食品毒理学 第五章 外源化学物的一般毒性作用

第五章外源化学物的一般毒性作用一般毒性⏹又称为系统毒性、基础毒性⏹指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。

⏹根据接触毒物的时间长短分为急性毒性亚慢性毒性慢性毒性⏹根据毒物接触时间长短所进行的观察和评价毒效应的试验分为急性毒性试验亚慢性毒性试验慢性毒性试验第一节急性毒性作用一、急性毒性概述1、急性毒性 (acute toxicity)概念是指机体(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)内所发生的快速剧烈的毒性效应，包括一般行为、外观改变、大体形态变化以及死亡效应。

最主要观察指标 LD。

50概念理解⏹“一次”的含义具有时间性实验动物接触化学物的方式或途径不同，其含义不同。

经口、注射方式染毒：瞬间将化学物输入实验动物体内；经呼吸道或皮肤接触：在一个特定的期间内实验动物持续接触受试化学物的过程⏹毒性中毒效应的快慢和剧烈的程度，可因所接触的化学物的质与量不同而异外源性化学物的急性毒性急性食物中毒。

2、急性毒性试验的目的1.测试和求出受试化学物的致死剂量(通常以LD为主要参数)，并对该外源化学物进行急性毒性50分级2.通过观察动物中毒作用表现、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、靶器官、剂量－反应关系和对人体产生损害的危险性3.为亚慢性及慢性毒性试验研究以及其他毒理试验提供接触剂量和观察指标选择的依据4.为毒作用机理研究提供线索，了解中毒效应的特征（包括症状的、生理的、生化与组织病理损伤）5.研究化学物急性中毒诊断、预防和急救治疗措施急性毒性试验可以得到的毒性参数：二、急性毒性试验试验设计要点⏹实验动物选择⏹设计各个剂量组动物数及试验动物分组⏹实验环境的确定⏹分剂量组⏹试验动物染毒方法⏹确定试验周期和观察指标(一)试验动物[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试验动物。

②动物易于获得、价格较低③品系纯化④易于饲养，繁殖生育力较强（数量保障供应）等常用大白鼠、小白鼠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：年龄：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，且须是未曾交配和受孕的动物。

体重：见表。

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：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（胚胎）试验作准备，也可仅作雌性动物的LD测试。

504.动物数量与随机分组：时分组要求和实验动物数不同根据不同方法测定LD50➢霍恩氏法要求有 4个剂量组，每组4或 5只动物➢概率单位法、Bliss法测定要求5-7个剂量组，每组10只或10只以上通常大、小鼠等小动物每组10只狗等大动物每组6只分组原则随机性避免成见或系统误差均衡性要求各组动物的平均体重及体重的离散度尽可能一致。

（1）实验动物的体重不应超过全体实验动物平均体重的20％---控制离散度（2）每组之间的平均体重相差不应超过 10％---控制均衡性5.实验动物的预检：选择健康动物1-2周的检疫期6.禁食：经消化道染毒时，要求试验前对动物禁食大鼠、小鼠——隔夜进食；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。

（二）试验动物的饲养环境与受试物处理⏹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⏹受试物的接受、分样、保管、称重、配制以及在此过程中严格的质量保证影响急性毒性试验⏹受试物剂型：水溶液、混悬液、油溶液（三）染毒途径的选择:染毒途径选择需考虑：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；（尽量使受试动物与人对受试物的实际接触途径相一致）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。

（经口、经呼吸道、经皮及注射途径）经口染毒a. 灌胃:➢空腹 (禁食)➢灌胃灌胃的体积不超过体重的1-2％➢灌胃后2-3 h复食优点：剂量准确。

缺点：工作量大，操作要求谨慎。

b. 饲喂将受试物拌入饲料或饮水中,让试验动物自由摄入。

优点：简单易行，符合人类接触的实际情况。

缺点：有异味，动物拒食，使摄入量达不到设计剂量。

易挥发物，易挥发损失，摄入量不够准确。

c. 吞咽胶囊将受试物装入胶囊内，强行放于动物舌后咽部，迫使其咽下。

优点：剂量准确，尤其是适用于易挥发、易水解及有异味的受试物。

缺点：动物有咬伤人的危险。

观察指标1. 每天观察中毒出现的症状和时间。

2. 死亡数及时间。

3. 剖检、生化及病理学检查。

（四）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-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-lgLD)／(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。

1 2 3 4 5LgLD0 LgLD+i LgLD+2i LgLD+3i LgLD+4i •注意⏹一定是相同动物种系和相同接触途径⏹预期毒性中值为待测化学物的中间剂量组，再上下各推1～2个剂量组做预试验⏹每个剂量组间的组距可以大些，有利于找出受试化学物的致死剂量范围⏹外源化学物LD50设置几个剂量组较合适，应依预试验结果而定⏹一般设置5-7个剂量组即可，它即符合统计计算要求又可节省人力和财力。

每个剂量组的动物数，小鼠不少于10只、大鼠6-8只、家兔4-6只其他影响给药剂量的因素1、给药途径：给药途径不同，动物确定所用剂量也不同。

以口服量为100时：灌肠量应为100-200，皮下注射量30-50，肌肉注射量为25-30，静脉注射量为25。

2、动物年龄和体质：一般说的给药剂量是指成年动物的。

如是幼小动物，剂量应减少。

如以狗为例：6个月以上的狗给药量为1份时，（五）试验周期与毒效应观察1.中毒症状很多化学物在实验动物接触的初期往往先出现兴奋现象，有的化学物在动物接触的初期首先表现为抑制现象。

2.体重体重可以反映动物中毒后的整体变化。

3.病理检查及其他指标: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。

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，可为深入研究化学物的毒作用机制提供参考。

LD50的计算方法⏹改良的寇氏法：P126⏹霍恩氏法：P130(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。

三、急性毒性评价外源化学物急性毒性分级（WHO）第二节蓄积毒性一、蓄积作用(accumulation) 概念当化学物与机体发生亚慢性接触，将反复进入机体，而且当进入的速度或总量超过代谢转化与排出的速度或总量时，化学物就有可能在机体内逐渐增加并贮留的现象。

化学毒物的蓄积作用是发生慢性中毒的物质基础。

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。

蓄积作用实际上有二个含义：物质蓄积(material accumulation)实验动物反复多次接触化学物后，用化学分析方法能够测得机体内存在该化学物或其代谢产物功能蓄积(functional accumulation)有的化学物在长期接触后，机体内虽不能测出其原型或代谢产物，却出现了慢性毒性作用二、蓄积毒性试验方法及其评价1、蓄积毒性试验目的1）求出外源化学物的蓄积系数，了解蓄积毒性大小2）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2、蓄积作用的检测方法3、蓄积作用的实验方法(1) 蓄积系数法原理：在一定期限之内以低于致死剂量（小于LD50剂量），每日给予实验动物，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累积剂量，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，此比值即为蓄积系数（K值）:K＝ED50(n)/ED50(1)K＝LD50(n)/LD50(1)意义：K值越小，表示化学物的蓄积毒性越大虽然蓄积系数法具有一定使用价值，但是某些外源化学物的慢性中毒效应，无法用K值表示例如，多数有机磷化合物是属于轻度蓄积(K>5)，但当小剂量反复与机体接触后，红细胞与脑组织的乙酰胆碱酯酶可以持续降低，而且伴有一定程度的中枢神经系统症候蓄积系数法由于分次染毒的设计不同分为：1.固定剂量法：先测出1次染毒的LD50 (1) ，然后每天给予 1/10(1/20) LD50直到半数动物死亡为止，此时总剂量即为LD50( n)3. 剂量固定的20天蓄积法：实验分为5组，包括阴性对照组和 1/20 LD50，1/10LD50， 1/5LD50， 1/2LD50，每组动物数10只，雌雄各半，每日染毒1次，连续20天，观察每组动物死亡总数剂量固定20天蓄积试验评价标准➢各剂量组均无死亡，蓄积性不明显剂量组死亡，其他组无死亡，则为弱蓄积性➢ 1/2LD50剂量组无死亡，其他各组间死亡数有剂量反应关系，则为中等蓄积性➢ 1/20LD50剂量组有死亡，各组间死亡数有剂量反应关系，则为强蓄积性➢ 1/20LD50(二)生物半减期法：生物半减期法是用毒物动力学原理描述化学毒物在机体内的蓄积作用。