第六章 外源化学物的一般毒性作用

中枢神经系统与躯体 行为 感觉和运动系统 运动状态
啮齿类动物急性中毒表现 系统和器官 观察项目 中毒后常见表现
啮齿类动物急性中毒表现 系统和器官 观察项目 中毒后常见表现
泌尿生殖系统 小便 尿频、失禁、混浊、血尿 肿胀/分泌物增多， 阴户、阴道口、
乳腺、阴茎
皮肤和被毛 黏膜 眼 其他 颜色、张力 结膜、口腔 眼睑；眼球；角膜 直肠温、皮温 一般情况
实验动物物种选择的基本原则
1.选择对受试物的吸收、代谢、生物化学和毒 理学特征与人最接近的物种 2.自然寿命不太长的物种 3.易于饲养和实验操作的物种 4. 经济并易于获得的物种
毒理学毒性评价试验的基本目的
1.受试物毒作用的表现和性质 2.剂量-反应（效应）研究 3.确定毒作用的靶器官 4.确定损害的可逆性
指发生在化学毒物与机体直接接触部位处的 损伤作用，如 皮肤原发性刺激、皮肤变态反应、光毒性反 应和光变态反应、接触性荨麻疹、中毒性上 皮坏死、皮肤色素异常、对皮肤附件的损害 （如毛发脱落、痤疮、汗腺损害）、对直肠 阴道黏膜的刺激
局部刺激试验
目的与意义
了解外源化学物对皮肤、眼睛的局部刺激性和腐 蚀性，包括眼刺激、皮肤刺激试验 为制定化学物对眼睛和皮肤防护措施提供依据 是我国农药、化学品和消毒剂毒理学试验程序的 必做项目
改进寇氏法 (平均致死量法）
（karber’s method) 利用剂量对数与死亡率呈S型曲线而设计的 方法 计算简便，准确率高
要求每个染毒剂量组要相同，各剂量组距呈等比 级数，死亡率呈正态分布，最低剂量组死亡率 <20%，最高剂量组死亡率>80%
三 急性毒性替代实验 固定剂量法（fixed dose procedure)
皮肤刺激试验
不适用范围
推测可能有腐蚀性的物质（pH≤2或pH >11.5）
在急性经皮毒性试验显示有很强系统毒性的物质
在急性经皮毒性试验中染毒剂量达2000 mg/kg时 仍未产生皮肤刺激体征的物质
皮肤刺激试验（Draize试验）
不同时间里观察涂抹部位皮肤反应
常用动物 家兔及豚鼠
皮肤反应 红斑 紫红色斑 焦痂
三聚氰胺的最大不致死的最大剂量 5 000 mg/kg。参考国家药物急性毒 性分级标准，LD50>5 000 mg/kg，可 以初步认定为微毒或基本无毒。 那么，如何理解三聚氰胺的一般毒性作 用？
第二节 局部刺激试验
(Local Irritation Test)
局部毒性 local toxicity
一 眼刺激试验
眼原发性刺激试验（eye primary irritation test) 眼刺激
eye irritation
பைடு நூலகம்
可逆性炎症变化
观察终点
微、轻刺激性、刺激性 眼腐蚀 eye corrosion
不可逆性组织损伤
适用范围
pH值接近中性的大部分化学物质 应单独进行眼刺激试验
一般对皮肤产生刺激的强酸及强 碱性物质可免做眼刺激试验
每组同一性别动物数应相等
哥廷根小型猪
比格犬
实验动物微生物等级标准
1. 普通动物
2. 清洁动物 3. 无特定病原体动物（SPF） 4. 无菌动物
注 意 雌性动物应为未孕和未产过仔的
动物随机分组 至少设3个剂量组 组间剂量距离适当 等容量灌胃法 观察期限一般14天 大体解剖 观察终点：动物死亡
概率单位法 改进寇氏法 霍恩法
用于比较其急性毒性大小
GHS
Global Harmonization of Hazard Classifica-tion and Labeling Systems
急性毒性危害类别和估计值（LD50或LC50值）
接触途径 第1类
5 50 100 0.5
第2类
50 200 500 2.0
第3类
300 1000 2500 10
死亡为终点 分阶段试验 每阶段3只动物 平均经2~4阶段即可判定急性毒性 选择一个剂量开始 25、200、2000 mg/kg 判断: 不需要进一步试验进行分级 下一阶段以相同剂量的另一种性别试验 下一阶段以较高或较低的剂量水平进行
上下移动法(down/up method) 死亡为观察终点
根据初步资料确定第一个动物接受化学物的剂量 由第1只动物染毒后反应决定第2只动物接受化学 物的剂量
第4类
2000 2000 5000 20
第5类
5000
经口(mg/kg体重） 经皮(mg/kg体重） 气体（ppm，V) 蒸气（mg/L）
粉尘与烟雾（mg/L）0.05
0.5
1.0
5
外源化学物急性毒性分级（WHO）
大鼠一 6只大鼠吸入 兔经皮 对人可能致死估计量 毒性 次经口 4 h，死亡 LD50 总量 LD 2~4 只浓度 g/kg 50 分级 (mg/kg) (g/60 kg) (mg/kg) (ppm)
实验动物年龄与性别不同及受试部位影响 个人主观判断的差别 动物物种不同对皮肤反应有差异
皮肤刺激替代试验方法
体外细胞株培养 皮肤组织培养
皮肤角质形成细胞 皮肤成纤维细胞
体外皮肤重建系统
三 皮肤致敏试验
皮肤致敏（致敏性接触性皮炎）
（skin sensitization, allergic contact dermatitis)
非生物试验法
二 皮肤原发性刺激试验
（skin primary irritation test)
单次和多次皮肤刺激试验
完整皮肤和破损皮肤刺激试验 皮肤刺激 dermal irritation 局部可逆性炎症变化
观察终点
无、轻、中、强刺激性
dermal corrosion 皮肤腐蚀 局部不可逆性组织损伤
急性毒性试验（acute toxicity test)
一 实验目的
1 测定毒物的致死剂量 以及其他急性毒性参数 LD50 LD100 LD01 MLD LD0
2 初步评价毒物对机体的毒效应特征、 靶器官、剂量-反应（效应）关系和对人 体产生损害的危险性 3 为后续的重复剂量、亚慢性和慢性毒 性实验研究及其他毒理试验提供接触剂 量设计依据，为选择观察指标提出建议
主要用于筛选和预测急 性毒性和机制研究
人体实验和流行病学调查
则可进一步深化和证实在动物实 验中所得到的资料
毒理学实验基本原则
1. 化学物在实验动物产生的作用，可以外推于人； 2. 实验动物必须暴露于高剂量，这是发现对人潜在 危害的必需的和可靠的方法； 3. 成年的健康实验动物和人可能的暴露途径是基本 的选择；
Draize试验
家兔4只，滴眼后观察 结膜 发红 球结膜水肿和分泌物
角膜 混浊程度和范围
虹膜 充血 肿胀和角膜周围充血
观察7天，必要时可至21天
眼刺激替代试验方法
用非实验动物组织替代兔眼检测刺激
受精鸡卵尿囊绒膜试验 与结膜结构相似
检测血红蛋白变性 细胞毒性试验 兔眼角膜上皮细胞模型
生物模型替代方法 以培养立体皮肤为眼刺激模型
体位，叫声，活动异常 运动异常、失调、步态蹒跚、 痉挛、抽搐等等 对外界刺激反应性 易兴奋、激惹，感觉迟钝/过 敏，反应低下/高 脑、脊髓反射 减弱或消失 肌肉张力 松弛或紧张 自主神经系统 瞳孔，腺体分泌 散大/消失；流涎、流泪、出汗 呼吸系统 鼻 鼻孔溢液，鼻翼扇动； 呼吸表现 徐缓/过速，张口/腹式呼吸， 呼吸困难/衰竭 心血管系统 心区触诊，听诊 震颤、心动过速/过缓、心律 不齐等 四肢末端血管 充血，四肢末端明显发红 消化系统 摄食；腹部外形 不摄食、少食、拒食；腹膨 隆、凹陷 大便；粪便硬度颜色 腹泻/便秘；不成形，色泽异常
外源化学物的一般毒性作用
General Toxicity of Xenobiotics
公共卫生与热带医学学院 毒理学系
张文娟
zhangwj11@ 126.com
1
毒理学—实验科学，标准的研究方法是整体动物实验 in vivo in vitro
是以实验动物为模型，最 终目的是通过外源学物对 实验动物的毒性反应，向 人（原型）外推，以期评 估外源化学物对人的危害 及危险性
动物实验的职业道德3R原则： 替代（replacement)、减少（reduction)、 优化（refinement)
引 言
一般毒性作用
全身各系统对外源化学物的 毒作用反应
基础毒性
急性毒性 重复剂量毒性 亚慢性毒性 慢性毒性 试验
特殊毒性
致畸 致突变 致癌
第一节 急性毒性作用
概述
急性毒性(acute toxicity)
剧毒 高毒 中等 毒 低毒 实际 无毒
<1 1~ 50~ 500~ 5000~
<10 10~ 100~ 1000~ 10000~
<5 5~ 44~ 350~ 2180~
<0.05 0.05~ 0.50~ 5~ >15
0.1 3 30 250 >1000
三聚氰胺的急性毒性试验:
三聚氰胺灌胃方式从低剂量给药,每组6只昆明 小鼠(雌雄各半),观察48 h。小鼠死亡后剖解 观察。 最高剂量组给药后9 h,小鼠开始出现不安,呼 吸急促,随后在几十分钟内死亡。其他剂量组 小鼠仅见精神不振,反应迟钝,闭眼伏卧,不食 等症状,随后在24~48 h出现个别死亡。灌胃死 亡的小鼠输尿管中均有大量晶体蓄积,部分小 鼠肾脏被膜有一层晶体。其他脏器未见有明显 的变化。
中毒体征、发生过程、体重、病理形态学 变化、死亡情况、时间分布 可以表现出各个系统的特征 毒 不同系统毒性表现可不一样 性 一些中毒表现和行为改变是多个 作 系统的毒性反应
用 反 应
毒性表现的规律 兴奋 抑制 死亡 不同化学物引起的毒性表现有所不同 中毒体征发展迅速，很快死亡 发展缓慢 非致死性效应的可逆性
意义
4 通过比较不同途径的值，获得生物 利用度的信息
5 试验结果可用来推测人类的致死剂 量以及中毒后的体征，为临床毒副反 应提供监测参考
局限性
评价新药或化学物时，其给予有效 的信息较少，实用性有限
波动性很大，影响因素很多 物种差异对其影响大
经典急性毒性试验消耗的动物量大
六 急性毒性分级和评价
评价化学物的急性毒性强弱
一般不超过14天
破损皮肤刺激试验
人为地将动物皮肤某部位擦伤（不能 伤及真皮产生出血）
比较受试物对完整皮肤及受损皮肤造 成的刺激反应的情况 常用于伤口消毒用的产品
影响因素
皮肤的完整性 固态受试物的物理特性 于干燥及溶解状态下试验结果不同 受试物如可能用于人受损皮肤，受试动物也应 作相应处理 在动物皮肤表面封闭染毒的严密程度
剂量范围 5 50 500 mg/kg 观察化学物毒性反应 最高 2000 mg/kg EEC急性经口毒性分级标准 LD50 ＜ 25 mg/kg 高毒 有毒 25 ~ 200 mg/kg
200 ~ 2000 mg/kg ＞ 2000 mg/kg
有害 不分级
急性毒性分级法(acute toxic class method)
4 提供毒理学研究的初步线索
二 经典的急性毒性实验
啮齿类动物 大鼠180~240 g 小鼠18~25 g 兔 2~2.5 kg 变异≤20%平均体重 每个剂量组每种性别≥5只动物
SHR大鼠
Wistar大鼠
SD大鼠
BALB/C小鼠
ICR小鼠
昆明小鼠
转基因鼠
日本大耳白兔
新西兰白兔
非啮齿类动物
雌雄兼用
机体一次或24小时内接触多次一定剂量外 源化学物在短期内所产生的毒作用及死亡 经口、经注射 瞬间 经呼吸道、经皮肤 一段规定时间内
24 h内分次染毒 毒性很低
意义
急性毒性作用是毒理学研究中 最基础的工作，是了解外源化 学物对机体产生急性毒性的主 要依据
急性毒性试验是评价化学物急性 毒性作用的试验，是了解和研究 外源化学物对机体毒作用的第一 步，在短期内可以获得许多有用 的信息和资料
需单性别动物6~10只
上-下移动法（up/down method)
序贯法（ sequential method)、阶梯法
利用序贯设计原理，先以一个剂量进行试验， 如动物死亡，则以下一个较小剂量试探，若仍 死亡则以更小剂量试探 如动物存活，则以较大剂量试探，以此类推， 最终求出LD50
四 毒性作用观察
会阴部污秽，脱出，遗精
毛蓬松、竖毛 分泌物增多、充血、水肿、苍白、 发绀、黄疸 上睑下垂；突出、震颤、充血； 混浊、血性分泌物 升高/降低 消瘦、姿势异常等
松弛、发红、发绀、皮疹、溃疡、被
五
LD50应用中的有关问题
意义
1 标准化药物毒作用强度，评价药物对 机体毒性大小，比较不同药物毒性大小
2 计算药物的治疗指数，药效剂量和毒 性剂量的距离 3 为后续的重复给药毒理学试验剂量的 选择提供参考