06 第六章 化学毒物的一般毒性作用.ppt

第1页：第六章 化学毒物的一般毒性作用

第六章 化学毒物的一般毒性作用

2022年6月21日

第2页：第六章内容提要

• §1 急性毒性作用
• §2 蓄积毒性
• §3 亚慢性和慢性毒性作用
• §4 局部毒性作用

第3页：第一节急性毒性作用提要

• 一、急性毒性和急性毒性试验的目的
• 二、急性毒性试验
• 三、急性毒性分级

第4页：急性毒性的概念

急性毒性 acute toxicity

机体（人或试验动物）一次接触或24小时内多次接触化学物后在短期（最长到14天）内所发生的毒性效应，包括一般行为、外观改变、大体形态变化以及死亡效应。

第5页：急性毒性试验的目的

急性毒性试验的目的：

1. 测试和求出化学毒物对一种或几种试验动物的致死量（以 LD50 表示）以及其它急性毒性参数，了解急性毒作用强度。
2. 通过观察动物中毒表现和死亡情况，了解急性毒作用性质、可能的靶器官和致死原因，提供急性中毒资料，初步评价对人体产生损害的危险性。
3. 探求化学毒物急性毒性的剂量—反应关系与中毒特征。
4. 为亚慢性、慢性毒性作用试验的染毒剂量设计提供参考依据。
5. 研究化学毒物急性中毒的预防和急救治疗措施。
6. 为毒理学机制研究提供线索。

第6页：急性毒性试验常用参数

• LD50／LC50
• Zac（LD50／Limac）
• LD84／LD16（或 LC84／LC16）
• 剂量—反应曲线斜率

第7页：试验动物的选择原则

二、急性毒性试验（一）试验动物——原则：

1. 要求选择对化学毒物的代谢和毒效应表现与人的反应尽可能一致的试验动物。
2. 动物易于获得。
3. 品系纯化。
4. 价格较低和易于饲养。

第8页：动物的种属和品系

1．试验动物的种属和品系：最好用两种种属的动物。

• 啮齿类：小鼠、大鼠、豚鼠或家兔。
• 非啮齿类：狗或猴。
• 急性皮肤毒性试验可选用成年大鼠、豚鼠或家兔，优先考虑白色家兔；急性吸入毒性试验和经口急性毒性试验则优先考虑大鼠。

第9页：动物的年龄和体重

2．试验动物的年龄和体重：急性试验动物不宜过老或过幼，通常要求选择刚成年动物，且须是未曾交配和受孕的动物。

• 大鼠 180～240g、小鼠 18～25g、家兔 2～2.5kg、豚鼠 200～250g、狗 10～15kg。
• 同一批试验动物体重变异范围不应超过该批动物平均体重的 20%。

第10页：动物的性别

3．试验动物的性别：急性毒性试验的主要内容是求 LD50，除特殊要求外一般要求雌雄各半。如在预试验时发现化学毒物（如农药）对雌、雄动物毒效应敏感性有明显差异，则应单独分别求出雌性与雄性动物各自的 LD50；如试验是为致畸试验作准备，也可仅作雌性动物的 LD50 测试。

第11页：动物数量分组与禁食要求

• 4．动物数量与随机分组：大、小鼠等小动物每组 10 只，狗等大动物每组 6 只；分组遵循随机化原则。
• 5．禁食：经消化道染毒时要求试验前禁食。大鼠、小鼠隔夜进食，染毒后禁食 4h；大动物每日上午喂食前染毒，染毒后继续禁食 2～4h，但禁食时要保障饮水。
• 6．实验动物的预检：选择健康动物，设 1～2 周检疫期。

第12页：饲养环境要求

（二）试验动物的饲养环境：

• 恒定的温度：22±3℃
• 湿度：30～70%
• 照度：昼夜各半
• 饲料合格、饮水合格、垫料合格

第13页：染毒途径的选择

（三）染毒途径的选择需考虑：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；有利于不同化学物之间急性毒性大小的比较；受试物的性质和用途；各种受试物毒性评价程序的要求等。最常用的染毒途径为经口、经呼吸道、经皮及注射途径。

第14页：四种染毒途径的操作要点

• 经口（胃肠道）接触：灌胃——小鼠 0.2～1.0 ml／只或 0.1～0.5 ml／10g，大鼠一次灌胃体积不超过 5 ml／只，家兔不超过 10 ml／2kg，狗不超过 50 ml／10kg；也可吞咽胶囊。
• 经呼吸道接触：静式吸入、动式吸入。
• 经皮肤接触。
• 注射途径接触。

第15页：查阅文献与剂量设计准备

（四）染毒剂量与分组——1．查阅文献：

1. 了解化学毒物的结构式、分子量、常温常压下的状态、熔点、沸点、密度、闪点、挥发度、蒸气压、水溶性和脂溶性等理化特性，生产批号及纯度，杂质成分与含量等。
2. 确定使用哪一种计算方法求 LD50，常用寇氏法、概率单位法、霍恩法等，再设计剂量分组。
3. 找出与受试化学毒物结构与理化性质近似化学物的毒性资料，并以相同动物种系和相同接触途径所测得的 LD50（LC50）值作为预期毒性中值。

第16页：预试验与组距计算

2．预试验：

1. 以预期值作为待测化学物的中间剂量组，并在该剂量上下各设计 1～2 个剂量组作为预试验剂量。
2. 根据确定的剂量组进行染毒。
3. 根据预试验的死亡资料确定组距：i =（lgLD90 − lgLD10）／（n−1）或 i =（lgLD100 − lgLD0）／（n−1），式中 i 为组距（相邻两个剂量组对数剂量之差），n 为设计的剂量组数。

第17页：正式试验的剂量分组

3．正式试验：根据所选 LD50 计算方法来确定组数。几率单位法、寇氏法一般设 6～10 个剂量组；霍恩法固定设 4 个剂量组。求得 i 值后，以最低剂量组（LD0 或 LD10）的对数剂量加上一个 i 值即为第二个剂量组的对数剂量，依此类推直至最高剂量组，查各自反对数即得出各组剂量的真实值。

示例：lgLD0、lgLD0+i、lgLD0+2i、lgLD0+3i、lgLD0+4i ……

第18页：中毒症状观察

（五）试验周期与毒效应观察——1．中毒症状：观察并记录试验动物染毒后出现的中毒表现。

第19页：体重变化的观察

2．体重：在观察中毒症状的过程中应同时观察体重变化，体重可反映动物中毒后的整体变化。化学毒物刺激或损伤消化道可使动物饮食减少甚至拒食，表现为体重减轻；引起腹泻会影响食物吸收利用；影响水的摄取或肾功能急性损伤也可能在体重上反映出来。对存活动物尤其低于 LD50 剂量组的存活动物，应在观察期 14 天内称量体重变化，以了解毒效应的持续时间。

第20页：病理检查及其他指标

3．病理检查及其他指标：急性毒性试验中对死亡动物均应及时进行大体解剖和病理组织学检查，肉眼观察主要脏器的大体病理变化（脏器大小、外观、色泽，有无充血、出血、水肿或其它改变），对有改变的脏器取材做组织病理学检查；对存活动物在观察期结束时进行大体病理检查，必要时做组织病理学检查。根据试验需要可扩大观察项目，如体温、心电图、脑电图或某些生化指标测定。

第21页：死亡和死亡时间的记录

4．死亡和死亡时间：重点观察和记录每只动物死亡的时间，特别是最早出现死亡的时间以及各个剂量组动物的死亡数。分析中毒死亡时间的规律具有一定意义，可为深入研究化学物的毒作用机制提供参考。

第22页：经典急性毒性试验的局限性

（六）经典急性毒性试验的局限性：

1. 消耗的动物量大。
2. 获得的信息有限。
3. 测得的 LD50 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的症状观察是不够的，更需要生理学、血液学及其它化验检查所提供的深入细致的毒性信息。

第23页：WHO 外源化学物急性毒性分级

第24页：我国食品毒理急性毒性分级法

第25页：第二节蓄积毒性提要

• 一、基本概念
• 二、蓄积毒性试验方法及其评价

第26页：蓄积作用的概念

蓄积作用 accumulation

化学毒物进入机体后经生物转化以代谢产物或原型排出体外；当反复多次染毒、进入机体的速度（或总量）超过代谢转化和排泄的速度（或总量）时，化学毒物或其代谢产物在机体内逐渐增加并贮留的现象。

第27页：物质蓄积与功能蓄积

• 物质蓄积 material accumulation
• 功能蓄积 functional accumulation

第28页：蓄积毒性试验的意义

• 化学毒物的蓄积作用是发生慢性中毒的物质基础，研究其蓄积性是评价能否引起潜在慢性毒性的依据之一，也是卫生标准制订过程选择安全系数的主要依据。
• 蓄积毒性试验是研究化学毒物基础毒性的重要内容之一，目的是通过试验求出蓄积系数 K，了解蓄积毒性的强弱，并为慢性毒性试验及其他毒性试验的剂量选择提供参考。

第29页：蓄积系数法

（一）蓄积系数法：蓄积系数（accumulation coefficient）是多次染毒使半数动物出现效应（或死亡）的累积剂量［ED50(n)］与一次染毒使半数动物出现相同效应（或死亡）的剂量［ED50(1)］的比值。

• K = ED50(n)／ED50(1)
• K = LD50(n)／LD50(1)

第30页：固定剂量法

1．固定剂量法：常选用大、小鼠灌胃或腹腔注射染毒。先求出 LD50，然后选取相同条件的 40 只（或更多）动物分为染毒组与对照组，每组至少 20 只、雌雄各半。试验组在 1／20～1／50 LD50 范围内选定一个剂量，每日以固定剂量、定时、相同途径染毒，记录每组动物死亡数；当累积发生一半动物死亡即可终止试验，计算累积总接触剂量［LD50(n)］并求 K 值依表评价；若接触剂量已累积达到 5 个 LD50 剂量也可终止试验。

第31页：剂量递增法

2．剂量递增法：试验期间当化学毒物引起动物累积死亡一半时即可终止试验并计算 K 值评价。一般在试验第 21 天也可结束试验，因为这之前如果动物没有死亡或死亡数不足一半，说明其累积剂量已达 5.26 LD50，即 K＞5。使用本方法要注意染毒期间定期（每 4 天一次）调整剂量。

第32页：剂量固定的20天蓄积法

3．剂量固定的 20 天蓄积法：通常采用经口灌胃染毒，将动物随机分为 5 个组，包括阴性对照组和 1／20 LD50、1／10 LD50、1／5 LD50、1／2 LD50 四个剂量组，每组 10 只、雌雄各半，每日染毒一次连续 20 天，观察每组雌雄合计死亡动物数。评定标准：

1. 各剂量组均无死亡，即为蓄积性不明显。
2. 仅 1／2 LD50 剂量组有死亡、其他组均无死亡，为弱蓄积性。
3. 1／20 LD50 剂量组无死亡，其他各组间死亡数有剂量反应关系，为中等蓄积性。
4. 1／20 LD50 剂量组有死亡且有剂量反应关系，为强蓄积性。

第33页：生物半减期法

生物半减期 biological half-life，t_1/2

用毒物动力学原理描述化学毒物在机体内的蓄积作用。化学毒物在体内蓄积的速度和量与单位时间内吸收速度及清除速度有关；即使以相等时间间距恒速吸收，蓄积量也不呈直线无限增加，而是呈曲线上升并有一定极限，因为吸收的同时体内也发生代谢转化及清除过程。当吸收过程与代谢转化—清除过程达到平衡时，蓄积量基本上不再增加。t_1/2 较短者达到蓄积极限所需时间也短，t_1/2 长者则时间也长。

第34页：第三节亚慢性和慢性毒性试验提要

• 一 亚慢性毒性作用：概念、试验目的、试验设计
• 二 慢性毒性作用：概念、试验目的、试验设计

第35页：亚慢性与慢性毒性的概念

亚慢性毒性 subchronic toxicity

人或实验动物连续接触较长时间、较大剂量的外源化合物所引起的毒性效应。

慢性毒性 chronic toxicity

人或实验动物长期（甚至终生）反复接触低剂量的化学毒物所产生的毒性效应。

第36页：亚慢性和慢性毒性试验的目的

（二）试验目的：

1. 确定受试物亚慢性和慢性毒性的效应谱，对急性及亚急性毒性试验中发现的毒作用提供新信息，并发现在其中未发现的毒作用。
2. 研究受试物亚慢性和慢性毒作用的靶器官。
3. 研究剂量—反应（效应）关系，确定 LOAEL 和 NOAEL，提出安全限量参考值。
4. 研究亚慢性和慢性毒性损害的可逆性。
5. 亚慢性毒性试验为慢性毒性试验的剂量设计及观察指标选择提供依据。
6. 确定不同动物物种对受试物毒效应的差异，为将毒性研究结果外推到人提供依据。

第37页：实验动物的选择

第38页：实验动物染毒期限

（二）实验动物染毒期限：

• 工业毒理学——3～6个月
• 食品毒理学——6个月～1年
• 环境毒理学——6个月～1年
• 致癌试验——接近或等于动物的预期寿命

第39页：

第40页：实验动物染毒方式

（三）实验动物染毒方式：

• 经消化道
• 经呼吸道
• 经皮肤

第41页：试验分组和剂量设计

（四）试验分组和剂量设计：

• 亚慢性毒性的剂量选择：设阴性对照组、低剂量组、中剂量组、高剂量组（急性毒性的阈剂量，1／20～1／5 LD50）；组距 3～10 倍，最低不小于 2 倍。
• 慢性毒性的剂量选择：设阴性对照组、低剂量组、中剂量组、高剂量组（亚慢性阈剂量或其 1／5～1／2，1／10 LD50）；组距 2～5 倍，最低不小于 2 倍。

第42页：

第43页：亚慢性和慢性毒性观察指标

（五）观察指标：

1. 一般综合性观察指标：外观体征、行为活动、体重、食物利用率。
2. 一般化验指标。
3. 系统尸解和病理学检查：①脏器湿重、脏器系数（脏／体比值，如肝／体比＝全肝湿重／体重×100）；②病理学检查。
4. 特异性指标。

第44页：

第45页：局部毒作用试验

四、局部毒作用：

1. 皮肤原发性刺激试验
2. 皮肤致敏反应试验
3. 光致敏反应
4. 光刺激试验
5. 眼刺激试验
6. 其他粘膜刺激试验
7. 替代（体外）试验