一般毒性作用

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1、第六章 化学毒物的一般毒性作用化学毒物的一般毒性作用研究是毒理学工作中非常重要的内容。根据接触毒物的时间长短，可将产生的一般毒性作用分为急性毒性、亚慢性毒性和慢性毒性。那么相应地，按毒物接触时间长短所进行的观察和评价毒效应的试验即为急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验。实际工作中，毒物的一般毒性作用观察是毒理学的经常性工作，能够进入人类生态环境和人密切接触的物质，特别是新的化学物，均需对其进行一般毒性作用的观察和评价，如新的食品、药品、农药、工业毒物等等。化学毒物的一般毒性作用的研究对防治外源化学物所致急慢性中毒，对毒理学安全性评价和危险度评定，制订卫生标准以及管理毒理学的决策方面均具有

2、十分重要的意义。第一节 急性毒性作用观察外源化学物毒性和毒理机制的试验方法越来越多，但急性毒性试验仍然难以取代，是我们了解外源化学物对机体产生急性毒性的主要依据，是毒理学研究中最基础的工作。根据外源化学物种类的不同，急性毒性试验的程序和要求有所不同。本节介绍急性毒性试验的基本原则和方法。一、急性毒性的概念急性毒性（acute toxicity）是指机体（实验动物或人）一次或 24 小时内多次接触外源化学物后在短期内所产生的毒性效应，包括一般行为和外观改变、大体形态变化以及死亡效应。急性毒性概念中有几个问题要注意：1. 急性接触的次数关于一次或 24 小时内多次接触， “一次”在经口、经注射途径

3、染毒是指瞬间给予实验动物染毒，在经呼吸道与经皮肤染毒时，则是指在一段规定的期间内使实验动物持续接触毒物的过程。而“多次”的概念是指当外源化学物毒性很低，一次最大染毒给予实验动物后还不能达到充分了解该毒物急性毒性作用的目的，从而在 24 小时内分次染毒，即为“多次” 。2. 中毒效应出现的时间急性毒性效应一般是指机体接触化学物后，在较短时间内观察到的毒性症状。有的化学毒物在实验动物接触数分钟内即可产生严重中毒症状，甚至瞬间死亡；而有些化学毒物几天、十几天后动物才产生明显的中毒症状和死亡，呈现迟发毒效应和死亡。有的化学毒物在出现快速和剧烈的毒效应后很快恢复；有的化学物早期仅有较轻微症状，很快恢复，

4、但在几天后又出现严重中毒症状甚至死亡。因此不能仅以接触毒物后毒性症状出现的时间来判定该毒物的某种毒性效应是否属于急性毒性，主要应以接触毒物的时间，即上述定义中所规定的“一次或 24 小时内多次接触”后所产生的毒性效应。在实际工作中，大部分毒物的急性毒性症状在短期内出现，国内外许多毒理学安全性评价程序中对急性毒性的观察时间有规定，一般为 7 天14 天，如有必要可延长至 14 天以上。3. 中毒效应的强度急性毒性和亚慢性、慢性中毒相比其症状常常是很剧烈的，机体急性一次性大剂量接触毒物后所表现出的一般行为，外观、大体形态的改变十分明显，中毒症状严重，常常发生死亡。二、急性毒性试验的目的急性毒性试验

5、，常常是认识和研究外源化学物对机体毒效应的第一步，可以提供短期接触所致毒作用的许多信息和资料，归纳起来试验目的有如下几个方面：1. 测试和求出毒物的致死剂量以及其他急性毒性参数，通常以 LD50（半数致死剂量）为最主要的参数，并根据 LD50 值进行急性毒性分级。2. 通过观察动物中毒表现、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（效应）关系和对人体产生损害的危险性。3. 为亚慢性、慢性毒性试验研究以及其他毒理试验提供接触剂量和观察指标选择的依据。4. 为毒理学机理研究提供线索。三、急性毒性试验方法的要点急性毒性试验应用很广，尤其对于和人类生活密切接触的化学物如新

6、的食品、药品、农药、化妆品、工业毒物等毒理学安全性评价，通常是必做的试验，是评估毒性大小的第一步工作。虽然急性毒性试验的程序，在国内外的一些法令性规定（如食品、农药、化妆品、药物毒理学安全性评价程序）中有不同的要求，但总体原则和要点是相似的，主要包括实验动物、染毒途径、染毒剂量、观察周期、观察指标的选择，计算方法和评价等。一个设计科学周密，操作规范、质量保证严格的急性毒性试验对于评价新化学物急性毒性有决定性作用。一般来说，一个新化学物在研制初期就要进行急性毒性试验。若急性毒性很大，那么就可能对人类产生巨大的危险，或对生态环境形成潜在危害，即使它不具有遗传毒性或其他毒作用，也不应冒风险，须放弃对

7、该化学物的使用或严密控制，严格限定使用量和用途，以保护人类健康和生态环境。（一）实验动物的选择和要求急性毒性试验选择动物的主要原则：尽量选择急性毒性反应与人近似的动物；易于饲养管理、试验操作方便的动物；繁殖生育力较强，数量较大能够保障供应；价格较低，易于获得的动物。实验动物的选择包括种属和品系、年龄、体重、数量等方面。在基础性研究工作中按科研题的具体要求选择。在法规性毒理学评价工作中，必须按照其规范要求进行，如食品、药品、农药等安全性评价程序中对急性毒性试验实验动物选择均有相应的规定，否则实验报告不能通过审评，产品不能获得国家食品药品监督管理局、国家农业部等主管部门的批准或登记。1. 实验动物

8、的种属和品系实验动物的种属很多，如大鼠、小鼠、豚鼠、兔、犬、猫、猴等，不同种属的动物对化学物的反应可能有很大的差别。除有特殊需要外，急性毒性试验一般首先选择哺乳动物，其中又以大小鼠为最常用。尤其是大鼠，几乎占全世界所报道的研究化学物急性毒性所用实验动物的一半，第二位是小鼠。也有使用豚鼠、兔、犬和猴和其他实验动物。相比较而言，大小鼠基本符合选择的原则。急性毒性试验所用大鼠的品系以 Spragut-Dauley（SD） 、Wistar 为主，小鼠则以昆明种、NIH 为多。有些情况下规定用两种种属的动物，包括啮齿类（rodent species）和非啮齿类（nonrodent species ） 。

9、啮齿类多选用小鼠和大鼠，非啮齿类一般选用犬或猴。不同的接触途径选择实验动物的种类有所不同，一般来说，急性经口和急性吸入毒性试验选择大鼠和小鼠，而急性经皮毒性试验可选用成年大鼠、豚鼠或家兔。2. 实验动物的年龄和体重除特殊要求外，急性毒性试验选用的实验动物的年龄和体重通常要求刚成年的动物，过大过小均不适宜，且为健康未曾交配和受孕的动物。在合格的饲养条件下，小动物的年龄与体重相关性较好，所以一般按体重来选择购买。通常大鼠 180240g、小鼠 1825g、家兔 22.5kg、豚鼠 200250g、Beagle 犬 46kg、杂种犬815kg。新农药、食品、药品等的急性毒性试验，其相应的试验规范或指

10、导原则对动物体重有各自的要求。如新药（西药）临床前研究指导原则毒理学药理学中规定：急性毒性试验选用 1722g 的小鼠、120150g 的大鼠，并规定同次试验小鼠体重相差不超过4g，大鼠不超过 10g。这种严格的规定其目的在于尽量保持实验动物基本条件的一致性，减少试验误差。一般来说，同一次试验同一批实验动物体重变异范围不应超过该批动物平均体重的 20%。3. 实验动物的性别通常要求为雌雄各半。但如有资料或预试验发现试验品对雌、雄动物毒效应有明显的性别差异，则应单独分别试验并求出雌性和雄性动物各自的 LD50 值。如果试验仅是为一些特殊的试验研究作准备，也可仅作单一性别的急性毒性试验，如雄性生殖

11、方面的毒理学研究，可仅作雄性动物的急性毒性试验；致畸试验，可仅作雌性动物的急性毒性试验。4. 实验动物分组与数量急性毒性试验所用动物的数量根据组数和每组数量来决定。不同的 LD50 计算方法对动物组数的要求有所不同，一般为 46 组。大、小鼠等小动物每组数量通常为 10 只，犬等大动物为 6 只（均为雌雄各半） 。由于实验动物本身的差异和对化学毒物的毒效应个体敏感性差异，因此在动物分组时应严格遵循随机化的原则，提高每组动物间的均衡性，尽可能减少非处理因素对试验结果的影响。5. 实验动物的预检在选择和购买实验动物后，应先进行动物的给药前检疫观察。大鼠、小鼠、豚鼠、兔的检疫期为 1 周，犬、猴等适

12、当地延长至 23 周。设定检疫期有 2个主要目的，一是让外购来的实验动物在本试验室条件下适应一段时间，减少环境和生理条件变化可能对试验结果的影响；二是筛检健康等不符合试验要求的动物。在检疫期内出现临床异常者应予放弃，不可用于试验。犬、猴等大动物还应检查或补做疫苗接种和驱虫等检疫工作。检疫期内雌雄必须注意分笼饲养，防止交配和受孕。如有动物生病，小动物一般不作治疗，直接处死弃去，大动物可做适当治疗，痊愈后可继续用于试验。6. 实验动物的给药前禁食处理如采用经口途径染毒，实验动物胃肠道内食物存留量对化学毒物的毒性可产生较明显的干扰，因此在试验给药前应作禁食处理。大鼠主要在夜间进食，所以要求染毒前应隔

13、夜禁食，一般在前一天傍晚下班时或晚间将饲料撤掉。小鼠和大鼠基本类似，但由于其消化吸收和代谢速度较快，可隔夜禁食也可禁食 4 小时以上 。大动物常在上午染毒，前一天正常给食，染毒前不喂食即可。禁食期间均正常给予饮水。染毒 2 小时后提供饲料。经口多次染毒，可不禁食。（二）受试物及处理受试物的接受、分样、保管、称量、配制以及在此过程中的严格的质量保证是急性毒性试验成功与否的重要环节。受试物的化学结构、纯度、杂质成分、理化性质特别是挥发性、溶解性等均需了解，检索与受试物化学结构和理化性质相似的化学物的毒性资料。计算试验所需受试物的总量，一次备齐全部实验的用量。应以同一批号为宜。受试物成分和配方应稳定

14、不变。异构体混合物，其异构体比例必须固定。目前在实际工作中对受试物的真实性，活性成分的纯度，杂质成分和含量的确证性监测比较薄弱，尤其是送样委托性检测。受试物贮存、保管、配制时需注意稳定性、均匀性等，应反复核对，保证不出现差错。急性毒性试验受试物配制的常用剂型为水溶液、混悬液、油溶液。所用的溶剂和助溶剂应该是基本无毒的，与受试物不起反应。水溶性受试物，通常为蒸馏水或去离子水，注射等胃肠道外染毒需用生理盐水，保持与体内渗透压一致。水不溶性受试物应溶于或悬浮于适当的有机溶剂中，常用天然植物油（如玉米油、橄榄油） 、0.5%羧甲基纤维素钠、10%阿拉伯乳胶。受试物一般应临用前新鲜配制，除非已证明溶液贮

15、存是稳定的。急性毒性试验受试物给予动物染毒的量有规定。毒性较大的受试物给药量较小，一般按适宜容积染毒。毒性较低的受试物为充分了解其急性毒性，常需一次较大量的染毒，但不应超过最大给药容积，减少非特异性因素对受试物急性毒性的影响。给药容积的大小，根据染毒途径和实验动物物种来确定。常用实验动物和染毒途径的适宜容积（最大容积）分别为：大鼠灌胃 1.0（3.0） ml / 100g 体重（BW） ，静注 0.5（2.0） ml / 100g（BW） ，腹腔注射 1.0（3.0）ml/100g 体重（BW） ；小鼠灌胃 0.1（ 0.4） ml / 10g（BW） ，静注0.1（0.25） ml / 10

16、g（BW） ，腹腔注射 0.1（0.25）ml/10g（BW） 。（三）染毒方法急性毒性试验染毒途径（exposure routes）的选择应考虑几方面因素：模拟人在生活和生产环境中实际接触该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。一般来说，工业化学毒物的接触途径多以经呼吸道吸入和经皮接触为主，农用化学物多以经口、经皮接触和经呼吸道吸入，药品多以经口和经注射途径；食品多以经口途径，环境污染物则经口、经呼吸道、经皮多途径接触。不同染毒途径对受试物急性毒性的大小影响很大，通常取决于不同途径的吸收量和吸收速率。吸收速率依次排列，一般是静脉注射吸入肌肉注射 腹腔注射皮下注射 经口 皮内注射经皮。同一受试物不同染毒途径 LD50 的大小通常也符合此规律，除非该受试物在某种途径特别易于吸收。1. 经口（胃肠道）染毒（ oral exposure）经口途径可分为灌