第五章 食品毒物的一般毒性作用.ppt

1、食品毒理學(xué)教學(xué)課件,生物工程教研室 2009.8,第五章 食品毒物的一般毒性作用,生物工程教研室 2009.8,2020/8/10,3,1概述 2食品毒物的急性毒性 3蓄積毒性作用及其評價(jià) 4亞慢性和慢性毒性,2020/8/10,4,1概述,一、一般毒性研究的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢 食品毒理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性、實(shí)踐性科學(xué) 最終目標(biāo)：證明食品中某種化學(xué)、生物或物理因素的毒性和危險(xiǎn)性 體內(nèi)試驗(yàn)（in vivo test）在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型（model）上進(jìn)行 體外試驗(yàn)（in vitro test）在微生物、人工培養(yǎng)的細(xì)胞或組織或器官上進(jìn)行 人體試驗(yàn)和流行病學(xué)調(diào)查,2020/8/10,5,1概述,發(fā)展趨勢： 動(dòng)物用

2、量少、動(dòng)物痛苦小、開發(fā)體外替代試驗(yàn) ECVAM (European Centre for the Validation of Alternative Methods) ICCVAM (the Interagency coordinating committee on the Validation of Alternative Methods) 在傳統(tǒng)長期毒性試驗(yàn)中附加額外或特殊毒性觀測內(nèi)容,2020/8/10,6,1概述,二、一般毒性的概念和分類 一般毒性通常也稱基礎(chǔ)毒性 包括：急性毒性 蓄積毒性 亞急性或亞慢性毒性 慢性毒性 特殊毒性主要是指致癌作用、致突變作用、致畸和遺傳毒性等,2020/

3、8/10,7,1概述,三、一般毒性試驗(yàn)在食品安全性評價(jià)程序中的地位 預(yù)備/準(zhǔn)備階段： 了解食品毒物的理化性質(zhì)、收集毒性研究資料 第一階段：急性毒性試驗(yàn)(致死和非致死) 第二階段：亞急性或亞慢性毒性試驗(yàn)（1個(gè)月喂養(yǎng)試驗(yàn)）、代謝試驗(yàn)、蓄積毒性、遺傳毒性試驗(yàn)、致畸試驗(yàn) 第三階段：亞慢性毒性試驗(yàn)（36個(gè)月喂養(yǎng)試驗(yàn)）、繁殖試驗(yàn)、代謝試驗(yàn)、蓄積毒性 第四階段：慢性毒性試驗(yàn)（6個(gè)月至終生試驗(yàn)）、 致癌試驗(yàn),2020/8/10,8,2食品毒物的急性毒性,一、急性毒性和急性毒性試驗(yàn)的目的 二、急性毒性試驗(yàn) 三、急性毒性評價(jià),2020/8/10,9,一、急性毒性和急性毒性試驗(yàn)的目的,急性毒性(acute toxi

4、city)是指機(jī)體(人或試驗(yàn)動(dòng)物)一次接觸或24小時(shí)內(nèi)多次接觸化學(xué)物后在短期(最長到14天)內(nèi)所發(fā)生的毒性效應(yīng)。,2020/8/10,10,一、急性毒性和急性毒性試驗(yàn)的目的,目的 確定急性毒性評價(jià)參數(shù)； 探求化學(xué)毒物急性毒性的劑量反應(yīng)關(guān)系與中毒特征； 為亞慢性、慢性毒性作用試驗(yàn)的染毒劑量設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)； 為毒理學(xué)機(jī)制研究提供線索。,2020/8/10,11,一、急性毒性和急性毒性試驗(yàn)的目的,急性毒性試驗(yàn)常用的毒性參數(shù)： LD50/LC50 ATE或ED50 LD100/LC100 MLD(LD01)或MLC(LC01) MTD(LD0)或MTC(LC0) 急性毒性LOAEL 急性毒性NOAE

5、L,2020/8/10,12,二、急性毒性試驗(yàn),(一)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 原則： 急性毒性試驗(yàn)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(yàn)動(dòng)物。 動(dòng)物易于獲得 品系純化 價(jià)格較低和易于飼養(yǎng)等條件。,2020/8/10,13,二、急性毒性試驗(yàn),1試驗(yàn)動(dòng)物的種屬和品系 最好用兩種種屬的動(dòng)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(yàn)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(yàn)和經(jīng)口急性毒性試驗(yàn)則優(yōu)先考慮大鼠。,2020/8/10,14,二、急性毒性試驗(yàn),試驗(yàn)動(dòng)物的年齡和體重： 通常要求選擇剛成年動(dòng)物進(jìn)行試驗(yàn)，而且須是未曾交配和受孕的動(dòng)物。例如：

6、大鼠180240g、小鼠1825g、家兔22.5kg、豚鼠200250g、狗1015kg。同一批試驗(yàn)動(dòng)物體重變異范圍不應(yīng)超過該批動(dòng)物平均體重的20。,2020/8/10,15,二、急性毒性試驗(yàn),3.試驗(yàn)動(dòng)物的性別： 一般要求為雌雄各半。 如果著重觀察受試物對雄性動(dòng)物生殖功能的影響應(yīng)選用雄性動(dòng)物 如果試驗(yàn)是為致畸試驗(yàn)則選雌性動(dòng)物,2020/8/10,16,二、急性毒性試驗(yàn),4.動(dòng)物數(shù)量與隨機(jī)分組： 小鼠 每組不少于10只 大鼠 每組68只 家兔、狗等大動(dòng)物 每組46只 分組原則隨機(jī)化原則 5.禁食： 經(jīng)消化道染毒時(shí)，要求試驗(yàn)前對動(dòng)物禁食 大鼠、大型動(dòng)物隔夜禁食； 小鼠禁食4h,2020/8/10

7、,17,二、急性毒性試驗(yàn),染毒后繼續(xù)禁食24h，但在禁食時(shí)要保障飲水。 6.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的預(yù)檢： 選擇健康動(dòng)物 12周的檢疫期 動(dòng)物購來后適應(yīng)飼料和環(huán)境3 d5 d,2020/8/10,18,二、急性毒性試驗(yàn),（二）試驗(yàn)動(dòng)物的飼養(yǎng)環(huán)境 恒定的溫度：223 濕度：3070% 照度：晝夜各半 飼料合格、飲水合格、墊料合格,2020/8/10,19,二、急性毒性試驗(yàn),（三）染毒途徑的選擇: 模擬人在生活和生產(chǎn)環(huán)境中實(shí)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(jià)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。,2020/8/10

8、,20,二、急性毒性試驗(yàn),經(jīng)口(胃腸道)接觸 : 灌胃:小鼠0.20. 7ml/20g 大鼠14ml/200g，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(dòng)式吸入 經(jīng)皮膚接觸 : 注射途徑接觸:,2020/8/10,21,對各個(gè)毒理學(xué)試驗(yàn)應(yīng)該用同一種、同一批號(hào)受試物 受試物成分和配方必須固定 如是異構(gòu)體混合物，異構(gòu)體比例必須固定 活性成分的百分含量和可檢測的雜質(zhì)的濃度也應(yīng)固定 受試物在貯存期內(nèi)穩(wěn)定性和在飼料中的穩(wěn)定性必須進(jìn)行研究并報(bào)告 受試物應(yīng)一次備齊全部實(shí)驗(yàn)的用量,（四）受試樣品,二、急性毒性試驗(yàn),2020/8/10,2

9、2,二、急性毒性試驗(yàn),（五）染毒劑量與分組: 1查閱文獻(xiàn) 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(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、揮發(fā)度、蒸氣壓、水溶性和脂溶性等理化特性，生產(chǎn)批號(hào)及純度，雜質(zhì)成分與含量等。 確定使用哪一種計(jì)算方法求LD50，然后再設(shè)計(jì)劑量分組。LD50的計(jì)算方法常用寇氏法、概率單位法、霍思法等。 找出與受試物結(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(xiàn)資料中相同的動(dòng)物種系和相同接觸途徑所測得的LD50(LC50)值作為受試物的預(yù)期毒性中值。,2020/8/10,23,二、急性毒性試驗(yàn),（五）染毒劑量與分組: 2預(yù)試驗(yàn) 設(shè)定以此預(yù)期值作為待測化學(xué)物的中間劑量組，并在該劑量的上下各設(shè)

10、計(jì)l一2個(gè)劑量組作為預(yù)試驗(yàn)劑量。 根據(jù)確定的劑量組進(jìn)行染毒。 根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的死亡資料確定組距。 可根據(jù)以下公式計(jì)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(gè)劑量組對數(shù)劑量之差)； n為設(shè)計(jì)的劑量組數(shù)。,2020/8/10,24,二、急性毒性試驗(yàn),（五）染毒劑量與分組: 3正式試驗(yàn); 一般來說、根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)所選用的LD50計(jì)算方法來確定組數(shù)。例如概率單位法、寇氏法一般設(shè)510個(gè)劑量組；霍恩法固定設(shè)4個(gè)劑量組。求得i值后以最低劑量組(LD0或LD10)的對數(shù)劑量加上一個(gè)i值，即是第二個(gè)劑量組的對數(shù)劑量，依此類

11、推直至最高劑量組，查各自的反對數(shù)即得出各組劑量的真實(shí)值。 1 2 3 4 5 6 LgLD0 LgLD0+i LgLD0+2i LgLD0+3i LgLD0+4i ,2020/8/10,25,二、急性毒性試驗(yàn),（六）試驗(yàn)周期與毒效應(yīng)觀察 1.中毒癥狀,2020/8/10,26,二、急性毒性試驗(yàn),（六）試驗(yàn)周期與毒效應(yīng)觀察: 2.體重變化 體重可以反映動(dòng)物中毒后的整體變化。體重改變的原因很多，因此對存活動(dòng)物尤其是對低于LD50劑量組的存活動(dòng)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(shí)間。,2020/8/10,27,二、急性毒性試驗(yàn),（六）試驗(yàn)周期與毒效應(yīng)觀察: 3.病理檢

12、查及其他指標(biāo): 對死亡的動(dòng)物均應(yīng)及時(shí)進(jìn)行大體解剖和病理組織學(xué)檢查； 對存活動(dòng)物在觀察期結(jié)束時(shí)進(jìn)行大體病理檢查，必要時(shí)做組織病理學(xué)檢查； 其他指標(biāo)：體溫、心電圖、腦電圖或進(jìn)行某些生化指標(biāo)測定等。,2020/8/10,28,二、急性毒性試驗(yàn),（六）試驗(yàn)周期與毒效應(yīng)觀察 4.死亡和死亡時(shí)間 重點(diǎn)觀察和記錄每只動(dòng)物死亡的時(shí)間，特別是最早出現(xiàn)死亡的時(shí)間以及各個(gè)劑量組動(dòng)物的死亡數(shù)。 分析中毒死亡時(shí)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(jī)制提供參考。,2020/8/10,29,毒理學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)學(xué)要求 隨機(jī)、重復(fù)、對照原則 對常規(guī)毒理學(xué)試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 計(jì)量資料：一般用t檢驗(yàn) 記數(shù)資料：卡方

13、檢驗(yàn),（七）毒理學(xué)試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)學(xué),二、急性毒性試驗(yàn),2020/8/10,30,1 處理組與對照組比較差別有無顯著性 2 有無劑量-反應(yīng)關(guān)系 3 是否伴有其他相關(guān)參數(shù)的改變 4 是否在 “正?！敝捣秶?（八）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷,二、急性毒性試驗(yàn),2020/8/10,31,二、急性毒性試驗(yàn),(九)經(jīng)典急性毒性試驗(yàn)的局限性 1.消耗的動(dòng)物量大 2.獲得的信息有限 3.測得的LD50僅僅是一個(gè)近似值 4.在安全性評價(jià)中僅評價(jià)動(dòng)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(yàn)檢查所提供的深入細(xì)致的毒性信息。,2020/8/10,32,三、急性毒性評價(jià),2020/8/10,33,三、急性毒性評

14、價(jià),2020/8/10,34,一、基本概念 二、 蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),3 蓄積毒性,2020/8/10,35,當(dāng)化學(xué)毒物反復(fù)多次進(jìn)入機(jī)體，而且吸收速度超過代謝轉(zhuǎn)化與排泄的速度時(shí)，化學(xué)毒物就有可能在機(jī)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)。 大多數(shù)蓄積作用會(huì)產(chǎn)生蓄積毒性。,一、基本概念,2020/8/10,36,蓄積作用實(shí)際上有二個(gè)含義： 物質(zhì)蓄積(material accumulation) 功能蓄積(functional accumulation),一、基本概念,2020/8/10,37,二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),化學(xué)毒物的蓄積作用是發(fā)生慢性

15、中毒的物質(zhì)基礎(chǔ) 蓄積毒性試驗(yàn)?zāi)康模呵蟪鲂罘e系數(shù)K，了解化學(xué)毒物蓄積毒性的強(qiáng)弱,2020/8/10,38,(一)蓄積系數(shù)法 (accumulation coefficient) 多次染毒使半數(shù)動(dòng)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(dòng)物出現(xiàn)相同效應(yīng)(或死亡)的劑量ED50(1)的比值，即： KED50(n)/ED50(1) KLD50(n)/LD50(1),二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),2020/8/10,39,1固定劑量法： 先求出LD50 均分實(shí)驗(yàn)動(dòng)物兩組（染毒組和對照組）雌雄各半。每日以固定劑量（120l5LD50）、定時(shí)和相同途徑染毒 觀察記錄每組動(dòng)物死亡數(shù)。 當(dāng)試

16、驗(yàn)組累積發(fā)生一半動(dòng)物死亡即可終止試驗(yàn)。此時(shí)，計(jì)算LD50(n)，依公式計(jì)算K值，進(jìn)行評價(jià)。 但若接觸劑量已累積達(dá)到5個(gè)LD50劑量，也可終止試驗(yàn)。,二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),2020/8/10,40,2定期遞增劑量法：,在試驗(yàn)期間，當(dāng)動(dòng)物累積死亡一半時(shí)即可終止試驗(yàn)，計(jì)算K值進(jìn)行評價(jià)。一般來說，在試驗(yàn)第2l天也可結(jié)束試驗(yàn)，其累積劑量已達(dá)5.26LD50，即K5。,二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),2020/8/10,41,320d試驗(yàn)法： 將動(dòng)物隨機(jī)分為陰性對照組和1/20 LD50、l/10 LD50、1/5 LD50和1/2 LD50四個(gè)劑量組，每組10只，雌雄各半。每日染毒一次，連續(xù)染毒2

17、0天。 結(jié)果評價(jià)：各劑量組均無死亡，即為蓄積性不明顯；如僅1/2LD50劑量組有死亡，則為弱蓄積性；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(shí)，則為中等蓄積性；如1/20LD50劑量組有死亡，且有劑量反應(yīng)關(guān)系，則為強(qiáng)蓄積性。,二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),2020/8/10,42,(二)生物半衰期法：(biological half-time，t1/2) t1/2是指進(jìn)入機(jī)體的外來化學(xué)物質(zhì)被消除一半所需要的時(shí)間。t1/2 短，從機(jī)體消除快 一般，在等間距、等劑量染毒的條件下，化學(xué)物在體內(nèi)經(jīng)56個(gè)t1/2即可達(dá)到蓄積極限，此時(shí)理論蓄積量為極限值的96.998.4。此后繼續(xù)染

18、毒蓄積量也基本上不再增加。 蓄積極限量每日吸收量t1/21.44,二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),2020/8/10,43,二、蓄積毒性試驗(yàn)方法及其評價(jià),（三）蓄積率測定法 分蓄積組和對照組，每組6070只。蓄積組動(dòng)物每次按一定劑量(低于最小致死量)按同一給毒途徑預(yù)先給受試物，經(jīng)過一定時(shí)間之后，按常規(guī)方法測LD50，計(jì)算: 蓄積率=（對照組LD50 - 蓄積組LD50）/ 蓄積組預(yù)給受試物的總劑量 100% 在相同時(shí)間及劑量條件下，蓄積率越大則表示該物質(zhì)在體內(nèi)的蓄積作用越強(qiáng) ，反之則越弱。,2020/8/10,44,一 亞慢性毒性作用： 亞慢性毒性的概念 亞慢性毒性試驗(yàn)的目的 亞慢性毒性試驗(yàn)的設(shè)

19、計(jì) 二 慢性毒性作用： 慢性毒性的概念 慢性毒性試驗(yàn)的目的 慢性毒性試驗(yàn)的設(shè)計(jì),4 亞慢性和慢性毒性試驗(yàn),2020/8/10,45,(一) 概念： 亞慢性毒性(subchronic toxicity)是指人或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物連續(xù)多日(通常13個(gè)月)重復(fù)接觸外源化學(xué)物所引起的毒性效應(yīng)。 慢性毒性(chronic toxicity)是指人或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物長期(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(yàn)的概念、目的,2020/8/10,46,（二）試驗(yàn)?zāi)康模?1.確定受試物亞慢性和慢性毒性的效應(yīng)譜； 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

20、反應(yīng)(效應(yīng))關(guān)系，確定 LOAEL和NOAEL,提出此受試物的安全限量參考值;,一、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)的概念、目的,2020/8/10,47,一、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)的概念、目的,（二）試驗(yàn)?zāi)康模?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(yàn)為慢性毒性試驗(yàn)的劑量設(shè)計(jì)及觀察指標(biāo)選擇提供依據(jù); 6.確定不同動(dòng)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)。,2020/8/10,48,二、亞慢性和慢性毒性試驗(yàn)設(shè)計(jì),（一）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇,亞慢性毒性試驗(yàn) 年齡：大鼠80100g 狗 812月 小鼠1015g 數(shù)量：小動(dòng)物20 大動(dòng)物6 性別：雌雄各半,慢性毒性試驗(yàn) 年齡：大鼠 5070g 狗 8月 小鼠 初斷乳 數(shù)量：小動(dòng)物40 大動(dòng)物8 性別：雌雄各半,2020/8