药物毒理学

新药临床前毒理学评价
毒理学：是研究毒性物质对机体的有害作用及其发生、机制、结果以及危害因素的科学。

主要用于对外源性物质的安全性评价和危险性评估。

药物毒理学：是研究药物对生命有机体有害作用的科学，用于新药临床前安全性评价、临床试验及临床合理用药。

研究人类在应用药物防病治病过程中，药物不可避免地导致的机体局部或全身病理学改变，甚至引起不可逆的损伤或致死作用；同时也研究对机体有害作用的发生、机制、结果及危险因素的科学。

包括新药临床前安全性评价，临床试验及临床合理用药等方面。

药物毒理学的基本目的：
•认识并掌握药物的毒性作用，为临床安全用药提供科学依据；
• 以在用药过程中避免或减轻这些有毒作用的发生。

药物不良反应（adverse reaction)：凡是不符合用药目的并为病人带来不适或痛苦的有害反应统称为药物不良反应。

包括：副反应、后遗效应、停药反应、毒性反应、变态反应、特异质反应、致癌性、致畸性、致突变性；
毒性作用分类
1、毒性反应(toxic reaction )
在治疗剂量下不出现，仅在剂量过大、用药时间过长或体内药物蓄积过多时才出现的反应。

2、变态反应(allergic reaction)
机体对药物的不正常免疫反应，非肽类药物作为半抗原与机
体蛋白结合后，经过敏化过程而发生的反应。

也称过敏反应(hypersensitive reaction)。

• 特点：因药因人而异，与药物效应及剂量无关，用药理拮抗药解救无效。

3、特异质反应（idiosyncrasy）
用药者有先天性遗传异常，对某些药物反应特别敏感，出现的反应性质可能与常人不同。

药理遗传异常所致。

•特点：与药物的固有药理作用基本一致、严重程度与剂量成比例。

4、致癌性（carcinogenesis）
属于长期用药产生的毒性，包括遗传毒性致癌物、非遗传毒性致癌物。

（可以是迟发效应）
5、生殖毒性和发育毒性（(reproductive and developmental toxicity）
生殖毒性：针对育龄人群，用药后对生殖系统及与生育相关的神经或内分泌系统产生的毒性。

发育毒性：关注药物对胚胎的影响，特别是药物的致畸毒性。

多代生殖毒性评价：涉及药物对子代生殖系统的影响。

6、致突变与遗传毒性(mutagenesis and genetic toxicity )
药物损伤遗传物质而发生突变作用，产生对人类本身（致癌毒性）及后代的影响（致畸毒性）。

副作用：一种药物常有多种作用，在正常剂量情况下出现与
用药目的无关的反应称为副作用（side effect）。

一般说来，副作用比较轻微，多为可逆性机能变化，停药后通常很快消退。

测定数据：
量效关系：药物的毒性效应与剂量在一定范围内成比例，称为量效关系。

量反应：毒性效应的强弱呈连续增减的量变，称为量反应。

例：心率快慢等。

质反应：毒性效应以全或无、阴性或阳性等表示，称为质反应。

例：死亡与生存、惊厥与不惊厥。

最大无毒性反应剂量（no observed adverse effect level, NOAEL) ：指受试物在一定时间内，按一定方式与机体接触，用灵敏的现代检测方法和观察指标未发现损害作用的最高
剂量
最小毒性反应剂量：出现毒性反应的最小剂量
最大耐受量（maximal tolerance dose，MTD）：不引起受试动物死亡的最高剂量
最小致死剂量（minimal lethal dose，MLD）：引起个别受试动物出现死亡的剂量
半数有效量（median effective dose, ED50）：能引起50%的动
物或实验标本产生反应的浓度或剂量。

半数致死量（median effective dose, LD50 ）：能引起50%的动物死亡的浓度或剂量。

治疗指数：TI= LD50/ ED50
药物实验动物的LD50和ED50的比值称为治疗指数（therapeutic index, TI），用以表示药物的安全性。

安全范围（margin of safety）：ED99~LD1（或ED95~LD5）之间的距离。

值越大越安全。

PS有效量曲线和致死量曲线的斜率不一样时，以TI评价药物的安全性并不可靠。

新药临床前毒理学：涉及全身毒性和局部毒性研究。

是为新药临床用药的安全性提供试验依据，并为临床毒副反应监测提供重要信息。

新药临床前毒理学研究的目的：
1、毒性剂量Toxic Dose
2、安全剂量范围Safety margin
3、毒性反应Toxic reaction: 性质、程度、量毒关系、
产生、达峰、持续时间及反复产生毒性反应时间、
迟发性、蓄积性、耐受性
4、寻找毒性反应靶器官Target Organ
5、毒性反应是否可逆Reversibility
6、解毒或解救措施Antidote
7、 确保临床用药安全(重点监测指标)
（1）发现中毒剂量；
（2）发现毒性反应；
（3）确定安全范围；
（4）寻找毒性靶器官；
（5）判断毒性的可逆性；
新药临床前毒理学研究的意义：
（1）通过动物实验以确立：出现毒性反应的症状、程度、剂量、时间、靶器官以及损伤的可逆性；安全剂量及安全范围。

（2）通过上述资料的获得，达到预测人类临床用药的可能毒性，并制定防治措施；同时推算临床研究的安全参考剂量和安全范围的目的。

新药临床前评价的局限性：
1、种属差异：假阳性或假阴性
2、实验动物数量有限：
3、健康状态不同：
4、研究方法的局限：
药理毒理研究申报资料：
药理毒理研究资料综述，主要药效学试验，一般药理试验，急性毒性试验，长期毒性试验，过敏性、溶血性、刺激性等特殊安全性研究，复方制剂中多成分的相互影响试验、致突变试验，生殖毒性试验，致癌试验，依赖性试验，动物药代动力学试验。

药物毒性临床前评价程序：
1、急性毒性试验(acute)
2、长期毒性试验(chronic)
3、特殊毒性试验(遗传、生殖、致癌)
4、其它毒性试验(过敏、刺激etc.)
一、急性毒性试验：动物单次或24h内多次给予受试物后，
一定时间内(≥14天)所产生的毒性反应（LD50法、MTD
法）
目的
1、阐明药物毒性作用及强度、计算相对毒性参数
相对毒性参数：
半数有效量（median effective dose, ED50）：能引起50%的动物或实验标本产生反应的浓度或剂量。

半数致死量（median lethal dose LD50 ）：能引起50%的动物死亡的浓度或剂量。

治疗指数TI =LD50/ED50越小越有效
安全系数SF=LD5/ED95
可靠或确实安全系数CSF =LD1/ED99
安全范围SM=(LD1/ED99-1) X 100%
越大越安全
❑LD5基本无害量ED95基本有效量
❑LD1肯定无害量ED99肯定有效量
2、了解毒性靶器官：解剖
3、为长毒、特殊毒性试验剂量设计：很多实验参考LD50,
主要药效学剂量限度、一般药理学和药动学剂量设计也要参考急性毒性的LD50;短期致癌试验高剂量=MTD
4、为Ⅰ期临床试验起始剂量选择：细胞毒类抗癌药，I期临床起始剂量= 1/10 LD50
5、为临床毒副反应监护提供参考：中毒症状,起始、持续、恢复时间；中毒靶器官；对抗试验为临床急救提供依据
基本原则:
执行GLP
具体问题具体分析
随机、对照、重复
动物:
获得尽量多信息前提下，使用尽量少动物
啮齿类---小鼠或大鼠非啮齿类---犬或猴
二种动物(啮齿类及非啮齿类)
小鼠18-22g; 大鼠120-150g; 犬用成年犬
初始体重不应超过或低于平均体重的20%
♀♂各半
受试物:
工艺稳定、符合临床用质量标准
标明名称、来源、批号、含量（或规格）、保存条件及配制方法等，附质检报告
辅料、溶剂、试剂等应标明批号、规格和生产厂家，符
合试验要求
例如：
原料药临床拟用剂型
复方制剂：复方+ 拆方(增毒？新毒？)
易降解：含降解产物量最高的受试物进行急毒试验，并与临床样品的急毒试验结果比较
给药途径：
临床拟用途径+ 原型药物较完全进入循环途径（如静脉注射）
啮齿类ig给药前应禁食12h，不禁水
剂量和分组
给药剂量：未见毒性量→严重毒性量
设空白和/或溶媒（辅料）对照
小动物4-6个剂量组, 组距0.65-0.85,求LD50
大动物可用50%等量递升法(近似致死剂量法), 求出ALD和MTD，不必达到致死量
给药容积
不等浓度等容量给药
常规及最大给药容量为:
静脉注射(iv)
腹腔注射(ip)
口服(po)
皮下注射(sc)
灌胃(ig)
动物给药途径给药量
小鼠ig 0.2-1.0 ml/10g
iv、ip、sc 0.1-0.5 ml/10g
大鼠ig 1.0-2.0 ml/100g
iv、ip、sc 0.5-1.0 ml/100g
观察指标及时间
药后4h内详观, 后每天上下午各一,观察≥14d
记录毒性反应、死亡情况, 中毒症状、发生时间、持续时间、严重程度、恢复期及动物最短、最长死亡时间 其它指标：一般指标、体重变化等
急性毒性研究的一般观察和指征
病理学检查：
大体解剖(濒死动物+死亡动物+存活动物)
组织病理学检查: 体积、颜色、质地等改变时
结果处理：
实验资料用Bliss法计算LD50。

必要时求不同性别LD50
剂量－反应、时间－反应关系
反应可能涉及组织、器官或系统
肉眼病变和组织病检，初步判断毒性靶器官
病检报告应附：病检者签名+单位盖章+病理照片
确定NOAEL、MTD、ALDetc，初步判断受试物的安全范围
综合评价
判断反应与药物作用相关性：
❑时间、发生率、剂量-反应关系
❑动物种属及背景数据
❑病理学检查结果
❑同类药物特点
安全范围、毒性严重程度及可恢复性
毒性作用靶器官
❑毒性可能涉及部位
❑大体解剖和组织病理学检查结果
二、长期毒性试验：找到不良反应(T&D&R)、毒性靶器官(O)、
安全范围(S)、临床需重点检测指标(→)及临床监护或解
救措施(A)
（第一阶段）
（1）两种品系、35天染毒、毒性量效曲线，推荐临床使用途径；
（2）器官毒性试验、死亡情况、体重变化、血液学、临床生化学、组织学检查；
（3）致突变活性第二阶段筛选；
（4）生殖毒性试验；
（5）受试动物的药代动力学研究；
（6）行为试验；
（7）协同、增效、拮抗作用。

（第二阶段）
（1）动物长期毒性试验（半年以上）；
（2）哺乳类动物致突变试验；
（3）啮齿类动物2年至癌试验；
（4）人类药代动力学试验；
（5）人类临床试验；
（6）短期和长期用药的流行病学资料。

基本原则
执行GLP
整体性
研究结果与其它药理毒理试验互为印证、说明和补充 具体问题具体分析
随机、对照、重复
动物
in vitro体系筛选实验动物种属或品系
理想动物
❑对受试物生物转化与人体相近
❑对受试物敏感
❑已有大量历史对照数据
二种动物，啮齿类首选大鼠，非啮齿类用Beagle犬, 必要时用猴、猪等
符合等级要求
来源、品系、遗传背景清楚，有动物质量合格证
大鼠6-9 w，Beagle犬6-12 m,体重CV≤20％
♂♀各半
必要时，可用疾病模型动物进行试验
Duration ≥6m, natural death ( rat: 1y-15%,
1.5y-50%, 2y-70-80%)
给药途径
与临床用药途径一致
临床iv , 大鼠给药＞1月，ip代替
im或sc应变换注射部位
必要时改变给药途径但应说明原因
分组
三个给药组, 单位：mg(ml,IU)/kg 或/m2
不等浓度等容量给药
低剂量组－高于有效剂量，不出现毒性
中剂量组－轻微或中等度毒性
高剂量组－明显/严重毒性，或个别动物死亡
空白对照－溶媒或赋形剂
❑溶媒或赋形剂有毒性时则增加正常对照组 阳性对照
测试次数
能反映动态变化
❑一般行为、食量每天观察记录
❑大鼠体重每周一次
❑大动物生理指标每半月一次
❑大动物ECG Ⅱ导联，给药前、给药期间、停药及恢复期均要检测
❑发现有阳性指标应加大观察密度
综合评价长毒结果
结合药学，药理学、PK、TK和其它毒理学研究(+临床研究)，综合评价
找到：不良反应(T&D&R)、毒性靶器官(O)、安全范围(S)、临床需重点检测指标(→)及临床监护或解救措施(A)
三、特殊毒性试验：研究是否会引起畸胎、肿瘤，对遗传物
质是否有损伤等；特殊毒性试验存在着种属差异性 致突变试验
(遗传毒性试验)
生殖毒性试验
致癌试验
致突变试验
微生物回复试验(Ames试验）
❑+哺乳动物培养细胞基因突变试验
❑+果蝇伴性隐性致死试验
染色体畸变试验
❑+啮齿动物显性致死试验
❑+精原细胞染色体畸变试验
动物微核试验
❑+程序外DNA合成(UDS)试验
❑+SOS显色试验
生殖毒性试验
一般生殖毒性试验
致畸敏感期毒性试验
围产期毒性试验
致癌试验
短期致癌试验
❑哺乳动物培养细胞恶性转化试验
❑小鼠肺肿瘤诱发短期试验
长期致癌试验
其他试验
皮肤给药毒性试验
❑皮肤给药的急性毒性试验
❑皮肤给药的长期毒性试验
❑皮肤刺激试验
❑皮肤过敏试验
❑皮肤光敏性试验
腔道用药毒性试验
❑眼刺激试验
❑滴鼻剂和吸入剂急性毒性试验
❑滴鼻剂和吸入剂刺激试验
❑直肠、阴道用药急性毒性试验
❑直肠、阴道用药刺激试验
药物依赖性试验
❑身体依赖性试验
自然戒断试验
替代试验
催促试验
诱导试验
❑精神依赖性试验
过敏性试验
皮肤过敏试验
❑豚鼠：GPMT(Guinea Pig Maximization Test,用佐剂)
BT(Buehler Test)
❑小鼠：MEST（Mouse ear swelling test）
LLNA（Local lymph node assay）
注射给药过敏试验
❑全身主动过敏试验(active systemic anaphylaxis ASA,豚鼠)
❑被动皮肤过敏试验(passive cutaneous anaphylaxis PCA,大鼠)
溶血性试验
制备2%红细胞悬液(兔/羊/犬/人)
加入不同量临床浓度受试物，温育≥1h
观察有无溶血或凝集反应
区分鉴别真凝聚或假凝聚
受试物管3h内无溶血和凝聚，为合格依赖性试验
身体依赖性试验
❑自然戒断试验
❑替代试验
❑催促试验
❑诱导试验
精神依赖性试验
❑自身给药试验
❑条件性位置偏爱试验
❑水迷宫试验。