实验动物剂量换算

1、实验动物剂量换算问题的解析时间 2021.03. 10创作：欧阳治一、体表面积计算法关于不同实验动物之间或者实验动物与人之间的剂虽如何作等效'、换算的问题我们 在实验中估算一种药物或化合物的使用剂虽的时候，差不多是來源于两条途径：一是 查文献参考别人使用的剂虽。有时有现成的，可直接用。有时没有我们所用动物的 剂址，但有其它实验动物的。也有的是有临床用址的.但没有实验动物的。这样.我 们就得进行换算。另一种方法就是根据自己或文献上有关急性毒性的数据來进行估算，以期采用合适的 剂虽。一般参考数据是LD50o至干该选择LD50的多少分之一來作为参考剂址.众说 纷纭。下血我來说一说用第一种方法

2、进行如何换算。目前我们大多数人用的方法，是参考徐叔云教授主编的药理实验方法学。在其附 录中有一个表，列出了人和动物间按体表血积折算的等效剂虽比值。这个表，几乎被 药理专业的人们奉为经典，一直在科研中沿用。表如下所示：人和动物间按体表面积折算的等效剂量比值小鼠大鼠豚鼠兔猫猴狗人(20g)(2(X)g)(400g) (1.5kg) (2.0kg) (4.0kg) (12kg) (70kg)小甌1.07.012.2527.829.7 64.1124.2大鼠0.141.01.743.94.29.217.8豚鼠0.080.571.02.252.45.210.2兔0.040.250.441.01.082.

3、44.514.2猫0.030.230.410.921.02.24.113.0猴0.0160.110.190.420.451.01.96.1狗0.0080.06010 10.220.230.521.03.1人0.00260.0180.0310.070.0780.060.321.0木人认为在此表中.人的体重设为70kg是有点不妥的。如果设为60kg,则能为大多 数人接受。这样一來.这个表就得进行修正。如果为60kg,则人的体表血枳为1.55nf 左右。那么，这样一來.折算系数表的中数字，全部要修正。最后一行的数字要乘以 1.72/ 1.55 =1.11,而表垠右上端的人的体重改为60kgo那么我们

4、來看看上血这个表的最后一行，这个也是我们通常硬用到的.把人的临床剂 虽转换为实验动物的剂量。但是如果按这个表來讣算实验动物的等效剂址，需要动物 的体重基木上在标准体重的区间内相差不大才会准确。也就是说，小亂在20g左右， 大鼠在200g左右，豚鼠在400g左右等等，这样汁算出來才会准确。X大鼠的体重为 l80g、250g. 300g. 350g、400g时,那么它的剂址根据体型系数计算实际体表面积应 是女少？而按折算系数算又是弱少？它们之间相差有藝大？十大亂体重在哪个范囤内 波动时，上述折算系数仍然基木准确呢？为什么说，片实验动物体重不在上述标准体 重的附近的话.按折算系数算出來的剂址就不那么

5、准了呢？这是因为，我们用这个折算系数，只是一个点对点的关系。就是说，70kg的人对200g 的大做.那么这个剂址完全准确的。但如果大亂不是200g,那么就会有偏差了。这个 偏差來源于体型系数的公式。如：人的临床剂虽为Xmg/kg.换算成大鼠的剂虽：大鼠的剂虽=(Xmg/kgx70kgx0.018) /200g=(X mg/kgx70kgx0.018) /0.2kg=63X mg/kgo这也就是说.按单位体重的剂虽來算.大亂的等效剂址相、勺于人的6.3倍。在这里，我 们要看到每种动物的休重(包括人)，在上表中以蓝色显示的。还要注意到折算系 数.也就是表中以红色所示的。将人的剂虽转换成哪种动物的，

6、就在相应的动物那一 列下找到与人的相交的地方的折算系数，将剂虽乘以折算系数再乘上人的体重与那 种动物体重的比值。注总:体重的"I位要化成一致。这个折算系数是以上表中蓝色所示 的标准体重计算得來的。依此类推.我们可以算出小亂、豚鼠等其它动物剂虽与人的比值。小鼠的剂量=(X mg/kgx70kgx0.0026) /20g=(X ing/kgx70kgx0.0026) /0.02kg=9.1X ing/kg«豚鼠的剂虽=(Xmg/kgx70kgx0.03I) /400g=<X mg/kgx70kgx0.031) A).4kg=5.42X mg/kg.兔的剂虽=(X mg/k

7、gx70kgx0.07) /1.5kg=3.27X mg/kgo猫的剂址=(X mg/kgx70kgx0.078) /2.0kg=2.73X mg/kgo猴的剂址=(X mg/kgx70kgx0.06) /4.0kg = 1.05X mg/kg»狗的剂量=(X mg/kgx70kgx0.32) /12kg= 1.87X mg/kgo注总.人的临床剂虽常会以xxmg / d或xxg/d來表示.这时我们一定要把它转化成 xxmg/kg或xxg/d才能以上式來折算。其实徐叔云教授主编的药理实验方法学在 第三版中也列也出了xxmg /只的计算公式。如：某药，成人每天服用50mg计算大鼠的等效

8、剂量。大鼠的等效剂虽=50mg/60kgx6.3=5.25mg/kg在这里，我们一般把成人的体重按60kg來算比较合理。尽管在这个表中.成人的标准 体重设为70kgn我们平时在试验中可利用此公式推算大鼠的等效剂虽.大鼠的等效剂虽=6.3x成人的给 药剂虽，那么如果我们给药方案改变该公式是否依然可以使用。既然是“等效剂虽 就要有可比性。人的给药方案如何，大鼠的方案也应如此。只是，有的情况下要作一 个变通。比如.口服.我们一般就变成灌胃。人是一天三次，动物一般也可以一天两 次或三次。、勺然.这里有一点值得提出，就是我们一般每天给两次药的悄况已是不 参。多数情况下一天给一次药。可把两次剂虽加在一起。

9、这样做.与一天两次有所差 异。但对于整个实验來说如果各组间给药方式一样.那也就可以剂同对比了。如果 是做药动学实验，因不同给药方式相差较大，则另半别论了。根据上述表格和原理.我们就可以來编制下而这样一个简表。这样，我们不必去翻阅 厚重的药理实验参考书，就一目了然。这个表虽然是以体重的比來计算剂虽.但实际 上汁算的是体表面积。这种换算关系的前提是：备种动物对某药的敏感程度是一样的。见下表：不同实验动物与人的等效剂量比值（注：剂量按mg/kg算）动物小鼠大鼠豚鼠兔猫猴狗剂量比值9.1635.423.272.731.051.87其实这个表人的体重依然是按70Kg來算的，如果人的休重按60kg计算，那

10、这个简表 就要修正了。按人体重60kg汁算：实验动物用剂虽=人的剂Sx60xl.llx折算系数/动物体重。而原有的讣算方法为：实验动物用剂虽=人的剂Sx70x折算系数/动物体重。这样相、"|于简表中的数字都要乘以60x11/70=0.95结果如下：不同实验动物与人的等效剂绘比值（注：剂童按mg/kg算）动物小鼠大鼠豚规兔猫猴狗剂量比值8.655.985.153.112.590.9981.78其实这个表，还是有问题的：比如濮子和人的等效剂虽比值为0.06,据此算出猴的剂§=X mg/kgx70kgx0.06/4.0kg = 1.05X mg/kg即猴和人的剂虽换算比例为1.0

11、5：或者人的体重按照60kg來算.猴和 人的剂量换算比例为0,998.这个都有问题。如果你再按照陈奇主编的中药药理研尤 方法学上.猴子和人的等效剂虽比值为0.16,据此算出猴的剂虽=Xmg/kgx70kgx06/4.0kg=2.8X mg/kg1.05和2.8这个差异就比较大C那么这两个数据到底那个才是正确的呢？那么我们再 用体型系数的方法汁算一下，來看看到底那个是正确的。猴的剂虽=（体空系数猴xW严）/ （体型系数人xW人叫x70xX/4=（0.111x4） / （0.1x70M） x70xX/4 mg/kg-2.88X mg/kg所以.从这个讣算结果來看假子和人的等效剂虽比值为0.16.而

12、不是0.06c猴和人的剂址换算比例可能为2.8左右。其实徐叔云教授主编的药理实验方法学在第三版中也做J'修改，把猴子和人的等效剂址比值改为0.16c为了看看别的实验动物折算系数是否正确.那么我们來验证下各常用实验动物折算系数。验证如下：小鼠体型系数：0.06 标准体重：20g=0.02kg小鼠的折算系数=（体型系数小亂xW皿刃3）/ （体型系数人xV严）=（0.06x0.02） /0.1x70M） x70xX/0.4=0.004364/1.723=0.00253大鼠体型系数:0.09 标准体重：200g=0.2kg大鼠的折算系数=（体型系数大鼠xW心加）/（体型系数人xW严）=（0.0

13、9x0.2"）/0lx70mx70xX/0.4=0.030618/1.723=0.01777=0.018豚鼠体型系数：0.099 标准体重：400g=0.4kg豚鼠的折算系数=（体型系数豚鼠xW咖叫/ （体型系数人xW严）=（0.099x0.4） /0.1x70） x70xX/0.4=0.05358/1.723=0.031兔体型系数：0.093 标准体ig： 1.5kg兔的折算系数=（体型系数兔xW他加）/ （体型系数人xW,、“）=（0.093x1.5） /O.1X7O273）=0.1220/1.723=0.07猫体型系数：0.082 标准体重：2.0kg猫的折算系数=（体型系数猫

14、xW3） / （体型系数人xW人“）=（0.082x2.0） /O.1X7O273）=0.1305/1.723=0.076狗体型系数：0.104标准体重：12kg狗的折算系数=（体型系数狗xW料加）/ （体型系数人xW人加）=（OJO4xl2M） /0.1x70M）=0.5496/1.723=032猴体型系数：0.111 标准体重：4.0kg獗的折算系数=（体型系数猴/ （体型系数人xW人"）=（0.111x4） /0.1x70）=0.2810/1.723=0.163其实.第二个剂虽折算表就是根据体表血枳.体型系数的公式将不同种属动物的标 准体重而得到的体表面枳相比而得到的！我们知道

15、r这种算法之后，我们就可以把第 一个表格改正为下而的这张表了。其实徐叔云教授主编的药理实验方法学第三版 修改后的数据和这张表格的数据基木上是相同的。人和动物间按体表面积折算的等效剂址比值（更正）小甌大鼠豚鼠兔猫猴狗人(20g)(2(X)g)(400g) (1.5kg) (2.0kg) (4.0kg) (12kg) (70kg)小鼠1.07.012.2527.829.764.1124.2大联0.141.01.743.94.29.217.8豚鼠0.080.571.02.252.45.210.2兔0.040.250.441.01.082.44.5猫0.030.230.410.921.02.24.1猴

16、0.0160.110.190.420.451.01.9狗0.0080.06010 10.220.230.521.0人0.00250.0180.0310.070.0760.1630.32而根据吏正后的人和动物间按体表面枳折算的等效剂址比值表我们可以将不同实验动物与人的等效剂虽比值结果更正如下:实验动物与人剂虽折算简表如下所示：不同实验动物与人的等效剂量比值（注：剂量按mg/kg算，人体按70kg算）（更正动物小鼠大鼠豚鼠兔猫猴狗剂量比值9.16.35.423.272.662.851.87在此再说明一下.关于小鼠的体型系数.目前仍有争论。006算;:的体表面枳比实测的体表面枳婆小一些。目前有人实测

17、后认为小鼠的体型与大鼠相似，体型系数接近0.089。如果照此算來，小亂与人相比剂虽倍数还要増加。从以上我们的il算可以看出，我们的汁算都是以体表面枳來汁算的。为什么说要按体 表面枳來算才是准确的呢？起初人们也以为是直接按体重比汁算剂虽就可以了.后來 发现是不正确的。经研尤才知.是与体表血积基木成正比的。这是根据能虽代谢的原 理而得出的，认为人和动物向外界环境中放热的址与其体表血枳成正比。很女研尤抬 出：基础代谢率、热卡.肝肾功能.血药浓度.血药浓度时间曲线的曲线下面积（AUC）、肌肝（Cr）、Cr清除率.血液循环等都与体表面积基本成正比,因此按照 动物体表血积计算药物剂虽比体重更为合理。应该说

18、，这是一种理想化的推论。在目 前没有更好的.也没有更方便的换算方法的前提下，我们可以把十前这种折算关系半 作一种重要的参考。值得一提的是，这个换算方法只是一个重要参考而已。遇到有很大种屈差异的药物或 化合物上述换算关系就相差很大了。这一点要引起大家的关注。二、体型系数汁算法体型系数是人们根据不同动物的体重与体表面枳之间的关系汁算出來的。不同的动物 有不同的体型系数。不少动物（包括人）的体型系数在0.09-0.1 o体表血枳=体型系数x体重"，注总，体表血积是与体重的2/3次方成正比的。而我们 按折算系数il算的时候，是直接按体重给药的。也就是说.剂址是与体重成正比的， 而不是与体重的

19、2/3次方。这就是上面说的偏差的來源。常用实验动物的体型系数如下表。不同动物的体型系数动物小鼠大鼠豚鼠兔猫狗猴人体型系数0.060.0990.0990.0930.0820040.1110下面我们來算一下.备种动物之间的体表血枳比。如：一个70kg的人与一只200g的大鼠的休表面枳。人的体表面积=0.1x70=1.722大鼠的体表面积=0.09x0.2=0.0306体表面积比（大鼠 / 人）=0.0306/1.722=0.0177）.018再算体重为20g的小鼠的。小鼠的体表面积=0.06x0.02=0.00436体表而枳比（小鼠 / 人）=0.00436/1.722=0.002540.0025

20、可以看出，这个计算结果与前面我们所说的那个表基木是一致。爭实上那个表就是 根据体型系数算岀來的。这个按体型系数汁算体表血积的公式被称为Meeh公式。于 1879年发表。这个公式的发表，可以说.对于科学界起到了一个很好的推动作用。也 使得我们从事药理.实验动物学的科研人员有J'很好的借鉴。从上述解析也可以看出，我们完全可以信任第一个表中所列出的折算系数.为然.也 完全可以信任后面我编制的那个简表。因为，这一切都是由体型公式汁算得來的，也 就是说是按体表啲积來计算等效剂虽的。为什么这么说呢？那么我们下闻就來算一 算。來做个对比。以大鼠为例。设人的剂虽为X mg/kg, 体重70kg体重为1

21、50g时：按折算系数算：大鼠的剂虽=63X mg/kg150g 大鼠的总给药虽为：0.15x6.3X mg/kg=0945X mg/kg按体表面枳il算：大鼠的体表面积=0.09x0.152?3=0.02525人的体表面积=1.722体表面积比（大鼠 / 人）=0.02525 / 1.722=0.01466150g 大鼠的总给药虽为：X mg/kgx70x0.01466= 1.0262X mg/kg体重为180g时：按折算系数算：欧阳治创编2021.03.10欧阳治创编 2021.03.10大鼠的剂虽=6.3X mg/kg180g 大鼠的总给药量为：0.18x6.3X mg/kg = 1.13

22、4X mg/kg按体表面枳il算：大鼠的体表面积=0.09x08=0.02853人的体表血枳=1.722体表面积比（大鼠/人）=0.02853 / 1.722=0.0166180g 大鼠的总给药虽为：X mg/kgx70x0.0166=1.162X mg/kg体重为250g时：按折算系数算：大鼠的剂虽=63X mg/kg250g 大鼠的总给药虽:为：0.25x6.3X mg/kg= 1.575X mg/kg按体表面枳计算：大鼠的体表面积=0.09x0.25=0.03555人的体表血积=1722体表面积比（大鼠 / 人）=0.03555 / 1.722=0.02064250g 大鼠的总给药虽为：

23、X mg/kgx70x0.02064=l.4445X mg/kg体重为350g时：按折算系数算：大鼠的剂虽=6.3X mg/kg350g 大鼠的总给药虽为：0.35x6.3X mg/kg=2.205X mg/kg按体表面枳计算：大鼠的体表面枳=0.09x0.35出=0.04454人的体表面积=1.722体表面积比（大鼠 / 人）=0.04454 / 1.722=0.02586350g 大鼠的总给药虽为：X mg/kgx70x0.02586=l.8102X mg/kg从上述讣算结果我们可以看出规律！那就是，十大亂体重小干200g时.按折算系数算出來的结果比按体表而枳的结果要偏小：而大亂体重大于2

24、00g时，按折算系数算出來的结果比按体表面枳的结果要偏大。欧阳治创编2021.03.10欧阳治创编 2021.03.10 推广一下，为实验动物体垂小于标准体垂时，按折算系数算出來的结果比按体表面积 的结果要偏小：而半实验动物体重大于标准体重时.按折算系数算出來的结果比按体 表面积的结果要偏大。如杲说从准确性來看，半然是按实际的体表面积來算为好。可 是要是从方便性來看 “i然是按折算系数來讣算为好。对于两种讣算等效剂址方法的 误差问题我们应该怎么看待呢。三、误差的分析从上而我们已经知道按折算系数汁算会产生误差。这种误差应该说是屈于系统误差。 是由于这个公式木身给我们的实验带來的误差。还有一种误差

25、是我们在实验中实际给 药时由于称体重、给药时的不准而产生的，那就不是我们要探讨的问题人 我们仍以大鼠为例來讨论这个误差问题。设人的剂虽为U mg/kg.体重为70kg。设大鼠的体重为X kg按折算系数il算得出的Xkg大鼠的用药虽为Y1。则：Y1=U x6.3xX=6.3UX按实际体浙表血il算得出的Xkg大鼠的用药址为Y2°Y2=0.09x X /l .722xUx70=3.66U X"这样.我们就构筑了两个函数关系式。函数Y1是一个正比例函数，其值是与X成直线相关的°函数Y2是一个抬数函数，其值是随X増大的，但不成直线。这两个函数在什么时候相等呢？很显然，就是

26、XX=02的时候c因为折算系数是十大 畝体重为0.2kg时來讣算的。根据前面汁算的结果，我们可以预测到：当X<02时,函数Y2在Y1的上方,、“lX>0.2时.函数Y2在Y1的下方。如下图所示：我们知道，一般用于实验的大鼠，其体重大多在150350g之间。在药效学实验中常 常选用的是180220g的大鼠。欧阳治创编2021.03.10欧阳治创编 2021.03.10下面我们來il算误差。这个误差应为相对误差。令:按折算系数讣算的剂® = A按实际体表面积讣算的剂§： = B相对误差=(A-B) /Bxl00%=A-l很显然这个相对误差是有正负的。、”iXvO.2

27、时，误差为负：十X>02时.误差为正。因 a=Y1=6.3XB=Y2=366X"这样.我们就可以以X为自变虽，以相对误差为次I变虽，再构筑一个函数Y3。Y 3 =63X / 3.66X"1=172X®1现在我们得到J'这样一个简讥的函数关系式。有什么用呢？我们可以这个來估算按折算系数汁算的剂虽与实际相差多少。如果相差不大我们认 为是可以接受的。从图上我们可以直观地看出.为大鼠体重在200300g时.误差不到20%。在200g以 下.是负的误差。数据如下：体重(kg)相对误差0.1-0.2016467210.110.1758757850.120.151

28、6230460.130.1286829130.140.1068910140.15-0.0861136310.16-0.066240340.17-0.047178780.18-0.0288508180.19-0.0111897020.20.0058621020.210.0223545760.220.0383314470.230.0538312160.240.0688879820.25O.O835321O30.260.0977907390.270.11168830.280.1252468110.290.1384862230.30.1514246740.310.1640787060.320.1764

29、634510.330.1885927960.340.2004795120.350.2121353820.360.2235712970.370.2347973490.380.2458229080.390.2566566950.40.2673068360.410.2777809210.420.2880860510.430.2982288780.440 3082156470.450.3180522240.460.3277441320.470.3372965770.4803467144690.490.3560024480.50.365164905从以上数据可知：十大鼠体重在170230g范困内.按折算

30、系数计算剂址的相对误差在5%以内。 十大鼠体重在150260g范困内.按折算系数计算剂址的相对误差在10%以内。十大亂体重在120300g范囤内，按折算系数计算剂虽的相对误差在15%以内。十大鼠体重在100340g范F0I内.按折算系数汁算剂虽的相对误差在20%以内。我们笫数情况下，大鼠在实验期间的体重在180250g。这样.我们按折算系数算出來 的剂虽.其相对误差不会超过10%基木上能接受。如果比较均匀.在180220g则 相对误差在5%以内。这是完全可以接受的。如果大鼠体重达300g以上.尤其是达350g以上的时候.我们可以选择用实际体表面 积來算。我们知道，要把体重转化成体表面积，要用到

31、计算器。这在我们给药的时候 帯來很大的不便。那么.如果我们真的一定要很严谨，坚持要按实际体表血枳给药的 话，我们如何快速.简便地算出剂址呢？其实很简収，我们可以根据上述理论的结果 來进行修正。凡体重在25O3OOg之间的，误差按10%计算。即：A B/B=0.1。我们可以直接按 折算系数，算出A的值°而B才是我们需要的真正最接近实际体表面积的值。我们可 以这样写：B=0.9A.那就是说，在这个体重范用内的大鼠.剂虽打九折就行J'。凡体重在300350g之间的，误差按15%來算。B=0.87Aa凡体重在350400g之间的.误差按20%來算。B=0.83A凡体重在400750g之间的，误差按25%來算。B=0.8A凡体重在45O5OOg之间的，误差按30%來算。B=0.77A这只是理论推算.除极少数悄况外.实际体重太大的恐怕不能用干实验。除了这些误差之外.我们在实验中常有不少人为误差。给药的剂虽常会因为人为的操 作而出现偏差。而那样的偏差达10%我想是很常见的。而我们这个