食品中化学物质的一般毒性作用及评价

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1、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

2、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 ：一般毒性测试污染物 理化特性了解毒性 大小和特征了解在体内 蓄积和耐受特性蓄积毒性试验确定阈和阈下剂量了解对机体毒作用 靶点和指标急性毒性试验 亚急性毒性试验 亚慢性毒性试验慢性毒性试验急性致死试验 急性非致死试验研究化学毒物一般毒性作用的毒

3、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。 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610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。1 2 3 4 5 6 LgLD0 LgLD0+i LgLD0+2i LgLD0+3i LgLD0+4i 急性毒性作用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

4、期与毒效应观察 1.中毒症状急性毒性作用急性毒性作用二、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 。 急性毒性作用急性毒性作用二、急性毒性试验 （

5、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

6、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WHO 5级（大鼠）欧盟 4级毒性分 级经口LD50（ mg/kg）毒性分 级经口LD50（ mg/kg） 剧毒50000不分2000我国食品毒物急性毒性分级级别大鼠经口L

7、D50（ mg/kg）相当于体重70kg人 的致死量 第6级 极毒150001050g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)。蓄积作用及其评价蓄积作用及其评价一、基本概念蓄积作用及其评价蓄积作用及其评价一、基本概念二、蓄积毒性试验方

8、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。蓄积作用及其评价蓄积作用及其评价 (一)蓄积系数法 蓄积系数(accumulation coefficient)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

9、值，即： KED50(n)/ED50(1) KLD50(n)/LD50(1) 蓄积作用及其评价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120l50LD50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65 进行评价。但若接触剂量已累积达到

10、5个LD50剂量，也 可终止试验。蓄积作用及其评价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K5。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1/20 LD50、l/10

11、LD50、1/5 LD50和1/2 LD50四个剂量组，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(biological half-life，t1/2)法是用毒物动力学原理描 述化学毒

12、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

13、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亚慢性和慢性毒性试验(一) 概念：亚慢性毒性(subchronic toxicity)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(chronic toxicity)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

14、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

15、、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和慢性毒性试验亚慢性毒性试验年龄：大鼠80100g狗 812月小鼠1015g 数量：小动物20大动物6 性别：雌雄各半慢性毒性试验年龄：大鼠 5070g狗 8月小鼠 初断乳 数量：小动物40大动物8 性别：雌雄各半（二）实验动物染毒期限： 工业毒理学 36个月 食品毒理学 6个月1年 环境毒理学 6个月1年 致癌试验 接近或等于动物的预期 寿命亚慢性和慢性毒性试验亚慢性和慢性毒性试验二、亚慢性和慢性毒性试验设计二、亚慢性和慢性毒性试验设计（二）实验动物染毒期限亚慢性和慢性毒性试验亚慢性和慢性毒性试验 经消化道 经呼吸道 经皮肤亚慢性和慢性毒性试验亚慢性和慢性毒性试验二、亚慢性和慢性毒性试验设计（三）实验动物染毒方式 亚慢性毒性的剂量 选择 阴性对照组 低剂量组 中剂量组 高剂量组急性毒性的阈 剂量1/201/5 LD50 组距：310倍， 最低不小于2倍 慢性毒性的剂量选择 阴性对照组 低剂量组 中剂量组 高剂量组亚慢性阈剂量或其1/51/21/10 LD50 组距：25倍，最低不小于2 倍二、亚慢性和慢性毒性试验设计（四）试验分组和剂量设计亚慢性和慢性毒性试验亚慢性和慢性毒性试验（五）观察指标亚慢性和慢性毒性试验亚慢性和慢