毒理學實驗基礎

關于毒理學實驗基礎教學目標1.掌握食品毒理學實驗的原則和局限性2.掌握實驗動物選擇的基本原則3.掌握食品毒理學實驗設計的三大原則4.了解量反應資料和質(zhì)反應資料的統(tǒng)計方法第2頁,共37頁，2024年2月25日，星期天一、毒理學實驗的原則和局限性化學物在實驗動物中產(chǎn)生的作用可以外推于人：（1）人是最敏感的動物；（2）人和實驗動物的生物學過程包括化學物的代謝，與體重或體表面積相關。實驗動物必須暴露于高劑量，這是發(fā)現(xiàn)對人造成潛在危害的可靠方法。染毒途徑的選擇，應盡可能模擬人接觸該受試物的方式第3頁,共37頁，2024年2月25日，星期天毒理學實驗的局限性

--動物實驗結果外推到人的不確定性動物與人對外源化學物的反應敏感性可能不同，甚至存在質(zhì)的差別；使用少量動物、采用較大劑量，使對群體的代表性較差，可能造成高劑量與低劑量的差異；動物數(shù)量較少，對低概率毒效應難以發(fā)現(xiàn)；實驗動物為純系，成年動物，反應較單一，與接觸人群的復雜性不匹配，對外源化學物的易感性存在差異。第4頁,共37頁，2024年2月25日，星期天二、毒理學實驗的目的受試物毒作用的表現(xiàn)和性質(zhì)（描述毒理學）在急性或慢性實驗中觀察動物異常，發(fā)現(xiàn)有害作用劑量-反應（效應）研究毒性評價和安全性評價的基礎；得到多種毒性參數(shù)和劑量-反應（效應）線的斜率確定毒作用的器官闡明毒作用特點，為機制研究和毒性防治提供線索確定損傷的可逆性通過動物對外源化學物的毒性反應，向人外推，以期評價化學物對人的危害和危險性第5頁,共37頁，2024年2月25日，星期天三、動物實驗的職業(yè)道德一般原則人道主義的管理和處理使痛覺和不適感減到最小避免不必要的使用動物3R原則replacement替代：用無知覺材料的科學方法替代有知覺脊椎動物的方法reduction減少：保證數(shù)據(jù)信息前提下，盡量減少動物使用數(shù)量refinement優(yōu)化：必須使用動物時，減少非人道程序的影響第6頁,共37頁，2024年2月25日，星期天實驗動物：指經(jīng)人工培育，對其攜帶微生物實行控制，遺傳背景明確，來源清楚，可用于科學研究的動物。四、實驗動物的選擇第7頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（一）物種選擇基本原則：對外源化學物的毒性反應及代謝特點與人類接近的物種（很難滿足）；自然壽命不太長的物種；易于飼養(yǎng)和實驗操作的物種；經(jīng)濟并易于獲得的物種。常規(guī)實驗選擇兩個物種，分屬：嚙齒類非嚙齒類第8頁,共37頁，2024年2月25日，星期天大鼠第9頁,共37頁，2024年2月25日，星期天小鼠第10頁,共37頁，2024年2月25日，星期天兔子第11頁,共37頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共37頁，2024年2月25日，星期天豚鼠豚鼠：特點是毛短而光滑，生長快，抗病力強，繁殖性能好。廣泛用于藥物學、傳染病學、免疫學、營養(yǎng)學、耳科學等各項醫(yī)學及生物學的研究中。第13頁,共37頁，2024年2月25日，星期天C57BL/6J小鼠：黑色，對放射物質(zhì)耐受性強，但照射后肝癌發(fā)生率高。眼畸形，對結核桿菌有耐受性嗜酒精性高，是腫瘤學、生理學、遺傳學研究常用品系。第14頁,共37頁，2024年2月25日，星期天SD大鼠：白色，產(chǎn)仔多，生長發(fā)育較Wistar大鼠為快，對疾病的抵抗力尤以呼吸道疾病的抵抗力強。自發(fā)腫瘤發(fā)生率較低，對性激素感受性高。

第15頁,共37頁，2024年2月25日，星期天Lewise大鼠：近交系大鼠，白化，對誘發(fā)自身免疫心肌炎高度敏感，可誘發(fā)過敏性腦脊髓炎、過敏性關節(jié)炎和自身免疫復合物血管球性腎炎等立刻移植多種腫瘤，高脂肪食物容易引起肥胖癥。

第16頁,共37頁，2024年2月25日，星期天BALB/c小鼠：對致癌因子敏感，對放射性照射極為敏感。生產(chǎn)性能良好，繁殖期長，廣泛應用于腫瘤學、生理學、免疫學、核醫(yī)學和單克隆抗體等研究。第17頁,共37頁，2024年2月25日，星期天BN大鼠：近交系大鼠，棕色，對實驗過敏性腦脊髓炎有抗力。對自家免疫性復合性腎小球腎炎也具抗力。平均31月齡大鼠心內(nèi)膜疾病的發(fā)生率為7%，先天性高血壓為30%。

第18頁,共37頁，2024年2月25日，星期天長爪沙鼠長爪沙鼠：被毛棕灰色，對許多需氧及厭氧菌敏感，對多種病毒、寄生蟲等敏感，也常用于腦神經(jīng)病、內(nèi)分泌學、代謝病、腫瘤學等方面的研究。第19頁,共37頁，2024年2月25日，星期天品系：實驗動物學的專用名詞，指用計劃交配的方法獲得的起源于共同祖先的一群動物。同一品系的動物具有共同的遺傳來源、相似的外貌特征、獨特的生物學特性、穩(wěn)定的遺傳性能（二）品系選擇第20頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（1）近交系動物：指采用連續(xù)20代以上兄妹交配或親子交配而培育的純品系動物?；蚣兒隙?8.6%~99.8%

適用于涉及組織或腫瘤移植的實驗.

津白Ⅰ、津白Ⅱ、615、BALB/c、C3H小鼠第21頁,共37頁，2024年2月25日，星期天突變系動物：動物在生長繁殖過程中，通過自然突變或人工定向突變的方法，使其某基因發(fā)生突變并喪失原有的正常功能，該突變基因可以世代相傳并保持遺傳基因特性的品系動物。無胸腺裸鼠：免疫系統(tǒng)缺陷可接受人類多種癌細胞移植。免疫毒理學、化學致癌作用等研究領域第22頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(2)雜交群動物：指兩個不同近交系之間有目的地進行交配所產(chǎn)生的第一代動物，即雜交第一代動物。具兩系雙親所有的遺傳特性，雜合程度一致，個體差異?。痪邆潆s交優(yōu)勢，生命力強，無近親衰退現(xiàn)象。不能繼續(xù)繁殖育種，因在子二代會發(fā)生遺傳性狀分離。第23頁,共37頁，2024年2月25日，星期天(3)封閉群動物：指在5年以上不從外部引進新血緣，僅由同一品系的動物在固定場所保存隨機繁殖的動物群.

具有一定程度的遺傳學差異.

昆明種小鼠、NIH小鼠、LACA小鼠、SD大鼠、青紫藍兔、新西蘭兔等均屬封閉群動物.第24頁,共37頁，2024年2月25日，星期天動物品系的遺傳均一性遺傳均一性排序：近交系＞雜交群＞封閉群實驗動物選擇：適宜品系、固定品系第25頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（三）實驗動物微生物控制的選擇按照微生物控制分類，實驗動物分為四級第26頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（四）個體選擇性別：初次試驗雌雄同用；存在差異分開統(tǒng)計；選敏感性別。年齡和體重：動物年齡依實驗類型選擇，取成年期數(shù)據(jù)。體重可作為判斷年齡的指標。生理狀態(tài)：避免激素影響，雌雄分開飼養(yǎng)；繁殖實驗、致畸試驗適時合籠交配。健康狀況：用健康動物，提前觀察確認。第27頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（五）實驗動物管理動物管理：動物的接受、適應、飼養(yǎng)、鑒別和記錄（動物來源、處理、其它資料）.環(huán)境條件管理：氣候（溫度、濕度、通風、光照）、其它條件（噪音、氣味、墊料、群體密度、空間限制）、飼料、飲水等.設施管理：清潔衛(wèi)生、廢棄物處理、害蟲控制、突發(fā)事件管理.第28頁,共37頁，2024年2月25日，星期天五、受試物樣品的準備了解其化學結構與理化性質(zhì)：揮發(fā)性、溶解性、穩(wěn)定性；純度及雜質(zhì)成分；采用同一種同一批號受試物;毒性資料查閱（形似化學物）;制備成一定劑型：水溶液、油溶液、混懸液.第29頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（一）體內(nèi)毒理學試驗設計劑量分組—以獲得劑量-反應關系，確認受試物與毒作用的關系：至少三個劑量組（高、中、低）；設對照組（陽性、陰性、未處理對照、歷史性對照）各組動物數(shù)：實驗目的和設計、統(tǒng)計學要求試驗期限：由實驗目的和所用動物種或品系決定：急毒為一次或24h內(nèi)多次染毒觀察14天，亞慢性規(guī)定持續(xù)至動物壽命的10%，慢性實驗、致癌實驗為持續(xù)至動物壽命的大部分。六、毒理學實驗設計要點第30頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（二）體外毒理學試驗設計溶解性測試：在實驗測試期間，受試物溶解性可能改變，起始和結束時評價溶解性具有意義；最高劑量推薦：高劑量會影響滲透壓引發(fā)損傷，上限為：動物細胞10mmol/L或5mg/ml;細菌實驗5mg/平板。毒性物應有毒效應和致死率。代謝活化：大鼠預處理后，取肝組織勻漿為代謝活化系統(tǒng)-S9（p137）陽性對照：劑量反應的直線部分重復：可疑結果要重復，但非簡單重復六、毒理學實驗設計要點第31頁,共37頁，2024年2月25日，星期天七、實驗動物染毒和處置盡可能模擬人接觸毒物的方式不同途徑的吸收速率為：靜注＞吸入＞肌注＞腹腔注射＞皮下注射＞經(jīng)口＞皮內(nèi)注射＞其他第32頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（一）染毒經(jīng)口染毒：（1）喂飼、（2）灌胃、（3）吞咽膠囊；經(jīng)呼吸道染毒：（1）靜式吸入染毒、（2）動式吸入染毒經(jīng)皮膚染毒：注射染毒：尾靜脈、肌注、皮下、腹腔實驗動物染毒和處置針對一種外源化學物，如何選擇染毒方式?第33頁,共37頁，2024年2月25日，星期天（二）生物標本采集生物標本采集：（1）血液（終末、非終末采血）、（2）尿液采集、（3）膽汁采集、（4）糞便采集.麻醉：短效、中效、長效麻醉劑使用--；麻醉過程觀察.安死術：p129.病理解剖和樣標本留?。?1）大體解剖、（2）組織病理學檢測.實驗動物染毒和處置第34頁,共37頁，2024年2月25日，星期天八、毒理學實驗的統(tǒng)計學基礎統(tǒng)計學要點：實驗設計遵循原則：隨機、重復、對照.包括：（1）劑量水平數(shù)目及間隔；（2）每個劑量點的實驗單位數(shù)，實驗單位確定要保證樣本的獨立性、代表性；（3）對照設置；（4）非實驗因素條件的均一性：樣本足夠數(shù)量、適當重復、盲法觀察等。結果統(tǒng)計分析：方法選擇，可用不同方法處理.第35頁,共37頁，2024