食品毒理学基础

食品毒理学基础
外推
毒理学实验的基本原则


在实验动物中产生的作用，可以外推与人 实验动物必须暴露于高剂量 成年的健康的（雄性和雌性未孕）实验动物 与人的暴露途径相同
1.外来化学物在实验动物产生的作用，可以外推于人

基本假设为： ①人是最敏感的动物物种； ②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。
实验动物品系的选择


品系（strain):用计划交配的方法，获得起源于 共同祖先的一群动物。 遗传学分类：近交系、杂交群、封闭群、近交 系、突变系动物、转基因动物
近交系动物（Inbred strain animals） 又叫纯系动物。是采用同胞兄妹或亲子交配， 连续繁殖20代以上所培育出来的遗传上达到 高度一致的动物群。 基因纯合程度可达99.8%。 ① 主要指啮齿动物；可出现近亲交配衰退。 ② 亲子交配与兄妹交配不能混用。 ③ 亲子交配时必须采用年轻的双亲同其子女交配。 ④ 较大动物纯种培育很难获得成功，因为世代间 隔较长，费用较大，所以成功率低。 ⑤ 禽类和兔的血缘关系达到80%以上 （相当于兄妹交配四代）时，即可称 为近交系。
常用实验动物生理学参数
参数 猴 犬 成体体重 3.5 14 寿命 (year) 16 15 断乳体重 4.4 5.8 妊娠期 168 63 生殖年龄 54 9 猫 3.3 14 3 63 10 兔 大鼠 小鼠 3.7 0.45 0.035 6 3 1.5 0.1-1.5 0.045 0.012 31 21 20 6 3 2
【上海斯莱克实验动物有限责任公司】 【中国科学院上海实验动物中心 】 【国家啮齿类实验动物种子中心上海分中心】
实验动物个体的选择


性别：一般雌雄各半，特殊？ 年龄和体重：急性毒性用成年，慢性用年幼或 初断乳的实验动物。 生理状态：避免妊娠反应，特殊？ 健康情况：将康 在实验前观察5-7天
无特定病原体动物

饲育在屏障或隔离系统中，通过无菌动物、悉 生动物、无特定病原菌动物获得的。笼具、饲 料饮水要经过特殊处理，并有严格的检疫、消 毒隔离制度。
悉生动物

又称清洁动物，种系清楚，没有该动物特有的 病原菌。饲养在屏障系统中，空气要经过净化、 饲养室套保持正压，进入室内的一切物品要经 过消毒灭菌，工作人员进入要洗澡和穿灭菌工 作服，动物饮灭菌水。
2 遗传组成的独特性

在一个近交品系内，所有动物个体都可追溯到 其原始的一对共同祖先。但它们只是从祖先的 整个基因库里获得极少部分基因，这些基因的 组合构成了品系的遗传组成。近交品系内的所 有个体在遗传上完全相同，具有独特的表型特 征，而不同的近交系之间的差异又非常明显， 由于近交系的遗传同源性，若对近交品系中的 某一个体进行基因分析可得知整个品系的基因 类型。
转基因动物

转基因动物是指以实验方法导入的外源基因在 动物染色体基因组内稳定整合并能遗传给后代 的一类动物。
实验动物按微生物分类

按微生物学控制标推或微生物净化程度，目前 国际上一般将实验动物分为四个等级，即无菌 动物、悉生动物、无特定病原体动物和普通动 物。
无菌动物

在自然界中并不存在，是在隔离器中经人工取 得仔体，用无菌母体代乳或人工哺乳，经净化 培育得到。
动物实验的职业道德

给予人道主义的管理和处理 使痛觉和不适减少到最低程度 避免不必要的使用实验动物
3R原则



替代（replacement)：应用无知觉材料代替使 用活的有知觉脊椎动物 减少（reduction)：在能保证获取一定数量与 精确度的数据信息的前提下，减少动物的使用 数量。 优化（refinement)：在必须使用动物时，要尽 量减少非人道程序的影响范围和程度。

4.与人的暴露途径相同

毒理学试验中染毒途径的选择，应尽可能 模拟人接触该受试物的方式。
毒理学试验的局限性


实验动物和人的敏感性不同 主观感觉无法表述 剂量设置过大 动物数量有限
毒理学试验的基本目的


受试物毒作用的表现和性质 剂量-反应研究 确定毒作用的靶器官 确定损害的可逆性
1 基因位点纯合性

在人工控制下有系统地进行近亲交配，使杂合 型祖代基因逐代地基因分离，从而逐渐提高个 体与群体的基因纯合率，在通过连续20代兄妹 交配的培育之后．近交系动物任何一个基因位 点上的纯合概率高达98．6％以上，品系内各 个体在遗传上同属一种基因类型，因而能繁殖 出完全一致的纯合子后代，并且动物群中不再 携带未知的隐性基因，品系保留和表现所有的 遗传性状，个体相互支配繁殖不会出现性状分 离。
实验动物的管理


动物的管理：接收、饲养、来源、鉴别等记录 环境条件控制：温度、湿度、通风、光照、噪 音、垫料等 设施管理：清洁卫生、废弃物管理等
实验动物的准备


实验动物前的准备：观察、性别辨认 实验动物的抓取和固定 实验动物的编号 实验动物随机分组
实验样品的制备
了解样品的纯度和杂质 化学结构和理化性质 挥发性、溶解性、酸碱度、稳定性 所需样品总量的计算 总量=（A × B × C × D) × 1.2 A ：每组动物数；B：各处理组的计量和 C： 染毒次数： D：动物的平均体重
染毒途径

静脉注射、吸入、肌内注射、腹腔注射、皮下 注射、口服、皮内注射、经皮
经口染毒特点



喂饲：动物自行摄入，一般最高含量<5%，营 养成分可更高，不适宜于口感差，易挥发水解 的样品，实际染毒量计算需单笼饲养。 灌胃：操作前禁食空腹，大鼠隔夜，小鼠4个 小时，均不停饮水，灌胃后2-4小时提供饲料， 经口多次染毒一般不禁食。 吞咽胶囊：适用于易挥发水解和有异味的样品。
普通动物

是在微生物控制上要求最低的动物，饲养在开 放系统，空气未净化，可饮自来水，房舍要求 有通风设施，人员进入要穿工作服专用鞋帽。
实验动物设施的分类



开放系统：饲育环境与外界相同；有强力通风 设施、饲料饮水和垫料要求不被污染，应防鼠 和防昆虫措施。 屏蔽系统：洁净度万级，环境封闭，送入的空 气要过滤。饲料饮水和垫料要灭菌，饲养人员 要经过淋浴、穿无菌工作服，戴口罩手套。 隔离系统：洁净度百级，以隔离器为主体，送 入的全新风达百级以上，一切物品经严格灭菌， 饲养人员不得入内。
染毒途径与染毒量
经口20ml/kg（对空腹动物）；经皮2ml/kg；静 脉1ml/kg；肌内注射0.5ml/kg（每一部位）； 每眼0.01ml/kg；吸入2mg/L;鼻孔0.1ml
生物标本采集


血液采集 尿液采集 胆汁采集 粪便采集
血液采集



终末取血：以动物死亡为实验结束 非终末取血：麻醉或清醒的实验动物身上单次 或多次采血。 血液总量取决于物种、性别、年龄、健康及营 养状况，一般总循环血量为55-77ml/kg体重。 单次取血量低于动物总血量的15%，取血量在 15~20%血压降低30%，30~40%引起缺血性 休克，40%时引起50%实验动物死亡。
2.实验动物必须暴露于高剂量


(1)毒性试验的设计并不是为了证明化学品的 安全性，而是为了表征化学品可能产生的毒作 用。 (2)毒理学试验中实验模型所需的动物总是远 少于处于危险中的人群。
3.成年的健康实验动物

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。 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 。
3．长期遗传稳定性

近交品系由于遗传组成的高度纯合性和同源 性．使其具有长期遗传的稳定性。
4．均一性

近交品系内个体间在表型上具有均一性．这是 遗传同源性的结果，尤其是那些由遗传决定的 生物学特征。
杂交群动物及其特点


杂交群动物：指两个不同的近交系之间有目的 进行交配，所产生的第一代动物。 例如：C57BL/6J×DBA/2→B6D2F1 B6为 C57BL/6J的缩写，D2 为 DBA/2的缩写。


封闭群动物的杂合性，避免了近交衰退的出现， 因此具有较强的繁殖力和生活力； 封闭群动物的遗传组成具有很高的杂合性； 封闭群动物常因基因突变而导致动物某些方面 异常
突变系概念及其特点

突变系是指正常染色体的基因发生了突变，从 而具有某种特殊性状表型的各种遗传缺陷的品 系。


突变系动物有助于认识生命的复杂性； 突变系动物可以作为人类疾病的动物模型在基 础医学和临床医学中应用。 裸鼠
操作要点


喂饲：动物自行摄入，一般<5%, 一些有营养 价值的事物成分可更高，但应注意不要造成营 养成分失衡而影响动物的生长发育。不适于口 感性差的样品；易挥发或水解的样品；若要计 算实际染毒量需单笼饲养。 灌喂：灌喂前应禁食空腹，大鼠隔夜禁食，小 鼠可禁食4小时，均不停饮水，灌喂2-3小时后 提供饲料。若经口多次染毒
LOAEL: Lowest Observable Adverse Effect Level NOAEL:No Observable Adverse Effect Level LOEL: Lowest Observable Effect Level NOEL: No Observable Effect Level Log[Dose]Leabharlann 溶剂和助溶剂的要求


无毒或实际无毒 与样品不起反应 不影响样品的毒效 无特殊刺激性气味 遗传毒理学用小鼠；致癌用大鼠 致畸用大鼠、小鼠、兔 迟发神经毒性常用母鸡
制备样品制剂时的要点





加热样品时不应接近改变样品化学性质或物理 性质的温度 如样品为固体评价其对皮肤的毒性时，应保持 其形状和颗粒大小 多成分的样品应按配方配制 如可能，制剂pH应为5-9 不应用酸或碱使样品解离 如应用非胃肠道途径，终溶液尽可能接近等渗