第6章 化学毒物的一般毒性作用

第六章化学毒物

的一般毒性作用基础毒性

一般毒性作用急性毒性短期毒性（重复剂量毒性，14-30天连续接触）亚慢性毒性慢性毒性第一节急性毒性作用及其评价一、急性毒性的定义急性毒性(acutetoxicity)是指机体(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)内所发生的快速强烈的毒性效应，包括一般行为、外观改变、大体形态变化以及死亡效应。二、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)以及其它的急性毒性参数，了解急性毒作用强度。②通过观察动物中毒表现和死亡的情况，了解急性毒作用性质、可能的靶器官和致死原因，提供化学毒物的急性中毒资料、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

。三、急性毒性试验设计(一)实验动物[原则]：①急性毒性试验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实验动物。②动物易于获得③品系纯化④价格较低和易于饲养等条件⑤最好用两种及以上种属的动物

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。而急性吸入毒性试验和经口急性毒性试验则优先考虑大鼠。⒉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进行试验，而且须是未曾交配和受孕的动物。例如：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％。

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，一般急性毒性试验对动物性别要求为雌雄各半。如果在预试验时发现化学毒物(如农药)对雌、雄动物毒效应的敏感性有明显差异，则应单独分别求出雌性与雄性动物各自的LD50。如果试验是为致畸试验作准备，也可仅作雌性动物的LD50测试。

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只分组原则——随机化原则

随机数字表5.禁食经消化道染毒时，要求试验前对动物禁食大鼠、小鼠——隔夜禁食；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，但在禁食时要保障饮水。6.实验动物的预检选择健康动物1~2周的检疫期（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（三）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，然后再设计剂量分组。LD50的计算方法常用寇氏法、概率单位法、霍恩法等。③找出与受试化学毒物结构与理化性质近似的化学物的毒性资料，并以文献资料中相同的动物种系和相同接触途径所测得的LD50(LC50)值作为受试化学物的预期毒性中值。2．预试验

①设定以此预期值作为待测化学物的中间剂量组，并在该剂量的上下各设计l一2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。可根据以下公式计算出剂量分组：

i=(lgLD90-lgLD10)／(n-1)或：i=(lgLD100-lgLD0)／(n-1)

式中i为组距(相邻的两个剂量组对数剂量之差)；

n为设计的剂量组数。3．正式试验;

一般来说、根据试验设计所选用的LD50计算方法来确定组数。例如几率单位法、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，即是第二个剂量组的对数剂量，依此类推直至最高剂量组，查各自的反对数即得出各组剂量的真实值。

123456LgLD0LgLD0+iLgLD0+2iLgLD0+3iLgLD0+4i•••

（四）染毒途径的选择:

染毒途径（exposureroutes）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。

经口(胃肠道)接触

:

灌胃:小鼠0.2

1.0ml/只或0.1

0.5ml/10g;

大鼠一次灌胃体积不超过5ml/只家兔不超过10ml/2kg

狗不超过50ml/10kg

吞咽胶囊:掺入饲料法经呼吸道接触

:

静式吸入动式吸入

经皮肤接触

:注射途径接触:

（五）试验周期与毒效应观察1.中毒症状

2.体重在观察试验动物中毒症状的过程中，应同时观察体重的变化。体重可以反映动物中毒后的整体变化。体重改变的原因很多：若化学毒物刺激或损伤消化道可出现试验动物饮食减少甚至拒食，表现为体重减轻。若化学毒物引起腹泻，将影响食物吸收和利用，体重也会减轻。如果化学毒物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。所以，对存活动物尤其是对低于LD50剂量组的存活动物，应在观察期14天内称量其体重的变化．以便了解受试物引起毒效应的持续时间。3.病理检查及其他指标:急性毒性试验中，对死亡的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，如脏器大小、外观、色泽的变化，有无充血、出血、水肿或其它改变；对有改变的脏器进行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。根据试验需要可进一步扩大观察项目，如体温、心电图、脑电图或进行某些生化指标测定等。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，可为深人研究化学物的毒作用机制提供参考。

急性毒性试验常用的毒性参数：LD50/LC50Zac

（LD50/Limac）LD84/LD16(或LC84／LC16)

剂量—反应曲线斜率

(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，更需要的是生理学、血液学及其它化验检查所提供的深入细致的毒性信息。LD50应用中的有关问题意义标准化毒作用强度，评价毒性大小计算治疗指数，计算药效剂量与毒性剂量的距离为后续毒性试验剂量选择提供参考获得生物利用度信息推测人类中毒剂量与特征，为临床监测提供参考局限评价新药或化学物，有效信息较少波动大，影响因素多物种差异的影响大动物消耗量大

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，更需要的是生理学、血液学及其它化验检查所提供的深入细致的毒性信息。急性毒性替代试验固定剂量法急性毒性分级法上-下移动法/阶梯法外源化学物急性毒性分级（WHO）毒性分级大鼠一次经口LD50(mg/kg)6只大鼠吸入4小时，死亡2~4只的浓度(ppm)兔经皮LD50(/mg/kg)对人可能致死的估计量g/kg总量(g/60kg)剧毒<1<10<5<0.050.1高毒1~10~5~0.05~3中等毒50~100~44~0.5~30低毒500~1000~350~5~250实际无毒5000~10000~2180~>15>1000我国食品毒理急性毒性分级法(1994)急性毒性分级大鼠经口LD50(mg/kg)大致相当于70kg人的致死量6级(极毒)<1稍尝,<7滴5级(剧毒)1~507滴~1茶匙4级(中等毒)51~5001茶匙~35克3级(低毒)501~500035~350克2级(实际无毒)5001~15000350~1050克1级(无毒)>15000>1050克第二节蓄积毒性作用

及其评价化学毒物进入机体后，经过生物转化以代谢产物或化学物原型排出体外。但是，当化学毒物反复多次给动物染毒，化学毒物进入机体的速度(或总量)超过代谢转化的速度和排泄的速度(或总量)时，化学毒物或其代谢产物就有可能在机体内逐渐增加并贮留，这种现象称为化学毒物的蓄积作用(accumulation)。一、基本概念蓄积作用实际上有二个含义：

物质蓄积(materialaccumulation)

功能蓄积(functionalaccumulation)化学毒物的蓄积作用是发生慢性中毒的物质基础，因此研究化学毒物在机体内的蓄积性是评价化学毒物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，了解化学毒物蓄积毒性的强弱，并为慢性毒性试验及其他有关毒性试验的剂量选择提供参考。(一)蓄积系数法

蓄积系数(accumulationcoefficient)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，即：K＝ED50(n)/ED50(1)K＝LD50(n)/LD50(1)二、蓄积毒性试验方法及其评价

1．固定剂量法：一般常选用大、小鼠灌胃或腹腔注射方法进行染毒。先求出LD50，然后选取相同条件的40只(或更多)实验动物，分为两组，一为染毒组，一为对照组，每组至少20只，雌雄各半。试验组在1／20～l／50LD50的范围内选定一个剂量，每日以固定剂量、定时和相同途径进行染毒,试验期间观察记录每组动物死亡数。当试验组累积发生一半动物死亡即可终止试验。此时，计算累积总接触剂量[LD50