第五章 食品毒理学实验基础

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1、主要内容 第一节 食品毒理学实验的原则和局限性食品毒理学实验的原则和局限性 第二节 毒理学毒性评价试验的基本目的毒理学毒性评价试验的基本目的 第三节 实验动物的选择和处理实验动物的选择和处理 第四节 食品毒理学试验设计要点食品毒理学试验设计要点 第五节 实验动物的染毒和处置实验动物的染毒和处置 第六节 体外试验在毒理学中的应用体外试验在毒理学中的应用 食品毒理学作为一门实验科学，以动物实验为中心。 食品毒理学研究的主要手段是动物实验。 食品毒理学动物实验的设计、实施、结果观察和评价是毒理学研究的基本方法。 食品毒理学研究的主要手段是动物、实验。 1. 体内试验是以实验动物为模型，最终目的是通过

2、外源化学物对实验动物的毒性反应，向人(原型)外推，以期评估外源化学物对人的危害及危险性。2.体外实验主要用于筛选和预测急性毒性和机制研究。 以科学研究为目的而进行科学饲养繁殖的动物称为实验动物。实验动物种类：常见包括：大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、狗、猫、猴、小型猪、鸡、青蛙、蟾蜍、鱼类等。 豚鼠豚鼠：特点是毛短而光滑，生长快，抗病力强，繁殖性能好。广泛用于药物学、传染病学、免疫学、营养学、耳科学等各项医学及生物学的研究中。 SD大鼠大鼠：白色，产仔多，生长发育较Wistar大鼠为快，对疾病的抵抗力尤以呼吸道疾病的抵抗力强。自发肿瘤发生率较低，对性激素感受性高。 BALB/c小鼠小鼠：对致癌因子敏感

3、，对放射性照射极为敏感。生产性能良好，繁殖期长，广泛应用于肿瘤学、生理学、免疫学、核医学和单克隆抗体等研究。 意义: 实验动物是生命科学（生物、医学、食品等）研究的重要基础和支撑条件，在科研、教学、生产、检定、安全评价和成果评定中都离不开实验动物，被称为“活的仪器、活试剂”。 英国一位科学家曾这样比喻：“在生命科学研究中使用实验动物就象在分析化学中使用分析天平一样重要”。 落户武汉大学实验动物中心的慰灵碑，旨在纪念在抗非典疫苗和药物实验中为人类健康献身的38只恒河猴第一节第一节 食品毒理学实验的原则和局限性食品毒理学实验的原则和局限性 食品毒理学实验的原则 u 化学物在实验动物产生的作用，可以

4、外推于人 u 实验动物必须暴露于高剂量 u 成年的健康实验动物(雄性和雌性未孕)和人可能的暴露途径是基本的选择 代表性、可重复性 u化学物在实验动物产生的作用，可以外推于人 l 人是最敏感的动物物种；l 人和实验动物的生物学过程包括化学物的代谢，与体重(或体表面积)相关。l这两个假设也是全部实验生物学和医学的前提。 以单位体表面积计算在人产生毒作用的剂量和实验动物通常相近似。而以体重计算则人通常比实验动物敏感，差别可能达10倍。因此可以利用安全系数来计算人的相对安全剂量。第二个原则是实验动物必须暴露于高剂量，这是发现对人潜在危害的必需的和可靠的方法。 毒理学试验中，一般要设3个或3个以上剂量组

5、，以观察剂量-反应(效应)关系，确定受试化学物引起毒效应及其毒性参数。 引起毒效应的最低剂量(LOAEL)与人的暴露剂量接近时，说明该化学物不安全。当该剂量与人的暴露剂量有很大的距离(几十倍，几百倍或以上)，才认为具有一定安全性，此距离越大，安全性越可靠。 第三个原则，成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物和人可能的暴露途径是基本的选择。 不能重复的实验结果是没有任何科学价值的。选用成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物是为了使实验结果具有代表性和可重复性。 以成年的健康(雄性和雌性未孕)实验动物作为一般人群的代表性实验模型，而将幼年和老年动物、妊娠的雌性动物、疾病状态作为特殊情况另作研究。这样可

6、降低实验对象的多样性，减少实验误差。 食品毒理学实验的局限性 用实验动物的毒理学实验资料外推到人群接触的安全性时，会有很大的不确定性 l 实验动物和人对外源化学物的反应敏感性不同，有时甚至存在着质的差别 l 高剂量向低剂量外推的不确定性 l 小数量实验动物到大量人群外推的不确定性 l 成年健康动物与不同的人种、种族，而且包括年老体弱及患病的个体之间的易感性不同 首先，实验动物和人对外源化学物的反应敏感性不同，有时甚至存在着质的差别。 虽然在毒理学实验中通过用两种或两种以上的动物，并尽可能选择与人对毒物反应相似的动物，但要完全避免物种差异是不可能的。而且在动物实验中，可观察到体征(sign)，而

7、没有症状(symptom)。实验动物不能述说涉及主观感觉的毒效应，如疼痛、腹胀、疲乏、头晕、眼花、耳鸣等，这些毒效应就难以或不可能发现。第二，高剂量向低剂量外推的不确定性 在毒理学实验中，为了寻求毒作用的靶器官，并能在相对少量的动物上就能得到剂量-反应或剂量-效应关系，往往选用较大的染毒剂量，这一剂量通常要比人实际接触的剂量大得多。有些化学物在高剂量和低剂量的毒性作用规律并不一定一致，如大剂量下出现的反应有可能是由于化学物在体内超过了机体的代谢能力，这就存在高剂量向低剂量外推的不确定性。 第三，毒理学实验所用动物数量有限，那些发生率很低的毒性反应，在少量动物中难以发现。而化学物一旦进入市场，接

8、触人群往往会很大。这就存在小数量实验动物到大量人群外推的不确定性。 四，实验动物一般都是实验室培育的品系，一般选用成年健康动物，反应较单一，而接触人群可以是不同的人种、种族，而且包括年老体弱及患病的个体，在对外源化学物毒性反应的易感性上存在很大差异。第二节第二节 毒理学毒性评价试验的基本目的毒理学毒性评价试验的基本目的 包括以下几点： 受试物毒作用的表现和性质 剂量-反应(效应)研究，可以得到该受试物的多种毒性参数 确定毒作用的靶器官 确定损害的可逆性 1. 受试物毒作用的表现和性质。在急性和慢性毒性试验中，观察受试物对机体的有害作用，对有害作用的观察应该是对每个实验动物进行全面的逐项的观察和

9、记录。发现有害作用是进行剂量-反应(效应)研究的前提。2. 2. 剂量剂量- -反应反应( (效应效应) )研究。剂量研究。剂量- -反应反应( (效应效应) )研究是研究是毒性评价和安全性评价的基础。毒性评价和安全性评价的基础。 在急性在急性( (致死性致死性) )毒性试验中，应该得到毒性试验中，应该得到LD50LD50（半数致死（半数致死剂量剂量/ /浓度），也可以得到浓度），也可以得到LD01LD01（最小致死剂量或浓度（最小致死剂量或浓度）和）和MTDMTD（最大耐受剂量或浓度）。（最大耐受剂量或浓度）。 在急性非致死性毒性试验中，可应该得到急性可观察到在急性非致死性毒性试验中，可应该

10、得到急性可观察到有害作用的最低剂量有害作用的最低剂量(LOAEL)(LOAEL)和未观察到有害作用的剂和未观察到有害作用的剂量量(NOAEL)(NOAEL)。 在亚急性、亚慢性及慢性毒性试验中，可得到相应的在亚急性、亚慢性及慢性毒性试验中，可得到相应的LOAELLOAEL和和NOAELNOAEL。 在致突变、致癌和致畸等特殊毒性试验中，剂量在致突变、致癌和致畸等特殊毒性试验中，剂量- -反应反应( (效应效应) )研究将为确定受试物是否具有这些特殊毒性提供研究将为确定受试物是否具有这些特殊毒性提供依据。在致畸试验也可得到依据。在致畸试验也可得到LOAELLOAEL和和NOAELNOAEL；在致

11、突变、；在致突变、致癌试验中，尽管认为是无阈值的，但也可得到表观的致癌试验中，尽管认为是无阈值的，但也可得到表观的LOAELLOAEL和和NOAELNOAEL。3. 确定毒作用的靶器官。确定受试物有害作用的靶器官，是毒理学研究的重要目的，以阐明受试物毒作用的特点，并为进一步的机制研究和毒性防治提供线索。4. 确定损害的可逆性。 一旦确认有害作用存在，就应研究停止接触后该损害是否可逆和消失，器官和组织功能是否能恢复，还是像化学致癌作用那样停止接触后损害继续发展？ 毒性的可逆性关系到对人的危害评价，如果受损的器官组织能够修复并恢复正常功能，则可能接受较高危险性的接触水平。描述性动物毒性实验 1、急