臨床毒理學第二講課件

臨床毒理學第二講外來化合物的生物轉運和生物轉化外源化學物暴露吸收分布代謝排泄靶器官分子細胞器官毒效應終毒物排泄(E)代謝(M)分布(D)吸收(A)生物轉運生物轉化酶機體對化學毒物進行生物轉運和生物轉化的途徑外源化學物在體內的生物轉運生物膜與生物轉運流動鑲嵌模型磷脂雙分子層

影響化學毒物簡單擴散方式的因素：①膜兩側的濃度梯度(c1一c2)②膜的面積A與膜的厚度d③脂溶性(親脂性):脂/水分配系數(1ipid／waterpartitioncoefficient)④化學毒物的電離(ionization)和解離(dissociation)狀態(tài):解離型極性大,脂溶性極小,難以擴散；而非解離型極性小,脂溶性極大,容易挎膜擴散。簡單擴散是來化合物在體內生物轉運的主要方式。Filtration：定義：化學物質透過生物膜上的親水性孔道的過程（由蛋白質親水性氨基酸構成）。大部分細胞的膜孔都較小(約0．4nm)，只能通過分子量小于100、不帶電荷的極性分子如水、乙醇、尿素、乳酸等水溶性小分子和02、C02等氣體分子。毛細血管和腎小球的膜上具有較大的孔(約4nm)，可通過分子量小于白蛋白(分子量60000)的分子。Simplediffusionandfiltration3主動轉運（activetransport）定義：指細胞消耗能量將物質(非脂溶性小分子物質)由膜的低濃度一側向高濃度的一側轉運的過程。特點：①可逆濃度梯度轉運，需消耗能量②需有載體參加，載體具有飽和性和選擇性③兩種結構相似的化合物還可出現競爭性抑制。主動轉運機理對胃腸道吸收、特別是化合物通過腎臟和肝臟的排出過程具有重要意義。activetransport（2）胞吐(exocytosis)：某些大分子物質由細胞內轉運到細胞外時，也可通過此種方式，又稱為出胞作用。生理狀態(tài)下見于細胞的分泌活動，如內分泌細胞分泌激素、神經細胞分泌遞質屬于出胞作用。cytosis經胃腸道吸收化學毒物的吸收可發(fā)生在整個胃腸道

在消化道吸收的主要部位是小腸，其次是胃。影響吸收的因素：pH值、脂溶性、解離常數、消化道內容物的數量和性質、胃腸的蠕動和排空速度以及腸道菌叢。經呼吸道吸收肺泡數量眾多（成人約30億個）表面積大（成人約為140

m2）肺泡氣與血液之間的距離很短（只隔有肺泡上皮和毛細血管內皮細胞，厚度約1μm）毛細血管密布成網（總長度約為2000km）血液灌注量大。經皮膚吸收一般認為具有較好脂溶性、且兼有一定水溶性的物質易于經皮吸收。高脂溶性或高水溶性物質經皮吸收困難。經其它途徑吸收靜脈注射皮下注射肌肉注射不同給藥途徑吸收速度比較腹腔注射>吸入>舌下>直腸>肌內注射>皮下注射>口服>皮膚化學物的排泄最重要的途徑是經腎臟隨尿液排泄，其次是隨糞便排泄，經肺排出的主要是氣態(tài)物質。此外，一些化學毒物還可隨腦脊液、乳汁、汗液、唾液等分泌物以及毛發(fā)和指甲排出體外?；瘜W物的排泄外來化合物的生物轉化代謝解毒和代謝活化（如農藥中的對硫磷）致癌物的生物轉化生物轉化酶（enzyme)細胞色素P-450(CYPs)腎肝腸毒性產物底物活性產物清除新活性毒性失活原活性升高抑制劑生物化學屏障CYPs誘導劑生物轉化反應類型Ⅰ相反應：包括氧化、還原和水解反應Ⅱ相反應：結合毒理學研究方法毒理學實驗可采用整體動物、游離的動物臟器、組織、細胞進行。根據所采用的方法不同，可分為體內試驗(invivotest)和體外試驗(invitrotest)。毒理學還利用受控的人體試驗和流行病學調查直接研究外源化學物對人體和人群健康的影響。研究方法流行病學研究受控的臨床研究毒理學體內試驗毒理學體外試驗優(yōu)點·真實的暴露條件·在各化學物之間發(fā)生相互作用·測定在人群的作用·表示全部的人敏感性·規(guī)定的受控的暴露條件·在人群中測定反應·對某組人群(如哮喘)的研究是有力的證據·能測定效應的強度·易于控制暴露條件·能測定多種效應·能評價宿主特征的作用（如：性別、年齡、遺傳特征等）和其他調控因素（飲食等）·可能評價機制·影響因素少，易于控制·可進行某些深入的研究（如：機制，代謝）·人力物力花費較少缺點·耗資、耗時多·Postfacto,（事后性）無健康保護·難以確定暴露，有混雜暴露問題·可檢測的危險性增加應達到2倍以上·測定指標較粗（發(fā)病率，死亡率）·耗資多·較低濃度和較短時間的暴露·限于較少量的人群（一般<50）·限于暫時、微小、可逆的效應·最敏感的人群一般不適于研究·動物暴露與人暴露相關的不確定性·受控的飼養(yǎng)條件與人的實際情況不一致·暴露的濃度和時間的模式顯著的不同于人群的暴露·不能全面反映毒作用，不能作為毒性評價和危險性評價的最后依據·難以觀察慢性毒作用體內試驗檢測外源化學物的一般毒性，多在整體動物進行，例如急性毒性試驗，亞急性毒性試驗、亞慢性毒性試驗和慢性毒性試驗等。哺乳動物體內試驗是毒理學標準的研究方法，其結果原則上可外推到人；但體內試驗影響因素較多，難以進行代謝和機制研究。體外試驗利用游離器官、培養(yǎng)的細胞或細胞器、生物模擬系統進行毒理學研究，多用于外源化學物對機體急性毒作用的初步篩檢、作用機制和代謝轉化過程的深入觀察研究。體外試驗系統缺乏整體毒物動力學過程，并且難以研究外源化學物的慢性毒作用。人體觀察通過中毒事故的處理或治療，可以直接獲得關于人體的毒理學資料.在新藥的臨床Ⅰ期試驗，主要評價新藥的安全性。流行病學研究對于在環(huán)境中已存在的外源化學物，可以用流行病學方法，將動物實驗的結果進一步在人群調查中驗證，可從對人群的直接觀察中，取得動物實驗所不能獲得的資料，優(yōu)點是接觸條件真實，觀察對象為人體。藥物一般毒性試驗方法一.急性毒性試驗二.蓄積性與耐受性試驗三.亞急性、亞慢與慢性試驗藥物毒性試驗的任務（目的）

1.評價藥物的毒性大小；2.評價藥物毒作用特征（性質）；3.闡明藥物生物轉運和生物轉化特點；4.尋找藥物毒作用早期檢測敏感指標；5.探索藥物中毒機制6.了解藥物毒作用的影響因素等。整體動物一般毒性試驗

1.急性毒性試驗

（acutetoxicitytest）

2.亞急性毒性試驗

（subacutetoxicitytest）

3.亞慢性毒性試驗

（subchronictoxicitytest）

4.慢性毒性試驗

（chronictoxicitytest）

5.終生毒性試驗

（life-timetoxicitytest）

整體動物一般毒性試驗染毒期限

試驗農藥食品添加劑化妝品消毒劑

急性試驗1次（24h）←←←

亞急性試驗1-4w30d

亞慢性試驗3-6m90d＞90d90d

慢性試驗小鼠18m←＞6m6m-2y

大鼠24m←整體動物特殊毒性試驗

1.致癌試驗

（carcinogenicitytest）

2.生殖毒性試驗

（productiontoxicitytest）

3.小鼠微核試驗

（mousemicronucleustest）

4.小鼠顯性致死試驗

（mousedominantlethaltest）

5.大鼠染色體畸變試驗

（ratchromosomeaberrationtest）

概念：

是指1次染毒或24小時內多次染毒的毒性試驗。

目的：

1.評價急性毒性大?。ㄇ蟪鯨D50）；

2.了解急性毒作用性質；

3.為亞慢性、慢性、致癌等試驗提高劑量設置參考。

一、動物急性毒性試驗藥物動物毒性實驗劑量設置

試驗類別劑量設組蓄積毒性試驗1/20-1/5LD50范圍設組亞慢性試驗1/20-1/5LD50作最高劑量慢性(致癌)試驗1/10LD50作最高劑量

化學物急性毒性分級（Pascoe）

級別LD50（mg/kg）

超級毒＜5

劇毒5-50

高毒50-500

中毒500-5000

低毒5000-15000

實際無毒＞15000急性毒性分級與評價國外Pascoe急性毒性分級WHO急性毒性分級外來化學物的急性毒性分級（WHO）

國內健康相關產品毒性分級

國內健康相關產品毒性分級

國內健康相關產品毒性分級

國內健康相關產品毒性分級

表示LD50時應注意標明：

動物品系；

染毒途徑；

95%可信限范圍。LD50±1.96S例如：異氰酸甲酯大鼠經口LD50值為69mg/kg±5.6即63.4～74.6mg/kg。研究意義：

1.求出最大無作用劑量；

2.為慢性毒性試驗提供依據。

基本內容：

1.實驗動物

2.劑量設置

3.染毒期限

4.觀察指標

5.毒性評價二、亞急性、亞慢性與慢性試驗(一)亞急性與亞慢性試驗基本要求：

1.急性試驗中發(fā)現的敏感動物；

2.能滿足試驗要求（取血用大鼠，照片用

較大動物）；

3.大、小鼠一般每組20只以上，兔、狗大

動物一般每組6只以上；

4.雌雄各半；

5.剛斷乳的健康動物（亞慢性）。動物選擇動物實驗外推到人的不確定性動物外推到人具有不確定性的原因：①對外源化學物的反應敏感性，動物不能述說涉及主觀感覺的毒效應。②染毒劑量高于人實際接觸的劑量大得多。高劑量外推低劑量的不確定性。③小數量實驗動物到大量人群外推的不確定性。④接觸人群具有多樣性。以嚙齒類和非嚙齒類動物的資料預測人的毒性具有不確定性Lumley(1990)和Igarashi（1994）根據有限的臨床資料報告對人的毒性約一半不能由臨床前（動物）毒性研究預測。Heywood(1983)報告27個化學物（大多為藥品）的靶器官毒性在大鼠和狗（或猴）之間的相符率僅20%。Olson等（1998，2000）報告131種化學物對動物的毒性與人的毒性相符率，嚙齒類為45%，非嚙齒類（狗和猴）為65%，合并達73%。反應停事件后發(fā)生的10種最嚴重的藥物不良反應

（Venning,1983）普拉諾爾（Practolol）眼-粘膜-皮膚綜合癥口服避孕藥血栓性栓塞癥止痛藥（非那西丁等）腎損傷降糖靈乳酸性酸中毒擬交感性噴霧劑哮喘致死Clioquinol亞急性脊髓-視神經病已烯雌酚子代婦女陰道癌氯霉素再生障礙性貧血氟烷黃疸二甲麥角新堿腹膜后纖維變性WHOWHO在《臨床前藥物安全性實驗原則》的文件中指出：“雖然事先對生物活性物質進行了最仔細徹底的研究，但在給人使用時總是不可避免地要冒一定的風險?！?/p>

100,000個新化合物臨床前評價100個進行人體試驗10個進入市場●●2個藥物得到回報新藥開發(fā)成功率動物實驗設計與分組動物實驗的“三個基本要素”

處理因素

受試對象

實驗效應

（研究因素）（生物學特征改變）

（受試因素）

(受試動物)

（一）對照性原則

（二）一致性原則

（三）重復性原則

（四）隨機性原則

（五）客觀性原則一、實驗設計基本原則(一)對照性原則對照目的：

消除或減少非實驗因素對實驗效應的影響，使動物實驗的結果評價真實、客觀、可信。

對照要求：

“同時、同地、同條件、同操作”

對照類型：

同體對照

組間對照

同體處理前后對照

（施加處理因素前后）

同體不同部位對照

（對稱部位施加或不施加處理因素）

同體交叉處理對照

（對稱部位交叉施加處理因素）同體對照實驗組：

對照組陰性(正常)對照組

陽性(有效)對照組

溶劑(實驗)對照組

處理組---劑量水平1

---劑量水平2

---劑量水平3…組間對照某化學藥物不溶于水，需用有機溶劑配制，欲研究該藥治療白細胞減少癥的療效，其動物試驗設計如何？

處理因素—化學藥物

受試對象--動物（大鼠）

實驗效應--白細胞數目的觀察

問題：

如何設計試驗組？實例1用動物（犬）試驗研究針刺“人中穴”對血壓的影響的研究設計：

處理因素--針刺“人中穴”

受試對象--動物（犬）

實驗效應--血壓變化

非處理因素--？？實例2用動物（犬）試驗研究針刺“人中穴”對血壓的影響的實驗組設計：

不同處理水平