第五章化学毒物的一般毒性作用

第五章化学毒物的一般毒性作用第1页，共139页，2023年，2月20日，星期一主要内容急性毒性蓄积作用慢性、亚慢性毒性第2页，共139页，2023年，2月20日，星期一目标1.掌握急性毒性的概念、分级，亚慢性和慢性毒性作用的概念2.熟悉急性、亚慢性和慢性毒性作用的目的和方法3.了解蓄积作用的概念及方法第3页，共139页，2023年，2月20日，星期一

外源化学物质在一定的剂量、一定的接触时间和一定的接触方式下对实验动物产生综合毒效应的能力称为化学毒物的一般毒性(generaltoxicity)，又称为化学毒物的基础毒性(basictoxicity)或一般毒性作用(generaltoxiceffects)。第4页，共139页，2023年，2月20日，星期一根据对化学毒物的接触时间长短所产生的毒性效应，可划分为急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性。试验可分为急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验。对化学毒物的毒性进行评价称为一般毒性评价(evaluationforgeneraltoxicity)。第5页，共139页，2023年，2月20日，星期一第一节急性毒性作用及其评价

一、基本概念

急性毒性(acutetoxicity)是指机体(人或实验动物)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。

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凡经口接触和各种方式的注射接触，“一次”是指在瞬间将受试化合物输入实验动物的体内。而经呼吸道吸入与经皮肤接触，“一次”是指在一个特定的期间内实验动物持续地接触受试化合物的过程，所以“一次”含有时间因素。如果一种化学毒物的急性毒性很大，对人类可能产生极大的危险和威胁，或对生态环境造成潜在的危害。第7页，共139页，2023年，2月20日，星期一

二、急性毒性实验目的与常用参数实验目的：

1.求出受试化合物对一种或几种实验动物的致死剂量(通常以LD50为主要参数)，并且对化学物进行毒性分级。

第8页，共139页，2023年，2月20日，星期一2.通过观察动物中毒作用的表现、毒作用强度和死亡情况，初步评价毒物对机体的毒效应特征、靶器官、剂量反应关系和对人体产生损害的危险性第9页，共139页，2023年，2月20日，星期一3.为后续的重复剂量实验、亚慢性和慢性实验及其他实验研究提供接触剂量和观察指标的依据

4.利用急性毒性试验方法研究化合物在机体内的生物转运和生物转化过程及其动力学变化。也可用于研究急救治疗措施。第10页，共139页，2023年，2月20日，星期一

常用参数：

1.最常用的是半数致死量(LD50)和急性毒作用带(Zac)。第11页，共139页，2023年，2月20日，星期一

实际工作中进行急性毒性评价时还常用急性毒作用带(Zac=LD50／Limac)来表示。Zac值的大小可反映急性阈剂量距离LD50的宽窄，即表示引起实验动物的死亡剂量与最低毒作用剂量之间剂量范围的宽窄。Zac值越大，表明化学物引起急性死亡的危险性越小，反之表明引起急性死亡的危险性越大。

第12页，共139页，2023年，2月20日，星期一2.目前备受主张的是LD84／LD16(或LC84／LC16)的比值。它是代替Zac是一种灵敏性好、重复性强而且容易求出的参数，可以较好地反映急性毒性特征。第13页，共139页，2023年，2月20日，星期一

3.当比较两种(或以上)LD50相同或近似的化学毒物的致死毒性时，还可使用该化学毒物的剂量-反应曲线斜率(即剂量-死亡曲线的概率单位直线的斜率)表示。用以评价化学毒物急性毒性会更为合理。

第14页，共139页，2023年，2月20日，星期一4.皮肤-皮下系数

皮肤LD50/皮下LD50

反映化合物经皮吸收的危险性第15页，共139页，2023年，2月20日，星期一5.经口-腹腔注射系数经口LD50/腹腔注射LD50

反映化合物经口吸收的危险性第16页，共139页，2023年，2月20日，星期一三、急性毒性分级..\国内外有关化学品急性毒性分级标准.doc第17页，共139页，2023年，2月20日，星期一四、急性毒性试验设计

实验动物染毒途径染毒剂量观察周期观察指标的选择计算方法和评价

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(一)实验动物

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实验动物。然而，在注重选择对化学物毒性反应敏感的动物物种的同时，还得考虑动物易于获得、品系纯化、价格较低和易于饲养等条件。

第19页，共139页，2023年，2月20日，星期一1.实验动物的种属不同种属的动物对化学物的反应可能有很大的差别，最好用两种种属的动物，包括啮齿类(rodentspecies)和非啮齿类(nonrodentspecies)。第20页，共139页，2023年，2月20日，星期一

2.实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。第21页，共139页，2023年，2月20日，星期一

3.动物数量与随机分组急性毒性试验要求大鼠、小鼠等小动物数量为每组10只，狗等大动物也应每组6只。在动物分组中应严格遵循随机化的原则。

一般4-6组

第22页，共139页，2023年，2月20日，星期一4.禁食经口染毒的试验，要求动物实验前禁食，以免胃内残留食物对化学毒物毒性产生干扰。大鼠、小鼠隔夜禁食大动物染毒前部喂食，染毒后继续禁食3-4小时四、急性毒性试验设计第23页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(二)染毒途径的选择

进行化学毒物急性毒性测试时应考虑人在生产和生活环境中接触该化学毒物的情况，通常根据实验目的、化学毒物的性质和用途、人类实际接触途径和方式来选择染毒途径(exposureroutes)。有时可根据具体情况，选用腹腔、静脉、肌内、皮下和皮内等注射途径。以人实际接触的方式来染毒

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1.经口(胃肠道)染毒(oralexposure)生产和生活环境中许多化学毒物，可以通过污染饮水和食物经胃肠道进入机体。经口(胃肠道)是急性毒性试验中最常用的染毒途径，具体的染毒方式有：灌胃、喂饲和吞咽胶囊等方法。

第25页，共139页，2023年，2月20日，星期一2.经呼吸道染毒(inhalation)以气体、蒸气、粉尘、烟、雾等形式存在于车间空气中的化学毒物和评价环境空气污染物时，常采用经呼吸道染毒的途径。呼吸道染毒方式分为两种：一种是静式吸入，另一种是动式吸入。第26页，共139页，2023年，2月20日，星期一

3.经皮肤染毒(dermalexposure)液态、气态甚至粉尘状态的化学毒物均可能通过皮肤接触而吸收，尤以职业接触为多见。

第27页，共139页，2023年，2月20日，星期一4.经注射途径染毒(ingestion)采用注射途径进行外来化合物的急性毒性试验，主要用于比较毒性研究，以及化合物的代谢、毒物动力学和急救药物筛选等研究。注射途径可选择腹腔注射、静脉注射、肌内注射皮下注射等。静脉注射方式包括大鼠和小鼠尾静脉、兔耳静脉。第28页，共139页，2023年，2月20日，星期一四、急性毒性试验设计第29页，共139页，2023年，2月20日，星期一第30页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(三)染毒剂量与分组

首先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、比密、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。其次，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、霍恩法等。设计剂量时有两种方式：第31页，共139页，2023年，2月20日，星期一

1.有相关毒性资料可供参考者查阅文献，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，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。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1-2个剂量组作为预试验剂量。每个剂量组间的组距可以大些，以便寻找出受试物的致死剂量范围。第32页，共139页，2023年，2月20日，星期一第33页，共139页，2023年，2月20日，星期一

2.没有毒性资料可供查阅者

在完全没有毒性资料参考的情况下，一种备受推荐的方法是进行最大耐受量试验(limittests)，该法多被用于食品、日用化学品等一些被视为毒性很低的化学物质的毒性鉴定。依据各类化学物质的急性毒性分级标准，以最大耐受量作为试验剂量，如WHO规定经口为5g／kg、经皮肤接触为2g／kg、经呼吸道为5mg／L。第34页，共139页，2023年，2月20日，星期一

另一种方法是设定以1mg／kg为最低剂量组(lg1=0)，其它剂量组依次为对数值0.6、1.2、1.8、2.4，其实际剂量分别为4mg／kg、16mg／kg、64mg／kg和128mg／kg，进行预试验。若预试验提示受试物的致死剂量范围较窄，也可将组距缩小为对数值0.2，即剂量组间比值为1.6，即lg40=1.6。通过以上方法找出受试物的大致致死范围后(即死亡率从0％～10％至90％～100％)，即可设计正式试验的剂量和分组。第35页，共139页，2023年，2月20日，星期一

一般来说，根据试验设计所选用的LD50计算方法来确定组数。例如概率单位法、寇氏法一般设6～10个剂量组；霍恩法固定设4个剂量组。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。

第36页，共139页，2023年，2月20日，星期一求得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。四、急性毒性试验设计第37页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(四)试验周期与毒效应观察化学毒物的LD50(LC50)的测定一般要求计算实验动物接触受试物后14天内的总死亡数。值得注意的是：不同的化学物其中毒症状出现的时间和特点各有不同，而且引起动物死亡的时间也存在很大的个体差异。第38页，共139页，2023年，2月20日，星期一

观察实验动物以化学毒物染毒后出现的中毒表现，对于了解化学毒物的急性毒作用特征非常重要，可以补充单纯以LD50(LC50)表示急性毒性的不足。

1.中毒症状试验过程应详细地观察和记录动物出现的中毒症状、发生的时间、症状发展的经过、死亡前的特征以及死亡时间等。第39页，共139页，2023年，2月20日，星期一第40页，共139页，2023年，2月20日，星期一

2.体重在观察实验动物中毒症状的过程中，应同时观察体重的变化。

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3.病理检查及其它指标急性毒性试验中，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。第42页，共139页，2023年，2月20日，星期一

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。

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急性毒性试验结束时，除了报告该化学毒物的LD50值和急性毒性定级外；还应对其它的毒性参数和中毒特征加以报告。第44页，共139页，2023年，2月20日，星期一第45页，共139页，2023年，2月20日，星期一第二节蓄积毒性作用及其评价一、基本概念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)。第46页，共139页，2023年，2月20日，星期一

化学毒物容易蓄积的组织和器官称为储存库(depot)。机体常见的储存库有血浆蛋白、脂肪组织、肝脏、肾脏、骨骼等。蓄积是化学毒物分布的一种特殊方式。出现蓄积作用时，化学毒物在体内的分布常表现为相对集中的形式。

第47页，共139页，2023年，2月20日，星期一蓄积作用实际上有二个含义：

①当实验动物反复多次接触化学毒物一定时间之后，用化学分析方法能够测得机体内(或某些组织器官内)存在该化学毒物的原型或其代谢产物时，称之为物质蓄积(materialaccumulation)，如机体生物材料(血、尿等)检定重金属铅、镉、锰、汞含量升高；第48页，共139页，2023年，2月20日，星期一②有的化学毒物在机体内虽不能被测出，然而在长期接触的情况下机体可以出现慢性中毒的现象，这种情况称为功能蓄积(functionalaccumulation)。第49页，共139页，2023年，2月20日，星期一二、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。第50页，共139页，2023年，2月20日，星期一

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。当大鼠经口LD50大于5000mg／kg，或已作过代谢试验有半减期(t1/2)数据者，可不做蓄积毒性试验。第51页，共139页，2023年，2月20日，星期一

蓄积毒性的研究方法有多种，常用的方法是：(一)蓄积系数法蓄积系数法是一种以生物效应为指标，用经验系数(K)评价蓄积作用的方法，即将多次染毒与一次染毒所产生的毒性效应(或死亡)进行比较。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，第52页，共139页，2023年，2月20日，星期一

K=ED50(n)/ED50(1)

在毒理学领域研究化学毒物的蓄积作用时多选择小鼠或大鼠为实验动物，以动物死亡一半为效应指标，那么上式可改写为：

K=LD50(n)/LD50(1)

K值越小，表示化学毒物的蓄积性越大。第53页，共139页，2023年，2月20日，星期一第54页，共139页，2023年，2月20日，星期一

蓄积系数法常用的实验方案主要有：

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。染毒组每日定时、定量给予受试化学物，每日染毒剂量固定，剂量设计在1/20-1/5之间，且记录染毒动物死亡数，至累计一半动物死亡时终止实验，计算K值。若累计染毒剂量已达5LD50，也可终止实验，此时K大于等于5

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2.剂量递增法试验方案同上，仅是实验开始时染毒组按0.1LD50剂量给予化学毒物染毒，以4天为一期，按一定比例（一般是1.5倍）增加染毒剂量。

3.剂量固定的20天蓄积法该法为我国《农药登记毒理学试验方法》(GB15670-1995)中关于蓄积毒性试验的方法之一，也是基于蓄积系数的原理而设计的。

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(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。外源化学物在体内消除一半所用的时间。

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。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，t1/2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。化学毒t1/2与其在体内蓄积过程的典型曲线关系。

第57页，共139页，2023年，2月20日，星期一第58页，共139页，2023年，2月20日，星期一

一种化学毒物若以t1/2相等的时间间距染毒，其在体内经过6个t1／2的接触期就可以基本上达到蓄积的极限，此时理论蓄积量达到极限值的98.4%。此后即使继续接触该物质，机体内的蓄积量基本上也不会再增加。第59页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(三)蓄积率外来化学物的蓄积性试验也可通过蓄积率测定来完成。蓄积率是指在一定时间内，外来化学物在体内的蓄积量与同一期间进入机体总量的百分比。蓄积率越高，该化学物质蓄积可能性也大。第60页，共139页，2023年，2月20日，星期一第三节亚慢性、慢性毒性作用及其评价一、基本概念及试验目的1.亚慢性毒性(subchronictoxicity)是指人或实验动物连续接触较长时间、较大剂量的化学毒物所出现的中毒效应。接触时间通常指介于单次染毒和10％动物寿命的范围（大、小鼠一般90天）。较大剂量是相对于低剂量而言，没有明确的剂量范围下限，剂量上限一般小于急性LD50。第61页，共139页，2023年，2月20日，星期一

试验目的是：①获取亚慢性毒性的参数如最大无作用剂量(NOAEL)和最小有作用剂量，估测阈剂量，为慢性毒性试验和致癌试验的剂量设计提供依据；②了解亚慢性染毒情况下化学毒物的毒作用性质、特点和特异靶器官，并为慢性毒性试验选择合适的观察指标提供依据。此外，亚慢性毒性试验也可作为慢性毒性试验的预备试验。第62页，共139页，2023年，2月20日，星期一

2.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。

许多化学物质在环境中的浓度并不具有明显的急性毒性，然而在长期慢性接触的情况下，其潜在的累积的效应变得明显起来，如急性接触二恶英(dioxin)和多氯联苯(PCBs)。第63页，共139页，2023年，2月20日，星期一

试验的目的

确定长期接触化学毒物造成机体损害的最小作用剂量或阈剂量和对机体无害的最大无作用剂量，阐明化学毒物慢性毒作用的性质、靶器官和中毒机制，为制定化学物质的人类接触安全限量标准如最高容允许浓度(MAC)和每日容许摄入量(ADI)以及进行危险度评定提供毒理学依据。第64页，共139页，2023年，2月20日，星期一

二、亚慢性毒性试验设计(一)实验动物实验动物应考虑它对化学毒物的代谢过程、生理反应和生化特性基本上与人接近，而且在急性毒性试验中证明是对受试物敏感的物种和品系。一般要求选择两个动物种属，即啮齿类(如大鼠、家兔)和非啮齿类(如狗、猴)，以全面了解化学毒物的毒性特征。种系选择多用纯系动物，如大鼠常用Wistar和Sprague-Dawley品系，小鼠选昆明等。第65页，共139页，2023年，2月20日，星期一

试验要求动物雌雄各半，但在一些特殊研究中也可以仅使用一种性别的动物，如研究化学毒物的性腺毒性或生殖毒性。此外，由于亚慢性试验期较长，所以一般选择刚断乳的健康动物，如体重为15g左右的小鼠，100g左右的大鼠。各试验组及对照组动物数应相同，体重(年龄)相近，同组动物体重相差不超过平均体重的10％，组间平均体重相差不超过5％。第66页，共139页，2023年，2月20日，星期一

小动物(如大鼠、小鼠)每组不应少于20只，大动物(如狗、猴)每组不少于6～8只。若试验要求在试验中期处死部分动物进行病理学观察，则每组动物数要相应增加。

第67页，共139页，2023年，2月20日，星期一亚慢性毒性试验的期限“多日”的确切天数，至今尚无完全统一的认识。一般认为在环境毒理学与食品毒理学中所要求的连续接触为3～6个月，而在工业毒理学中认为1～3月即可。第68页，共139页，2023年，2月20日，星期一现有学者主张进行实验动物90天喂饲试验为亚慢性毒性试验，即将受试物混合物饲料或饮水中，动物自然摄取连续90天。第69页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(二)染毒途径

染毒途径的选择应尽量采用人群实际接触的途径和方式，并与预期进行慢性毒性试验的接触途径相一致。一般以经口、经呼吸道和经皮肤染毒三种途径为多。染毒频率(dosingfrequency)一般每日一次，经口染毒分为喂饲法和灌胃法。第70页，共139页，2023年，2月20日，星期一经呼吸道吸人染毒时间通常为每日6小时，工业毒物可以缩短至1小时或延长，环境污染物可延长至8小时。经皮染毒一般每天6小时，而且每周应对染毒部位脱毛一次。第71页，共139页，2023年，2月20日，星期一

一般设3个剂量组和1个阴性对照组，必要时再加1个溶剂对照组。

低剂量组的剂量应相当于亚慢性的阈剂量水平或未观察到作用水平，

中剂量组动物以出现轻微中毒效应为度，相当于有害作用的最低剂量。第72页，共139页，2023年，2月20日，星期一

高剂量组的染毒剂量应使动物在染毒期间产生明显的中毒症状或某项观察指标发生明显的改变，但不会引起动物死亡，即使有死亡，也应少于10％的动物数。

通常可根据两个数据来确定最高剂量，即以该化学物急性毒性的阈剂量(同一动物品系和同样的染毒途径)或以该化学物的1/20～1/5LD50作为最高染毒剂量；最低剂量组的动物应无中毒反应或仅有极其轻微的反应，相当于亚慢性的阈剂量或NOAEL水平。第73页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(四)观察指标

通常包括一般性指标、特异性指标和组织病理学检查。

1.一般性指标一般性指标主要指非特异的观察指标，能综合反映化学毒物对机体的毒作用，而且常常是敏感的综合毒效应指标。在试验过程中，只要详细记录，仔细分析，往往可以从中发现一些化学毒物的毒性特征。这些指标通常包括：第74页，共139页，2023年，2月20日，星期一

①动物体重：实验动物在亚慢性方式接触外来化合物过程中，有多种因素均可影响动物体重的增长，包括食欲变化、消化功能变化、代谢和能量消耗变化等。

第75页，共139页，2023年，2月20日，星期一②食物利用率：亚慢性试验期间必须注意观察并记录动物的饮食情况，在此基础上计算食物利用率，即动物每食入100g饲料所增长的体重克数。第76页，共139页，2023年，2月20日，星期一③症状：实验动物在接触外来化合物过程中所出现的中毒症状及出现各症状的先后次序、时间均应记录和分析。第77页，共139页，2023年，2月20日，星期一

④脏器系数：或称脏/体比值，是指某个脏器的湿重与单位体重的比值，通常以100g体重计。如肝/体比，即(全肝湿重/体重)100。⑤生化检验指标：常规生化检查一般包括血象、肝、肾功能的检测，所选指标多具筛检性。

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2.病理学检查病理组织学检查是亚慢性毒性试验中最重要的检测指标之一，目的是确定化学毒物对机体毒作用的靶部位、损害的性质和程度，从病理学角度寻找化学毒物与病理改变的剂量效应关系，为了解化学毒物的毒效应及其机制提供依据。

第79页，共139页，2023年，2月20日，星期一病理学检查包括：大体检查、常规病理组织学检查、酶组织化学检查、免疫组织化学检查、细胞超微结构检查等，分别从大体、组织、细胞、亚细胞甚至分子水平等多个方面发现化学毒物的毒效应。第80页，共139页，2023年，2月20日，星期一3.特异性指标特异性指标可以反映受试物的毒作用本质，也有助于取得中毒机制的线索。但是在中毒机制不明确的情况下往往难以选择。一般从分析受试物的化学结构或急性或亚急性毒性特征时发现线索第81页，共139页，2023年，2月20日，星期一

三、慢性毒性实验设计

慢性毒性是指以低剂量外来化合物长期给予实验动物接触，观察其对实验动物所产生的毒性效应。是化学毒物一般毒性评价程序中的最重要的实验，也是最后阶段的试验，在化学物质安全性毒理学评价中具有十分重要的作用。该实验周期长、目的性强，其结果是制定化学物质安全限量标准的重要依据。第82页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(一)实验动物与亚慢性毒性试验相同。为减少个体差异，最好用纯系动物并将同窝动物均匀地分配到各剂量组和对照组。

一般要求选用两个种属的实验动物，即啮齿类和非啮齿类，目前对啮齿类动物首选大鼠，非啮齿类为狗或猴。每个剂量组的动物数应满足试验结束时数据统计学处理的要求，如大鼠40～60只，狗8～10只，雌雄各半。第83页，共139页，2023年，2月20日，星期一慢性毒性试验期长，故应选择年龄较小的动物，一般选初断奶的大鼠或小鼠，即小鼠出生后3周(体重约10～15g)，大鼠出生3～4周(体重约50～70g)，狗一般在4～6月龄时开始试验。第84页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(二)实验目的慢性毒性实验是确定外来化合物的毒性下限，即长期接触该化合物可以引起机体危害的阈剂量和无作用剂量。为进行该化合物的危险性评价与制定人接触该化合物的安全限量标准提供毒理学依据，如最高容许浓度和每日容许摄入量等。第85页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(三)染毒时间与期限

一般认为工业毒理学慢性试验动物染毒6个月或更长时间；而环境毒理学与食品毒理学则要求实验动物染毒1年以上或2年。也有学者主张动物终生接触外来化合物才能全面反映外来化合物的慢性毒性效应，以及求出阈剂量或无作用剂量。

第86页，共139页，2023年，2月20日，星期一慢性毒性试验多为经口与经呼吸道接触。经呼吸道接触，每日接触时间，依实验要求而定。工业毒物的试验通常每日吸入4～6小时。环境污染物一般要求每日吸入8小时或更长。第87页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(四)剂量分组剂量设计一般以亚慢性毒性试验数据(阈剂量或最大无作用剂量)、人群期望接触剂量等为依据。理想的剂量选择应能体现：①一种毒性物质的剂量-反应关系；②最大无作用水平(NOAEL)；③最高剂量组能观察到某些毒作用所致变化。

第88页，共139页，2023年，2月20日，星期一慢性毒性试验一般设3个染毒剂量组和1个对照组，必要时另设1个溶剂对照组，一般认为以亚慢性毒性试验阈值的1/5～1/2为其最高剂量组，以亚慢性阈值的1/50～1/10为慢性试验的中间剂量组，以1/100亚慢性阈值为最低剂量组。第89页，共139页，2023年，2月20日，星期一

在没有亚慢性试验资料的情况下，可以参照LD50值设计剂量组，如以1/10LD50为最高剂量，以1/100LD50为预期慢性阈剂量，1/1000LD50为最大无作用剂量组。各染毒剂量组之间的剂量间距应当大一些，组间剂量差一般以5～10倍为宜，最低不小于两倍，以利于求出剂量-反应关系，也有助于排除实验动物的个体敏感性差异。第90页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(五)观察指标

观察指标的选择必须以亚慢性毒性试验所提供的毒效应和靶器官为基础，包括体重、食物摄取、临床症状、行为改变、血象和血液生化、尿的性状及生化成分，重点是在亚慢性毒性试验中已经显现的阳性指标。优先采用亚慢性毒性试验筛选出来的敏感指标或特异性指标。必须指出的是，在慢性毒性实验或／和致癌试验中，病理组织学检查是非常重要的、必不可少的指标，在现行研究条件下有时成为惟一的王牌指标。第91页，共139页，2023年，2月20日，星期一

一些观察指标变化甚微，加上实验周期长，动物容易发生自发性疾病，干扰实验结果的正确判断，为此应注意三点：一是试验前应对一些预计观察指标，尤其是血、尿常规及重点测定的生化指标进行正常值测定，废弃个体差异过大的动物；二是在接触外来化合物期间进行动态观察的各项指标，应与对照组同步测定；三是各化验测定方法应精确、可靠、且进行质量控制。第92页，共139页，2023年，2月20日，星期一

四、亚慢性、慢性毒性作用评价包括三个步骤：①明确化学物质的毒效应。②根据在试验早期和最低剂量组出现有统计学意义的指标变化，确定毒效应的敏感指标，并依据指标出现变化的情况来确定阈剂量和/或最大无作用剂量。第93页，共139页，2023年，2月20日，星期一③危险性评价

根据阈剂量和/或最大无作用剂量，对化学毒物的慢性毒性作出评价。根据急性阈剂量、亚慢性阈剂量计算毒作用带，参考下表对亚慢性中毒的危险性进行估计。第94页，共139页，2023年，2月20日，星期一第95页，共139页，2023年，2月20日，星期一

对于易挥发的液态化学物，经呼吸道进入机体时，应参考慢性吸入中毒可能指数(riskindexofchronicinhalationpoisoning，Ich)进行危险性评价。Ich是该化学物在20℃时的蒸气饱和浓度与慢性阈浓度的比值(Ich=C20℃/Limch)。Ich越大，产生慢性吸入中毒的危险性越大。第96页，共139页，2023年，2月20日，星期一第97页，共139页，2023年，2月20日，星期一第四节化学毒物所致机体损伤的组织病理学改变及其评价

通过研究化学毒物引起机体靶器官系统损伤的基本病变、病理过程及机制，从形态学角度来观察和研究毒作用部位、方式、损害性质及程度。这种研究环境化学毒物引起机体损伤或发生疾病的病理学又称为毒理病理学(toxicologicalpathology)。第98页，共139页，2023年，2月20日，星期一在我国和世界上许多国家有关农药、食品、化妆品、药物等化学物质安全性毒理学评价程序中，毒理病理学检查均被列为必检的项目之一。毒理病理学检查的大体和光镜观察是研究化学毒物急性、亚慢性和慢性毒性作用的基本项目，在致癌试验中更是经典的、具决定性意义的指标之一。组化、电镜、放射自显影及分子生物学技术在毒理学领域的渗透大大提高了病理形态观察的灵敏度，从而使人类对毒作用的性质特征及机制的认识上升到一个新的高度，对毒作用阈值和NOAEL的确定也有了新的依据。第99页，共139页，2023年，2月20日，星期一

一、化学毒物对靶器官系统损伤的病理学改变

具有多器官或多系统毒性，仅在某些器官和系统的损伤相对更为严重；另一方面，靶器官损伤表现出来的病理组织学改变具有多样性和复杂性，可囊括全部的基本病理过程及病变的主要类型。此外，化学毒物所致病理损伤，还具有特殊性，即涉及化学毒物的致突变性、致畸性和致癌性。第100页，共139页，2023年，2月20日，星期一第101页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(一)化学毒物所致靶器官损伤的基本病变

化学毒物引起中毒性损伤的病理改变多为非特异性的，与任何其他因素引起各类疾病的病变类型没有明显区别。一般包括：1.细胞损伤是全身各种组织细胞，特别是具有高分化特殊功能的实质细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、神经细胞、血细胞和心肌细胞等在中毒时最常出现的病变形式。其本质是化学毒物作用下细胞生化代谢发生异常或停止，细胞内生命活动的严重障碍和基本结构的破坏崩解。第102页，共139页，2023年，2月20日，星期一病毒性肝炎的凋亡小体（镜下）

凋亡是单个细胞的程序性死亡，而不是大批细胞死亡。本例肝细胞由于肝炎病毒的损伤而个别死亡。细胞染成粉红色，细胞核消失。第103页，共139页，2023年，2月20日，星期一肝小叶中央萎缩

图示中央静脉旁的肝小叶中央部，肝细胞体积缩小或缺氧坏死。染成淡黄褐色的是萎缩的或死亡的细胞进行自体吞噬所积累的脂色素。第104页，共139页，2023年，2月20日，星期一肾梗死的凝固性坏死（大体）

大量细胞突然死亡可根据损伤的性质，组织的类型，作用的时间长短来分类。本例是凝固性坏死,是缺血坏死（血液供应减少导致组织缺氧）的典型方式。图示肾皮质苍白色的楔形坏死灶（梗死灶）。第105页，共139页，2023年，2月20日，星期一肾梗死的凝固性坏死（镜下）镜下，左边肾皮质缺氧坏死，细胞染色变淡。中间有出血区，细胞坏死不彻底。最右边是正常的肾皮质。本图为凝固性坏死。第106页，共139页，2023年，2月20日，星期一细胞损伤轻者出现变性(degeneration)、重者表现坏死(necrosis)。变性包括混浊肿胀、水样变性、脂肪变性、玻璃样变性、淀粉样变、神经髓鞘变性、糖原浸润和色素沉着等。变性是可逆的，但演变为坏死则不可逆。细胞发生坏死是中毒性损伤最严重的病理表现。2.血液循环障碍

许多化学毒物可直接或间接损伤毛细血管、小动第107页，共139页，2023年，2月20日，星期一

脉和小静脉的内皮细胞、基底膜或平滑肌细胞，或引起血液成分、特别是局部微循环或全身性血液循环障碍，最常表现为各种形式的充血、瘀血、出血、水肿、血栓形成和弥漫性血管内凝血。

3.炎症炎症是生命机体对异物入侵的一种普遍防卫反应，在化学毒物引起的中毒性损伤中很常见。第108页，共139页，2023年，2月20日，星期一外周血中性白细胞增多（镜下）

急性炎症的标志是炎细胞增多,也许最简单的依据是外周血的白细胞计数,图示为镜下白细胞增多视野。第109页，共139页，2023年，2月20日，星期一渗出（镜下）

图示大量液体，纤维素和中性粒细胞渗出到肺泡腔。第110页，共139页，2023年，2月20日，星期一肺孢子虫病（大体）图示卡氏囊虫性肺炎患者的肺，质硬如肝，见于免疫抑制患者，特别是艾滋病患者。

第111页，共139页，2023年，2月20日，星期一急性小叶性肺炎（镜下）

本例为一伴高热的急性小叶性肺炎患者。镜下见大量中性粒细胞填充肺泡腔，肺泡壁毛细血管扩张表明急性炎症的舒血管过程。

第112页，共139页，2023年，2月20日，星期一4.纤维化和硬化多见于慢性中毒、反复多次中毒或严重的急性中毒之后，是在组织细胞变性坏死和/或炎症的基础上综合演变的结果，其本质是实质细胞因中毒损伤而大量破坏消失以后，间质纤维成分明显增多以代替实质的过程。

5.肿瘤确定的人类致癌物有60种，还有一批为数不少(约800种)的动物致癌物和可疑致癌物，其中最重要的是肺癌、肝癌和膀胱癌。第113页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(二)组织细胞对毒作用反应的一般规律组织细胞对毒作用的反应通常有以下三个特点：

1.具有特异的靶器官和靶部位最常见的靶器官是肝、肾、神经和造血组织。如铅化合物进入机体，可引起多器官损害，但是其主要靶器官是红细胞、神经系统和肾脏。不同的化学物质对机体产生损害的靶器官不同，这与毒物的理化性质以及不同器官组织的结构功能、代谢特点有关。第114页，共139页，2023年，2月20日，星期一

例如，四氯化碳、二氯丙烷等毒物对肝脏具有特殊的亲和力，选择性地对肝细胞产生损害。此外，在化学毒物作用的靶器官中，同一器官不同部位的细胞也可因生理、生化功能的不同而诱发受损部位的差异。

2.病变性质各有不同化学毒物对组织细胞的损伤表现为病变性质的多样性，不同的化学毒物所致病变性质不同，这种差异的原因与细胞的外环境、细胞的生理生化特性、机能状态、细胞遗传学、种系特性以及化学毒物本身的理化性质、作用强度、时间和对细胞的靶点等因素有关。第115页，共139页，2023年，2月20日，星期一

一般来说，化学毒物引起细胞损害的病变常见有：

⑴退行性病变：绝大多数化学物引起毒作用时均可出现细胞的退行性变。这是由于细胞机能的紊乱或减退引起碳水化合物代谢异常、蛋白质变性、脂质和类脂质代谢异常、无机盐代谢异常，使上述物质在细胞内含量增多或减少。

⑵增生性病变：包括肥大、增生、再生及化生，多为毒作用早期的细胞应激代偿反应。第116页，共139页，2023年，2月20日，星期一

化学毒物可使细胞和组织同时出现一种或多种病变，较为多见的病变是细胞脂变、混浊肿胀和凝固性坏死等。

3.病变程度存在剂量-效应关系无论机体以哪种方式接触化学毒物，细胞形态和功能上出现的改变与毒作用强度有密切的关系。

(三)化学毒物对主要靶器官损害的病理学特点

1.肝脏第117页，共139页，2023年，2月20日，星期一

通常有以下特点：①化学毒物引起的病理损害在分布上有时表现出定位的倾向性，病变在肝小叶内多有相对特定的定位，分为肝小叶中央型、中间带和周边带型；②病变时相可分为急性、亚急性和慢性；③病变范围因毒物和接触条件不同而异，可分为点状、局灶性、大片状和弥漫性；④病理和生化改变与其它原因所致肝损害的变化特征相似。如化学性肝坏死的表现与病毒性肝炎相似，化学毒物引起肝脂肪变性与其它原因引起的肝脂肪变性相似。第118页，共139页，2023年，2月20日，星期一化学毒物对肝脏损伤的基本类型包括：

⑴肝细胞改变

随着中毒的发展，细胞逐渐发生退行性改变，形态学上出现诸如混浊肿胀、水样变性、气球样变、脂肪变性、玻璃样小体，还常常见到肝小叶中散在分布的凋亡小体(apoptoticbodies)。中毒严重者发生坏死，中毒性肝坏死是最严重的细胞损害，具有在肝小第119页，共139页，2023年，2月20日，星期一

叶内定位的倾向性，例如中央区坏死多见于四氯化碳氯仿、澳苯、二甲基亚硝胺等化学毒物中毒；外周带坏死则多见于丙烯醇及其酯类、无机磷、硫酸亚铁中毒等。

(2)中毒性肝纤维化和肝硬化

在化学毒物长期慢性接触的条件下，在肝实质弥漫性损害的基础上出现纤维组织增多，继续进展则发生肝硬化。第120页，共139页，2023年，2月20日，星期一

⑴肿瘤

癌前病变可见肝小叶出现早期可逆性肝细胞异型增生和瘤结节；最为多见的肝细胞癌按肉眼形态特点分为巨块型、结节型和弥漫型。

⑵肝内胆管系统的改变肝细胞损伤和胆管损伤都可引起胆管系统的病变，包括胆管上皮细胞增生、小胆管上皮细胞退变、胆汁淤积。

⑶肝内血管改变肝静脉阻塞病由于急性或慢性中央静脉和小叶下第121页，共139页，2023年，2月20日，星期一

静脉纤维组织增生及堵塞(血栓形成与机化)，引起肝小叶中央区乃至全小叶高度淤血、肝细胞变性坏死以至导致终期淤血性肝硬化。

(6)肝窦壁细胞的改变肝细胞受到化学毒物损伤时，常见星形细胞(属单核-巨噬细胞系统)增生、肥大、吞噬活跃等改变。

2.肾脏肾脏主要担负排泄的功能，还具有调节血压和血第122页，共139页，2023年，2月20日，星期一

容量、调控电解质和酸碱平衡，分泌激素、参与物质代谢等多种功能，对维持机体内环境稳定性有着极其重要的作用。由于肾脏具有特殊的结构和功能，非常容易遭受化学毒物攻击成为毒作用的靶子。而且，化学毒物对肾脏的功能解剖单位——肾单位特定区段的损伤具有相对选择性，其中肾近曲小管是肾单位各节段中最易遭受毒物损伤的区段，近曲小管的直段最为敏感。第123页，共139页，2023年，2月20日，星期一

化学性肾脏损害的病变可表现为肾小球损害、肾小管坏死、肾小管阻塞、间质性肾炎、肾乳头坏死和肾肿瘤。

3.呼吸系统化学毒物对呼吸系统的损害，急性作用主要表现为呼吸道粘膜的刺激作用、急性肺炎、肺水肿，慢性作用主要表现为对肺的损伤，如肺坏死、肺纤维化、肺肿瘤等。化学毒物损伤呼吸系统主要病变有：第124页，共139页，2023年，2月20日，星期一①呼吸道局部化学性损伤，和/或反应性气道痉挛；②呼吸道上皮细胞坏死，肺上皮细胞和毛细血管内皮细胞弥漫性损伤，毛细血管壁和肺泡壁通透性增加，表现为肺水肿和出血；③肺纤维化、肺气肿和蜂窝肺；④免疫反应性气道痉挛和过敏性肺泡炎及肉芽肿形成；⑤原发性肺肿瘤。

4.心血管系统心血管系统对毒物的反应相当敏感，然而反应往往第125页，共139页，2023年，2月20日，星期一

具有非特异性。化学毒物通过直接和间接作用(如缺血、缺氧)引致心血管系统损害，基本病变是各类变性、坏死、肥大、炎症、纤维化、硬化及瘢痕。其主要病理类型包括：①原发性心肌病；②中毒性心肌炎；③过敏性心肌炎；④中毒性血管炎；⑤过敏性血管炎。

5.神经系统

其结构和功能的复杂性决定了神经系统对环境第126页，共139页，2023年，2月20日，星期一化学毒物具有高度易感性。化学毒物通过直接或间接作用对神经系统产生损害，其损伤分为原发性病变和非特异性继发性损伤。原发性损伤指化学毒物直接作用于神经系统的特定部位，形成原发病灶引发形态、功能的改变，基本病理改变包括：①神经元病变(neuronopthy)；②轴突病变(axonopathy)；③髓鞘病变(myelinopathy)。第127页，共139页，2023年，2月20日，星期一