临床毒理学第二讲课件

临床毒理学第二讲外来化合物的生物转运和生物转化外源化学物暴露吸收分布代谢排泄靶器官分子细胞器官毒效应终毒物排泄(E)代谢(M)分布(D)吸收(A)生物转运生物转化酶机体对化学毒物进行生物转运和生物转化的途径外源化学物在体内的生物转运生物膜与生物转运流动镶嵌模型磷脂双分子层

影响化学毒物简单扩散方式的因素：①膜两侧的浓度梯度(c1一c2)②膜的面积A与膜的厚度d③脂溶性(亲脂性):脂/水分配系数(1ipid／waterpartitioncoefficient)④化学毒物的电离(ionization)和解离(dissociation)状态:解离型极性大,脂溶性极小,难以扩散；而非解离型极性小,脂溶性极大,容易挎膜扩散。简单扩散是来化合物在体内生物转运的主要方式。Filtration：定义：化学物质透过生物膜上的亲水性孔道的过程（由蛋白质亲水性氨基酸构成）。大部分细胞的膜孔都较小(约0．4nm)，只能通过分子量小于100、不带电荷的极性分子如水、乙醇、尿素、乳酸等水溶性小分子和02、C02等气体分子。毛细血管和肾小球的膜上具有较大的孔(约4nm)，可通过分子量小于白蛋白(分子量60000)的分子。Simplediffusionandfiltration3主动转运（activetransport）定义：指细胞消耗能量将物质(非脂溶性小分子物质)由膜的低浓度一侧向高浓度的一侧转运的过程。特点：①可逆浓度梯度转运，需消耗能量②需有载体参加，载体具有饱和性和选择性③两种结构相似的化合物还可出现竞争性抑制。主动转运机理对胃肠道吸收、特别是化合物通过肾脏和肝脏的排出过程具有重要意义。activetransport（2）胞吐(exocytosis)：某些大分子物质由细胞内转运到细胞外时，也可通过此种方式，又称为出胞作用。生理状态下见于细胞的分泌活动，如内分泌细胞分泌激素、神经细胞分泌递质属于出胞作用。cytosis经胃肠道吸收化学毒物的吸收可发生在整个胃肠道

在消化道吸收的主要部位是小肠，其次是胃。影响吸收的因素：pH值、脂溶性、解离常数、消化道内容物的数量和性质、胃肠的蠕动和排空速度以及肠道菌丛。经呼吸道吸收肺泡数量众多（成人约30亿个）表面积大（成人约为140

m2）肺泡气与血液之间的距离很短（只隔有肺泡上皮和毛细血管内皮细胞，厚度约1μm）毛细血管密布成网（总长度约为2000km）血液灌注量大。经皮肤吸收一般认为具有较好脂溶性、且兼有一定水溶性的物质易于经皮吸收。高脂溶性或高水溶性物质经皮吸收困难。经其它途径吸收静脉注射皮下注射肌肉注射不同给药途径吸收速度比较腹腔注射>吸入>舌下>直肠>肌内注射>皮下注射>口服>皮肤化学物的排泄最重要的途径是经肾脏随尿液排泄，其次是随粪便排泄，经肺排出的主要是气态物质。此外，一些化学毒物还可随脑脊液、乳汁、汗液、唾液等分泌物以及毛发和指甲排出体外。化学物的排泄外来化合物的生物转化代谢解毒和代谢活化（如农药中的对硫磷）致癌物的生物转化生物转化酶（enzyme)细胞色素P-450(CYPs)肾肝肠毒性产物底物活性产物清除新活性毒性失活原活性升高抑制剂生物化学屏障CYPs诱导剂生物转化反应类型Ⅰ相反应：包括氧化、还原和水解反应Ⅱ相反应：结合毒理学研究方法毒理学实验可采用整体动物、游离的动物脏器、组织、细胞进行。根据所采用的方法不同，可分为体内试验(invivotest)和体外试验(invitrotest)。毒理学还利用受控的人体试验和流行病学调查直接研究外源化学物对人体和人群健康的影响。研究方法流行病学研究受控的临床研究毒理学体内试验毒理学体外试验优点·真实的暴露条件·在各化学物之间发生相互作用·测定在人群的作用·表示全部的人敏感性·规定的受控的暴露条件·在人群中测定反应·对某组人群(如哮喘)的研究是有力的证据·能测定效应的强度·易于控制暴露条件·能测定多种效应·能评价宿主特征的作用（如：性别、年龄、遗传特征等）和其他调控因素（饮食等）·可能评价机制·影响因素少，易于控制·可进行某些深入的研究（如：机制，代谢）·人力物力花费较少缺点·耗资、耗时多·Postfacto,（事后性）无健康保护·难以确定暴露，有混杂暴露问题·可检测的危险性增加应达到2倍以上·测定指标较粗（发病率，死亡率）·耗资多·较低浓度和较短时间的暴露·限于较少量的人群（一般<50）·限于暂时、微小、可逆的效应·最敏感的人群一般不适于研究·动物暴露与人暴露相关的不确定性·受控的饲养条件与人的实际情况不一致·暴露的浓度和时间的模式显著的不同于人群的暴露·不能全面反映毒作用，不能作为毒性评价和危险性评价的最后依据·难以观察慢性毒作用体内试验检测外源化学物的一般毒性，多在整体动物进行，例如急性毒性试验，亚急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验等。哺乳动物体内试验是毒理学标准的研究方法，其结果原则上可外推到人；但体内试验影响因素较多，难以进行代谢和机制研究。体外试验利用游离器官、培养的细胞或细胞器、生物模拟系统进行毒理学研究，多用于外源化学物对机体急性毒作用的初步筛检、作用机制和代谢转化过程的深入观察研究。体外试验系统缺乏整体毒物动力学过程，并且难以研究外源化学物的慢性毒作用。人体观察通过中毒事故的处理或治疗，可以直接获得关于人体的毒理学资料.在新药的临床Ⅰ期试验，主要评价新药的安全性。流行病学研究对于在环境中已存在的外源化学物，可以用流行病学方法，将动物实验的结果进一步在人群调查中验证，可从对人群的直接观察中，取得动物实验所不能获得的资料，优点是接触条件真实，观察对象为人体。药物一般毒性试验方法一.急性毒性试验二.蓄积性与耐受性试验三.亚急性、亚慢与慢性试验药物毒性试验的任务（目的）

1.评价药物的毒性大小；2.评价药物毒作用特征（性质）；3.阐明药物生物转运和生物转化特点；4.寻找药物毒作用早期检测敏感指标；5.探索药物中毒机制6.了解药物毒作用的影响因素等。整体动物一般毒性试验

1.急性毒性试验

（acutetoxicitytest）

2.亚急性毒性试验

（subacutetoxicitytest）

3.亚慢性毒性试验

（subchronictoxicitytest）

4.慢性毒性试验

（chronictoxicitytest）

5.终生毒性试验

（life-timetoxicitytest）

整体动物一般毒性试验染毒期限

试验农药食品添加剂化妆品消毒剂

急性试验1次（24h）←←←

亚急性试验1-4w30d

亚慢性试验3-6m90d＞90d90d

慢性试验小鼠18m←＞6m6m-2y

大鼠24m←整体动物特殊毒性试验

1.致癌试验

（carcinogenicitytest）

2.生殖毒性试验

（productiontoxicitytest）

3.小鼠微核试验

（mousemicronucleustest）

4.小鼠显性致死试验

（mousedominantlethaltest）

5.大鼠染色体畸变试验

（ratchromosomeaberrationtest）

概念：

是指1次染毒或24小时内多次染毒的毒性试验。

目的：

1.评价急性毒性大小（求出LD50）；

2.了解急性毒作用性质；

3.为亚慢性、慢性、致癌等试验提高剂量设置参考。

一、动物急性毒性试验药物动物毒性实验剂量设置

试验类别剂量设组蓄积毒性试验1/20-1/5LD50范围设组亚慢性试验1/20-1/5LD50作最高剂量慢性(致癌)试验1/10LD50作最高剂量

化学物急性毒性分级（Pascoe）

级别LD50（mg/kg）

超级毒＜5

剧毒5-50

高毒50-500

中毒500-5000

低毒5000-15000

实际无毒＞15000急性毒性分级与评价国外Pascoe急性毒性分级WHO急性毒性分级外来化学物的急性毒性分级（WHO）

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LD50时应注意标明：

动物品系；

染毒途径；

95%可信限范围。LD50±1.96S例如：异氰酸甲酯大鼠经口LD50值为69mg/kg±5.6即63.4～74.6mg/kg。研究意义：

1.求出最大无作用剂量；

2.为慢性毒性试验提供依据。

基本内容：

1.实验动物

2.剂量设置

3.染毒期限

4.观察指标

5.毒性评价二、亚急性、亚慢性与慢性试验(一)亚急性与亚慢性试验基本要求：

1.急性试验中发现的敏感动物；

2.能满足试验要求（取血用大鼠，照片用

较大动物）；

3.大、小鼠一般每组20只以上，兔、狗大

动物一般每组6只以上；

4.雌雄各半；

5.刚断乳的健康动物（亚慢性）。动物选择动物实验外推到人的不确定性动物外推到人具有不确定性的原因：①对外源化学物的反应敏感性，动物不能述说涉及主观感觉的毒效应。②染毒剂量高于人实际接触的剂量大得多。高剂量外推低剂量的不确定性。③小数量实验动物到大量人群外推的不确定性。④接触人群具有多样性。以啮齿类和非啮齿类动物的资料预测人的毒性具有不确定性Lumley(1990)和Igarashi（1994）根据有限的临床资料报告对人的毒性约一半不能由临床前（动物）毒性研究预测。Heywood(1983)报告27个化学物（大多为药品）的靶器官毒性在大鼠和狗（或猴）之间的相符率仅20%。Olson等（1998，2000）报告131种化学物对动物的毒性与人的毒性相符率，啮齿类为45%，非啮齿类（狗和猴）为65%，合并达73%。反应停事件后发生的10种最严重的药物不良反应

（Venning,1983）普拉诺尔（Practolol）眼-粘膜-皮肤综合症口服避孕药血栓性栓塞症止痛药（非那西丁等）肾损伤降糖灵乳酸性酸中毒拟交感性喷雾剂哮喘致死Clioquinol亚急性脊髓-视神经病已烯雌酚子代妇女阴道癌氯霉素再生障碍性贫血氟烷黄疸二甲麦角新碱腹膜后纤维变性WHOWHO在《临床前药物安全性实验原则》的文件中指出：“虽然事先对生物活性物质进行了最仔细彻底的研究，但在给人使用时总是不可避免地要冒一定的风险。”

100,000个新化合物临床前评价100个进行人体试验10个进入市场●●2个药物得到回报新药开发成功率动物实验设计与分组动物实验的“三个基本要素”

处理因素

受试对象

实验效应

（研究因素）（生物学特征改变）

（受试因素）

(受试动物)

（一）对照性原则

（二）一致性原则

（三）重复性原则

（四）随机性原则

（五）客观性原则一、实验设计基本原则(一)对照性原则对照目的：

消除或减少非实验因素对实验效应的影响，使动物实验的结果评价真实、客观、可信。

对照要求：

“同时、同地、同条件、同操作”

对照类型：

同体对照

组间对照

同体处理前后对照

（施加处理因素前后）

同体不同部位对照

（对称部位施加或不施加处理因素）

同体交叉处理对照

（对称部位交叉施加处理因素）同体对照实验组：

对照组阴性(正常)对照组

阳性(有效)对照组

溶剂(实验)对照组

处理组---剂量水平1

---剂量水平2

---剂量水平3…组间对照某化学药物不溶于水，需用有机溶剂配制，欲研究该药治疗白细胞减少症的疗效，其动物试验设计如何？

处理因素—化学药物

受试对象--动物（大鼠）

实验效应--白细胞数目的观察

问题：

如何设计试验组？实例1用动物（犬）试验研究针刺“人中穴”对血压的影响的研究设计：

处理因素--针刺“人中穴”

受试对象--动物（犬）

实验效应--血压变化

非处理因素--？？实例2用动物（犬）试验研究针刺“人中穴”对血压的影响的实验组设计：

不同处理水平