外源化學物的急慢性毒性及其評價課件

1、外源化學物的急慢性毒性及其評價第五章第一節(jié) 外源化學物的性質(zhì)和來源大氣中的化學物 食品添加劑與污染物職業(yè)性化學物 藥物其 它 來源常見的外源化學物：農(nóng)藥及滅鼠藥金屬及其化合物急性氣體中毒有機溶劑苯的氨基及硝基化學物第二節(jié) 化學物中毒的臨床特點我國四咪唑(驅(qū)蟲凈tetramizole)導致遲發(fā)性腦炎，據(jù)推算約有20萬人 藥物致聾?。?990年我國有聾啞兒童180余萬人，其中藥物所致耳聾占60，約100余萬人，并且每年以2-4萬人遞增1999年5月在比利時發(fā)生的“二噁因污染食品”事件2001年1月，瘦肉精”(鹽酸克倫特羅)中毒事件 典型急性中毒事件可大體分為兩類： 急性致死性毒性試驗 急性非致死性

2、毒性試驗 急性毒性試驗的類型急性毒性求出受試化合物對一種或幾種試驗動物的致死劑量(通常以LD50為主要參數(shù))，確定有無毒性、毒性大小、毒作用特點。求出該化合物的劑量反應關(guān)系，為亞急性、慢性毒性試驗等的劑量選擇、種屬選擇和觀察指標的選擇等提供依據(jù)。確定環(huán)境中受試化合物侵入機體的途徑，研究化合物在機體的生物轉(zhuǎn)運和生物轉(zhuǎn)化過程及其毒代動力學。研究化合物急性中毒診斷、預防和急救治療措施。急性毒性二、急性毒性研究的目的 動物試驗設計, 應考慮的要素及其要求？實驗動物的選擇和分組 受試動物的染毒途徑和方式的選擇 劑量組設計毒性反應指標的選擇 選擇實驗動物的原則：要求在其接觸化合物之后的毒性反應應當與人接觸

3、該化合物的毒性反應基本一致 應選用兩種以上試驗動物，常選用大白鼠和小白鼠試驗動物操作方便，易于飼養(yǎng)，價格較低，易于獲得。 急性毒性三、實驗動物的選擇 研究內(nèi)容 實驗動物 急性毒性免疫毒性放射病過敏反應嘔吐致熱反應氣體毒物對粘膜的 刺激作用吸入性粉塵藥物對皮膚局部作用實質(zhì)性臟器的毒作用遲發(fā)性神經(jīng)毒性血壓變化動脈粥樣硬化慢性毒性致畸性致突變性、致癌性大、小鼠大、小鼠、最常用C57BL/6狗、大、小鼠，不宜用兔豚鼠(豚鼠家兔狗小鼠貓青蛙)狗、貓，不宜用草食動物兔 貓 不宜用大鼠小鼠和狗(無汗腺)貓大鼠兔、豚鼠小鼠來亨雞狗、大鼠、兔兔、雞、鴿、猴 大鼠、狗大、小鼠、兔小鼠、大鼠實驗動物的選擇 急性毒性

4、動物分組：均衡性和隨機性急性毒性要求各組動物的平均體重及體重的離散度盡可能一致。具體來說是：(1) 實驗動物的體重不應超過全體實 驗動物平均體重的20%控制離 散度;(2) 每組之間的平均體重相差不應超 過10%控制均衡性。均衡性：四、受試物的來源及染毒途徑 經(jīng)口染毒 經(jīng)呼吸道染毒 經(jīng)皮膚染毒 經(jīng)注射染毒急性毒性灌胃喂食吞咽膠囊空腹給予23h后復食灌胃的體積不超過體重的 12%1.經(jīng)口染毒灌胃時應注意急性毒性3. 經(jīng)皮膚染毒人和動物的皮膚厚度皮膚類型 角質(zhì)層(m) 表皮層(m )完整皮膚(mm) 人豬大鼠無毛小鼠小鼠 16.80.726.40.418.40.58.90.4 5.80.3 46.

5、92.365.81.832.11.328.60.9 12.60.8 2.970.283.430.052.090.070.700.02 0.840.02 急性毒性吸收速度：陰囊前額頭皮背部腹部手掌及足掌手背手掌定性試驗：小鼠和大鼠的浸尾試驗是 常用的定性試驗方法。定量試驗：在試驗動物一脫好毛的部位涂 布受試物，以求該化合物經(jīng)皮 吸收的劑量反應關(guān)系，求經(jīng) 皮LD50 急性毒性觀察項目 評分 紅斑與焦痂形成 無紅斑 很輕微紅斑 易于察覺紅斑 中度至嚴重紅斑 嚴重紅斑至輕微焦痂形成水腫形成 無水腫 很輕微水腫 輕度水腫(邊緣隆起) 中度水腫(隆起約1cm) 重度水腫(隆起1cm) 01234012 3

6、 4 皮膚反應評價標準 急性毒性 不少外來化合物可引起皮膚接觸部位的局部損傷，研究化合物的局部毒性常用皮膚斑貼法或兔耳法及兔結(jié)膜囊刺激試驗。急性毒性局部作用試驗：4. 經(jīng)注射染毒常用實驗動物給予受試物的體積(ml)注射方式 小鼠 大鼠 豚鼠 兔 狗 腹腔肌肉靜脈皮下 0.21.00.10.20.20.50.10.5130.20.5120.51 250.20.5150.52 5100.5131013 51525515310 急性毒性五、毒性反應的觀察與檢查 氣管或系統(tǒng)觀察項目中毒后常見的表現(xiàn)CNS和神經(jīng)肌肉系統(tǒng)植物神經(jīng)系統(tǒng)呼吸系統(tǒng)泌尿生殖系統(tǒng)皮膚和被毛眼睛 行為運動狀態(tài)對刺激反應性腦脊髓反射肌肉

7、張力瞳孔大小腺體分泌鼻呼吸表現(xiàn)陰戶 乳腺陰莖顏色張力眼瞼 眼球 角膜 體位異常 叫聲異常 活動異常 呆臥少動 痙攣 抽搐 震顫 強直 麻痹 運動失調(diào)易興奮 感覺遲鈍或過敏 反應低下或過高減弱或消失松馳或緊張散大或縮小流涎 流淚鼻孔溢液 鼻翼扇動徐緩 過速 困難 衰竭腫脹 分泌物增多 會陰部污穢脫出皮膚充血 紫紺 被毛蓬松 污穢眼球突出，充血，角膜混濁，血性分泌物 急性毒性 中毒癥狀的觀察是了解該化合物急性毒性的十分重要的一環(huán)，是補充LD50這個參數(shù)不足的重要方面。故應詳細地觀察動物的中毒癥狀、發(fā)生發(fā)展過程及轉(zhuǎn)歸，死亡前癥狀特點，死亡時間等。這有助于揭示化合物甚至同類化合物的不同衍生物的急性毒性

8、特征。急性毒性第二節(jié) 急性毒性的主要指標 一、致死性急性毒作用指標 (一) LD50及其相關(guān)指標絕對致死量(absalute lethal dose, LD100) 是指引起一群機體全部死亡的最小劑量。一群是一個廣泛的概念，可能包括10、 50 、100或更多。急性毒性急性毒性半數(shù)致死濃度(LC50):引起一群個體50%死亡所需濃度，一般以mg/m3表示空氣中外源化合物的濃度，以mg/L表示水中外源化合物的濃度。最小致死劑量(minimum lethal dose, MLD或LD01)是指在一群機體中僅引起個別發(fā)生死亡的最低劑量。低于此劑量即不能使機體出現(xiàn)死亡。最大耐受劑量(maximal l

9、ethal dose, MTD或LD0) 是指在一群個體中不引起死亡的最高劑量。接觸此劑量的個體可以出現(xiàn)嚴重的毒性作用，但不發(fā)生死亡。 急性毒性(二)LD50的測定 預 試: 求出LD0和 LD100急性毒性正式試驗：劑 量 組：LD100之間安排5-7個劑量組， 10只/組組 距：0.65-0.85倍。計算方法：寇氏法和概率單位法最常用(三)LD50應用中的注意問題 試驗條件的同一性 不能反應這個化合物引起的中毒特征 因此，有助于補充LD50參數(shù)不足的方法，除了中毒癥狀的描述之外，還有一個參數(shù)是求化合物的急性毒作用帶(acute effect zone)。急性毒性為何常用LD50或作為表示或

10、衡量化合物急性毒性指標的理由 代表性好：動物死亡數(shù)的頻數(shù)分布情況， 60-70%的死亡動物集中在LD50附近。 敏感性高：典型的劑量反應曲線為S 型，LD50斜度較大，50%劑量稍有變化， 即可引起死亡率的明顯改變。重現(xiàn)性好：實驗證明死亡率50%處其致死 量非常一致，與LD100 和LD0等相比有更 高的重現(xiàn)性。急性毒性不能反映非致死性中毒、形態(tài)和功能 變化等；它是一系列實驗動物的統(tǒng)計值； LD50僅能反映一個點的情況，而劑量 死亡曲線的斜度不同，即使LD50相同， 其危險性也不同。急性LD50的觀察時間短促，會漏失對 動物雙相死亡現(xiàn)象的認識。急性毒性LD50的缺點：毒作用帶(acute ef

11、fect aone) ：是指化合物毒性上線和毒性下限的比值，表示引起試驗動物死亡劑量和最低毒作用劑量之間的劑量范圍。急性毒作用帶通常是以LD50值與急性閾劑量的比值表示，即ZacLD50/Limac急性毒性 亦稱最小有作用劑量(minimal effect level)，使機體某項靈敏的觀察指標發(fā)生異常變化或使機體出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量?；蛑冈趯嶒灴傮w中的一組受試動物中個別動物出現(xiàn)毒性效應的最低劑量，在該劑量下的任何劑量均不應再出現(xiàn)毒性效應。這一比值的大小可以反應急性閾劑量與D50距離的寬窄。比值越大，表明化合物引起急性死亡的危險性越小，反之則越大。 急性毒性急性毒作用閾(acute th

12、reshold level, Limac)第三節(jié) 急性毒性的評價 農(nóng)藥的急性毒性分級級 別 大鼠經(jīng)口LD50(mg/kg) 大鼠經(jīng)皮LD50(mg/kg/4h) 大鼠吸入LD50(mg/m3)2h劇 毒高 毒中等毒低 毒 500 2000 2000 急性毒性工業(yè)毒物急性毒性分級 毒性分級 小鼠一次經(jīng)口LD50(mg/kg) 小鼠吸入2hLD50(ppm) 兔經(jīng)皮LD50(mg/kg) 劇毒高毒中等毒 低毒 微毒 10000 50000 5000 急性毒性外源性化合物經(jīng)口急性毒性分級標準急性毒性分級 大鼠經(jīng)口LD50(mg/kg) 大約相當體重70kg人的致死劑量 6級(低毒)5級(劇毒)4級(

13、中等毒)3級(低毒)2級(實際無毒)1級(無毒)15000稍嘗，1050g急性毒性外源化合物的急性毒性分級(WHO) 急性分級 大鼠經(jīng)口LD50(mg/kg) 6只大鼠吸入4h，死亡2-4只濃度(ppm) 兔經(jīng)皮LD50 (mg/kg體重) 對人可能致死的估計量 g/kg體重 g/60kg體重劇 毒 1 10 5 15 1000 急性毒性第六章 亞慢性和慢性毒性及其評價 研究外來化合物的亞慢性和慢性毒性作用是是全面評價外來化合物的安全性的主要內(nèi)容之一，而且也為制訂衛(wèi)生標準提供實驗動物的試驗依據(jù)。 為查明化合物的慢性中毒往往進行蓄積試驗，以初步判斷有無慢性中毒的可能，并且也有必要進行亞急性或亞慢

14、性毒性試驗作為篩選慢性毒性試驗所需要觀察的毒性效應指標。第一節(jié) 蓄積效應及其評價 蓄積毒性(cumulative toxicity)是指低于一次中毒劑量的外源化學物質(zhì)，反復地與機體接觸一定時間后指使機體出現(xiàn)的中毒作用。用于觀察研究上述致毒作用過程的試驗稱為蓄積毒性試驗(cumulative toxicity test)。一、基本概念 當外源性化學物連續(xù)、反復進入機體，而且進入的速度(或總量)超過代謝轉(zhuǎn)化和排出的速度(或總量)時，該物質(zhì)就又可能在體內(nèi)蓄積而產(chǎn)生蓄積毒性。 物質(zhì)蓄積: 指外源性化學物反復地進入機體 內(nèi)，在體內(nèi)的吸收量大于排出量， 并在體內(nèi)逐步積累的過程。功能蓄積: 指不斷進入機體的

15、外源化學物， 對機體反復作用并引起功能發(fā)生 的改變累積加重，最后導致出現(xiàn) 損害作用的過程。 蓄積作用可分為(一)蓄積系數(shù)法蓄積系數(shù)(cumulative coefficient, Kcum)指多次染毒使半數(shù)動物出現(xiàn)毒性效應的總有效劑量(ED50(n)與一次染毒半數(shù)有效量(ED50(1)之比值，毒性效應包括死亡。半數(shù)有效量(median effective dose, ED50)指某一物質(zhì)使50%試驗動物產(chǎn)生效應的劑量。 Kcum=ED50(n)/ED50(1) 或: Kcum=LD50(n)/LD50(1)Kcum越小，蓄積毒作用越大。二、評價毒物蓄積性的方法生物半減期(biological

16、half time, 簡稱T1/2)指進入機體的外源化學物質(zhì)通過機體的生物轉(zhuǎn)運和生物轉(zhuǎn)化作用過程而被消除一半所需要的時間。外源化學物在體內(nèi)的生物半減期越長，在體內(nèi)的蓄積毒性作用就越大。(二)生物半減期法第二節(jié) 亞慢性毒性及其評價 一、亞慢性毒性及其試驗目的亞慢性毒性(subchronic toxicity)也稱亞急性毒性，是指實驗動物連續(xù)多日接觸較大劑量(小于急性LD50的劑量)外來化合物所出現(xiàn)的中毒效應。為慢性毒性研究作選擇劑量的準備， 即求出亞慢性毒性的閾劑量或 NOAEL；為慢性毒性研究毒性反應觀察指標作 篩選；分析該化合物作用的可能靶部 位；亞慢性毒性試驗的目的環(huán)境與食品毒理學：36月

17、工業(yè)毒理學：13月現(xiàn)主張用90天喂養(yǎng)試驗代替亞慢性毒性試驗。二、亞慢性毒性的試驗期限(一)試驗動物的選擇： 應為急性毒性試驗已證明對受試物敏感的物種與品系。一般選擇兩種試驗動物，如嚙齒類和非嚙齒類，雌雄兼用。三、試驗動物的飼養(yǎng)環(huán)境及染毒途徑(二)試驗動物的飼養(yǎng)環(huán)境(三)染毒途徑亞慢性毒性試驗染毒途徑的選擇應考慮兩點：人類實際接觸該化合物的途徑和方式；預期進行慢性毒性試驗的接觸途徑和 方式一致。 具體有經(jīng)口、經(jīng)皮、經(jīng)呼吸道亞慢性試驗的上限劑量，需控制在試驗動物接觸受試化合物的整個過程中，不發(fā)生死亡或僅有個別動物死亡，但有明顯的中毒效應，或靶器官出現(xiàn)典型的損傷。此劑量的確定可參考兩個數(shù)值：一是急性

18、毒性的閾劑量，二是以此化合物LD50值的1/20-1/5為最高劑量。最低劑量組動物應不出現(xiàn)毒性效應，接近亞慢性閾劑量水平，中間設12個劑量組，應出現(xiàn)輕微的中毒效應。各劑量組之間的組距至少應大于2倍。同時設正常對照組，便于排除實驗動物在試驗期間隨著年齡增長而發(fā)生的某些生理生化變化以及與受試物無關(guān)的疾病或死亡。四、劑量選擇與劑量分組五、觀察指標 (一)一般性指標1一般綜合性觀察指標：為非特異性外 觀指標，是外來化合物對具體毒性 作 用的綜合性的總體反映。 體重 食物利用率 臟器系數(shù)或稱臟/體比值 2一般生化指標：血象和肝、腎功能的檢測 (二)病理學檢查 亞慢性毒性試驗應重視病理學的檢查 (三)特異

19、指標 分析急性毒性作用特征 分析化合物的特殊基團第三節(jié) 慢性毒性及其評價 慢性毒性(chronic toxicity):指外源性化合物質(zhì)長時間(大于1/10生命期)少量反復作用于機體后所引起的損害作用。研究受試動物長時間少量反復接觸受試物，所致?lián)p害作用的試驗稱慢性毒性試驗(chronic toxicity test).一、概念和目的最大無作用劑量(maximal no effect level, MNEL) 亦稱未觀察到作用的劑量，是指在一 定時間內(nèi)一種外源化合物按一定方式或 途徑與機體接觸后，根據(jù)目前的認識水 平，用最為靈敏的試驗方法和觀察指標， 未能觀察到對機體造成的任何損害作用 或使機體

20、出現(xiàn)異常反應的最高劑量。 最大無作用劑量的確定系根據(jù)亞慢性 試驗或慢性毒性試驗的結(jié)果，是評定外來 化合物對機體損害作用的主要依據(jù)。以此 為基礎(chǔ)可制訂一種外來化合物的每日容許 攝入量(acceptable daily intake, ADI)和最 高容許濃度(maximal allowable concentration, MAC)。 指在一定時間內(nèi)一種外源化合物按一定方式或途徑與機體接觸后，能使某項觀察指標開開始出現(xiàn)異常變化或使機體開始出現(xiàn)損害所需要的最大劑量，也稱中毒閾劑量或中毒閾值。 最小有作用劑量(minimal effect level)最小有作用濃度則表示環(huán)境中某種化合物能引起機體開

21、始出現(xiàn)某種損害作用所必需的最低濃度。略高于最大無作用劑量或最大無作用濃度的劑量或濃度，即為最小有作用劑量或最小有作用濃度。 確定外來化合物的毒性下限，即長期 接觸該化合物可以引起機體危害的閾 劑量和無作用劑量。為進行該化合物的危險性評價與制訂 人接觸該化合物的安全限量提供毒理 學依據(jù)。如最高容許濃度，每日容許 攝入量(acceptable daily intake,簡稱 ADI, 以mg/kg體重/d表示)等。慢性毒性試驗的目的二、慢性毒性試驗期限 慢性毒性試驗實驗動物接觸外來化合物的期限究竟多長為宜，應以實驗具體要求和所使用的動物物種而定。一般認為工業(yè)毒理學大于6月，環(huán)境與食品毒理1年至2年。期限(月) 相當生命(%) 相當于人(月) 相當生命(%)相當于