化学毒物的一般毒性作用

化学毒物的一般毒性作用

“毒物”是因条件不同而决定的，不是一个绝对的概念。和我们日常生活密切相关的食物、药物和毒物，在本质上讲可因条件的不同而互相转换。

外来化学物在一定剂量、一定接触时间和接触方式下对试验动物产生的综合毒效应称为一般毒性作用（generaltoxicity），又称基础毒性（basictoxicity）。一般毒性作用根据接触毒物的时间长短又可分为急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性。相应的试验称急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验。

一般毒性试验的方法第一节急性毒性作用及其评价

急性毒性作用(acutetoxicity)是指机体（人或试验动物）一次接触或在24h内多次接触外来化学物短期内所产生的健康损害作用和致死效应。

二、急性毒性试验目的

外来化学物的急性毒作用试验称急性试验（acutetest），是指一次给予或24h内多次给予受试物后，短时间内动物所产生的毒性反应，包括致死或非致死的指标参数。

急性毒性试验目的

可确定受试物的致死剂量、有效剂量和某种效应的急性阈剂量等表示剂量―效应关系的参数。外来化学物的急性毒性试验是认识与研究其对机体毒性效应的第一步。

①通过试验测定毒物的致死剂量以及其他急性毒性参数，以LD50最主要的参数，并根据LD50进行急性毒性分级。其它的急性毒性参数还有LD100

，LD01

，LD0。②通过观察动物中毒表现，毒作用强度和死亡情况，初步评价毒物对机体的毒效应特征、可能的靶器官和剂量—反应（效应）关系和对人体产生损害的危险性。③为后续的亚慢性、慢性毒性试验研究及其他毒理试验提供接触剂量设计依据，并为选择观察指标提出建议。④提供毒理学机制研究的初步线索。三、急性毒性试验设计

外来化学物的毒性作用是通过生物体表现出来的；化学物进入机体的剂量、方式（经口、经呼吸道、经皮肤）和时间分布（一次给予或反复多次）等，都是影响毒性作用的重要因素。所以，急性毒性试验设计包括选择动物种类、受试物剂量、观察指标及计算方法等。（一）实验动物的选择

原则：要求在其接触受试物之后的毒性反应与人接触该受试物的毒性反应基本一致。1．动物种属选择：啮齿类动物（大鼠和小鼠

，家兔）、猫和狗、猪、灵长目动物

急性毒性试验中，应尽量选择对化学物毒性反应与人近似的动物，要求试验操作方便、易于饲养管理、易于获得且价格较低的动物。为更好地预测其对人的危害，要求选择两种或两种以上的试验动物，最好一种为啮齿类，另一种为非啮齿类，分别求出其急性毒作用参数。2.

动物品系、性别及年龄的选择：“纯种”动物、雌雄各半、初成年者

试验前应有1~2周的检疫观察期、体重相差在10%以内的健康动物、实验前应隔夜空腹，饮水不限

esp.食品禁食（二）各剂量组动物数及实验动物分组

每个剂量组，小鼠应不少于10只，大鼠6～8只，家兔4～6只。实验动物分组时，原则上要求所有动物分配到各组的机会均等，以消除或尽量降低动物的个体差异对实验结果的影响。随机分组

（三）实验动物喂养环境

室温应控制在（22±3）℃，家兔可控制在（20±3）℃，相对湿度30%～70%，无对流风。人工昼夜，常规饲料，自由饮水。每笼动物数以不干扰动物个体活动及不影响试验观察为度，必要时单笼喂养。

（四）剂量选择及剂量分组

预试验：预期毒性中值

LD50（LC50）

i＝（logLD90－logLD10）／（n－1）或i＝（logLD100－logLD0）／（n－1）

剂量组的设置应依据预试验结果而定，一般最高最低两剂量组间差别较大者，则组数及每组动物数应较多。最高最低剂量如相差2～4倍，至少应设3～4组；相差4～9倍者，至少应设4～5组；相差10倍以上者，至少应设6个组。一般说来，最高最低剂量多在10倍以内，通常设置5～7个剂量组。

（五）实验动物染毒方法

1.经口（胃肠道）接触：灌胃、掺入饲料法、吞咽胶囊

2.

经呼吸道接触：一是吸入接触；另一个是将受试物注入实验动物气管－肺内3.经皮肤接触：角质层完整的皮肤

（六）试验周期以2周为宜

（七）观察指标

1.致死剂量或浓度：LD50（LC50）2.症状观察、病理学检查和其它指标观察：中毒症状、死亡与死亡时间观察、体重试验、其它指标

四、急性毒性评价

LD50是急性毒性分级的主要依据。

剂量－反应曲线的斜率致死效应的发生时间

急性毒作用带（Zac）

急性毒性替代试验1.固定剂量法：不以动物死亡为观察终点；利用预先选定的或固定的一系列剂量染毒，通常5、50、500mg/kg，最高2000mg/kg。欧共体的急性经口毒性分级标准：高毒，LD50<25mg/kg，有毒25～200，有害200～2000，不分级>2000进展30个化合物经典和固定法结果一致性为80.2％；平均使用动物：固定法14.8只，经典法24.2只。急性毒性替代试验2.急性毒性分级法：以动物死亡为观察终点；分阶段试验法。每阶段3只动物，根据死亡数，平均经2～4个阶段即可判断急性毒性。进展急性毒性替代试验3.上－下移动法或阶梯法：（不）以动物死亡为观察终点；选定初始剂量，由第1只动物的反应决定第2只的剂量，上下法和经典法一致性为23/25；上下法和固定剂量法一致性为16/20。平均使用动物数量（只）：单性别6～10只。进展局部刺激试验了解外源物对皮肤、眼睛的局部刺激性和腐蚀性。1.眼刺激试验：家兔4只；结膜、角膜、虹膜；观察7～21天2.皮肤原发性刺激试验：单/多次；完整/破损皮肤；豚鼠和家兔；观察<14天3.皮肤致敏试验：豚鼠；14天进展第二节蓄积毒性作用及其评价

大多数外来化学物进入机体后，经过复杂的生物转化和生物转运过程，最后将从体内消除。如果一种外来化学物反复多次进入机体而且其前次进入剂量尚未完全消除，则这一化学物在体内的总量将不断增加并贮留，这种现象称为化学物的蓄积作用。

外来化学物在体内的蓄积一般包括两层含义物质蓄积：当化学物进入机体后，在体内消除的数量少于输入的数量，导致该化学物或其代谢产物在体内的储留量逐渐增加。功能蓄积：化学物进入机体后虽然贮存在体内的物质或其代谢产物的数量极微，甚至不能检出，但是会引起机体的功能或形态结构发生一定程度的改变，如果是一种不可逆的变化，或在机体修复过程尚未完成前该化学物又第二次进入机体并再次造成损害，则这种功能或形态变化也可逐渐积累，即功能蓄积，是一种慢性中毒现象。

外来化学物的蓄积作用是发生亚慢性和慢性毒作用的物质基础。也是制定卫生限量标准时选择安全系数的一个依据。

严格讲，所有外来化学物都有一定的蓄积性。

二、蓄积毒性试验方法及其评价

蓄积毒性试验是检测外来化学物蓄积性大小的试验，通过蓄积试验可以了解一种外来化学物在体内的蓄积情况和程度，并可为慢性毒性试验进行准备。（一）蓄积系数法原理：在一定期限内以低于致死剂量（小于LD50剂量）间隔分次给予试验动物，直至出现预计的毒性效应（或死亡）为止。计算达到预计效应的总蓄积剂量，求出此累积剂量与一次接触该化学物产生相同效应的剂量的比值，即为蓄积系数K。K＜1表示高度蓄积K＝1表示完全蓄积

1≤K＜3表示明显蓄积3≤K＜5表示中等蓄积K≥5表示轻度蓄积K＝ED50(n)/ED50(1)

K＝LD50(n)/LD50(1)

1．固定剂量法：每日定时、定量（1/20～1/5LD50）并以相同途径给予受试物

2.定期递增剂量法：试验以4d为一期，开始时按1/10LD50给予实验动物，此后每期给予剂量按等比级数递增1.5倍。

3．20d试验法：各组受试物剂量分别为LD50的1/20，1/10，1/5及1/2，另设对照组。每天染毒1次，连续20d，再继续观察7d。（二）生物半减期法

进入机体的外来化学物由体内消除一半所需的时间称为生物半减期（t1/2）。外来化学物的进入量与消除量之间的相互消长可以决定外来化学物在体内的蓄积情况。

将被检物由静脉注入，然后按一定时间间隔连续多次测定机体接触受试物后试验动物血浆中该物质的浓度，以时间为横坐标，以血浆中物质浓度的对数值为纵坐标绘图，依图求出直线的斜率ke(即速率常数），

生物半减期t1/2＝0.693/ke。测定（三）蓄积率及其测定

蓄积率是指在一定时间内，外来化学物在体内的蓄积量与同一期间进入机体总量的百分比。

三、关于机体耐受性

在某些情况下，某一外来化学物反复作用于机体后，有时一些本来可以引起机体呈现一定剂量的效应，却没有引起反应，必须加大剂量才能使机体呈现预期的效应。此种现象称为机体对这一化学物的耐受性或称习惯性。

在蓄积实验中有时常于实验结束时将存活的动物给予一次冲击剂量（一般用一次LD50的剂量）后统计动物死亡率与预先未经化学物处理的对照组的死亡率进行比较，以观察动物在小剂量长期染毒情况下是否出现对毒物的耐受性。第三节亚慢性、慢性毒性作用

及其评价

一、基本概念及试验目的（一）亚慢性毒性作用的基本概念及试验目的亚慢性毒性作用是指试验动物连续多日接触较大剂量的外来化学物所出现的中毒效应。

亚慢性毒性试验的目的

为慢性毒作用试验进行探索性或准备性工作，包括：一是提供接触剂量的设计范围；二是确定NOAEL和选择慢性毒作用试验的观察指标；三是估计慢性接触的危险性，为初步提出接触该化学物的安全限量标准提供毒理学依据，以确定是否需要进一步进行慢性毒性试验；四是通过亚慢性毒性试验还可了解受试物对动物繁殖及对子代的致畸作用，可为评价受试物能否应用于食品提供依据。（二）慢性毒性作用的基本概念及试验目的

慢性毒性是指以低剂量外来化学物长期（生命大部分时间或终身接触）给予试验动物接触，其对试验动物产生的慢性毒性效应。目的：评价动物长期接触某受试物后可能出现的毒性作用，尤其是进行性或不可逆的毒性作用以及致癌作用，以确定外来化学物的毒性下限，即长期接触该化学物可以引起机体危害的阈剂量和最大无作用剂量，为最终评价受试物能否应用于食品提供依据，为进行该化学物的危险评价与制定人接触该化学物的安全限量提供毒理学依据，如最高允许浓度和每日允许摄入量等。

二、亚慢性毒性试验设计

（一）试验动物的选择及喂饲环境

原则上要求对受试物代谢过程基本与人类相似，应当是急性毒性试验已证明的对受试物敏感的种属和品系，同时还应考虑与慢性毒作用试验中预计使用的动物种属和品系相同。

雌雄兼用、刚断乳者、纯种动物、体重相差应在10%范围内、每剂量组至少雌雄各20只，同时另设对照组。营养合理的饲料、充足干净的饮水及清洁的生活环境，并保持适宜的温度和湿度，单笼饲养，人工昼夜

（二）剂量选择与剂量分组

至少应设计3～4个染毒组和一个对照组；（溶剂对照组）；剂量上限剂量的确定可参考急性毒性的阈剂量为亚慢性试验的最高剂量，或以该化学物LD50值的1/20～1/5为最高剂量。

各试验组及对照组的动物数应相等，体重（年龄）相近，组内动物个体体重相差应在平均体重的20%以内。

（三）试验动物染毒途径

必须考虑两方面：一是要尽量模拟人类在环境中接触该化学物的途径和方式；另一个是应与后来预期要进行的慢性毒性试验的接触途径一致。

经口接触一般采用喂饲法；经呼吸道吸入接触的时间随所接触的受试物而不同；

（四）试验周期

试验的周期一般占实验动物生命的1/10，这是由于不同动物寿命的不同导致实验周期有所不同，从几个月到1年不等。对长期、经常接触的受试物可选择90d试验周期，而对阶段性接触的受试物可选择30d。（五）观察指标及选择特异和非特异的指标

1．一般性指标一般性指标为非特异性观察指标，包括一般综合性观察指标和一般化验指标。一般综合性观察指标属非特异性的外观指标，是外来化学物对机体毒性作用的综合性的总体反映。包括：①动物体重；②食物利用率；③症状；④脏器系数或称脏／体比值。一般化验指标主要指血象和肝肾功能的检测。

2.病理学检查3.特异指标三、慢性毒性试验设计（一）试验动物选择及饲养环境要求

选择生命期较短的动物：年龄较小的刚断乳大鼠或小鼠，实验动物品系明确一致。小鼠出生后3周，体重10～12g；大鼠出生后3～4周，体重50～70g。雌雄各半。各染毒组的动物数，在试验结束时应保证每剂量组至少有10只动物存活（啮齿类）。

（二）剂量选择与分组

一般应设五个剂量组，即零剂量组（对照组）、预期无作用剂量组、阈剂量组、发生比较轻微但有明确毒性效应的剂量组和发生较为明显的毒效应甚至亚致死水平剂量组（最高剂量组），以求出剂量－反应关系。必要时可增设溶剂对照组。。各染毒剂量组之间的剂量间距应大一些，组间剂量差一般以5~10倍为宜，最低不小于2倍。

（三）接触途径经胃肠道接触一般是将受试物与食物或饮水混合，由动物自然摄入，尽量少用灌胃。经呼吸道吸入接触，依试验要求定每日接触时间。

（四）试验期限试验期限依试验的要求和试验动物种类而定，原则上要求试验动物生命的大部分时间或终生连续长期接触受试物。

（五）观察指标的选择

以亚慢性毒性试验的观察指标为基础，选择亚慢性毒性试验中已呈现有意义的变化指标。

除一般健康状况、体重等常用观察指标及血液学、生化检查外，应在不同间隔期（如6个月、12个月、18个月）处死部分动物，进行各种指标的测定以观察各种毒性作用，包括肿瘤的发生、进行性或不可逆反应等的动态变化。肝、肾功能－－常规监测

重视病理组织学的检查

四、亚慢性、慢性毒性作用评价

毒效应，剂量－反应关系

理论亚慢性和慢性毒性试验阈剂量最小作用剂量（MED，LOEL）最低有害作用水平（LOAEL）最大无作用剂量

无明显作用水平（NOEL）无明显有害作用水平（NOAEL）

经过对亚慢性试验资料的全面评价，确定毒效应及毒效应敏感指标或特异指标，根据阈剂量和最大无作用剂量，为慢性毒性试验选择观察指标和剂量设计提供可靠的基础。敏感指标和特异指标可作为探索中毒早期诊断或接触群体生物学监测资料提供依据。根据最大无作用剂量可决定是否需要继续进行慢性毒性试验。

我国《食品安全性毒理学评价程序》中规定：如某物质的亚慢性毒性无作用剂量小于或等于人的可能摄入量的100倍，则表示毒性很强，应放弃该化学物的使用在100