第十一章 管理毒理学

第十一章管理毒理学劳动卫生与环境卫生学教研室主要内容

第一节概述

第二节安全性评价

第三节危险性分析教学目的1、掌握管理毒理学及危险度评价、危险度评价组成2、掌握安全性评价的意义及基本内容3、熟悉安全性评价注意事项第一节概述管理毒理学产生的背景磺胺酊剂中毒事件反应停致畸事件

水俣病事件

糖精的毒理学研究

1935年磺胺类药物用于临床治疗常见的细菌感染。1937年初，为便于儿童服用，开始生产液体剂型。因为磺胺较难溶于液体药品常用的赋形剂，于是用工业溶剂—二甘醇。没有进行动物试验检测各种成分和成品的毒性，也没有测定该合剂是否稳定，只进行了外观和气味的检测就进行了生产和出售，此程序是符合当时的美国法律。1937年10月，一名医生报告服用“酊剂”患者发生死亡。证实不良效应是由二甘醇引起的，由于当时没有相关法律，厂家负责人只被处以16800美元的罚款。1938年第一个比较完备的有关药物管理法律在美国诞生。第一节概述反应停致畸事件向全世界提供了一个有关药物发展、试验的惨痛教训，促使各国对药政法规作出重大调整。1962年美国通过Kefauver-Harris修正法。促进药物致畸研究的发展。

第一节概述水俣病是长期食用受甲基汞污染的鱼贝类而引起的慢性甲基汞中毒。1950年，在水俣湾附近小鱼村中出现“自杀猫”。1956年在水俣湾地区居民中发生了以锥体外系症状为主的原因不明的中枢神经系统疾病。1974年官方承认的水俣病患者已达1400人，同时也确认了先天性水俣病。

水俣病是通过流行病学研究发现病因的第一个公害病，推动了环境医学的发展和相关法律的建立。第一节概述糖精发明于1879年，用作甜味剂。糖精安全性早期资料显示急性毒性低；生物化学性能稳定；志愿受试者每天食用4.8g，连续5个月未见不良反应。20世纪70年代动物试验研究表明糖精能引起雄性动物膀胱肿瘤，且子代较亲代敏感。流行病学调查没有发现食用糖精与膀胱肿瘤发生率相关。糖精为非遗传毒性致癌物。1980年IARC将糖精及其盐类对人类致癌性评为2B，1999年降低为3组。第一节概述管理毒理学：将毒理学研究成果应用于外源化学物危害管理的应用科学。内容：收集、处理和评价流行病学和实验毒理学数据任务：化学物毒理学安全性评价和危险度评价第一节概述行政管理人员（行政行为）毒理学工作者(自然科学行为)制定规范、准则、程序对毒理学研究的设计和执行施加影响依据毒理学原理和试验数据作决策食品安全性毒理学评价程序农药安全性毒理学评价程序化妆品安全性毒理学评价程序新药安全性毒理学评价程序管理毒理学的特点：上市？禁止？毒理学研究与化学物管理毒理学科学研究工作政府机构管理工作目标研究和试图解释自然现象，寻求科学真相影响人们的行为规范，解决人际纠纷特点谨慎、渐进、尊重事实偶然性、决断性，寻求问题的解决，不一定探索真理结果科学的评价法规决策紧迫性相对不紧迫一般很紧迫第二节安全性评价一、安全性和安全性评价二、毒理学安全性评价的基本内容三、安全性评价需注意的问题安全性认识的转变安全性（safety）：零风险、绝对安全（理想状态）50年代：美国提出阈限水平作为控制目标阈限值=NOAEL/安全系数50年代末：发现致癌物的作用无阈值，因此采用零阈限值70年代：发现人和动物的致癌物大量存在，人类的实际接触无法避免，逐渐放弃零阈限值为控制目标安全性（safety）

即在规定条件下化学物暴露对人体和人群不引起健康有害作用的实际确定性。安全性评价（safetyevaluation）利用规定的毒理学程序和方法评价化学物对机机体产生的有害效应，并外推在通常条件下暴露化学物对人体和人群的健康的安全性。一、安全性和安全性评价二、毒理学安全性评价的基本内容根据化学物的种类采用相应的毒理学试验规范①《药品注册管理办法》②《食品安全性毒理学评价程序》③《农药安全性毒理学评价程序》④《化妆品安全性评价程序和方法》……毒理学安全性评价的基本内容根据化学物“新”的程度，遵循分阶段试验原则第一阶段：急性毒性试验和局部毒性试验第二阶段：包括重复剂量毒性试验、遗传毒性试验与发育毒性试验第三阶段：包括亚慢性毒性试验、生殖毒性试验和毒动学试验第四阶段：为慢性毒性试验和致癌试验1.实际工作中常常是先安排试验周期短、费用低、预测价值高的试验。2.一般来说，投产之前或登记、销售之前，必须进行第一二阶段的试验。3.凡属我国首创的化学物质一般要求选择第三阶段甚至第四阶段的某些有关项目进行测试，特别是对其中产量较大、使用面广、接触机会较多或化学结构提示有慢性毒性、遗传毒性或致癌性可能者，必须进行全部四个阶段的试验。第二节安全性评价4.对于有一定毒性资料的仿制品，若生产单位能证明其产品的理化性质、纯度、杂质成分及含量均与国外原产品相似，并经一项急性毒性试验和致突变试验进行核对，如实验结果与国外产品或文献资料一致，一般不再继续进行实验，可参考国外有关资料或规定进行评价。如产品质量或毒理学实验结果与国外资料或产品不相同，必须完成第一、二阶段的实验。5.不同的评价程序对毒性试验划分的阶段性有不同的要求，有些程序要求进行人体或人群试验。第二节安全性评价（一）毒理学试验前的准备工作

1.收集化学物质有关的基本资料2.了解化学物质的使用情况3.选用人类实际接触和应用的产品进行试验第二节安全性评价1.收集化学物质有关的基本资料

➢化学结构➢组成成分和杂质➢理化性质➢化学物的定量分析方法➢原料和中间体第二节安全性评价2.了解化学物质的使用情况

包括使用方式及人体接触途径、用途及使用范围、使用量。第二节安全性评价3.选用人类实际接触和应用的产品进行试验

❑用于毒理学安全性评价的受试物应采用工业品或市售商品，而不是纯化学品，以反映人体实际接触的情况，并一次提供足够的数量。❑当需要确定该化学品的毒性来源于化学物质还是所含杂质时，通常采用纯品和应用品分别试验，将其结果进行比较。第二节安全性评价（二）对新化学物毒理学试验项目急性毒性试验局部毒性试验重复剂量毒性试验遗传毒性试验代谢和药物/毒物代谢动力学试验亚慢性毒性试验生殖和发育毒性试验第二节安全性评价不同阶段的毒理学试验项目1.第一阶段：急性毒性试验和局部毒性试验2.第二阶段：重复剂量毒性试验、遗传毒性试验和发育毒性试验。

3.第三阶段：亚慢性毒性试验、生殖毒性试验和毒动力试验。4.第四阶段：慢性毒性试验和致癌试验。第二节安全性评价1.第一阶段：急性毒性试验和局部毒性试验为其他试验的剂量设计提供参数推测靶器官急性毒性分级

第二节安全性评价局部毒性试验皮肤、黏膜刺激试验眼刺激试验皮肤致敏试验皮肤光毒试验光变态反应试验第二节安全性评价2.第二阶段：重复剂量毒性试验、遗传毒性试验与发育毒性试验了解受试物多次暴露后可能造成的潜在危害研究是否具有遗传毒性与发育毒性第二节安全性评价3.第三阶段：亚慢性毒性试验、生殖毒性试验和毒动力学试验

亚慢性毒性试验目的确定毒效应强度性质、靶器官及可逆性得到亚慢性暴露的LOAEL和NOAEL为慢性毒性试验和致癌试验剂量设计和指标选择提供参考依据第二节安全性评价3.第三阶段：亚慢性毒性试验、生殖毒性试验和毒动力学试验生殖毒性试验（繁殖试验）观察受试物对生殖过程的有害影响毒动力学试验（代谢试验）检测受试物或其代谢产物在体液和器官组织中浓度随时间的改变了解在体内的吸收、分布和消除情况用于检测受试物的代谢产物、相关代谢酶以及对代谢酶的影响第二节安全性评价4.第四阶段：慢性毒性试验和致癌试验

慢性毒性试验目的检测受试物与机体长期暴露所致毒性作用确定靶器官获得慢性暴露的NOAEL和LOAEL致癌试验目的检测受试物致癌作用第二节安全性评价（三）人群暴露资料

对职业接触人群的监测对环境污染区居民的调查对新药的临床试验对药物毒性的临床观察对中毒事故的原因追查对志愿人员的试验与检测将毒理学试验的结果外推到人具有不确定性，而人体暴露试验可直接反映受试物对人体造成的损害作用，具有决定性意义。第二节安全性评价《食品安全性毒理学评价程序》1.第一阶段：内容：急性毒性试验,测定LD50结果判断：LD50<人摄入量的10倍,放弃LD50>人摄入量的10倍,进行下阶段试验.

举例（1）遗传毒性试验a.细菌致突变实验：首选Ames试验b.小鼠微核试验或染色体畸变试验c.小鼠精子畸形试验或睾丸染色体畸变试验

d.其它试验（2）传统致畸试验（3）短期喂养实验2.第二阶段内容：亚慢性毒性试验-90天喂养实验、繁殖实验、代谢试验结果判断：最大无作用剂量<人摄入量的100倍,放弃。摄入量的100倍<最大无作用剂量<人摄入量的300倍,进行下阶段试验。最大无作用剂量>人摄入量的300倍,可用于食品。3.第三阶段内容：慢性毒性试验和致癌试验结果判断：最大无作用剂量<人摄入量的50倍,放弃。人摄入量的100倍<最大无作用剂量,进行下阶段试验。最大无作用剂量>人摄入量的100倍,可用于食品。4.第四阶段毒理学安全性评价的结果：通过一系列的毒理学试验，获得NOAEL或LOAEL在此基础上，根据待评物质的毒作用性质、特点、剂量-反应关系及人群实际接触情况等，进行综合分析，确定安全系数用NOAEL或LOAEL除以安全系数，可制定安全限值，即化学物的卫生标准三、安全性评价中需注意的问题

1.要遵循有关机构的规范和指南。2.应进行质量控制，全面贯彻GLP。3.试验设计和实施时注意贯彻3R原则。4.毒性测试应达到毒性评价试验的基本目的并在所得结果上进行安全性评价，而且可以作为健康危害评定中危害识别的依据。5.必要时应进行靶器官毒理学研究。第二节安全性评价现有的较具代表性的安全性评价程序《食品安全性毒理学评价程序》《农药毒性试验方法暂行规定》《化妆品安全性毒理学评价程序和方法》《中华人民共和国药品管理法》《化学危险品安全管理条例》第二节安全性评价第三节危险性分析主要内容一、危险性分析基本概念二、危害识别三、危害表征四、暴露评定五、危险度表征六、危险性管理七、危险性交流一、危险性分析基本概念危害（hazard）：指对机体、系统或（亚）人群暴露时可能产生有害作用的某一种因子或场景的固有性质（可能性）危险度（risk）：也叫危险性或风险，系指在具体的暴露条件下，某种因素对机体、系统或（亚）人群产生损害作用（损伤、疾病甚至死亡）的概率绝对危险度：也叫归因危险度，指人群暴露于某种因素而发生有害效应的可能频率。相对危险度：指暴露组与对照组危险度的比值。危险度分析（riskanalysis）指对机体、系统或人群可能暴露于某种危害的控制过程目的：预测危险和控制危险危险性分析由以下部分构成：

①危险度评定（riskassessment）②危险度管理（riskmanagement）③危险度交流（riskcommunication）④危险度认知（riskperception）一、危险性分析基本概念危险性评定（riskassessment）特定的靶机体、系统或（亚）人群暴露于某一危害，考虑到有关因素固有特征和特定靶系统的特征，计算或估计预期的危险的过程，包括评定伴随的不确定性。一、危险性分析基本概念与安全性评价的联系和区别：联系：毒性测试的实验方法基本相同区别：安全性评价表示为确定安全的程序，具有预警性质；制定安全限值或暴露指导值；结果可得到LOAEL和NOAEL，安全限值=NOAEL/不确定系数。危险评定表示评定危险度的程序。通常在较高暴露范围内进行，为此将暴露水平与剂量-反应曲线比较并确定实际的危险水平。一、危险性分析基本概念安全性评价与危险度评定安全性评价危险度评定联系①都是管理毒理学的基础和毒理学的主要任务②危险度评定在安全性评价基础上发展起来③所用的毒理学实验方法基本相同区别①建立安全的决策程序②用于暴露可能受控制时(残留)③用于新化学物、新产品许可和管理①评估危险的决策程序②用于特定化学物或制剂进行公共卫生决策的整个过程③一般用于已经存在的危险因素危险性评定步骤危害识别：明确化学物对机体损害作用存在与否危害表征（剂量－反应关系评定）：定量评定接触剂量与损害程度关系暴露评定：确定人类实际接触量和接触情况危险性表征（定量和定性的危险度和不确定性）：对人群危险度的估计一、危险性分析基本概念二、危害识别(一)危害识别（hazardentification）识别具有引起机体、系统或（亚）人群固有能力的因素的有害作用的种类和性质。目的：基于已知的资料和作用模式来评价对人有害作用的证据充分性；确定人体暴露化学物的潜在有害作用，产生的可能性，以及产生有害作用的确定性和不确定性。一、危险性分析基本概念危害识别的主要方法：证据权重法不同研究的权重排序：流行病学研究、动物毒理学研究、体外试验及定量结构-反应关系。一、危险性分析基本概念（１）流行病学研究

资料的来源：a.职业接触人群b.环境污染区居民c.药物毒性的临床观察d.意外事故的原因追查一、危险性分析基本概念（２）动物毒理学研究：a.急性毒性试验b.局部毒性试验c.亚慢性毒性试验及慢性毒性试验d.致突变、致畸试验试验、致癌一、危险性分析基本概念（３）体外试验有统一的程序，分阶段进行（４）定量结构－反应关系一、危险性分析基本概念危害的性质危害识别很重要的是确定待评化学物危害的性质，如靶器官毒物、致癌物、致畸物、致突变物等，以及危害的程度危害的分类①有阈值效应：一般毒效应（靶器官毒性）、致畸作用；②无阈值效应：致突变、致癌作用危害的分级主要参考GHS分级，致癌物还有IARC和US.EPA的分级定义：定性或定量地描述具有引起有害作用能力的某因素或某情形固有的性质。内容：剂量-反应关系评定及其伴随的不确定性。三、危害表征危害表征目的通过剂量-反应关系评定确定外源化学物暴露水平与有害效应发生频率之间的关系进行试验动物与人群之间以及不同人群间的剂量－反应关系的推导，确定合适的剂量－反应曲线通过评价确定待评物质NOAEL或LOAEL，作为基准值来评价危险人群在某种接触剂量下的危险性，并估算该物质在环境介质中的最高容许浓度三、危害表征1.剂量-反应的外推把动物试验数据外推到人体暴露水平的低剂量，这种外推过程存在量和质上的不确定性如果动物与人体的反应在质上不一致，危害的性质或许会随剂量而改变或完全消失，所选的剂量-反应模型可能有误人体与动物在同一剂量时，毒物动力学作用有所不同；而且剂量不同，代谢方式也不同剂量-反应的外推应以临界效应（criticaleffect）确定起始点（pointofdeparture，POD），此起始点可以是临界效应的NOAEL或基准剂量（BMD）三、危害表征2.剂量的度量动物和人体的毒理学等价剂量是一个有争议的问题一般是常规使用mg/kg作为物种间的度量近来，依据药物动力学资料，USEPA提出度量单位为mg/kg3/4检测人体和动物靶器官中的组织浓度和消除速率能取得理想的度量系数，血药水平也接近这种理想方法在无法获得充分证据时，可用物种间转换系数三、危害表征3、遗传毒性与表遗传毒性致癌物一般认为遗传毒性致癌作用不存在阈值。近年来，已确定有一类表遗传毒性致癌物，即本身不能诱发突变，但可在被其他致癌物引发的细胞致癌过程中起作用遗传毒性和表遗传毒性致癌物作用模式是不同的，但由于对致癌作用模式的认识不足，这种致癌物的区分还不能应用于所有的致癌物原则上，表遗传毒性致癌物能够用阈值方法进行管理，如NOAEL-不确定系数法为证明某一物质不属于表遗传毒性致癌物，需要提供致癌作用机制/模式的科学资料三、危害表征4.阈值法实验获得的NOEL或NOAEL值除以合适的不确定系数等于安全水平或者每日允许暴露量（ADI）通常对长期动物试验资料的不确定系数为100如果按ADI值或以下的量暴露于某一化学物，一般没有明显的危险性不确定系数用于弥补人群中的差异，但理论上有可能某些个体的敏感程度超出了不确定系数的范围，采用不确定系数，不能保证每一个个体的绝对安全三、危害表征参考剂量：USEPA在对非致癌物的危险度评定中提出了参考剂量（referencedose，RfD）和参考浓度（referenceconcentration，RfC）的概念RfD和RfC为日平均暴露剂量或浓度的估计值，人群（包括敏感亚群）终生暴露于该水平，预期发生非致癌或非致突变的有害效应的危险度可以忽略确定有阈化学物的RfD可用下式计算：RfD=NOAEL或LOAEL/（UFs×MF）三、危害表征ADI和TDI参考剂量也叫安全剂量或阈下剂量每日允许摄入量（acceptabledailyintake,ADI）：人为添加化学物（农药、兽药等）的残留量每日耐受摄入量（tolerabledailyintakeorconcentration,TDI）：不可避免的化学物（植物或真菌毒素、环境污染物、加工过程出现的有害物等）的含量三、危害表征危害识别的不确定性在危害识别与剂量-反应关系评定阶段存在着很多不确定因素（uncertainfactors），如：①实验动物资料向人外推②高剂量向低剂量外推③较短染毒时间向长期持续接触外推④少量人群资料向大量人群外推三、危害表征不确定系数和修正系数标准的UFs一般指导H（人群个体敏感性变异）在由人体的实验或职业性暴露外推时，估计人群中个体敏感性的差异A（动物资料外推到人）当无人类长期暴露的资料或人类的资料不合适时，由慢性动物试验结果外推到人时，估计动物外推到人的不确定性S（亚慢性研究外推到慢性）估计由人或动物亚慢性暴露NOAEL结果推导慢性暴露的不确定性L（由LOAEL代替NOAEL）由LOAEL代替NOAEL推导RfD时，说明由LOAEL推导NOAEL的不确定性D（数据库不完整）当数据库不完整，而需要通过部分判断来弥补时，说明用单个研究来解释全部有害结局的不确定性MF（修正系数）由专家判断而确定的附加的UF，它在0和10之间，但不为0。其大小取决于对UF没有考虑到的存在于研究和数据库中的其他不确定性的专业判断5、非阈值法对遗传性致癌、致突变物一般不能用NOAEL-不确定系数法来制定允许暴露量，因为即使在最低暴露量时，仍然有致癌危险性对遗传毒性致癌物有两种管理办法：①禁止商业化使用该种化学物②制定一个极低的，对健康影响可忽略不计或者社会可接受的化学物的危险性水平（需要致癌物定量的危险度评定）三、危害表征一般用外推模型对致癌物进行评价目前的模型仅利用实验性肿瘤发生率与剂量，几乎没有其他生物学资料，没有一个模型进行过验证，因此在实践中利用相对保守的模型数学外推模型主要有两类：①概率分布模型（probabilitydistributionmodels）或称统计学模型（statisticalmodels）：概率分布模型、Logistic模型及Weibull模型②机制模型（mechanisticmodels）：一次命中模型、多次命中模型和多阶段模型不同模型得到的VSD的保守顺序：一次命中模型>多阶段模型>Logistic模型>Weibull模型>多次命中模型>概率单位模型三、危害表征四、暴露评定暴露（exposure）：指在确定的期间以特定频率到达靶机体、系统或（亚）人群的某种因子的浓度或量。暴露评定（exposureassessment）：指定性定量评价机体、系统或（亚）人群对一种因子或其衍生物暴露程度及其不确定性。剂量是指机体、系统或人群给以或吸收某种因子的总量暴露和剂量与健康效应的联系依次为暴露→（摄入）→潜在剂量(给予剂量)→应用剂量→（摄取，吸收）→内剂量→送达剂量→生物有效剂量一般常用的指标仍是暴露量、潜在剂量及内剂量四、暴露评定暴露评定通常由四个主要的步骤组成①确定评定的问题②选择或发展暴露模型（概念模型和数学模型）③收集和评价数据④暴露表征四、暴露评定（二）暴露评定的基本要素暴露（特征）：包括人群的暴露途径、暴露的时间和频率、亚人群（高暴露或高敏感人群）的暴露特征以及个体暴露水平等。体内剂量水平：体内剂量与暴露途径、暴露类型及暴露量的关系；人群与重要亚人群的体内剂量分布特点；个体体内剂量水平等。四、暴露评定原因（污染来源）：污染物来源、在环境中存在的形式和总量以及在不同介质中的分布、转运、转化情况和消长规律。暴露的变异性：个体内、个体间、不同人群之间、事件之间、空间之间暴露的差异。不确定性：资料缺乏或不准确、对暴露特征的不同理解导致的错误等均会增加暴露评价的不确定性。四、暴露评定（三）暴露量的计算环境浓度的检测人体摄入量的计算：非癌生物学效应可用日均暴露剂量（averagedailydose，ADD），对于致癌效应可用终身日均暴露剂量(1ifeaveragedailydose，LADD)，单位为μg或mg/kg·d估算多介质/