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1、一般毒性作用一般毒性作用(1)(1)本章内容本章内容 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 急性毒性作用急性毒性作用 第三节第三节 局部毒性作用局部毒性作用 第四节第四节 短期、亚慢性和慢性毒性作用短期、亚慢性和慢性毒性作用一、一般毒性作用的概念和意义一、一般毒性作用的概念和意义l概念:一般毒性作用概念:一般毒性作用(general toxic effect)是是指外指外源性化学物在一定剂量、接触时间和接触方式下源性化学物在一定剂量、接触时间和接触方式下对机体产生综合毒性效应的能力,也称为对机体产生综合毒性效应的能力,也称为基础毒基础毒性性(basic toxicity),是与,是与特殊毒性特
2、殊毒性相对应的概念。相对应的概念。一般毒性作用可分为一般毒性作用可分为急性毒性急性毒性、亚急性毒性亚急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性作用亚慢性毒性和慢性毒性作用。第一节第一节 概概 述述外源性化学物外源性化学物毒性毒性toxicity特殊毒性特殊毒性special toxicity一般毒性一般毒性general toxicity化学物以一定剂量、接触时间与方式化学物以一定剂量、接触时间与方式作用于机体引起的综合性效应。作用于机体引起的综合性效应。特点:特点:剂量剂量-反应关系比较明显,发生反应关系比较明显,发生率高,基本符合毒理学规律,个体差率高,基本符合毒理学规律,个体差异相对较小,重现性较高
3、。如致死、异相对较小,重现性较高。如致死、脏器损害、局部刺激等脏器损害、局部刺激等化学物作用于机体引起的一类特化学物作用于机体引起的一类特殊的损害效应。殊的损害效应。特点:特点:机制复杂、毒理学规律不机制复杂、毒理学规律不明显、影响因素多、个体差异大明显、影响因素多、个体差异大等。如致癌、致突变、致畸等等。如致癌、致突变、致畸等l一般毒性作用评价试验项目:一般毒性作用评价试验项目:急性毒性试验急性毒性试验 局部毒性试验局部毒性试验眼刺激试验眼刺激试验皮肤刺激试验皮肤刺激试验皮肤致敏试验皮肤致敏试验 短期(重复剂量)毒性试验短期(重复剂量)毒性试验 亚慢性毒性试验亚慢性毒性试验 慢性毒性试验慢性
4、毒性试验 l一般毒性评价和研究的目的:一般毒性评价和研究的目的:1.1.确定受试物毒作用的表现和性质确定受试物毒作用的表现和性质 2.2.确定受试物毒作用的剂量反应(效应)关系确定受试物毒作用的剂量反应(效应)关系 3.3.确定毒作用的靶器官确定毒作用的靶器官 4.4.确定损害的可逆性确定损害的可逆性l一般毒性评价和研究的意义:一般毒性评价和研究的意义:一般毒性评价是探讨外源性化学物对机体损伤的一般毒性评价是探讨外源性化学物对机体损伤的重要基础资料,是进行外源性化学物安全性评价重要基础资料,是进行外源性化学物安全性评价和危险度评估的重要组成部分,对防止外源性化和危险度评估的重要组成部分,对防止
5、外源性化学物急性毒性危害、制定安全卫生标准以及管理学物急性毒性危害、制定安全卫生标准以及管理毒理学的决策具有重要意义。毒理学的决策具有重要意义。二、一般毒性试验的动物选择和染毒方式二、一般毒性试验的动物选择和染毒方式 (一一)实验动物选择:实验动物选择:1.1.物种和品系物种和品系 2.2.级别和性别级别和性别 3.3.年龄和体重年龄和体重 4.4.生理与健康状况生理与健康状况第一节第一节 概概 述述1.1.物种和品系物种和品系(一一)实验动物的选择实验动物的选择 原则:原则:选择对受试物的代谢和毒效应表现与选择对受试物的代谢和毒效应表现与 人的反应最接近的试验动物人的反应最接近的试验动物 动
6、物易于获得且价格较低,寿命适宜动物易于获得且价格较低,寿命适宜 易于饲养和实验操作的物种易于饲养和实验操作的物种 品系纯化品系纯化最好用两种种属的动物最好用两种种属的动物(亚慢性和慢性试验亚慢性和慢性试验)啮齿类啮齿类:小鼠、大鼠小鼠、大鼠、豚鼠或家兔、豚鼠或家兔 非啮齿类:非啮齿类:犬犬或猴或猴急性经口、经皮或吸入毒性试验:急性经口、经皮或吸入毒性试验:大鼠大鼠皮肤刺激、眼刺激试验:皮肤刺激、眼刺激试验:家兔家兔皮肤致敏试验:皮肤致敏试验:豚鼠豚鼠1.1.物种和品系物种和品系(一一)实验动物的选择实验动物的选择昆明种小白鼠昆明种小白鼠级别:使用级别:使用级级(清洁级清洁级)或或级以上动物级以
7、上动物性别性别:一般要求一般要求雌、雄各半雌、雄各半 如已知动物对受试物的敏感性有性别差异,则应如已知动物对受试物的敏感性有性别差异,则应选择敏感性别选择敏感性别如实验结果发现雌雄动物间存在差异,则应将雌如实验结果发现雌雄动物间存在差异,则应将雌性、雄性动物的实验结果分别进行统计性、雄性动物的实验结果分别进行统计2.2.级别和性别级别和性别(一一)实验动物的选择实验动物的选择实验动物年龄的选择主要取决于试验类型和评价的目的:实验动物年龄的选择主要取决于试验类型和评价的目的:急性试验:刚成年的动物,急性试验:刚成年的动物,通常以体重来表示:通常以体重来表示:大鼠大鼠180180240g240g,
8、小鼠,小鼠181825g25g,家兔,家兔2 22.5kg2.5kg,豚鼠豚鼠200200250g250g,狗,狗101015kg15kg。亚慢性和慢性试验:初亚慢性和慢性试验:初断乳的动物,断乳的动物,大鼠大鼠5050100g100g(6w)6w),犬,犬4-64-6月月(9 9月月)要求同一试验中,相同性别动物的起始体重不应超过实验要求同一试验中,相同性别动物的起始体重不应超过实验动物平均体重的动物平均体重的20%20%3.3.年龄和体重年龄和体重 选用健康动物选用健康动物,雌性动物应选用未产未孕者雌性动物应选用未产未孕者通过实验前约通过实验前约5-75-7天的检疫期天的检疫期,观察动物的
9、一,观察动物的一般情况,如行为活动、饮食、大小便等般情况,如行为活动、饮食、大小便等大鼠和犬的亚慢性和慢性试验,实验前采血进大鼠和犬的亚慢性和慢性试验,实验前采血进行血液学和血液生化学检查,以剔除异常动物;行血液学和血液生化学检查,以剔除异常动物;对狗应在实验前常规驱除肠道寄生虫对狗应在实验前常规驱除肠道寄生虫4.4.生理与健康状况生理与健康状况(二二)染毒方式染毒方式染毒方式的选择需考虑:染毒方式的选择需考虑:1.1.模拟人在生活和生产环境中实际接触受试物的模拟人在生活和生产环境中实际接触受试物的途径和方式;途径和方式;2.2.有利于不同化学物之间一般毒性大小的比较;有利于不同化学物之间一般
10、毒性大小的比较;3.3.受试物的性质和用途;受试物的性质和用途;4.4.各种受试物毒性评价程序的要求等。各种受试物毒性评价程序的要求等。一般毒性试验的染毒方式为一般毒性试验的染毒方式为经口、经呼吸道、经皮及经口、经呼吸道、经皮及注射途径注射途径。经呼吸道染毒:吸入染毒经呼吸道染毒:吸入染毒(静式吸入静式吸入和和动式吸入动式吸入),气管注入气管注入 经口经口(消化道消化道)染毒:染毒:灌胃法,喂饲法和胶囊法灌胃法,喂饲法和胶囊法经皮肤染毒:经皮肤染毒:经皮涂抹(定量)和浸尾法(定性)经皮涂抹(定量)和浸尾法(定性)注射染毒:注射染毒:静脉、肌肉、皮下、腹腔注射等静脉、肌肉、皮下、腹腔注射等灌胃灌
11、胃腹腔注射腹腔注射皮下注射皮下注射 尾静脉注射尾静脉注射 小鼠浸尾染毒装置小鼠浸尾染毒装置一、一、急性毒性的概念急性毒性的概念二、二、急性毒性急性毒性试验试验目的目的三、三、急性毒性试验方法急性毒性试验方法要点要点四、急性毒性分级四、急性毒性分级第二节第二节 急性毒性作用急性毒性作用急性毒性是指实验动物急性毒性是指实验动物一次接触或一次接触或2424小时内小时内多次接触多次接触一定剂量外源化学物后在一定剂量外源化学物后在短期内短期内所产所产生的健康损害作用生的健康损害作用(毒效应)和致死效应(毒效应)和致死效应。急性毒性概念中有几个问题需要注意:急性毒性概念中有几个问题需要注意:急性接触的次数
12、:急性接触的次数:一次或多次(一次或多次(24h24h内)内)中毒效应出现的时间:中毒效应出现的时间:一般观察一般观察14d14d中毒效应的强度中毒效应的强度 一、急性毒性的概念一、急性毒性的概念经口和注射接触:经口和注射接触:“一次一次”是指在瞬间将受试化学物输入是指在瞬间将受试化学物输入实验动物体内实验动物体内 经呼吸道吸入与经皮肤接触:经呼吸道吸入与经皮肤接触:“一次一次”是指在一个特定的期间内实是指在一个特定的期间内实验动物持续地接触受试化学物的过程(呼吸验动物持续地接触受试化学物的过程(呼吸道吸入道吸入2-6h2-6h,皮肤接触,皮肤接触4h4h)所以所以“一次一次”含有时间因素含有
13、时间因素“一次一次”的含的含义义对于对于毒性很低毒性很低或或溶解度很低溶解度很低的化合物:的化合物:一次染毒所需的化学物的体积超出了某一次染毒所需的化学物的体积超出了某种染毒途径的最大容许体积,因此只能在一种染毒途径的最大容许体积,因此只能在一个较短的时间内(个较短的时间内(24h 24h内)分次(内)分次(2 23 3次)次)给予(每次至少间隔给予(每次至少间隔4 4小时)。小时)。24h24h内内“多次多次”接接触触1.1.确定受试物的一系列急性毒性参数,其中以确定受试物的一系列急性毒性参数,其中以LDLD5050为为 最主要的参数,并对化学物的急性毒性进行分级最主要的参数,并对化学物的急
14、性毒性进行分级 2.2.通过观察实验动物中毒表现和死亡情况,初步评价通过观察实验动物中毒表现和死亡情况,初步评价 受试物对动物的毒性和对人体产生损害的受试物对动物的毒性和对人体产生损害的危险性大危险性大 小、毒效应特征、靶器官和剂量小、毒效应特征、靶器官和剂量-反应关系等。反应关系等。3.3.为亚急性、亚慢性、慢性毒性试验以及其他毒理学为亚急性、亚慢性、慢性毒性试验以及其他毒理学 研究染毒剂量设计和观察指标选择提供参考。研究染毒剂量设计和观察指标选择提供参考。4.4.为化学物毒作用机制研究提供初步线索。为化学物毒作用机制研究提供初步线索。二、急性毒性试验目的二、急性毒性试验目的毒性试验剂量设置
15、参考毒性试验剂量设置参考 试验类别试验类别剂量设计剂量设计短期试验短期试验1/20-1/5 1/20-1/5 LDLD5050范围设组范围设组亚慢性试验亚慢性试验1/20-1/51/20-1/5 LD LD5050作最高剂量作最高剂量慢性慢性(致癌致癌)试验试验1/20-1/10 1/20-1/10 LDLD5050作最高剂量作最高剂量(一一)经典的急性毒性试验经典的急性毒性试验(二二)急性毒性替代试验急性毒性替代试验(三三)急性毒性作用观察急性毒性作用观察二、急性毒性试验方法要点二、急性毒性试验方法要点(一一)经典的急性毒性试验经典的急性毒性试验OECDOECD的毒性评价指南对的毒性评价指南
16、对传统传统LDLD5050法法的基本规定:的基本规定:实验动物首选大鼠实验动物首选大鼠动物体重变异范围不应超过该批动物平均体重的动物体重变异范围不应超过该批动物平均体重的20%20%应设足够的剂量组应设足够的剂量组(至少至少3 3组,一般组,一般5-75-7组组),组距适当,组距适当,可观察到明显的毒性和不同的死亡率,以得到剂量反应可观察到明显的毒性和不同的死亡率,以得到剂量反应关系并求得关系并求得LD50每组至少雌、雄各每组至少雌、雄各5 5只动物只动物一般应至少观察一般应至少观察1414天,临床观察每天至少一次天,临床观察每天至少一次中毒症状中毒症状体重:于染毒前、染毒后每周和死亡时测定体
17、重体重:于染毒前、染毒后每周和死亡时测定体重死亡情况与数量(死亡情况与数量(死亡数用于计算死亡数用于计算LDLD5050)病理形态学变化:所有动物应进行大体解剖,记录病理形态学变化:所有动物应进行大体解剖,记录 观察到的病变,必要时进行组织病理学检查观察到的病变,必要时进行组织病理学检查 l l毒效应观察内容毒效应观察内容毒效应观察内容毒效应观察内容 霍恩霍恩霍恩霍恩(Horn)(Horn)(Horn)(Horn)法法法法改良寇氏改良寇氏改良寇氏改良寇氏 (KarberKarberKarberKarber)法法法法BlissBlissBlissBliss法法法法最大耐受量法最大耐受量法最大耐受
18、量法最大耐受量法概率单位图解法概率单位图解法概率单位图解法概率单位图解法常用的常用的常用的常用的LDLDLDLD50505050(或或或或LCLCLCLC50505050)计算方法计算方法计算方法计算方法经典试验方法经典试验方法 要求:要求:4 4个剂量组,每组动物数相等(个剂量组,每组动物数相等(4 4只或只或5 5只只)雌雄分开试验雌雄分开试验 每组剂量为固定倍数递增(每组剂量为固定倍数递增(2.152.15倍,倍,3.163.16倍倍)特点:特点:动物用量少动物用量少 简便(简便(查表可得查表可得LD50LD50及及95%95%可信限可信限)精确度不高精确度不高1.1.1.1.霍恩霍恩霍
19、恩霍恩(Horn)(Horn)(Horn)(Horn)法法法法 又称剂量递增法又称剂量递增法又称剂量递增法又称剂量递增法 霍恩霍恩(Horn)(Horn)法查表法查表-2.15倍组距倍组距 霍恩霍恩(Horn)(Horn)法查表法查表-3.16倍组距倍组距某药经预试验得知其致死剂量范围为某药经预试验得知其致死剂量范围为1001001000mg/kg1000mg/kg,根据霍恩法,如何确定正式试验剂量?根据霍恩法,如何确定正式试验剂量?1.1.选择染毒剂量系列选择染毒剂量系列:剂量组距为:剂量组距为2.152.15倍倍,剂量系列为:剂量系列为:110110t t,2.15102.1510t t
20、,4.64104.6410t t ,10101010t t2.2.确定确定t=2t=23.3.正式试验剂量(正式试验剂量(单位:单位:mg/kgmg/kg)为为 100100,215 215,464 464,10001000实例实例 要求:要求:5 57 7个剂量组,每组动物数相等;个剂量组,每组动物数相等;死亡率呈正态分布;死亡率呈正态分布;最低剂量组死亡率最低剂量组死亡率20%20%,最高剂量组死亡率最高剂量组死亡率80%80%;各组剂量呈等比级数。各组剂量呈等比级数。特点:特点:计算结果简便(计算结果简便(按公式计算按公式计算)精确度高精确度高2.2.2.2.改良寇氏改良寇氏改良寇氏改良
21、寇氏(Karber)(Karber)(Karber)(Karber)法法法法-又称平均致死量法又称平均致死量法又称平均致死量法又称平均致死量法 lgLD lgLD5050XkXki(i(p p0.50.5)pq pq Sm Smi i n n lglgLDLD5050的的95%95%可信限可信限(lglgLDLD50501.96Sm)1.96Sm)LDLD5050计算公式:计算公式:应用实例应用实例又称最大似然法,被认为是最精确的又称最大似然法,被认为是最精确的LDLD5050计算计算方法方法我国我国新药临床前药理毒理学研究指导原则新药临床前药理毒理学研究指导原则推荐用推荐用BlissBlis
22、sBlissBliss法法法法进行进行进行进行LDLD5050的的的的计算计算特点:计算比较复杂特点:计算比较复杂 (BlissBlissBlissBliss法法法法计算计算LDLD5050软件)软件)软件)软件)3.Bliss 3.Bliss 3.Bliss 3.Bliss法法法法BlissBliss法法法法计算计算LD50软件软件软件软件 有的化学物毒性非常低,或是无毒的化学物,在急性毒性有的化学物毒性非常低,或是无毒的化学物,在急性毒性有的化学物毒性非常低,或是无毒的化学物,在急性毒性有的化学物毒性非常低,或是无毒的化学物,在急性毒性试验中当给予最大耐受剂量,或达到规范所规定的最大限试验
23、中当给予最大耐受剂量,或达到规范所规定的最大限试验中当给予最大耐受剂量,或达到规范所规定的最大限试验中当给予最大耐受剂量,或达到规范所规定的最大限量或以上时,实验动物仍无明显毒性体征,或虽有毒性体量或以上时,实验动物仍无明显毒性体征,或虽有毒性体量或以上时,实验动物仍无明显毒性体征,或虽有毒性体量或以上时,实验动物仍无明显毒性体征,或虽有毒性体征,但无死亡,此时可不再求征,但无死亡,此时可不再求征,但无死亡,此时可不再求征,但无死亡,此时可不再求LDLDLDLD50505050,而求出最大耐受剂量,而求出最大耐受剂量,而求出最大耐受剂量,而求出最大耐受剂量(MTDMTDMTDMTD)。)。)。
24、)。一般来说,化学物一般来说,化学物一般来说,化学物一般来说,化学物LDLDLDLD50505050如大于如大于如大于如大于5g/kg5g/kg5g/kg5g/kg已表明毒性不大,在农已表明毒性不大,在农已表明毒性不大,在农已表明毒性不大,在农药和化学品的规范中规定,药和化学品的规范中规定,药和化学品的规范中规定,药和化学品的规范中规定,LDLDLDLD50505050如大于如大于如大于如大于5g/kg5g/kg5g/kg5g/kg可不再往高的可不再往高的可不再往高的可不再往高的剂量进行试验,但不同的规范可有不同要求,如食品规定剂量进行试验,但不同的规范可有不同要求,如食品规定剂量进行试验,但
25、不同的规范可有不同要求,如食品规定剂量进行试验,但不同的规范可有不同要求,如食品规定为为为为20g/kg20g/kg20g/kg20g/kg。4.4.最大耐受量最大耐受量(Maximum Tolerable Dose,MTD)(Maximum Tolerable Dose,MTD)法法预试剂量预试剂量 死亡数死亡数/动物数动物数 5000mg/kg 0/3 正式试验可只设一个剂量正式试验可只设一个剂量:5000mg/kg动物数量:动物数量:2020只(雌雄各半)只(雌雄各半)实例实例经典急性毒性试验的局限性经典急性毒性试验的局限性(1)(1)消耗的动物量较大消耗的动物量较大(2)(2)获得的信
26、息有限获得的信息有限(3)(3)测得的测得的LDLD5050仅仅是一个近似值且波动性大仅仅是一个近似值且波动性大(4)(4)在安全性评价中仅评价动物死亡和简单的症状观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、血液学及其它化验察是不够的,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的毒性信息。检查所提供的深入细致的毒性信息。(二二)急性毒性替代试验急性毒性替代试验符合动物保护和动物福利的符合动物保护和动物福利的“3R”3R”原则原则OECDOECD发布了替代发布了替代传统传统LDLD5050法法的的3 3种急性毒性试验:种急性毒性试验:固定剂量法固定剂量法
27、急性毒性分级法急性毒性分级法上下法上下法 限量试验:即最大耐受量法,并不是真正的替代法限量试验:即最大耐受量法,并不是真正的替代法限量试验:即最大耐受量法,并不是真正的替代法限量试验:即最大耐受量法,并不是真正的替代法 方法要点:方法要点:观察指标是明显毒性,而非死亡,故结果不是具观察指标是明显毒性,而非死亡,故结果不是具体的体的LD50LD50值;值;设置设置5 5、5050、500500或或2000mg/kg2000mg/kg剂量组;剂量组;选择上述某一剂量为染毒起始剂量,根据试验结选择上述某一剂量为染毒起始剂量,根据试验结果果(存活率、中毒表现存活率、中毒表现)调整下一次剂量,如该剂量组
28、调整下一次剂量,如该剂量组100%100%存活而且无中毒表现,则再用高一档剂量重试,如存活而且无中毒表现,则再用高一档剂量重试,如存活存活100%100%,则再用低一档剂量重试;,则再用低一档剂量重试;最后按最后按FDFD法评价表评价急性毒性。法评价表评价急性毒性。l l固定剂量法(固定剂量法(固定剂量法(固定剂量法(fixed dose fixed dose fixed dose fixed dose method,FDmethod,FDmethod,FDmethod,FD法)法)法)法)单次口服固定剂量试验结果的评价单次口服固定剂量试验结果的评价(fixed dose method,10只
29、只/次次,雌雄各半雌雄各半)剂量剂量(ml/kg)试验结果试验结果100%存活存活100%存活存活,毒性表现明显毒性表现明显100%存活存活,无明显毒性表现无明显毒性表现5高毒高毒 有毒有毒用用50mg/kg试验试验50有毒或高毒有毒或高毒(用用5mg/kg试验试验)有害有害用用500mg/kg试验试验500有毒或有害有毒或有害(用用50mg/kg试验试验)有害有害用用2000mg/kg试验试验2000(用用500mg/kg试验试验)该化学物无严重急性中毒危险性该化学物无严重急性中毒危险性-不分级不分级u以死亡为终点的分阶段试验法;以死亡为终点的分阶段试验法;u采用啮齿类动物,首选大鼠,每阶段
30、单性别动物采用啮齿类动物,首选大鼠,每阶段单性别动物3只只u 开始剂量为开始剂量为5、50、300、2000mg/kg之一;之一;u分阶段进行,根据各阶段的结果决定下一步试验;分阶段进行,根据各阶段的结果决定下一步试验;不需进一步试验即可行分级不需进一步试验即可行分级 以相同剂量染毒另一性别的动物,根据结果决定终止以相同剂量染毒另一性别的动物,根据结果决定终止/升高升高/降降低一档剂量低一档剂量 以较高或较低的剂量染毒同一性别的动物以较高或较低的剂量染毒同一性别的动物u该法用动物少,可得到可接受的结论;该法用动物少,可得到可接受的结论;u该法基于生物统计学原理,通过该法基于生物统计学原理,通过
31、OCEDOCED组织的国际性验证。组织的国际性验证。l急性毒性分级法急性毒性分级法(acute toxic class method)要求:要求:先以一个剂量进行一个动物试验,如动物死亡(观察先以一个剂量进行一个动物试验,如动物死亡(观察4848小时),则以下一个较小剂量试探,若动物仍然死亡则以下小时),则以下一个较小剂量试探,若动物仍然死亡则以下一个更小剂量试探;如动物存活,则以较大剂量试探,依次一个更小剂量试探;如动物存活,则以较大剂量试探,依次类推,最终按公式计算类推,最终按公式计算LDLD5050值值。特点:特点:节省动物(一般仅需节省动物(一般仅需6-106-10只单性别动物);只单
32、性别动物);可进行毒性表现的观察,可估算可进行毒性表现的观察,可估算LD50LD50值及其可信限;值及其可信限;适用于毒性反应快速的化学毒物适用于毒性反应快速的化学毒物。l上下法上下法(up/down method(up/down method,序贯法,序贯法)上下法上下法计算公式:计算公式:应用实例应用实例LDLD5050单位一般是单位一般是mg/kgmg/kg,LCLC5050的单位一般是的单位一般是mg/mmg/m3 3或或ppmppm。是指在试验过程中引起半数实验动物死亡的剂。是指在试验过程中引起半数实验动物死亡的剂量或浓度,相对于最小致死剂量、绝对致死剂量其准量或浓度,相对于最小致死
33、剂量、绝对致死剂量其准确性、重现性都比较好,是一个很重要的急性毒性参确性、重现性都比较好,是一个很重要的急性毒性参数,通常作为比较不同化学物急性毒性大小的重要依数,通常作为比较不同化学物急性毒性大小的重要依据以及化学物毒性分级、标签管理的基础。据以及化学物毒性分级、标签管理的基础。四、急性毒性分级与评价四、急性毒性分级与评价WHOWHOWHOWHO急性毒性分级急性毒性分级急性毒性分级急性毒性分级 外来化学物的急性毒性分级(外来化学物的急性毒性分级(外来化学物的急性毒性分级(外来化学物的急性毒性分级(WHOWHOWHOWHO)国内健康相关产品毒性分级国内健康相关产品毒性分级国内健康相关产品毒性分
34、级国内健康相关产品毒性分级 国内健康相关产品毒性分级国内健康相关产品毒性分级国内健康相关产品毒性分级国内健康相关产品毒性分级 表示表示LDLD5050时应注意标明:时应注意标明:动物品系、性别;动物品系、性别;染毒途径;染毒途径;95%95%可信限范围:可信限范围:LDLD50 50 1.96S1.96S 例如:例如:90%90%五氯酚钠原药对五氯酚钠原药对雄性雄性SDSD大鼠大鼠急性急性经口经口LDLD5050值为值为147mg/kg147mg/kg,其,其95%95%可信限范围可信限范围为为85.385.3253mg/kg253mg/kg。LD50的毒理学意义:的毒理学意义:u化学物急性化
35、学物急性毒性分级毒性分级u 化学物之间、不同染毒途径毒性大小比较的依据。化学物之间、不同染毒途径毒性大小比较的依据。u 用于计算其它有关参数,如治疗指数,安全范围,急性毒作用带等。用于计算其它有关参数,如治疗指数,安全范围,急性毒作用带等。u 进一步试验提供剂量设计的依据。进一步试验提供剂量设计的依据。LD50应用的局限性:应用的局限性:n 有效信息较少,不能反映毒作用特征与死亡原因,实用性不足有效信息较少,不能反映毒作用特征与死亡原因,实用性不足n 波动范围大,影响因素多波动范围大,影响因素多n 物种差异对其影响较大,外推的可靠性不强物种差异对其影响较大,外推的可靠性不强n 精确的精确的LD
36、50测定消耗动物多,在某些领域内意义不大。测定消耗动物多,在某些领域内意义不大。LDLD5050应用中的有关问题应用中的有关问题局部毒性作用(局部毒性作用(局部毒性作用(局部毒性作用(local toxic effect)local toxic effect)亦称局部刺激亦称局部刺激亦称局部刺激亦称局部刺激作用作用作用作用(local toxic effect)(local toxic effect),是指机体暴露于化学物是指机体暴露于化学物后,在其直接接触部位造成的局部毒性损伤、后,在其直接接触部位造成的局部毒性损伤、刺激(如眼刺激、皮肤刺激)和(或)皮肤变刺激(如眼刺激、皮肤刺激)和(或)
37、皮肤变态反应等。态反应等。第三节第三节 局部刺激作用局部刺激作用评价局部毒性的常用试验方法评价局部毒性的常用试验方法眼刺激试验眼刺激试验皮肤变态反应试验皮肤变态反应试验皮肤刺激试验皮肤刺激试验 目的:目的:用于确定和评价受试物对哺乳动物眼睛是否有刺用于确定和评价受试物对哺乳动物眼睛是否有刺激作用或腐蚀作用及其程度激作用或腐蚀作用及其程度 试验观察终点试验观察终点:眼刺激性和眼腐蚀性眼刺激性和眼腐蚀性 眼刺激性:眼刺激性:眼球前表面接触受试物后产生的可逆性炎症眼球前表面接触受试物后产生的可逆性炎症变化变化 眼腐蚀性:眼腐蚀性:眼球前表面接触受试物后产生的不可逆性组眼球前表面接触受试物后产生的不可
38、逆性组织损伤织损伤 方法:方法:DraizeDraize试验试验 眼刺激试验眼刺激试验(eye irritation test)将受试物以一次剂量滴入或撒入动物一侧眼将受试物以一次剂量滴入或撒入动物一侧眼结膜囊内,以未作处理的另一侧眼作为自身对照。结膜囊内,以未作处理的另一侧眼作为自身对照。在规定的时间内观察角膜、虹膜及结膜的反应情在规定的时间内观察角膜、虹膜及结膜的反应情况,根据评分标准判断受试物对眼睛的刺激作用。况,根据评分标准判断受试物对眼睛的刺激作用。试验原理试验原理试验试验步骤步骤动物选择动物选择染毒染毒刺激反应观察刺激反应观察结果分析评价结果分析评价健康家兔健康家兔(双眼无异常双眼
39、无异常)4)4只只同体自身对照同体自身对照:一侧眼结膜囊内给予受试一侧眼结膜囊内给予受试物物0.1ml0.1ml或或0.1g,0.1g,未处理另一侧作对照未处理另一侧作对照给予给予受试物后受试物后1h1h、24h24h、48h48h、72h72h,观察家兔眼观察家兔眼结膜、结膜、角膜和虹膜的反应。角膜和虹膜的反应。如如72h72h内未出现刺激反应,即可终止试验;内未出现刺激反应,即可终止试验;若有若有刺激反应,则继续观察损伤经过及刺激反应,则继续观察损伤经过及其可逆性,一般观察期为其可逆性,一般观察期为7天,必要时可天,必要时可延长观察时间到延长观察时间到2121天。天。根据不同化学物质的眼刺
40、激反应评分与根据不同化学物质的眼刺激反应评分与分级标准,进行眼刺激强度评价。分级标准,进行眼刺激强度评价。眼损伤情况观察眼损伤情况观察结膜:发红、球结膜水肿和分泌物;结膜:发红、球结膜水肿和分泌物;结膜:发红、球结膜水肿和分泌物;结膜:发红、球结膜水肿和分泌物;角膜:浑浊程度和范围;角膜:浑浊程度和范围;角膜:浑浊程度和范围;角膜:浑浊程度和范围;虹膜:充血、肿胀和角膜周围充血虹膜:充血、肿胀和角膜周围充血虹膜:充血、肿胀和角膜周围充血虹膜:充血、肿胀和角膜周围充血对皮肤产生刺激的强酸或强碱性物质可免做眼刺激试验对皮肤产生刺激的强酸或强碱性物质可免做眼刺激试验对于对于pHpH值接近中性的大部分
41、化学物质应同时进行皮肤刺值接近中性的大部分化学物质应同时进行皮肤刺激及眼刺激试验激及眼刺激试验眼刺激试验的替代方法有刺激受精鸡卵尿囊绒膜试验、眼刺激试验的替代方法有刺激受精鸡卵尿囊绒膜试验、细胞溶血试验、血红蛋白变性试验、细胞毒性试验及生细胞溶血试验、血红蛋白变性试验、细胞毒性试验及生物模型替代法等,但均未能完全替代物模型替代法等,但均未能完全替代DraizeDraize试验试验u 注意事项注意事项 目的:目的:确定和评价受试物对哺乳动物皮肤局部是否有确定和评价受试物对哺乳动物皮肤局部是否有刺激作用或腐蚀作用及其程度。刺激作用或腐蚀作用及其程度。试验观察终点试验观察终点:皮肤刺激性和皮肤腐蚀性
42、皮肤刺激性和皮肤腐蚀性 皮肤刺激性:皮肤刺激性:皮肤涂敷受试物后局部产生的可逆性炎皮肤涂敷受试物后局部产生的可逆性炎症变化。症变化。皮肤腐蚀性:皮肤腐蚀性:皮肤涂敷受试物后局部引起的不可逆性皮肤涂敷受试物后局部引起的不可逆性组织损伤。组织损伤。方法:方法:包括单次和多次皮肤刺激试验、完整皮肤和破包括单次和多次皮肤刺激试验、完整皮肤和破损皮肤刺激试验等,经典的皮肤刺激试验为损皮肤刺激试验等,经典的皮肤刺激试验为DraizeDraize法法 皮肤刺激试验皮肤刺激试验(skin irritation test)将受试物一次(或多次)涂敷于受试动将受试物一次(或多次)涂敷于受试动 物的皮肤上,同时采用
43、自身对照,在规定的物的皮肤上,同时采用自身对照,在规定的 时间内,观察皮肤反应情况,根据评分标准时间内,观察皮肤反应情况,根据评分标准 判断受试物对皮肤的刺激作用。判断受试物对皮肤的刺激作用。试验试验原理原理试验试验步骤步骤动物的选择动物的选择染毒染毒刺激反应观察刺激反应观察结果分析评价结果分析评价健康家兔健康家兔4 4只,试验前只,试验前24h24h将背部脊柱两侧将背部脊柱两侧脱毛,范围左、右各约脱毛,范围左、右各约33cm33cm同体自身对照同体自身对照,一侧皮肤给予受试物约一侧皮肤给予受试物约0.5ml0.5ml或或0.5g0.5g,另一侧给予等量对照物。然后用二另一侧给予等量对照物。然
44、后用二层纱布和一层玻璃纸或类似物覆盖,再用无层纱布和一层玻璃纸或类似物覆盖,再用无刺激性胶布和绷带加以固定,封闭接触刺激性胶布和绷带加以固定,封闭接触4h4h后,后,用温水清洗残留用温水清洗残留受试物。受试物。于清除于清除受试物后的受试物后的1h1h、24h24h、48h48h、72h72h,观,观察家兔涂抹部位皮肤反应并进行评分。观察家兔涂抹部位皮肤反应并进行评分。观察时间的确定应足以观察到可逆或不察时间的确定应足以观察到可逆或不可逆可逆刺激作用的全过程,一般不超过刺激作用的全过程,一般不超过14d14d。根据不同化学物质的皮肤刺激强度分级标根据不同化学物质的皮肤刺激强度分级标准,判定皮肤刺
45、激强度。准,判定皮肤刺激强度。u下列情况无须做皮肤刺激试验下列情况无须做皮肤刺激试验受试物为强酸或强碱性物质(受试物为强酸或强碱性物质(pH2或或11.5)受试物有很强的经皮吸收毒性受试物有很强的经皮吸收毒性(经皮经皮LD50 200mg/kg)在急性经皮毒性试验中受试物剂量达在急性经皮毒性试验中受试物剂量达2000mg/kg时仍时仍未产生皮肤刺激作用未产生皮肤刺激作用皮肤完整性破坏后其吸收增强;皮肤完整性破坏后其吸收增强;固态受试物的物理特性可对皮肤产生机械刺激或引发原固态受试物的物理特性可对皮肤产生机械刺激或引发原发性刺激反应;发性刺激反应;固态受试物受试物一般在溶解状态下比非溶解状态下的
46、固态受试物受试物一般在溶解状态下比非溶解状态下的刺激作用更强刺激作用更强如受试物可能用于人体受损伤的皮肤,则应做破损皮肤如受试物可能用于人体受损伤的皮肤,则应做破损皮肤刺激试验;刺激试验;随着实验动物的年龄增长,其皮肤敏感性会降低,雌、随着实验动物的年龄增长,其皮肤敏感性会降低,雌、雄动物皮肤厚度及皮肤血流也有差异;雄动物皮肤厚度及皮肤血流也有差异;试验人员对实验结果的主观判断有一定程度差异。试验人员对实验结果的主观判断有一定程度差异。u注意事项注意事项OECD已验证并发布已验证并发布3种评价皮肤刺激性的体外方法,即种评价皮肤刺激性的体外方法,即分别用分离的大鼠皮肤、重建的人体皮肤、人工膜来模
47、分别用分离的大鼠皮肤、重建的人体皮肤、人工膜来模拟人体皮肤进行试验,并在评价指南中指出:拟人体皮肤进行试验,并在评价指南中指出:u 如果上述体外试验发现受试物具有皮肤腐蚀作用,可不再进行如果上述体外试验发现受试物具有皮肤腐蚀作用,可不再进行动物皮肤刺激动物皮肤刺激/腐蚀试验,并根据体外结果进行危害分级腐蚀试验,并根据体外结果进行危害分级u如果体外皮肤腐蚀试验的结果为阴性,则需考虑进一步进行动如果体外皮肤腐蚀试验的结果为阴性,则需考虑进一步进行动物试验物试验 欧盟于欧盟于2009年起禁止用动物实验来评价化妆品(包括成年起禁止用动物实验来评价化妆品(包括成品和原料)品和原料)u皮肤刺激试验的体外替
48、代方法皮肤刺激试验的体外替代方法 皮肤变态反应皮肤变态反应又称皮肤致敏反应,又称皮肤致敏反应,是皮肤对化学物产生的是皮肤对化学物产生的免疫源性皮肤反应,属免疫源性皮肤反应,属IVIV型细胞介导的超敏反应,又称迟型细胞介导的超敏反应,又称迟发型超敏反应。是由效应发型超敏反应。是由效应T T细胞与相应变应原作用后引起细胞与相应变应原作用后引起的单核细胞浸润和组织损伤为主的炎症反应。在人类这种的单核细胞浸润和组织损伤为主的炎症反应。在人类这种反应可能以瘙痒、红斑、丘疹、水疱、融合水疱为特征,反应可能以瘙痒、红斑、丘疹、水疱、融合水疱为特征,而动物的反应不同,可能只见到红斑和水肿。而动物的反应不同,可
49、能只见到红斑和水肿。皮肤变态反应试验皮肤变态反应试验(skin sensitization)目的:目的:确定重复接触化学物对哺乳动物是否可确定重复接触化学物对哺乳动物是否可引起皮肤变态反应及其反应强度。引起皮肤变态反应及其反应强度。试验原理:试验原理:实验动物通过多次皮肤涂抹或皮下实验动物通过多次皮肤涂抹或皮下 注射受试物注射受试物10101414天(诱导阶段)后,给予激发天(诱导阶段)后,给予激发剂量的受试物,观察实验动物与对照动物,比较剂量的受试物,观察实验动物与对照动物,比较诱导及激发接触后皮肤水肿、红斑出现的情况,诱导及激发接触后皮肤水肿、红斑出现的情况,判断受试物是否能产生皮肤超敏反
50、应。判断受试物是否能产生皮肤超敏反应。试验试验步骤步骤动物的选择动物的选择诱导接触诱导接触健康豚鼠,健康豚鼠,受试物受试物组组10-2010-20只,对照组至少只,对照组至少1010只,只,试验前试验前24h24h将背部将背部左侧左侧脱毛,范围脱毛,范围4 46cm6cm2 2末次诱导后末次诱导后141428d28d,将约,将约0.1ml0.1ml受试物于豚鼠受试物于豚鼠背部背部右侧右侧22cm22cm去毛区(接触前去毛区(接触前24h24h脱毛)然后脱毛)然后用二层纱布和一层玻璃纸覆盖,再以无刺激性用二层纱布和一层玻璃纸覆盖,再以无刺激性胶布封闭固定胶布封闭固定6h6h。同时对照组动物给予对