食品毒理学

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突变系动物可以作为人类疾病的动物模型在基 础医学和临床医学中应用。 裸鼠

转基因动物

转基因动物是指以实验方法导入的外源基因在 动物染色体基因组内稳定整合并能遗传给后代 的一类动物。
实验动物按微生物分类

按微生物学控制标推或微生物净化程度,目前 国际上一般将实验动物分为四个等级,即无菌 动物、悉生动物、无特定病原体动物和普通动 物。


喂饲:动物自行摄入,一般<5%, 一些有营养 价值的事物成分可更高,但应注意不要造成营 养成分失衡而影响动物的生长发育。不适于口 感性差的样品;易挥发或水解的样品;若要计 算实际染毒量需单笼饲养。 灌胃:灌胃前应禁食空腹,大鼠隔夜禁食,小 鼠可禁食4小时,均不停饮水,灌胃2-3小时后 提供饲料。若经口多次染毒
3.具有杂合的遗传组成

F1代动物是杂合体.同时具有两个亲本品系 的基因,个体之间的基因型又是同一的,因其 具有两个亲本的特点,可接受两个亲本品系的 细胞、组织、器官和肿瘤移植,适用于免疫学 和发育生物学等领域的研究。
封闭群动物及其特点

封闭群:一个种群在5年以上不从外部引进新 血缘,仅由同一品系的动物在固定场所随机交 配繁殖的动物群。封闭群又称远交群。
2.实验动物必须暴露于高剂量


(1)毒性试验的设计并不是为了证明化学品的 安全性,而是为了表征化学品可能产生的毒作 用。 (2)毒理学试验中实验模型所需的动物总是远 少于处于危险中的人群。
3.成年的健康实验动物

成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物作为 一般人群的代表性实验模型。 幼年和老年动物、妊娠的雌性动物、疾病状态 作为特殊情况另作研究 。

封闭群动物的杂合性,避免了近交衰退的出现, 因此具有较强的繁殖力和生活力;
封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性; 封闭群动物常因基因突变而导致动物某些方面 异常

突变系概念及其特点

突变系是指正常染色体的基因发生了突变,从 而具有某种特殊性状表型的各种遗传缺陷的品 系。

突变系动物有助于认识生命的复杂性;
无菌动物

在自然界中并不存在,是在隔离器中经人工取 得仔体,用无菌母体代乳或人工哺乳,经净化 培育得到。
无特定病原体动物

饲育在屏障或隔离系统中,通过无菌动物、悉 生动物、无特定病原菌动物获得的。笼具、饲 料饮水要经过特殊处理,并有严格的检疫、消 毒隔离制度。
悉生动物

又称清洁动物,种系清楚,没有该动物特有的 病原菌。饲养在屏障系统中,空气要经过净化、 饲养室保持正压,进入室内的一切物品要经过 消毒灭菌,工作人员进入要洗澡和穿灭菌工作 服,动物饮灭菌水。
动物实验的职业道德

给予人道主义的管理和处理
使痛觉和不适减少到最低程度 避免不必要的使用实验动物
3R原则

替代(replacement):应用无知觉材料代替使 用活的有知觉脊椎动物 减少(reduction):在能保证获取一定数量与 精确度的数据信息的前提下,减少动物的使用 数量。 优化(refinement):在必须使用动物时,要尽 量减少非人道程序的影响范围和程度。
食品毒理学基础
外推
毒理学实验的基本原则

在实验动物中产生的作用,可以外推与人 实验动物必须暴露于高剂量 成年的健康的(雄性和雌性未孕)实验动物 与人的暴露途径相同
1.外来化学物在实验动物产生的作用,可以外推于人

基本假设为: ①人是最敏感的动物物种; ②人和实验动物的生物学过程包括化学物的代 谢,与体重(或体表面积)相关。
LOAEL: Lowest Observable Adverse Effect Level NOAEL:No Observable Adverse Effect Level LOEL: Lowest Observable Effect Level NOEL: No Observable Effect Level Log[Dose]


实验动物物种的选择

在代谢、生物化学和毒理学特征与人最接近的 物种
易于饲养和试验操作的物种 自然寿命不太长的物种 经济并易于获得的物种

经验性实验动物选择

两个物种:啮齿类、非啮齿类
最常用的啮齿类是大鼠和小鼠;非啮齿类为犬 豚鼠常用于皮肤刺激试验和致敏试验 兔用于皮肤刺激试验和眼部刺激试验 遗传毒理学用小鼠;致癌用大鼠 致畸用大鼠、小鼠、兔 迟发神经毒性常用母鸡
实验动物品系的选择


品系(strain):用计划交配的方法,获得起源于 共同祖先的一群动物。 遗传学分类:近交系、杂交群、封闭群、近交 系、突变系动物、转基因动物
近交系动物(Inbred strain animals) 又叫纯系动物。是采用同胞兄妹或亲子交配, 连续繁殖20代以上所培育出来的遗传上达到 高度一致的动物群。 基因纯合程度可达99.8%。 ① 主要指啮齿动物;可出现近亲交配衰退。 ② 亲子交配与兄妹交配不能混用。 ③ 亲子交配时必须采用年轻的双亲同其子女交配。 ④ 较大动物纯种培育很难获得成功,因为世代间 隔较长,费用较大,所以成功率低。 ⑤ 禽类和兔的血缘关系达到80%以上 (相当于兄妹交配四代)时,即可称 为近交系。
制备样品制剂时的要点





加热样品时不应接近改变样品化学性质或物理 性质的温度 如样品为固体评价其对皮肤的毒性时,应保持 其形状和颗粒大小 多成分的样品应按配方配制 如可能,制剂pH应为5-9 不应用酸或碱使样品解离 如应用非胃肠道途径,终溶液尽可能接近等渗
染毒途径

静脉注射、吸入、肌内注射、腹腔注射、皮下 注射、口服、皮内注射、经皮
经口染毒特点



喂饲:动物自行摄入,一般最高含量<5%,营 养成分可更高,不适宜于口感差,易挥发水解 的样品,实际染毒量计算需单笼饲养。 灌胃:操作前禁食空腹,大鼠隔夜,小鼠4个 小时,均不停饮水,灌胃后2-4小时提供饲料, 经口多次染毒一般不禁食。 吞咽胶囊:适用于易挥发水解和有异味的样品。
操作要点

动物的管理:接收、饲养、来源、鉴别等记录
环境条件控制:温度、湿度、通风、光照、噪 音、垫料等 设施管理:清洁卫生、废弃物管理等

实验动物的准备

实验动物前的准备:观察、性别辨认
实验动物的抓取和固定 实验动物的编号 实验动物随机分组
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实验样品的制备

了解样品的纯度和杂质


化学结构和理化性质
3.长期遗传稳定性

近交品系由于遗传组成的高度纯合性和同源 性.使其具有长期遗传的稳定性。
4.均一性

近交品系内个体间在表型上具有均一性.这是 遗传同源性的结果,尤其是那些由遗传决定的 生物学特征。
杂交群动物及其特点

杂交群动物:指两个不同的近交系之间有目的 进行交配,所产生的第一代动物。
例如:C57BL/6J×DBA/2→B6D2F1 B6为 C57BL/6J的缩写,D2 为 DBA/2的缩写。
常用实验动物生理学参数
参数 猴 犬 成体体重 3.5 14 寿命 (year) 16 15 断乳体重 4.4 5.8 妊娠期 168 63 生殖年龄 54 9 猫 3.3 14 3 63 10 兔 大鼠 小鼠 3.7 0.45 0.035 6 3 1.5 0.1-1.5 0.045 0.012 31 21 20 6 3 2

4.与人的暴露途径相同

毒理学试验中染毒途径的选择,应尽可能 模拟人接触该受试物的方式。
毒理学试验的局限性

实验动物和人的敏感性不同
主观感觉无法表述 剂量设置过大 动物数量有限
毒理学试验的基本目的

受试物毒作用的表现和性质
剂量-反应研究 确定毒作用的靶器官 确定损害的可逆性
1 基因位点纯合性

在人工控制下有系统地进行近亲交配,使杂合 型祖代基因逐代地基因分离,从而逐渐提高个 体与群体的基因纯合率,在通过连续20代兄妹 交配的培育之后.近交系动物任何一个基因位 点上的纯合概率高达98.6%以上,品系内各 个体在遗传上同属一种基因类型,因而能繁殖 出完全一致的纯合子后代,并且动物群中不再 携带未知的隐性基因,品系保留和表现所有的 遗传性状,个体相互支配繁殖不会出现性状分 离。




静脉注射:一般采用尾静脉还有耳部,犬可采用头静脉。
染毒途径与染毒量
经口20ml/kg(对空腹动物);经皮2ml/kg; 静脉1ml/kg;肌内注射0.5ml/kg(每一部位); 每眼0.01ml/kg;吸入2mg/L;鼻孔0.1ml
生物标本采集

血液采集
尿液采集 胆汁采集 粪便采集
经呼吸道染毒

静式吸入染毒:染毒时间一般为两小时,要求 样品在10分钟内挥发完毕。
动式吸入染毒:每天的染毒时间为6小时,保 证氧气的浓度为19%。 气管内注入:建立急性中毒模型。


注射染毒

皮下注射:注射时以左手拇指和食指提起皮肤将注射器刺入皮下, 注射部位一般为大腿外侧 小腹部、背部或耳根部。 皮内注射:需局部脱去背毛,消毒后用左手拇指和食指按住皮肤并 使之绷紧在两指之间紧贴皮肤表层刺入皮内。 肌内注射:选肌肉发达无大血管通过的部位一般为臀部,注射时垂 直迅速刺入肌肉。 腹腔注射:注射时左手抓住动物,腹部向上右手于左下腹部刺入皮 下。

1 具有杂交优势

杂种一代动物具行较强的生命力,对疾病的抵 抗力强,寿命长,容易饲养,在很大程度亡克 服了因近交繁殖引起的近交衰退现象,适合于 进行各种长期慢性实验。
2 遗传和表现型上的均质性

杂交群动物与一般的F1代动物不同,它虽然为 杂合体,但具有与近交系相似的个体均质性, 具有较高的一致性,不容易受环境因素变化的 影响。
【上海斯莱克实验动物有限责任公司】 【中国科学院上海实验动物中心 】 【国家啮齿类实验动物种子中心上海分中心】
实验动物个体的选择

性别:一般雌雄各半,特殊?
年龄和体重:急性毒性用成年,慢性用年幼或 初断乳的实验动物。 生理状态:避免妊娠反应,特殊? 健康情况:将康

在实验前观察5-7天
实验动物的管理
1.受试物毒作用的表现和性质

在急性和慢性毒性试验中,观察受试物对机体的有害 作用,对有害作用的观察应该是对每个实验动物进行 全面的、逐项的观察和记录。

发现有害作用是进行剂量-反应(效应)研究的前提。
2.剂量-反应(效应)研究
Biological Response
FEL: Frank Effect Level
普通动物

是在微生物控制上要求最低的动物,饲养在开 放系统,空气未净化,可饮自来水,房舍要求 有通风设施,人员进入要穿工作服专用鞋帽。
实验动物设施的分类



开放系统:饲育环境与外界相同;有强力通风 设施、饲料饮水和垫料要求不被污染,应防鼠 和防昆虫措施。 屏蔽系统:洁净度万级,环境封闭,送入的空 气要过滤。饲料饮水和垫料要灭菌,饲养人员 要经过淋浴、穿无菌工作服,戴口罩手套。 隔离系统:洁净度百级,以隔离器为主体,送 入的全新风达百级以上,一切物品经严格灭菌, 饲养人员不得入内。
2 遗传组成的独特性

在一个近交品系内,所有动物个体都可追溯到 其原始的一对共同祖先。但它们只是从祖先的 整个基因库里获得极少部分基因,这些基因的 组合构成了品系的遗传组成。近交品系内的所 有个体在遗传上完全相同,具有独特的表型特 征,而不同的近交系之间的差异又非常明显, 由于近交系的遗传同源性,若对近交品系中的 某一个体进行基因分析可得知整个品系的基因 类型。
血液采集

终末取血:以动物死亡为实验结束 非终末取血:麻醉或清醒的实验动物身上单次 或多次采血。

血液总量取决于物种、性别、年龄、健康及营 养状况,一般总循环血量为55-77ml/kg体重。 单次取血量低于动物总血量的15%,取血量在 15~20%血压降低30%,30~40%引起缺血性 休克,40%时引起50%实验动物死亡。
挥发性、溶解性、酸碱度、稳定性

所需样品总量的计算
总量=(A × B × C × D) × 1.2
A :每组动物数;B:各处理组的计量和
C: 染毒次数: D:动物的平均体重
溶剂和助溶剂的要求

无毒或实际无毒
与样品不起反应 不影响样品的毒效 无特殊刺激性气味 遗传毒理学用小鼠;致癌用大鼠 致畸用大鼠、小鼠、兔 迟发神经毒性常用母鸡
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