一、急性毒性試驗
急性毒性(acute toxicity)是指機體(人或實驗動物)一次接觸或24h內多次接觸外來化合物後在短期(最長到14d)內所發生的毒性效應,包括一般行為、外觀改變、大體形態變化以及死亡效應。
(一)目的和參數
(1)測試和求出外來化合物對一種或幾種實驗動物的半數致死量以及其他的急性毒性參數,了解急性毒作用強度。
(2)通過觀察動物中毒表現和死亡的情況,了解急性毒作用性質、可能的靶器官和致死原因,提供外來化合物的急性中毒資料,初步評價對人體產生損害的危險性。
(3)探求外來化合物急性毒性的劑量-反應關係,為進一步毒理學試驗的染毒劑量設計提供參考依據。
(4)所得結果可作為外來化合物分級基礎。
在實際工作中,衡量和比較不同外來化合物急性毒性的尺度是采用統一的急性毒性參數。最常用的是半數致死量(LD50)。急性毒性試驗的主要內容之一是求外來化合物的LD50,它是比較不同外來化合物急性毒性大小的重要基礎。
(二)急性毒性試驗設計
1.實驗動物
一般分別用兩種性別的成年小鼠和大鼠,小鼠體重為18~22g,大鼠體重為180~220g。一批實驗動物體重變異範圍不應超過該批動物平均體重的20%。如對一種受試物的毒性已有一定的了解,則應選擇敏感動物進行試驗。如黃曲黴毒素的毒性試驗應選擇鴨雛,而氰化物則用鳥類。如果在預試驗時發現外來化合物對雌、雄動物毒效應的敏感性有明顯差異,則應單獨分別求出雌性與雄性動物各自的LD50。
2.動物分組和劑量設計
常用計算LD50的方法有:霍恩氏(Horn)法、寇氏(Karber)法和概率單位法。不同的方法對動物分組和劑量設計的要求不同。
在設計劑量時有兩種預試方式:
1)有相關毒性資料可供參考者先查閱文獻,找出與受試物結構與理化性質近似的化合物的毒性資料,並以文獻資料中相同的動物種係和相同接觸途徑所測得的LD50(LC50)值作為受試化合物的預期毒性中值。設定以此預期值作為待測化合物的中間劑量組,並在該劑量的上下各設計1~2個劑量組作為預試驗劑量。每個劑量組間的組距可以大些,以便尋找出受試物的致死劑量範圍。每組劑量間一般呈等比數級。
2)沒有毒性資料可供查閱者在完全沒有毒性資料參考的情況下,一種備受推薦的方法是進行最大耐受量試驗。該法多被用於食品、日用化學品等一些被視為毒性很低的化合物質的毒性鑒定。食品的急性毒性分級規定經口途徑最大耐受量為15g/kg。如果外來化合物經最大耐受量試驗沒有發現任何動物死亡和中毒症狀,則不必做進一步的毒性試驗,認為該物質實際無毒;如果最大耐受量試驗發現動物死亡和中毒症狀,則必須繼續尋找該化合物的致死劑量範圍。
通過以上預試方法找出受試物的大致致死範圍後(即死亡率從0%~10%至90%~100%),即可設計正式試驗的劑量和分組。將動物進行隨機分組,每組按設計劑量灌胃染毒。染毒前禁食,以免胃內殘留食物對外來化合物毒性產生幹擾;染毒後繼續禁食3~4h,自由飲水。
3.症狀觀察
觀察實驗動物接觸外來化合物的中毒症狀是了解該化合物急性毒性十分重要的一環,是補充LD50這個參數不足的重要方麵。故應進行詳細的觀察。觀察指標主要有:中毒症狀及症狀出現時間、死亡數及死亡時間、非死亡動物的症狀恢複時間,對死亡動物可做大體解剖。
(三)急性毒性評價
為了評價外來化合物急性毒性的強弱及其對人類的潛在危害程度,當前各國依據LD50參照相應的急性毒性分級標準來評價外來化合物的急性毒性。我國1994年頒布的GB 15193.1—1994《食品毒理學安全性評價程序和方法》中提出了急性毒性分級的六級標準。
二、急性聯合毒性試驗
兩種或兩種以上的受試物同時存在時,可能發生作用之間的頡頏,相加或協同三種不同的聯合方式。所謂頡頏作用是指各種化合物質在體內交互作用的總效應低於各個化合成分單獨效應的總和。相加作用是指交互作用的各種化合物質對機體產生的總效應等於各個化合成分單獨效應的總和。協同作用是指各種化合物質交互作用結果引起毒性增強,即其聯合作用所發生的總效應大於各個化合成分單獨效應的總和。測定急性聯合毒性時,先分別測定單個受試物LD50,再按各受試物的LD50值的比例配製等毒性的混合受試物,測定混合物的LD50,最後按比值判斷作用方式。
三、鼠傷寒沙門菌回複突變試驗(Ames試驗)
鼠傷寒沙門菌回複突變試驗是遺傳毒理學體外試驗,遺傳學終點是基因突變,用於檢測受試物能否引起鼠傷寒沙門氏菌基因組堿基置換或移碼突變。
(一)原理
鼠傷寒沙門菌的突變型菌株(組氨酸缺陷型)在無組氨酸的培養基上不能生長,在有組氨酸的培養基上可以正常生長。致突變物可使沙門菌突變型回複突變為野生型,因而在無組氨酸培養基上也能生長。故可根據無組氨酸的培養基上菌落的生成數量,檢查受試物是否為致突變物。對於間接致突變物,可用經多氯聯苯誘導的大鼠肝勻漿製備的外來化合物代謝酶混合液(S9)作為代謝活化係統。
(二)試驗方法
鑒定菌株基因型後,在營養肉湯培養基中37℃進行增菌培養10h至(1~2)×109活菌數/mL,在頂層培養基(含組氨酸)中加入0.1mL菌液及受試物(最高劑量為5mg/平皿,最低劑量為0.2μg/平皿,設4個劑量組),混勻,傾入底層培養基(不含組氨酸),37℃培養48h,觀察菌落生長數。
(三)結果判斷
受試回變菌落數增加一倍以上,且具有劑量反應關係或在某一測試點有可重複的並有統計學意義的陽性反應,即可認為該受試物為誘變陽性。
四、小鼠骨髓細胞微核試驗
(一)原理
微核試驗是用於染色體損傷和幹擾細胞有絲分裂的外來化合物的快速檢測方法。微核是指存在於細胞中主核之外的一種顆粒,大小相當於細胞直徑的1/20~1/5,呈圓形或杏仁狀,其染色與細胞核一致,在間期細胞中可出現一個或多個。一般認為微核是細胞內染色體斷裂或紡錘絲受影響而在細胞有絲分裂後期滯留在細胞核外的遺傳物質。所以,微核試驗能檢測外來化合物或物理因素誘導產生的染色體完整性改變和染色體分離改變這兩種遺傳學終點。小鼠骨髓細胞微核試驗是以小鼠骨髓嗜多染紅細胞為觀察對象的遺傳毒理學體內試驗。