第五章食品中化学物质的一般毒性作用及评价讲述.ppt

第四章食品中化学物质的一般毒性作用及评价 食品安全教研室 学习目的与要求 理解急性毒性和急性毒性试验的概念和目的 经典急性致死性毒性试验 急性毒性的分级 急性毒性试验的其他方法 理解亚慢性毒性和慢性毒性试验的概念和目的 亚慢性和慢性毒性试验方法 熟悉蓄积毒性 化学物质的蓄积作用 蓄积作用的研究方法 基本概念 化学毒物 在一定条件下 以较小剂量给予时 可与生物体相互作用 引起生物体功能或器质性损害的化学物质 毒物与非毒物没有绝对的界限毒性 外来化学物引起生物体损害的能力 毒物毒性的大小可通过所产生损害的性质和程度表现出来 毒作用 毒效应 化学毒物按其化学性质可分为挥发性毒物 金属毒物 农药兽药残留 鼠药 有毒动植物 真菌毒素及其他化学污染物等 一般毒性作用 基础毒性 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又可分为急性毒性 亚慢性毒性和慢性毒性 相应的试验称急性毒性试验 亚慢性毒性试验和慢性毒性试验 一般毒性试验的方法 研究化学毒物一般毒性作用的毒理学意义 毒理学工作的重要内容安全性评价和危险度评定的基础对防治化学毒物中毒 制定标准以及管理毒理学等有重要意义 1急性毒性作用 2蓄积毒性 3亚慢性和慢性毒性作用 4局部毒性作用 1急性毒性作用 一 急性毒性和急性毒性试验概述二 急性毒性试验及其评价三 急性毒性分级 急性毒性作用 一 急性毒性和急性毒性试验概述 急性毒性的概念急性毒性 acutetoxicity 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 急性毒性作用 急性接触的含义 一次接触 是含有时间因素的概念 多次接触 是指当化学物毒性很低 需要给予动物较大剂量时 可在24小时内分多次给予 是毒理学研究中最基础的工作 是我们了解外源化学物对机体产生的急性毒性的根本依据 1927年Trevan引入了半数致死量的概念来评价急性毒性 此后 该指标得到广泛的应用 并成为急性毒性的主要指标 化学物的急性毒性资料对于安全性评价及化学物管理方面非常重要 对急性毒性试验程序国际上和我国已有一些法规 急性毒性试验 急性毒性试验观察内容 行为外观改变大体形态变化死亡效应LD50 急性毒性试验的目的 测试和求出化学毒物对一种或几种试验动物的致死量 以LD50表示 以及其它的急性毒性参数 了解急性毒作用强度 并通过观察动物中毒表现和死亡的情况 了解急性毒作用性质 可能的靶器官和致死原因 提供化学毒物的急性中毒资料 初步评价对人体产生损害的危险性 探求化学毒物急性毒性的剂量 反应关系与中毒特征 为亚慢性 慢性毒性作用试验的染毒剂量设计提供参考依据 研究化学毒物急性中毒的预防和急救治疗措施 为毒作用机制研究提供线索 急性毒性作用 二 经典急性毒性试验及其评价 外源化学物的种类不同 急性毒性试验的程序和要求有所不同 但总体原则和要点是相似的 受试物的保存和配制 受试物的接受 分样 保管 称量 配制以及在此过程中的严格质量保证是急性毒性试验成功与否的关键 急性毒性试验受试物配制的常用剂型水溶液 混悬液和油溶液 所用的溶剂和助溶剂应该是基本无毒的 和受试物不起反应 一 试验动物的选择 原则 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 动物易于获得 品系纯化 价格较低和易于饲养等条件 急性毒性作用 二 急性毒性试验 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 急性毒性作用 二 急性毒性试验 试验动物的年龄和体重 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 而且须是未曾交配和受孕的动物 例如 大鼠180 240g 小鼠18 25g 家兔2 2 5kg 豚鼠200 250g 狗10 15kg 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 急性毒性作用 二 急性毒性试验 3 试验动物的性别 急性毒性试验的主要内容是求LD50 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 如果试验是为致畸试验作准备 也可仅作雌性动物的LD50测试 急性毒性作用 二 急性毒性试验 4 动物数量与随机分组 大 小鼠等小动物每组10只狗等大动物每组6只分组原则 随机化原则5 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 6 实验动物的预检 选择健康动物1 2周的检疫期 急性毒性作用 二 急性毒性试验 二 试验动物的饲养环境恒定的温度 22 3 湿度 30 70 照度 昼夜各半饲料合格 饮水合格 垫料合格 急性毒性作用 二 急性毒性试验 三 染毒途径的选择 染毒途径 exposureroutes 的选择需考虑 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 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 最常用的染毒途径为经口 经呼吸道 经皮及注射途径 急性毒性作用 一般来说固态或液态的化学物均先进行经口染毒途径的急性毒性试验 求出LD50值来比较不同化学物急性毒性大小 主要方法 灌胃法 喂饲法 吞咽胶囊法灌胃法的优缺点 优点 可以准确控制染毒剂量 缺点 工作量大 操作需谨慎 灌胃 小鼠0 2 1 0ml 只或0 1 0 5ml 10gbw大鼠一次灌胃体积不超过5ml 只家兔不超过10ml 2kgbw狗不超过50ml 10kgbw 经口染毒 喂饲法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 摄入量就不够准确 吞咽胶囊将受试物装入胶囊内 强行放入动物舌后咽部 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 经呼吸道染毒 研究生产条件下以气体 蒸汽 粉尘 烟 雾等形式存在的化学毒物和评价环境空气污染物以及吸入给药途径的药物 经皮肤染毒 经注射途径染毒 二 急性毒性试验 四 染毒剂量与分组 1 查阅文献 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 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 霍思法等 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 急性毒性作用 二 急性毒性试验 四 染毒剂量与分组 2 预试验 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一2个剂量组作为预试验剂量 根据确定的剂量组进行染毒 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 lgLD0 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 急性毒性作用 二 急性毒性试验 四 染毒剂量与分组 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 123456LgLD0LgLD0 iLgLD0 2iLgLD0 3iLgLD0 4i 急性毒性作用 染毒剂量与分组 归纳总结 二 急性毒性试验 五 试验周期与毒效应观察1 中毒症状 急性毒性作用 二 急性毒性试验 五 试验周期与毒效应观察 2 体重在观察试验动物中毒症状的过程中 应同时观察体重的变化 体重可以反映动物中毒后的整体变化 体重改变的原因很多 若化学毒物刺激或损伤消化道可出现试验动物饮食减少甚至拒食 表现为体重减轻 若化学毒物引起腹泻 将影响食物吸收和利用 体重也会减轻 如果化学毒物影响水的摄取或肾功能急性损伤 也可能在体重上反映出来 所以 对存活动物尤其是对低于LD50剂量组的存活动物 应在观察期14天内称量其体重的变化 以便了解受试物引起毒效应的持续时间 急性毒性作用 二 急性毒性试验 五 试验周期与毒效应观察 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 对存活动物 在观察期结束时进行大体病理检查 必要时做组织病理学检查 根据试验需要可进一步扩大观察项目 如体温 心电图 脑电图或进行某些生化指标测定等 急性毒性作用 二 急性毒性试验 五 试验周期与毒效应观察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 可为深人研究化学物的毒作用机制提供参考 急性毒性作用 二 急性毒性试验 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 急性毒性作用 七 经典急性毒性试验评价 WHO和欧盟对食品毒物急性毒性的分级 我国食品毒物急性毒性分级 急性毒性替代试验 一 基本概念二 蓄积毒性试验方法及其评价 蓄积作用及其评价 2蓄积毒性 化学毒物进入机体后 经过生物转化以代谢产物或化学物原型排出体外 但是 当化学毒物反复多次给动物染毒 化学毒物进入机体的速度 或总量 超过代谢转化的速度和排泄的速度 或总量 时 化学毒物或其代谢产物就有可能在机体内逐渐增加并贮留 这种现象称为化学毒物的蓄积作用 accumulation 蓄积作用及其评价 一 基本概念 蓄积作用及其评价 一 基本概念 二 蓄积毒性试验方法及其评价 化学毒物的蓄积作用是发生慢性中毒的物质基础 因此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 蓄积毒性试验是研究化学毒物基础毒性的重要内容之一 目的是通过试验求出蓄积系数K 了解化学毒物蓄积毒性的强弱 并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 蓄积作用及其评价 一 蓄积系数法蓄积系数 accumulationcoefficient 是多次染毒使半数动物出现效应 或死亡 的累积剂量 ED50 n 与一次染毒使半数动物出现相同效应 或死亡 的剂量 ED50 1 的比值 即 K ED50 n ED50 1 K LD50 n LD50 1 蓄积作用及其评价 二 蓄积毒性试验方法及其评价 1 固定剂量法 一般常选用大 小鼠灌胃或腹腔注射方法进行染毒 先求出LD50 然后选取相同条件的40只 或更多 实验动物 分为两组 一为染毒组 一为对照组 每组至少20只 雌雄各半 试验组在1 20 l 50LD50的范围内选定一个剂量 每日以固定剂量 定时和相同途径进行染毒 试验期间观察记录每组动物死亡数 当试验组累积发生一半动物死亡即可终止试验 此时 计算累积总接触剂量 LD50 n 根据公式计算K值 然后依表6 5进行评价 但若接触剂量已累积达到5个LD50剂量 也可终止试验 蓄积作用及其评价 二 蓄积毒性试验方法及其评价 2 剂量递增法 在试验期间 当化学毒物引起动物累积死亡一半时即可终止试验 计算K值进行评价 一般来说 在试验第2l天也可结束试验 因为这之前如果动物没有死亡或死亡数不足一半 说明其累积剂量已达5 26LD50 即K 5 使用本方法时要注意染毒期间定期 每4天一次 给动物称重 按实测体重 调整化学毒物的染毒绝对量 蓄积作用及其评价 二 蓄积毒性试验方法及其评价 3 剂量固定的20天蓄积法 它通常采用经口灌胃染毒方式 将动物随机分为5个组 包括阴性对照组和1 20LD50 l 10LD50 1 5LD50和1 2LD50四个剂量组 每组动物数10只 雌雄各半 每日染毒一次 连续染毒20天 观察每组雌雄合计的死亡动物数量 试验结束时根据下列标准进行评定 各剂量组均无死亡 即为蓄积性不明显 如仅1 2LD50剂量组有死亡 其他组均无死亡 则为弱蓄积性 如1 20LD50剂量组无死亡 其他各组间死亡数有剂量反应关系时 则为中等蓄积性 如1 20LD50剂量组有死亡 且有剂量反应关系 则为强蓄积性 蓄积作用及其评价 二 蓄积毒性试验方法及其评价 二 生物半减期法 生物半减期 biologicalhalf life t1 2 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 化学毒物在体内蓄积的速度和量与机体单位时间内吸收该物质的速度以及清除速度有关 即使化学毒物以相等的时间间距恒速地吸收入血液 该物质在一定剂量范围内在机体的蓄积量也不呈直线无限地增加 而是呈曲线形上升并有一定的极限 这是因为化学物质吸收进入机体的同时体内也发生着代谢转化及清除的过程 包括血中化学毒物向组织脏器的分配过程 当化学毒物的吸收过程与代谢转化 清除的过程达到平衡时 其蓄积量基本上不再增加 一般来说 t1 2d较短的化学毒物达到蓄积极限所需的时间也短 t1 2长者达到蓄积极限的时间也长 蓄积作用及其评价 二 蓄积毒性试验方法及其评价 一亚慢性毒性作用 亚慢性毒性的概念亚慢性毒性试验的目的亚慢性毒性试验的设计二慢性毒性作用 慢性毒性的概念慢性毒性试验的目的慢性毒性试验设计 3亚慢性和慢性毒性试验 亚慢性和慢性毒性试验 一 概念 亚慢性毒性 subchronictoxicity 是指人或实验动物连续接触较长时间 较大剂量的外源化合物所引起的毒性效应 慢性毒性 chronictoxicity 是指人或实验动物长期 甚至终生 反复接触低剂量的化学毒物所产生的毒性效应 亚慢性和慢性毒性试验 一 亚慢性和慢性毒性试验的概念 目的 二 试验目的 1 确定受试物亚慢性和慢性毒性的效应谱 对在急性及亚急性毒性试验中发现的毒作用提供新的信息 并发现在急性及亚急性毒性试验中未发现的毒作用 2 研究受试物亚慢性和慢性毒作用的靶器官 3 研究受试物亚慢性和慢性毒性剂量 反应 效应 关系 确定其观察到有害作用的最低剂量 LOAEL 和未观察到有害作用的剂量 NOAEL 提出此受试物的安全限量参考值 4 研究受试物亚慢性和慢性毒性损害的可逆性 5 亚慢性毒性试验为慢性毒性试验的剂量设计及观察指标选择提供依据 6 确定不同动物物种对受试物亚慢性和慢性毒效应的差异 为将毒性研究结果外推到人提供依据 亚慢性和慢性毒性试验 一 亚慢性和慢性毒性试验的概念 目的 二 亚慢性和慢性毒性试验设计 一 实验动物选择 亚慢性和慢性毒性试验 亚慢性毒性试验年