及其评价2022-7-1030 机体一次或24h内多次接触外源化学物后在短期内（最长14天）所产生的毒性效应，包括一般行为和外观改变、大体形态变化以及死亡效应一、急性毒性的概念急性毒性（急性毒性（acute toxicityacute toxicity）2022-7-1031二、急性毒性试验的目的 评价化学物质对机体的急性毒性
11、的大小、毒效应的特征和剂量-反应(效应)关系，并根据LD50值进行急性毒性分级，是外源性化学物质安全性评价和危险度评定的重要资料。 为其他毒理试验提供接触剂量和选择观察指标的依据 为毒理学机制研究提供线索 2022-7-1032急性毒性的参数 半数致死剂量：LD50 引起一群个体50死亡所需的剂量 。LD50数值越小，表示外源性化学物质的毒性越强；反之LD50数值越大，则毒性越低。比较不同化学物质急性毒性的重要参数是一个统计值，它本身具有一定的波动性仅是表示实验动物一半死亡，一半存活的一个剂 量界点值，不能很好的反映急性中毒的特征 2022-7-1033三、急性毒性试验的设计要点2022-7-
12、1034总体原则总体原则 实验动物 染毒途径 染毒剂量 观察周期 观察指标的选择、计算方法和评价2022-7-1035 急性毒性反应与人近似 易于饲养、操作方便 繁殖力较强 价格较低，易于获得1.1.实验动物的选择和要求实验动物的选择和要求主要原则主要原则2022-7-1036实验动物的物种和品系实验动物的物种和品系v 啮齿类啮齿类（rodent species）v 非啮齿类非啮齿类（nonrodent species） 小鼠：昆明种、NIH、ICR 大鼠：Sprague-Dawley（SD）、Wistar 犬或猴2022-7-1037v 根据接触途径选择实验动物 急性经口和吸入毒性试验大鼠、
13、小鼠 急性经皮毒性试验成年大鼠、豚鼠、家兔2022-7-1038实验动物的年龄和体重实验动物的年龄和体重v 刚成年、健康、未曾交配和受孕的动物v 小动物根据体重大鼠体重180240g、小鼠1825g、家兔22.5kg、豚鼠200250g、狗1015kg。 v 同一次试验同一批实验动物体重变异范围不应超过平均体重的20%2022-7-1039实验动物的性别实验动物的性别 雌雄各半 如雌、雄动物毒效应有明显差异，应分别并求出雌性和雄性动物的LD50值 特殊的试验研究可仅作单一性别的急性毒性试验2022-7-1040实验动物分组与数量实验动物分组与数量 根据所选择的求LD50不同的计算方法设计剂量和
14、分组。 LD50，一般为4-6组 大、小鼠每组10只，犬类6只 严格遵循随机化的原则2022-7-10412. 2. 染毒方法染毒方法 模拟实际接触的途径和方式 受试物的性质和用途2022-7-1042 经消化道染毒：多用灌胃法而少用喂饲法 灌胃体积为1ml/100g体重 禁食 经呼吸道染毒：多采用静式吸入染毒法 静式染毒柜的体积应与放置的动物数和染毒时间相适应 经皮染毒：常用的大鼠、豚鼠和家兔 统一使用动物的背部皮肤 染毒途径 消化道、呼吸道、皮肤2022-7-10433. 3. 剂量选择剂量选择 参考相关资料 先用少量动物，以较大的剂量间隔染毒，找出10%-90%（或0%-100%）的致死
15、剂量范围，然后设计正式实验的剂量和分组 毒性很小的化学物质，直接做最大耐受量试验 根据试验所选的LD50计算方法确定剂量组数2022-7-1044全面观察动物的各种反应和变化，仔细分析实验动物在染毒后出现的中毒表现、剂量效应、时间分布。观察记录的内容： 中毒体征及发生过程 死亡情况和时间分布 体重 病理形态学变化4. 4. 毒性作用观察毒性作用观察2022-7-1045中毒症状及发生过程 详细观察和记录动物出现的中毒症状 发生时间 症状发展的经过 死亡前的特征以及死亡的时间等2022-7-1046死亡情况和时间分布 实验动物的死亡数对LD50值产生明显影响 分析中毒死亡时间的分布规律可以提供重
16、要信息 ：原形，代谢产物2022-7-1047体重 反映动物中毒后综合性整体变化，比较客观简便的量化指标 应定期多次称量动物的体重变化，一般为每周1次或2次 对体重指标的变化要仔细观察和分析2022-7-1048病理检查 死亡动物：大体病理变化，如脏器外观、大小、色泽的变化，有无充血、出血、水肿或其他改变 存活动物：观察期结束时亦应进行解剖检查，必要时做组织病理学检查2022-7-10495. 5. 观察时间和周期观察时间和周期 染毒以后应即刻开始观察动物中毒表现和死亡情况 给药当天应连续或多次观察，以后可根据情况，每天2次或多次观察直至试验周期结束2022-7-1050 观察周期一般为14天
17、 LD50(LC50)计算时以观察周期内各组动物的总死亡数为依据 不同化学物质引起动物死亡的时间存在个体差异 速杀型化学毒物仅计算24h的死亡率2022-7-1051 寇氏法 霍恩法（Horn） Bliss法 6.LD50的几种计算方法2022-7-10527.经典急性毒性试验的局限性 1.消耗的动物量大消耗的动物量大 2.获得的信息有限获得的信息有限 3.测得的测得的LD50仅仅是一个近似值仅仅是一个近似值 4.在安全性评价中仅评价动物死亡和简单在安全性评价中仅评价动物死亡和简单的症状观察是不够的，更需要的是生理学、的症状观察是不够的，更需要的是生理学、血液学及其它化验检查所提供的深入细致血
18、液学及其它化验检查所提供的深入细致的毒性信息。的毒性信息。2022-7-10532022-7-1054 利用一系列固定的剂量（利用一系列固定的剂量（5,50和和500mg/kg，最高限，最高限量量2000mg/kg）或预先选定的剂量染毒，观察染毒动物）或预先选定的剂量染毒，观察染毒动物的死亡情况和毒性反应，并依此对化学物的毒性进行的死亡情况和毒性反应，并依此对化学物的毒性进行分级。分级。 1. 固定剂量法（固定剂量法（fixed dose procedure） 2022-7-1055 2022-7-1056此法节省实验动物，一般1214只左右动物即可，但只适合于快速发生中毒反应及死亡的化学物的
19、毒性试验。 2022-7-1057 急性毒性试验求出LD50(LC50)值，通过LD50值进行急性毒性分级(acute toxicity classification)，评价毒物的急性毒性强弱，比较毒物的急性毒性大小。四、急性毒性分级和评价2022-7-1058 2022-7-1059 2022-7-1060 按照急性毒性分级标准评价毒性大小是相对粗略的分级 报告：LD50、急性毒性级别、中毒体征、出现体征时间、死亡前征兆、死亡时间和剂量组间分布、存活动物的体重变化和恢复情况、死亡动物的病理变化。2022-7-1061二、二、亚慢性和慢性毒性亚慢性和慢性毒性及其评价及其评价 2022-7-10
20、62概述概述 人类在生产和生活过程中往往是反复接触较低水平的外源化学物质而引起慢性中毒 对一些即使急性毒性很低，但长期存在于人类生产和生活环境中，在机体内具有一定的蓄积能力的化学物质也应进一步研究其长期毒性2022-7-1063基本概念 亚慢性毒性（subchronic toxicity） 是指人或实验动物连续接触较长时间、较大剂量的外源性化学物质所出现的中毒效应。接触时间通常介于单次染毒和10%动物寿命的范围。 慢性毒性（chronic toxicity） 是指人或实验动物长期（甚至终生）反复接触低剂量的外源性化学物质所出现的毒性效应。 2022-7-1064实验目的 亚慢性毒性试验的目的：
21、 研究受试物亚慢性毒性剂量-反应关系，确定LOAEL和NOAEL 为慢性毒性试验和致癌试验的剂量设计提供依据 为慢性毒性试验观察指标的选择提供依据。 慢性毒性试验的目的 确定慢性毒性的参数，如LOAEL和NOAEL 阐明外源性化学物质毒作用的性质、靶器官和中毒机制 为制定该化学物质的人类接触的安全限量标准及进行危险度评定提供毒理学依据2022-7-1065实验动物 啮齿类不小于6周龄（大鼠100g，小鼠15g）；小动物每组不应少于20只，大动物每组不少于68只 染毒途径和染毒期限 与预期进行慢性毒性试验的接触途径相一致；染毒期限不超过3个月 剂量分组和剂量设计 3个剂量组和一个阴性对照组 实验
22、动物 初断乳（小于6周龄，大鼠50-70g，小鼠10-15g ）；小动物每组不应少于40只，大动物每组不少于810只 染毒途径和染毒期限 工业毒物要求6个月或更长，环境毒物或食品添加剂则要求至少一年 剂量分组和剂量设计 3个剂量组和一个阴性对照组；各剂量组距应大一些，以510倍为宜，至少不低于2倍 亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验 慢性毒性试验慢性毒性试验2022-7-1066一般性指标 动物体重 食物利用率 中毒症状 血液学和生化检查 脏器系数 病理学检查特异性指标 观察指标 基本同亚慢性试验 优先选用亚慢性试验选出的敏感指标或特异性指标 病理学检查应是重点检查项目 亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验 慢性毒性试验慢性毒性试验2022-7-1067亚慢性、慢性毒作用评价亚慢性、慢性毒作用评价 亚慢性毒性评价亚慢性NOAEL和LOAEL 慢性毒性评价 慢性毒性NOAEL和LOAEL NOAEL和LOAEL越小，说明慢性中毒的危险性越大 2022-7-1068