臨床毒理學(xué)第二講課件

臨床毒理學(xué)第二講外來化合物的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化外源化學(xué)物暴露吸收分布代謝排泄靶器官分子細(xì)胞器官毒效應(yīng)終毒物排泄(E)代謝(M)分布(D)吸收(A)生物轉(zhuǎn)運(yùn)生物轉(zhuǎn)化酶機(jī)體對(duì)化學(xué)毒物進(jìn)行生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化的途徑外源化學(xué)物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)生物膜與生物轉(zhuǎn)運(yùn)流動(dòng)鑲嵌模型磷脂雙分子層

影響化學(xué)毒物簡(jiǎn)單擴(kuò)散方式的因素：①膜兩側(cè)的濃度梯度(c1一c2)②膜的面積A與膜的厚度d③脂溶性(親脂性):脂/水分配系數(shù)(1ipid／waterpartitioncoefficient)④化學(xué)毒物的電離(ionization)和解離(dissociation)狀態(tài):解離型極性大,脂溶性極小,難以擴(kuò)散；而非解離型極性小,脂溶性極大,容易挎膜擴(kuò)散。簡(jiǎn)單擴(kuò)散是來化合物在體內(nèi)生物轉(zhuǎn)運(yùn)的主要方式。Filtration：定義：化學(xué)物質(zhì)透過生物膜上的親水性孔道的過程（由蛋白質(zhì)親水性氨基酸構(gòu)成）。大部分細(xì)胞的膜孔都較小(約0．4nm)，只能通過分子量小于100、不帶電荷的極性分子如水、乙醇、尿素、乳酸等水溶性小分子和02、C02等氣體分子。毛細(xì)血管和腎小球的膜上具有較大的孔(約4nm)，可通過分子量小于白蛋白(分子量60000)的分子。Simplediffusionandfiltration3主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（activetransport）定義：指細(xì)胞消耗能量將物質(zhì)(非脂溶性小分子物質(zhì))由膜的低濃度一側(cè)向高濃度的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過程。特點(diǎn)：①可逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，需消耗能量②需有載體參加，載體具有飽和性和選擇性③兩種結(jié)構(gòu)相似的化合物還可出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)性抑制。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理對(duì)胃腸道吸收、特別是化合物通過腎臟和肝臟的排出過程具有重要意義。activetransport（2）胞吐(exocytosis)：某些大分子物質(zhì)由細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外時(shí)，也可通過此種方式，又稱為出胞作用。生理狀態(tài)下見于細(xì)胞的分泌活動(dòng)，如內(nèi)分泌細(xì)胞分泌激素、神經(jīng)細(xì)胞分泌遞質(zhì)屬于出胞作用。cytosis經(jīng)胃腸道吸收化學(xué)毒物的吸收可發(fā)生在整個(gè)胃腸道

在消化道吸收的主要部位是小腸，其次是胃。影響吸收的因素：pH值、脂溶性、解離常數(shù)、消化道內(nèi)容物的數(shù)量和性質(zhì)、胃腸的蠕動(dòng)和排空速度以及腸道菌叢。經(jīng)呼吸道吸收肺泡數(shù)量眾多（成人約30億個(gè)）表面積大（成人約為140

m2）肺泡氣與血液之間的距離很短（只隔有肺泡上皮和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，厚度約1μm）毛細(xì)血管密布成網(wǎng)（總長(zhǎng)度約為2000km）血液灌注量大。經(jīng)皮膚吸收一般認(rèn)為具有較好脂溶性、且兼有一定水溶性的物質(zhì)易于經(jīng)皮吸收。高脂溶性或高水溶性物質(zhì)經(jīng)皮吸收困難。經(jīng)其它途徑吸收靜脈注射皮下注射肌肉注射不同給藥途徑吸收速度比較腹腔注射>吸入>舌下>直腸>肌內(nèi)注射>皮下注射>口服>皮膚化學(xué)物的排泄最重要的途徑是經(jīng)腎臟隨尿液排泄，其次是隨糞便排泄，經(jīng)肺排出的主要是氣態(tài)物質(zhì)。此外，一些化學(xué)毒物還可隨腦脊液、乳汁、汗液、唾液等分泌物以及毛發(fā)和指甲排出體外。化學(xué)物的排泄外來化合物的生物轉(zhuǎn)化代謝解毒和代謝活化（如農(nóng)藥中的對(duì)硫磷）致癌物的生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化酶（enzyme)細(xì)胞色素P-450(CYPs)腎肝腸毒性產(chǎn)物底物活性產(chǎn)物清除新活性毒性失活原活性升高抑制劑生物化學(xué)屏障CYPs誘導(dǎo)劑生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)類型Ⅰ相反應(yīng)：包括氧化、還原和水解反應(yīng)Ⅱ相反應(yīng)：結(jié)合毒理學(xué)研究方法毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)可采用整體動(dòng)物、游離的動(dòng)物臟器、組織、細(xì)胞進(jìn)行。根據(jù)所采用的方法不同，可分為體內(nèi)試驗(yàn)(invivotest)和體外試驗(yàn)(invitrotest)。毒理學(xué)還利用受控的人體試驗(yàn)和流行病學(xué)調(diào)查直接研究外源化學(xué)物對(duì)人體和人群健康的影響。研究方法流行病學(xué)研究受控的臨床研究毒理學(xué)體內(nèi)試驗(yàn)毒理學(xué)體外試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)·真實(shí)的暴露條件·在各化學(xué)物之間發(fā)生相互作用·測(cè)定在人群的作用·表示全部的人敏感性·規(guī)定的受控的暴露條件·在人群中測(cè)定反應(yīng)·對(duì)某組人群(如哮喘)的研究是有力的證據(jù)·能測(cè)定效應(yīng)的強(qiáng)度·易于控制暴露條件·能測(cè)定多種效應(yīng)·能評(píng)價(jià)宿主特征的作用（如：性別、年齡、遺傳特征等）和其他調(diào)控因素（飲食等）·可能評(píng)價(jià)機(jī)制·影響因素少，易于控制·可進(jìn)行某些深入的研究（如：機(jī)制，代謝）·人力物力花費(fèi)較少缺點(diǎn)·耗資、耗時(shí)多·Postfacto,（事后性）無健康保護(hù)·難以確定暴露，有混雜暴露問題·可檢測(cè)的危險(xiǎn)性增加應(yīng)達(dá)到2倍以上·測(cè)定指標(biāo)較粗（發(fā)病率，死亡率）·耗資多·較低濃度和較短時(shí)間的暴露·限于較少量的人群（一般<50）·限于暫時(shí)、微小、可逆的效應(yīng)·最敏感的人群一般不適于研究·動(dòng)物暴露與人暴露相關(guān)的不確定性·受控的飼養(yǎng)條件與人的實(shí)際情況不一致·暴露的濃度和時(shí)間的模式顯著的不同于人群的暴露·不能全面反映毒作用，不能作為毒性評(píng)價(jià)和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的最后依據(jù)·難以觀察慢性毒作用體內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)外源化學(xué)物的一般毒性，多在整體動(dòng)物進(jìn)行，例如急性毒性試驗(yàn)，亞急性毒性試驗(yàn)、亞慢性毒性試驗(yàn)和慢性毒性試驗(yàn)等。哺乳動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)是毒理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的研究方法，其結(jié)果原則上可外推到人；但體內(nèi)試驗(yàn)影響因素較多，難以進(jìn)行代謝和機(jī)制研究。體外試驗(yàn)利用游離器官、培養(yǎng)的細(xì)胞或細(xì)胞器、生物模擬系統(tǒng)進(jìn)行毒理學(xué)研究，多用于外源化學(xué)物對(duì)機(jī)體急性毒作用的初步篩檢、作用機(jī)制和代謝轉(zhuǎn)化過程的深入觀察研究。體外試驗(yàn)系統(tǒng)缺乏整體毒物動(dòng)力學(xué)過程，并且難以研究外源化學(xué)物的慢性毒作用。人體觀察通過中毒事故的處理或治療，可以直接獲得關(guān)于人體的毒理學(xué)資料.在新藥的臨床Ⅰ期試驗(yàn)，主要評(píng)價(jià)新藥的安全性。流行病學(xué)研究對(duì)于在環(huán)境中已存在的外源化學(xué)物，可以用流行病學(xué)方法，將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)一步在人群調(diào)查中驗(yàn)證，可從對(duì)人群的直接觀察中，取得動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所不能獲得的資料，優(yōu)點(diǎn)是接觸條件真實(shí)，觀察對(duì)象為人體。藥物一般毒性試驗(yàn)方法一.急性毒性試驗(yàn)二.蓄積性與耐受性試驗(yàn)三.亞急性、亞慢與慢性試驗(yàn)藥物毒性試驗(yàn)的任務(wù)（目的）

1.評(píng)價(jià)藥物的毒性大?。?.評(píng)價(jià)藥物毒作用特征（性質(zhì)）；3.闡明藥物生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化特點(diǎn)；4.尋找藥物毒作用早期檢測(cè)敏感指標(biāo)；5.探索藥物中毒機(jī)制6.了解藥物毒作用的影響因素等。整體動(dòng)物一般毒性試驗(yàn)

1.急性毒性試驗(yàn)

（acutetoxicitytest）

2.亞急性毒性試驗(yàn)

（subacutetoxicitytest）

3.亞慢性毒性試驗(yàn)

（subchronictoxicitytest）

4.慢性毒性試驗(yàn)

（chronictoxicitytest）

5.終生毒性試驗(yàn)

（life-timetoxicitytest）

整體動(dòng)物一般毒性試驗(yàn)染毒期限

試驗(yàn)農(nóng)藥食品添加劑化妝品消毒劑

急性試驗(yàn)1次（24h）←←←

亞急性試驗(yàn)1-4w30d

亞慢性試驗(yàn)3-6m90d＞90d90d

慢性試驗(yàn)小鼠18m←＞6m6m-2y

大鼠24m←整體動(dòng)物特殊毒性試驗(yàn)

1.致癌試驗(yàn)

（carcinogenicitytest）

2.生殖毒性試驗(yàn)

（productiontoxicitytest）

3.小鼠微核試驗(yàn)

（mousemicronucleustest）

4.小鼠顯性致死試驗(yàn)

（mousedominantlethaltest）

5.大鼠染色體畸變?cè)囼?yàn)

（ratchromosomeaberrationtest）

概念：

是指1次染毒或24小時(shí)內(nèi)多次染毒的毒性試驗(yàn)。

目的：

1.評(píng)價(jià)急性毒性大?。ㄇ蟪鯨D50）；

2.了解急性毒作用性質(zhì)；

3.為亞慢性、慢性、致癌等試驗(yàn)提高劑量設(shè)置參考。

一、動(dòng)物急性毒性試驗(yàn)藥物動(dòng)物毒性實(shí)驗(yàn)劑量設(shè)置

試驗(yàn)類別劑量設(shè)組蓄積毒性試驗(yàn)1/20-1/5LD50范圍設(shè)組亞慢性試驗(yàn)1/20-1/5LD50作最高劑量慢性(致癌)試驗(yàn)1/10LD50作最高劑量

化學(xué)物急性毒性分級(jí)（Pascoe）

級(jí)別LD50（mg/kg）

超級(jí)毒＜5

劇毒5-50

高毒50-500

中毒500-5000

低毒5000-15000

實(shí)際無毒＞15000急性毒性分級(jí)與評(píng)價(jià)國(guó)外Pascoe急性毒性分級(jí)WHO急性毒性分級(jí)外來化學(xué)物的急性毒性分級(jí)（WHO）

國(guó)內(nèi)健康相關(guān)產(chǎn)品毒性分級(jí)

國(guó)內(nèi)健康相關(guān)產(chǎn)品毒性分級(jí)

國(guó)內(nèi)健康相關(guān)產(chǎn)品毒性分級(jí)

國(guó)內(nèi)健康相關(guān)產(chǎn)品毒性分級(jí)

表示LD50時(shí)應(yīng)注意標(biāo)明：

動(dòng)物品系；

染毒途徑；

95%可信限范圍。LD50±1.96S例如：異氰酸甲酯大鼠經(jīng)口LD50值為69mg/kg±5.6即63.4～74.6mg/kg。研究意義：

1.求出最大無作用劑量；

2.為慢性毒性試驗(yàn)提供依據(jù)。

基本內(nèi)容：

1.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

2.劑量設(shè)置

3.染毒期限

4.觀察指標(biāo)

5.毒性評(píng)價(jià)二、亞急性、亞慢性與慢性試驗(yàn)(一)亞急性與亞慢性試驗(yàn)基本要求：

1.急性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的敏感動(dòng)物；

2.能滿足試驗(yàn)要求（取血用大鼠，照片用

較大動(dòng)物）；

3.大、小鼠一般每組20只以上，兔、狗大

動(dòng)物一般每組6只以上；

4.雌雄各半；

5.剛斷乳的健康動(dòng)物（亞慢性）。動(dòng)物選擇動(dòng)物實(shí)驗(yàn)外推到人的不確定性動(dòng)物外推到人具有不確定性的原因：①對(duì)外源化學(xué)物的反應(yīng)敏感性，動(dòng)物不能述說涉及主觀感覺的毒效應(yīng)。②染毒劑量高于人實(shí)際接觸的劑量大得多。高劑量外推低劑量的不確定性。③小數(shù)量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物到大量人群外推的不確定性。④接觸人群具有多樣性。以嚙齒類和非嚙齒類動(dòng)物的資料預(yù)測(cè)人的毒性具有不確定性Lumley(1990)和Igarashi（1994）根據(jù)有限的臨床資料報(bào)告對(duì)人的毒性約一半不能由臨床前（動(dòng)物）毒性研究預(yù)測(cè)。Heywood(1983)報(bào)告27個(gè)化學(xué)物（大多為藥品）的靶器官毒性在大鼠和狗（或猴）之間的相符率僅20%。Olson等（1998，2000）報(bào)告131種化學(xué)物對(duì)動(dòng)物的毒性與人的毒性相符率，嚙齒類為45%，非嚙齒類（狗和猴）為65%，合并達(dá)73%。反應(yīng)停事件后發(fā)生的10種最嚴(yán)重的藥物不良反應(yīng)

（Venning,1983）普拉諾爾（Practolol）眼-粘膜-皮膚綜合癥口服避孕藥血栓性栓塞癥止痛藥（非那西丁等）腎損傷降糖靈乳酸性酸中毒擬交感性噴霧劑哮喘致死Clioquinol亞急性脊髓-視神經(jīng)病已烯雌酚子代婦女陰道癌氯霉素再生障礙性貧血氟烷黃疸二甲麥角新堿腹膜后纖維變性WHOWHO在《臨床前藥物安全性實(shí)驗(yàn)原則》的文件中指出：“雖然事先對(duì)生物活性物質(zhì)進(jìn)行了最仔細(xì)徹底的研究，但在給人使用時(shí)總是不可避免地要冒一定的風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

100,000個(gè)新化合物臨床前評(píng)價(jià)100個(gè)進(jìn)行人體試驗(yàn)10個(gè)進(jìn)入市場(chǎng)●●2個(gè)藥物得到回報(bào)新藥開發(fā)成功率動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分組動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的“三個(gè)基本要素”

處理因素

受試對(duì)象

實(shí)驗(yàn)效應(yīng)

（研究因素）（生物學(xué)特征改變）

（受試因素）

(受試動(dòng)物)

（一）對(duì)照性原則

（二）一致性原則

（三）重復(fù)性原則

（四）隨機(jī)性原則

（五）客觀性原則一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本原則(一)對(duì)照性原則對(duì)照目的：

消除或減少非實(shí)驗(yàn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的影響，使動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果評(píng)價(jià)真實(shí)、客觀、可信。

對(duì)照要求：

“同時(shí)、同地、同條件、同操作”

對(duì)照類型：

同體對(duì)照

組間對(duì)照

同體處理前后對(duì)照

（施加處理因素前后）

同體不同部位對(duì)照

（對(duì)稱部位施加或不施加處理因素）

同體交叉處理對(duì)照

（對(duì)稱部位交叉施加處理因素）同體對(duì)照實(shí)驗(yàn)組：

對(duì)照組陰性(正常)對(duì)照組

陽(yáng)性(有效)對(duì)照組

溶劑(實(shí)驗(yàn))對(duì)照組

處理組---劑量水平1

---劑量水平2

---劑量水平3…組間對(duì)照某化學(xué)藥物不溶于水，需用有機(jī)溶劑配制，欲研究該藥治療白細(xì)胞減少癥的療效，其動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)如何？

處理因素—化學(xué)藥物

受試對(duì)象--動(dòng)物（大鼠）

實(shí)驗(yàn)效應(yīng)--白細(xì)胞數(shù)目的觀察

問題：

如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)組？實(shí)例1用動(dòng)物（犬）試驗(yàn)研究針刺“人中穴”對(duì)血壓的影響的研究設(shè)計(jì)：

處理因素--針刺“人中穴”

受試對(duì)象--動(dòng)物（犬）

實(shí)驗(yàn)效應(yīng)--血壓變化

非處理因素--？？實(shí)例2用動(dòng)物（犬）試驗(yàn)研究針刺“人中穴”對(duì)血壓的影響的實(shí)驗(yàn)組設(shè)計(jì)：

不同處理水平