化學(xué)毒物的一般毒性作用食品毒理學(xué)

化學(xué)毒物的一般毒性作用食品毒理學(xué)第1頁/共35頁§第一節(jié)急性毒性作用及其評價一、基本概念二、急性毒性和急性毒性試驗的目的三、急性毒性試驗設(shè)計四、急性毒性評價第2頁/共35頁一、急性毒性試驗是指機體一次或在24小時內(nèi)多次接觸外源化學(xué)物后在短期內(nèi)(一般最長14天)所產(chǎn)生的毒效應(yīng)，包括一般行為和外觀改變，大體形態(tài)變化以及死亡效應(yīng)。二、急性毒性試驗的目的1.獲得受試物對實驗動物的致死劑量（LD50）及其它毒性參數(shù)(急性毒作用帶Zac:acuteeffectzone)Zac=LD50/Limac。2.初步評價毒物對機體的毒效應(yīng)特征、靶器官、劑量反應(yīng)關(guān)系和對人體產(chǎn)生損害的危險性。3.為亞慢性、慢性毒性試驗及其他毒理學(xué)試驗的劑量設(shè)計和觀察指標(biāo)選擇提供參考依據(jù)。4.為急性中毒的治療和中毒機制的研究提供線索。第3頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計(一)試驗動物選擇原則：①急性毒性試驗要求選擇對化學(xué)毒物的代謝和毒效應(yīng)表現(xiàn)與人的反應(yīng)盡可能一致的試驗動物。②動物易于獲得③品系純化④價格較低和易于飼養(yǎng)等條件。

第4頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計1、試驗動物的種屬和品系最好用兩種種屬的動物嚙齒類:小鼠、大鼠、豚鼠或家兔；非嚙齒類：狗或猴。急性皮膚毒性試驗可選用成年大鼠、豚鼠或家兔，優(yōu)先考慮白色家兔。而急性吸入毒性試驗和經(jīng)口急性毒性試驗則優(yōu)先考慮大鼠。2、試驗動物的年齡和體重：急性試驗動物不宜過老或過幼，通常要求選擇剛成年動物進行試驗，而且須是未曾交配和受孕的動物。例如：大鼠180～240g、小鼠18～25g、家兔2～2.5kg、豚鼠200～250g、狗10～15kg。同一批試驗動物體重變異范圍不應(yīng)超過該批動物平均體重的20％。

第5頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計3.試驗動物的性別：急性毒性試驗的主要內(nèi)容是求LD50，除特殊要求外，一般急性毒性試驗對動物性別要求為雌雄各半。如果在預(yù)試驗時發(fā)現(xiàn)化學(xué)毒物(如農(nóng)藥)對雌、雄動物毒效應(yīng)的敏感性有明顯差異，則應(yīng)單獨分別求出雌性與雄性動物各自的LD50。如果試驗是為致畸試驗作準備，也可僅作雌性動物的LD50測試。對精子毒性試驗僅選雄性動物。4.動物數(shù)量與隨機分組：一般分為5－7組大、小鼠等小動物每組10只狗等大動物每組6只分組原則——隨機化原則5.禁食：經(jīng)消化道染毒時，要求試驗前對動物禁食大鼠、小鼠——隔夜進食；染毒后禁食4h大動物——每日上午喂食前染毒染毒后繼續(xù)禁食2~4h，但在禁食時要保障飲水。6.實驗動物的預(yù)檢：選擇健康動物1~2周的檢疫期

第6頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計

（二）試驗動物的飼養(yǎng)環(huán)境恒定的溫度：22±3℃濕度：30~70%照度：晝夜各半飼料合格、飲水合格、墊料合格（三）染毒途徑的選擇:

染毒途徑（exposureroutes）的選擇需考慮：模擬人在生活和生產(chǎn)環(huán)境中實際接觸受試物的途徑和方式；有利于不同化學(xué)物之間急性毒性大小的比較；受試物的性質(zhì)和用途；各種受試物毒性評價程序的要求等。最常用的染毒途徑為:經(jīng)口、經(jīng)呼吸道、經(jīng)皮及注射途徑。經(jīng)口(胃腸道)接觸

:灌胃:小鼠0.21.0ml/只或0.10.5ml/10g；大鼠一次灌胃體積不超過5ml/只家兔不超過10ml/2kg；狗不超過50ml/10kg

。

吞咽膠囊:

經(jīng)呼吸道接觸

:

靜式吸入；動式吸入

經(jīng)皮膚接觸

:注射途徑接觸:

第7頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計（四）染毒劑量與分組:1．預(yù)試驗

（1)預(yù)試驗的目的得到受試物對實驗動物以某種接觸途徑的10％－90％致死劑量范圍。（2)查閱文獻①了解化學(xué)毒物的結(jié)構(gòu)式、分子量、常溫常壓下的狀態(tài)、熔點、沸點、密度、閃點、揮發(fā)度、蒸氣壓、水溶性和脂溶性等理化特性，生產(chǎn)批號及純度，雜質(zhì)成分與含量等。②確定使用哪一種計算方法求LD50，然后再設(shè)計劑量分組。LD50的計算方法常用寇氏法、概率單位法、霍思法等。③找出與受試化學(xué)毒物結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)近似的化學(xué)物的毒性資料，并以文獻資料中相同的動物種系和相同接觸途徑所測得的LD50(LC50)值作為受試化學(xué)物的預(yù)期毒性中值。第8頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計（四）染毒劑量與分組:(2)預(yù)試驗的劑量設(shè)計①等比劑量設(shè)計（已知LD50劑量，并在該劑量的上下各設(shè)計l一2個劑量組作為預(yù)試驗劑量。）②3x3法：取9只動物，分為3組，每組3只，以三種不同劑量處理，組距拉大一些。（對于無資料可參考的受試物，為節(jié)省動物。）③序貫法:將動物一只一只序貫進行。（對于無資料可參考的受試物，為節(jié)省動物。）第9頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計（四）染毒劑量與分組:2．正式試驗;

（1）根據(jù)預(yù)試驗的死亡資料確定正式實驗組距和公比：可根據(jù)以下公式計算出劑量分組：i=(lgLD90-lgLD10)／(n-1)或i=(lgLD100-lgLD0)／(n-1)；式中i為組距(相鄰的兩個劑量組對數(shù)劑量之差)；n為設(shè)計的劑量組數(shù)。正式實驗組的公比：r=lg－1（lgb-lga)/n-1或

公式中，b為最高劑量，a為最低劑量，n為試驗動物組。（2）正式試驗劑量分組公比r和組距i確定后，進行正式試驗分組。第一組劑量為a，第二組為ar，第三組為ar2…n組為arn-1。3.試驗設(shè)計和LD50計算：試驗設(shè)計和LD50計算的方法有多種，重點介紹最常用的四種方法。即改良寇氏法、霍恩氏法、威爾氏法和概率單位法。第10頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計（五）試驗周期一般為2為宜（六）毒效應(yīng)觀察1.中毒癥狀第11頁/共35頁2.體重在觀察試驗動物中毒癥狀的過程中，應(yīng)同時觀察體重的變化。體重可以反映動物中毒后的整體變化。體重改變的原因很多，若化學(xué)毒物刺激或損傷消化道可出現(xiàn)試驗動物飲食減少甚至拒食，表現(xiàn)為體重減輕。若化學(xué)毒物引起腹瀉，將影響食物吸收和利用，體重也會減輕。如果化學(xué)毒物影響水的攝取或腎功能急性損傷，也可能在體重上反映出來。所以，對存活動物尤其是對低于LD50劑量組的存活動物，應(yīng)在觀察期14天內(nèi)稱量其體重的變化，以便了解受試物引起毒效應(yīng)的持續(xù)時間。

3.病理檢查及其他指標(biāo):急性毒性試驗中，對死亡的動物均應(yīng)及時進行大體解剖和病理組織學(xué)檢查，肉眼觀察主要臟器的大體病理變化，如臟器大小、外觀、色澤的變化，有無充血、出血、水腫或其它改變，對有改變的臟器進行取材做組織病理學(xué)檢查。對存活動物在觀察期結(jié)束時進行大體病理檢查。必要時做組織病理學(xué)檢查。根據(jù)試驗需要可進一步擴大觀察項目．如體溫、心電圖、腦電圖或進行某些生化指標(biāo)測定等。4.死亡和死亡時間重點觀察和記錄每只動物死亡的時間，特別是最早出現(xiàn)死亡的時間以及各個劑量組動物的死亡數(shù)。分析中毒死亡時間的規(guī)律具有一定意義，可為深入研究化學(xué)物的毒作用機制提供參考。第12頁/共35頁三、急性毒性試驗設(shè)計(七)經(jīng)典急性毒性試驗的局限性1.消耗的動物量大2.獲得的信息有限3.測得的LD50僅僅是一個近似值4.在安全性評價中僅評價動物死亡和簡單的癥狀觀察是不夠的，更需要的是生理學(xué)、血液學(xué)及其它化驗檢查所提供的深入細致的毒性信息。第13頁/共35頁四、急性毒性評價外源化學(xué)物急性毒性分級（WHO）毒性分級大鼠一次經(jīng)口LD50(mg/kg)6只大鼠吸入4小時，死亡2~4只的濃度(ppm)兔經(jīng)皮LD50(/mg/kg)對人可能致死的估計量g/kg總量(g/60kg)劇毒<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實際無毒5000~10000~2180~>15>1000第14頁/共35頁四、急性毒性評價我國食品毒理急性毒性分級法(1994)急性毒性分級大鼠經(jīng)口LD50(mg/kg)大致相當(dāng)于70kg人的致死量6級(極毒)<1稍嘗,<7滴5級(劇毒)1~507滴~1茶匙4級(中等毒)51~5001茶匙~35克3級(低毒)501~500035~350克2級(實際無毒)5001~15000350~1050克1級(無毒)>15000>1050克第15頁/共35頁一、基本概念二、

蓄積毒性試驗方法及其評價第二節(jié)蓄積毒性作用及其評價第16頁/共35頁

化學(xué)毒物進入機體后，經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化以代謝產(chǎn)物或化學(xué)物原型排出體外。但是，當(dāng)化學(xué)毒物反復(fù)多次給動物染毒，化學(xué)毒物進入機體的速度(或總量)超過代謝轉(zhuǎn)化的速度和排泄的速度(或總量)時，化學(xué)毒物或其代謝產(chǎn)物就有可能在機體內(nèi)逐漸增加并貯留，這種現(xiàn)象稱為化學(xué)毒物的蓄積作用(accumulation)。蓄積作用實際上有二個含義：

物質(zhì)蓄積(materialaccumulation):化學(xué)分析的方法能夠測出機體內(nèi)存在該物質(zhì)或其代謝產(chǎn)物時。

功能蓄積(functionalaccumulation):多次接觸一定時間后，雖不能測出該物質(zhì)或其代謝產(chǎn)物，但機體有慢性中毒的癥狀出

一、基本概念第17頁/共35頁二、蓄積毒性試驗方法及其評價化學(xué)毒物的蓄積作用是發(fā)生慢性中毒的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此研究化學(xué)毒物在機體內(nèi)的蓄積性是評價化學(xué)毒物能否引起潛在慢性毒性的依據(jù)之一，也是食品標(biāo)準制訂過程選擇安全系數(shù)的主要依據(jù)。蓄積毒性試驗是研究化學(xué)毒物基礎(chǔ)毒性的重要內(nèi)容之一，目的是通過試驗求出蓄積系數(shù)K，了解化學(xué)毒物蓄積毒性的強弱，并為慢性毒性試驗及其他有關(guān)毒性試驗的劑量選擇提供參考。第18頁/共35頁(一)蓄積系數(shù)法

蓄積系數(shù)(accumulationcoefficient)是多次染毒使半數(shù)動物出現(xiàn)效應(yīng)(或死亡)的累積劑量[ED50(n)]與一次染毒使半數(shù)動物出現(xiàn)相同效應(yīng)(或死亡)的劑量[ED50(1)]的比值，即：K＝ED50(n)/ED50(1)K＝LD50(n)/LD50(1)表6-5蓄積系數(shù)的分級標(biāo)準K＜1高度蓄積1≤K＜3明顯蓄積3≤K＜5中等蓄積5≤K輕度蓄積二、蓄積毒性試驗方法及其評價第19頁/共35頁

1．固定劑量法：一般常選用大、小鼠灌胃或腹腔注射方法進行染毒。先求出LD50，然后選取相同條件的40只(或更多)實驗動物，分為兩組，一為染毒組，一為對照組，每組至少20只，雌雄各半。試驗組在1/20～l/50LD50的范圍內(nèi)選定一個劑量，每日以固定劑量、定時和相同途徑進行染毒,試驗期間觀察記錄每組動物死亡數(shù)。當(dāng)試驗組累積發(fā)生一半動物死亡即可終止試驗。此時，計算累積總接觸劑量[LD50(n)]，根據(jù)公式計算K值，然后依表6-5進行評價。但若接觸劑量已累積達到5個LD50劑量，也可終止試驗。二、蓄積毒性試驗方法及其評價第20頁/共35頁

2．劑量遞增法：

在試驗期間，當(dāng)化學(xué)毒物引起動物累積死亡一半時即可終止試驗，計算K值進行評價。一般來說，在試驗第2l天也可結(jié)束試驗，因為這之前如果動物沒有死亡或死亡數(shù)不足一半，說明其累積劑量已達5.26LD50，即K＞5。使用本方法時要注意染毒期間定期(每4天一次)給動物稱重，按實測體重，調(diào)整化學(xué)毒物的染毒絕對量。二、蓄積毒性試驗方法及其評價第21頁/共35頁3．劑量固定的20天蓄積法：

它通常采用經(jīng)口灌胃染毒方式，將動物隨機分為5個組，包括陰性對照組和1/20LD50、l/10LD50、1/5LD50和1/2LD50四個劑量組，每組動物數(shù)10只，雌雄各半。每日染毒一次，連續(xù)染毒20天。觀察每組雌雄合計的死亡動物數(shù)量。試驗結(jié)束時根據(jù)下列標(biāo)準進行評定：①各劑量組均無死亡，即為蓄積性不明顯；②如僅1/2LD50劑量組有死亡，其他組均無死亡，則為弱蓄積性；③如1/20LD50劑量組無死亡，其他各組間死亡數(shù)有劑量反應(yīng)關(guān)系時，則為中等蓄積性；④如1/20LD50劑量組有死亡，且有劑量反應(yīng)關(guān)系，則為強蓄積性。

二、蓄積毒性試驗方法及其評價第22頁/共35頁（二)生物半減期法：

生物半減期(biologicalhalf-life，t1/2)法是用毒物動力學(xué)原理描述化學(xué)毒物在機體內(nèi)的蓄積作用。一般來說，t1/2d較短的化學(xué)毒物達到蓄積極限所需的時間也短，t1/2長者達到蓄積極限的時間也長。二、蓄積毒性試驗方法及其評價第23頁/共35頁一

亞慢性毒性作用：

亞慢性毒性的概念亞慢性毒性試驗的目的亞慢性毒性試驗的設(shè)計二慢性毒性作用：慢性毒性的概念慢性毒性試驗的目的慢性毒性試驗設(shè)計

第三節(jié)亞慢性和慢性毒性作用及其評價第24頁/共35頁(一)概念：亞慢性毒性(subchronictoxicity)是指人或?qū)嶒瀯游镞B續(xù)接觸較長時間、較大劑量的外源化合物所引起的毒性效應(yīng)。慢性毒性(chronictoxicity)是指人或?qū)嶒瀯游镩L期(甚至終生)反復(fù)接觸低劑量的化學(xué)毒物所產(chǎn)生的毒性效應(yīng)。一、亞慢性和慢性毒性試驗的概念、目的第25頁/共35頁（二）試驗?zāi)康模?/p>

1.確定受試物亞慢性和慢性毒性的效應(yīng)譜，對在急性及亞急性毒性試驗中發(fā)現(xiàn)的毒作用提供新的信息，并發(fā)現(xiàn)在急性及亞急性毒性試驗中未發(fā)現(xiàn)的毒作用；

2.研究受試物亞慢性和慢性毒作用的靶器官；

3.研究受試物亞慢性和慢性毒性劑量—反應(yīng)(效應(yīng))關(guān)系，確定其觀察到有害作用的最低劑量(LOAEL)和未觀察到有害作用的劑量（NOAEL），提出此受試物的安全限量參考值;4.研究受試物亞慢性和慢性毒性損害的可逆性;5.亞慢性毒性試驗為慢性毒性試驗的劑量設(shè)計及觀察指標(biāo)選擇提供依據(jù);6.確定不同動物物種對受試物亞慢性和慢性毒效應(yīng)的差異，為將毒性研究結(jié)果外推到人提供依據(jù)。一、亞慢性和慢性毒性試驗的概念、目的第26頁/共35頁二、亞慢性和慢性毒性試驗設(shè)計

（一）實驗動物選擇

亞慢性毒性試驗

年齡：大鼠80~100g

狗8~12月小鼠10~15g數(shù)量：小動物≥20

大動物≥6性別：雌雄各半

慢性毒性試驗?zāi)挲g：大鼠50~70g

狗<8月小鼠初斷乳數(shù)量：小動物≥40

大動物≥8性別：雌雄各半第27頁/共35頁（二）實驗動物染毒期限：工業(yè)毒理學(xué)——3-6個月食品毒理學(xué)——6