外源化学物的急慢性毒性及其评价课件

1、外源化学物的急慢性毒性及其评价第五章第一节 外源化学物的性质和来源大气中的化学物 食品添加剂与污染物职业性化学物 药物其 它 来源常见的外源化学物：农药及灭鼠药金属及其化合物急性气体中毒有机溶剂苯的氨基及硝基化学物第二节 化学物中毒的临床特点我国四咪唑(驱虫净tetramizole)导致迟发性脑炎，据推算约有20万人 药物致聋哑：1990年我国有聋哑儿童180余万人，其中药物所致耳聋占60，约100余万人，并且每年以2-4万人递增1999年5月在比利时发生的“二噁因污染食品”事件2001年1月，瘦肉精”(盐酸克伦特罗)中毒事件 典型急性中毒事件可大体分为两类： 急性致死性毒性试验 急性非致死性

2、毒性试验 急性毒性试验的类型急性毒性求出受试化合物对一种或几种试验动物的致死剂量(通常以LD50为主要参数)，确定有无毒性、毒性大小、毒作用特点。求出该化合物的剂量反应关系，为亚急性、慢性毒性试验等的剂量选择、种属选择和观察指标的选择等提供依据。确定环境中受试化合物侵入机体的途径，研究化合物在机体的生物转运和生物转化过程及其毒代动力学。研究化合物急性中毒诊断、预防和急救治疗措施。急性毒性二、急性毒性研究的目的 动物试验设计, 应考虑的要素及其要求？实验动物的选择和分组 受试动物的染毒途径和方式的选择 剂量组设计毒性反应指标的选择 选择实验动物的原则：要求在其接触化合物之后的毒性反应应当与人接触

3、该化合物的毒性反应基本一致 应选用两种以上试验动物，常选用大白鼠和小白鼠试验动物操作方便，易于饲养，价格较低，易于获得。 急性毒性三、实验动物的选择 研究内容 实验动物 急性毒性免疫毒性放射病过敏反应呕吐致热反应气体毒物对粘膜的 刺激作用吸入性粉尘药物对皮肤局部作用实质性脏器的毒作用迟发性神经毒性血压变化动脉粥样硬化慢性毒性致畸性致突变性、致癌性大、小鼠大、小鼠、最常用C57BL/6狗、大、小鼠，不宜用兔豚鼠(豚鼠家兔狗小鼠猫青蛙)狗、猫，不宜用草食动物兔 猫 不宜用大鼠小鼠和狗(无汗腺)猫大鼠兔、豚鼠小鼠来亨鸡狗、大鼠、兔兔、鸡、鸽、猴 大鼠、狗大、小鼠、兔小鼠、大鼠实验动物的选择 急性毒性

4、动物分组：均衡性和随机性急性毒性要求各组动物的平均体重及体重的离散度尽可能一致。具体来说是：(1) 实验动物的体重不应超过全体实 验动物平均体重的20%控制离 散度;(2) 每组之间的平均体重相差不应超 过10%控制均衡性。均衡性：四、受试物的来源及染毒途径 经口染毒 经呼吸道染毒 经皮肤染毒 经注射染毒急性毒性灌胃喂食吞咽胶囊空腹给予23h后复食灌胃的体积不超过体重的 12%1.经口染毒灌胃时应注意急性毒性3. 经皮肤染毒人和动物的皮肤厚度皮肤类型 角质层(m) 表皮层(m )完整皮肤(mm) 人猪大鼠无毛小鼠小鼠 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：阴囊前额头皮背部腹部手掌及足掌手背手掌定性试验：小鼠和大鼠的浸尾试验是 常用的定性试验方法。定量试验：在试验动物一脱好毛的部位涂 布受试物，以求该化合物经皮 吸收的剂量反应关系，求经 皮LD50 急性毒性观察项目 评分 红斑与焦痂形成 无红斑 很轻微红斑 易于察觉红斑 中度至严重红斑 严重红斑至轻微焦痂形成水肿形成 无水肿 很轻微水肿 轻度水肿(边缘隆起) 中度水肿(隆起约1cm) 重度水肿(隆起1cm) 01234012 3

6、 4 皮肤反应评价标准 急性毒性 不少外来化合物可引起皮肤接触部位的局部损伤，研究化合物的局部毒性常用皮肤斑贴法或兔耳法及兔结膜囊刺激试验。急性毒性局部作用试验：4. 经注射染毒常用实验动物给予受试物的体积(ml)注射方式 小鼠 大鼠 豚鼠 兔 狗 腹腔肌肉静脉皮下 0.21.00.10.20.20.50.10.5130.20.5120.51 250.20.5150.52 5100.5131013 51525515310 急性毒性五、毒性反应的观察与检查 气管或系统观察项目中毒后常见的表现CNS和神经肌肉系统植物神经系统呼吸系统泌尿生殖系统皮肤和被毛眼睛 行为运动状态对刺激反应性脑脊髓反射肌肉

7、张力瞳孔大小腺体分泌鼻呼吸表现阴户 乳腺阴茎颜色张力眼睑 眼球 角膜 体位异常 叫声异常 活动异常 呆卧少动 痉挛 抽搐 震颤 强直 麻痹 运动失调易兴奋 感觉迟钝或过敏 反应低下或过高减弱或消失松驰或紧张散大或缩小流涎 流泪鼻孔溢液 鼻翼扇动徐缓 过速 困难 衰竭肿胀 分泌物增多 会阴部污秽脱出皮肤充血 紫绀 被毛蓬松 污秽眼球突出，充血，角膜混浊，血性分泌物 急性毒性 中毒症状的观察是了解该化合物急性毒性的十分重要的一环，是补充LD50这个参数不足的重要方面。故应详细地观察动物的中毒症状、发生发展过程及转归，死亡前症状特点，死亡时间等。这有助于揭示化合物甚至同类化合物的不同衍生物的急性毒性

8、特征。急性毒性第二节 急性毒性的主要指标 一、致死性急性毒作用指标 (一) LD50及其相关指标绝对致死量(absalute lethal dose, LD100) 是指引起一群机体全部死亡的最小剂量。一群是一个广泛的概念，可能包括10、 50 、100或更多。急性毒性急性毒性半数致死浓度(LC50):引起一群个体50%死亡所需浓度，一般以mg/m3表示空气中外源化合物的浓度，以mg/L表示水中外源化合物的浓度。最小致死剂量(minimum lethal dose, MLD或LD01)是指在一群机体中仅引起个别发生死亡的最低剂量。低于此剂量即不能使机体出现死亡。最大耐受剂量(maximal l

9、ethal dose, MTD或LD0) 是指在一群个体中不引起死亡的最高剂量。接触此剂量的个体可以出现严重的毒性作用，但不发生死亡。 急性毒性(二)LD50的测定 预 试: 求出LD0和 LD100急性毒性正式试验：剂 量 组：LD100之间安排5-7个剂量组， 10只/组组 距：0.65-0.85倍。计算方法：寇氏法和概率单位法最常用(三)LD50应用中的注意问题 试验条件的同一性 不能反应这个化合物引起的中毒特征 因此，有助于补充LD50参数不足的方法，除了中毒症状的描述之外，还有一个参数是求化合物的急性毒作用带(acute effect zone)。急性毒性为何常用LD50或作为表示或

10、衡量化合物急性毒性指标的理由 代表性好：动物死亡数的频数分布情况， 60-70%的死亡动物集中在LD50附近。 敏感性高：典型的剂量反应曲线为S 型，LD50斜度较大，50%剂量稍有变化， 即可引起死亡率的明显改变。重现性好：实验证明死亡率50%处其致死 量非常一致，与LD100 和LD0等相比有更 高的重现性。急性毒性不能反映非致死性中毒、形态和功能 变化等；它是一系列实验动物的统计值； LD50仅能反映一个点的情况，而剂量 死亡曲线的斜度不同，即使LD50相同， 其危险性也不同。急性LD50的观察时间短促，会漏失对 动物双相死亡现象的认识。急性毒性LD50的缺点：毒作用带(acute ef

11、fect aone) ：是指化合物毒性上线和毒性下限的比值，表示引起试验动物死亡剂量和最低毒作用剂量之间的剂量范围。急性毒作用带通常是以LD50值与急性阈剂量的比值表示，即ZacLD50/Limac急性毒性 亦称最小有作用剂量(minimal effect level)，使机体某项灵敏的观察指标发生异常变化或使机体出现损害作用所需的最低剂量。或指在实验总体中的一组受试动物中个别动物出现毒性效应的最低剂量，在该剂量下的任何剂量均不应再出现毒性效应。这一比值的大小可以反应急性阈剂量与D50距离的宽窄。比值越大，表明化合物引起急性死亡的危险性越小，反之则越大。 急性毒性急性毒作用阈(acute th

12、reshold level, Limac)第三节 急性毒性的评价 农药的急性毒性分级级 别 大鼠经口LD50(mg/kg) 大鼠经皮LD50(mg/kg/4h) 大鼠吸入LD50(mg/m3)2h剧 毒高 毒中等毒低 毒 500 2000 2000 急性毒性工业毒物急性毒性分级 毒性分级 小鼠一次经口LD50(mg/kg) 小鼠吸入2hLD50(ppm) 兔经皮LD50(mg/kg) 剧毒高毒中等毒 低毒 微毒 10000 50000 5000 急性毒性外源性化合物经口急性毒性分级标准急性毒性分级 大鼠经口LD50(mg/kg) 大约相当体重70kg人的致死剂量 6级(低毒)5级(剧毒)4级(

13、中等毒)3级(低毒)2级(实际无毒)1级(无毒)15000稍尝，1050g急性毒性外源化合物的急性毒性分级(WHO) 急性分级 大鼠经口LD50(mg/kg) 6只大鼠吸入4h，死亡2-4只浓度(ppm) 兔经皮LD50 (mg/kg体重) 对人可能致死的估计量 g/kg体重 g/60kg体重剧 毒 1 10 5 15 1000 急性毒性第六章 亚慢性和慢性毒性及其评价 研究外来化合物的亚慢性和慢性毒性作用是是全面评价外来化合物的安全性的主要内容之一，而且也为制订卫生标准提供实验动物的试验依据。 为查明化合物的慢性中毒往往进行蓄积试验，以初步判断有无慢性中毒的可能，并且也有必要进行亚急性或亚慢

14、性毒性试验作为筛选慢性毒性试验所需要观察的毒性效应指标。第一节 蓄积效应及其评价 蓄积毒性(cumulative toxicity)是指低于一次中毒剂量的外源化学物质，反复地与机体接触一定时间后指使机体出现的中毒作用。用于观察研究上述致毒作用过程的试验称为蓄积毒性试验(cumulative toxicity test)。一、基本概念 当外源性化学物连续、反复进入机体，而且进入的速度(或总量)超过代谢转化和排出的速度(或总量)时，该物质就又可能在体内蓄积而产生蓄积毒性。 物质蓄积: 指外源性化学物反复地进入机体 内，在体内的吸收量大于排出量， 并在体内逐步积累的过程。功能蓄积: 指不断进入机体的

15、外源化学物， 对机体反复作用并引起功能发生 的改变累积加重，最后导致出现 损害作用的过程。 蓄积作用可分为(一)蓄积系数法蓄积系数(cumulative coefficient, Kcum)指多次染毒使半数动物出现毒性效应的总有效剂量(ED50(n)与一次染毒半数有效量(ED50(1)之比值，毒性效应包括死亡。半数有效量(median effective dose, ED50)指某一物质使50%试验动物产生效应的剂量。 Kcum=ED50(n)/ED50(1) 或: Kcum=LD50(n)/LD50(1)Kcum越小，蓄积毒作用越大。二、评价毒物蓄积性的方法生物半减期(biological

16、half time, 简称T1/2)指进入机体的外源化学物质通过机体的生物转运和生物转化作用过程而被消除一半所需要的时间。外源化学物在体内的生物半减期越长，在体内的蓄积毒性作用就越大。(二)生物半减期法第二节 亚慢性毒性及其评价 一、亚慢性毒性及其试验目的亚慢性毒性(subchronic toxicity)也称亚急性毒性，是指实验动物连续多日接触较大剂量(小于急性LD50的剂量)外来化合物所出现的中毒效应。为慢性毒性研究作选择剂量的准备， 即求出亚慢性毒性的阈剂量或 NOAEL；为慢性毒性研究毒性反应观察指标作 筛选；分析该化合物作用的可能靶部 位；亚慢性毒性试验的目的环境与食品毒理学：36月

17、工业毒理学：13月现主张用90天喂养试验代替亚慢性毒性试验。二、亚慢性毒性的试验期限(一)试验动物的选择： 应为急性毒性试验已证明对受试物敏感的物种与品系。一般选择两种试验动物，如啮齿类和非啮齿类，雌雄兼用。三、试验动物的饲养环境及染毒途径(二)试验动物的饲养环境(三)染毒途径亚慢性毒性试验染毒途径的选择应考虑两点：人类实际接触该化合物的途径和方式；预期进行慢性毒性试验的接触途径和 方式一致。 具体有经口、经皮、经呼吸道亚慢性试验的上限剂量，需控制在试验动物接触受试化合物的整个过程中，不发生死亡或仅有个别动物死亡，但有明显的中毒效应，或靶器官出现典型的损伤。此剂量的确定可参考两个数值：一是急性

18、毒性的阈剂量，二是以此化合物LD50值的1/20-1/5为最高剂量。最低剂量组动物应不出现毒性效应，接近亚慢性阈剂量水平，中间设12个剂量组，应出现轻微的中毒效应。各剂量组之间的组距至少应大于2倍。同时设正常对照组，便于排除实验动物在试验期间随着年龄增长而发生的某些生理生化变化以及与受试物无关的疾病或死亡。四、剂量选择与剂量分组五、观察指标 (一)一般性指标1一般综合性观察指标：为非特异性外 观指标，是外来化合物对具体毒性 作 用的综合性的总体反映。 体重 食物利用率 脏器系数或称脏/体比值 2一般生化指标：血象和肝、肾功能的检测 (二)病理学检查 亚慢性毒性试验应重视病理学的检查 (三)特异

19、指标 分析急性毒性作用特征 分析化合物的特殊基团第三节 慢性毒性及其评价 慢性毒性(chronic toxicity):指外源性化合物质长时间(大于1/10生命期)少量反复作用于机体后所引起的损害作用。研究受试动物长时间少量反复接触受试物，所致损害作用的试验称慢性毒性试验(chronic toxicity test).一、概念和目的最大无作用剂量(maximal no effect level, MNEL) 亦称未观察到作用的剂量，是指在一 定时间内一种外源化合物按一定方式或 途径与机体接触后，根据目前的认识水 平，用最为灵敏的试验方法和观察指标， 未能观察到对机体造成的任何损害作用 或使机体

20、出现异常反应的最高剂量。 最大无作用剂量的确定系根据亚慢性 试验或慢性毒性试验的结果，是评定外来 化合物对机体损害作用的主要依据。以此 为基础可制订一种外来化合物的每日容许 摄入量(acceptable daily intake, ADI)和最 高容许浓度(maximal allowable concentration, MAC)。 指在一定时间内一种外源化合物按一定方式或途径与机体接触后，能使某项观察指标开开始出现异常变化或使机体开始出现损害所需要的最大剂量，也称中毒阈剂量或中毒阈值。 最小有作用剂量(minimal effect level)最小有作用浓度则表示环境中某种化合物能引起机体开

21、始出现某种损害作用所必需的最低浓度。略高于最大无作用剂量或最大无作用浓度的剂量或浓度，即为最小有作用剂量或最小有作用浓度。 确定外来化合物的毒性下限，即长期 接触该化合物可以引起机体危害的阈 剂量和无作用剂量。为进行该化合物的危险性评价与制订 人接触该化合物的安全限量提供毒理 学依据。如最高容许浓度，每日容许 摄入量(acceptable daily intake,简称 ADI, 以mg/kg体重/d表示)等。慢性毒性试验的目的二、慢性毒性试验期限 慢性毒性试验实验动物接触外来化合物的期限究竟多长为宜，应以实验具体要求和所使用的动物物种而定。一般认为工业毒理学大于6月，环境与食品毒理1年至2年。期限(月) 相当生命(%) 相当于人(月) 相当生命(%)相当于