第14章 急性毒性试验

2020/2/221第十四章急性毒性试验Acutetoxicitytest2020/2/222第一节概念和意义一、基本概念急性毒性：指24小时内单次或多次大剂量给予某药物所出现的有害作用，亦即指机体（人或实验动物）一次性大剂量接受某种药物后所产生的快速而剧烈的中毒反应，包括一般行为和外观改变、大体改变以及死亡效应。急性毒性试验：以观察急性毒性为目的而设计的一种毒理学试验，急性毒性试验以阐明药物的剂量-毒效关系为出发点，为全面毒性试验打下基础。2020/2/223第一节概念和意义急性毒性试验的内容定性—毒性反应的类型、出现和消失时间、可能的靶器官和死亡原因等；定量—致死量、最大给药量、半数致死量等。急性毒性试验的目的和意义测定药物的LD50及相关参数，初步估计该药物的毒性大小；观察药物的急性中毒症状，推测药物毒性靶器官为长期毒性试验和特殊毒性试验提供剂量设计参考一、基本概念2020/2/224急性毒性试验是临床前新药安全性评价的第一步，与其它毒性试验相比具有简单、经济、易行等特点。因此新药研究开发时往往通过该项试验，尽可能多的了解一些新药的毒理学特点，为早期判断侯选新药是否具有研究开发价值提供毒性强度资料。第一节概念和意义2020/2/225第一节概念和意义急性毒性试验试验结果体现了药理学与毒理学最基本的要素—剂量的增加常伴随着反应程度（或死亡率）的增加，如以药物剂量对死亡率作图，则可以得到剂量-反应（死亡率）关系曲线。常见的剂量-反应关系曲线有三种形式：S形曲线抛物线直线2020/2/226二、LD50测定的意义及统计学原理LD50的概念能引起一群实验动物50%死亡所需的剂量,或者说是某药物于一次性给予一群动物后预期引起50%死亡的、经统计学演算得出的一个剂量，是一个有置信限估计的中介值,是反映药物毒效应的上限指标。第一节概念和意义2020/2/227二、LD50测定的意义及统计学原理LD50值的作用及意义LD50是药物的重要特征性参数之一，是药物及一切与人类接触物质的安全标尺，用来判断药物对机体的毒性程度。有助于计算其它与LD50相关的毒性参数。急性毒性作用带（Zac）；治疗指数（LD50/ED50）；安全指数（LD5/ED5）；可靠安全系数（LD1/ED1）；第一节概念和意义急性毒作用带（Zac）=半数致死量(LD50)急性毒性最小有作用剂量(Limac)1.急性毒作用带：以药物的半数致死量与急性毒性最小有作用剂量(阈剂量)的比值来表示（是药物毒性上限指标与下限指标的比值）。(1)急性毒作用带急性毒作用带的大小反应了急性阈剂量与LD50距离的宽窄，其比值越大，说明从急性阈剂量到死亡剂量的距离越宽，药物引起死亡的危险性就越小；比值越小，则引起死亡的危险性就越大。TI=半数致死量（LD50）半数有效量（ED50）治疗指数（Therapeuticindex,TI）是指半数致死量与半数有效量之比值。（2）治疗指数TI值越大,表示该药物在发挥其治疗作用时所承担的风险（危险性）越小,一般认为TI大于3的药物才可能具有实用意义。目前用于临床的药物,其TI值大多大于10。SI=LD5ED95安全指数（Safetyindex，SI）是指基本无害量与基本有效量之比值。（2）安全指数SI值可以说明药物的临床安全性，但该值往往难以精确计算出来，测定误差很大。2020/2/2211CSF=LD1ED99可靠安全系数（Certainsafetyfactor，CSF）是指肯定无害量与肯定有效量之比值。（2）可靠安全系数CSF值可以说明药物的临床安全性，CSF越大，越安全。2020/2/2212二、LD50测定的意义及统计学原理LD50值的作用及意义LD50是药物的重要特征性参数之一，是药物及一切与人类接触物质的安全标尺，用来判断药物对机体的毒性程度。有助于计算其它与LD50相关的毒性参数药物急性毒性分级依据第一节概念和意义毒性分级大鼠一次经口LD50(mg·kg体重-1)6只大鼠吸入4小时,死亡2-4只的浓度(ppm)兔经皮LD50(mg·kg体重-1)对人可能致死的估计量g·kg体重-1g·60kg体重-1剧毒﹤1﹤10﹤5﹤0.050.1高毒1~10~5~0.05~3中等毒50~100~44~0.5~30低毒500~1000~350~5~250微毒5000~10000~2180~﹥15﹥1000表14-1化学异物急性毒性分级（WHO）小鼠LD50（mg/kg体重）口服皮下注射静脉或腹腔注射毒药﹤30﹤20﹤10剧药﹤300﹤200﹤100普通药﹥300﹥200﹥100表14-2毒、剧药按LD50值的划分2020/2/2214二、LD50测定的意义及统计学原理LD50值的作用及意义LD50是药物的重要特征性参数之一，是药物及一切与人类接触物质的安全标尺，用来判断药物对机体的毒性程度。有助于计算其它与LD50相关的毒性参数药物急性毒性分级依据为毒效应的靶器官确定和机制分析提供线索第一节概念和意义2020/2/2215二、LD50测定的意义及统计学原理LD50值的作用及意义LD50是药物的重要特征性参数，是药物及一切与人类接触物质的安全标尺，用来判断药物对机体的毒性程度有助于计算其它与LD50相关的毒性参数药物急性毒性分级依据为毒效应的靶器官确定和机制分析提供线索作为药物生产过程中的质量监控检测措施第一节概念和意义2020/2/2216二、LD50测定的意义及统计学原理对LD50及相关参数的评价LD50绝非判断药物急性毒性作用的惟一指标，仅是一个为描述某一药物在某个特殊的群体中以致死反应为指标而设计的一个统计学术语，是许多反映药物急性毒性的参数之一。急性毒性作用具有比LD50更为深刻的内涵，剂量-效应（死亡）曲线的斜率在评价药物的急性毒性中比LD50更有价值甚至更为关键。第一节概念和意义2020/2/2217反应是指药物与机体接触后引起的生物学改变。量反应属于计量资料，有强度和性质的差别，可以某种测量数值表示，如药物引起血中谷丙转氨酶的升高，这类效应称为量反应。质反应属于计数资料，没有强度的差别，不能以具体的数值表示，而只能以“阴性或阳性”、“有或无”来表示，如死亡或存活、患病或未患病等。质反应与量反应？2020/2/2218致死性反应是一个质反应过程累积反应的几率与剂量呈双曲线函数（S形曲线）关系。对数剂量-反应曲线的斜率揭示了剂量变化与致死反应之间的关系，这种关系在安全性评价中有时比LD50更为重要，因为它可提供更为深入的内在毒性特征，有时还能引出毒性作用机制的线索。累积反应的几率与剂量的对数及群体标准差呈线性关系。例如,一个很陡的斜率（斜率大，线A）表明毒性反应性质较严重,毒性作用出现得迅速或吸收速率较大;反之较平坦的量—效曲线（斜率小，线B）则反应了安全范围较大。图14-1不同药物毒效应量-效关系比较2020/2/2220图14-1不同药物毒效应量-效关系比较依据斜率，常可将反应外推至低剂量范围，求算出LD1、LD10，甚至推测出不能观察到的效应水平。2020/2/2221图14-1不同药物毒效应量-效关系比较斜率的大小在比较同系列化合物时显得更为重要，两个药物可能有一个完全相同或相近的LD50值，但斜率却可以不同，因此，在相同的剂量范围内，表现出不同的毒理学特征具平行量-效曲线的两药尽管LD50不同，但却可能表现出相近的毒性作用机制、药动学特征和相似的预后无论是LD50还是斜率都不能绝对地揭示出某一特殊的毒性作用机制2020/2/2222二、LD50测定的意义及统计学原理对LD50及相关参数的评价TI值仅适用于比较治疗效应和致死效应的量-效曲线相互平行的药物，对于二种效应的量-效曲线斜率不同的药物，还应适当参考ED95与LD5及ED99与LD1之间的距离。安全指数（SI）可靠安全系数（CSF）第一节概念和意义2020/2/2223CSF与TI并不平行，在评价A、B两药时，从治疗指数来看A药（4）优于B药（2.6）。但从可靠安全系数来看B药CSF（1.33）大于A药（0.7）。图14-2致死量、有效量与药物安全性评价的关系TI=LD50ED50CSF=LD1ED992020/2/2224二、LD50测定的意义及统计学原理对LD50及相关参数的评价——LD50的测定存在明显的不足动物消耗量大,获得的信息有限影响LD50值的因素较多，比如试验动物的种类、品系、年龄、性别、健康状况等,因而不同实验室之间所得的数值也很难相似从安全性评价角度来讲，需要的不是精确的LD50值，而是更多的毒性信息第一节概念和意义2020/2/2225（三）LD50值计算的统计学原理致死性反应是一种质反应过程，其量-效关系应符合以下规律1.剂量对数值与死亡率之间呈常态分布曲线关系在一个群体中特别敏感的动物总是比较少的，特别不敏感的动物也较少，而多数动物处于中等敏感状态，即符合“两头少,中间多”的规律。如以剂量为横坐标，死亡率为纵坐标，则可绘出一个偏态曲线。小剂量下毒效应差别较明显，在大剂量一端，毒效应差别随剂量的增加而减小，形成拖尾现象。剂量-死亡率的偏态分布曲线第一节概念和意义2020/2/2226（三）LD50值计算的统计学原理致死性反应是一种质反应过程，其量-效关系应符合以下规律1.剂量对数值与死亡率之间呈常态分布曲线关系将横坐标改为对数剂量，亦即将横坐标改为等比数列，则就由偏态曲线转化为对称的常态曲线。第一节概念和意义2020/2/2227（三）LD50值计算的统计学原理致死性反应是一种质反应过程,其量一效关系应符合以下规律:1.剂量对数值与死亡率之间呈常态分布曲线关系2.剂量对数值与累积死亡率之间呈S形曲线关系▲由常态分布曲线累积而来,当剂量被转换为对数值(X)后，反应几率(P)与X遵循常态分布。▲该S形曲线是向心对称的，对称中心的纵坐标为50%死亡率，横坐标为1ogLD50。▲曲线两端平坦，中间较斜。当剂量有变化时LD50附近的死亡率变化很大，两端（LD5或LD95附近）则变化很小。以LD50来表示致死性毒效应比LD5、LD95更为灵敏精确；LD50的误差远小于LD5或LD95；曲线中段死亡率在50%附近的点比5%或95%附近的点更为重要，更能代表大多数动物的反应水平，提示我们在设计剂量分组时必须格外重视引起50%死亡效应的剂量组及其邻近的剂量组。▲由常态分布曲线累积而来,当剂量被转换为对数值(X)后，反应几率(P)与X遵循常态分布。▲该S形曲线是向心对称的，对称中心的纵坐标为50%死亡率，横坐标为1ogLD50。▲曲线两端平坦，中间较斜。当剂量有变化时LD50附近的死亡率变化很大，两端（LD5或LD95附近）则变化很小。▲Bliss根据常态累积曲线的特点列出了死亡率各点的“权重系数”作为权衡各点重要性的定量数值。▲由常态分布曲线累积而来,当剂量被转换为对数值(X)后，反应几率(P)与X遵循常态分布。▲该S形曲线是向心对称的，对称中心的纵坐标为50%死亡率，横坐标为1ogLD50。▲曲线两端平坦，中间较斜。当剂量有变化时LD50附近的死亡率变化很大，两端（LD5或LD95附近）则变化很小。▲Bliss根据常态累积曲线的特点列出了死亡率各点的“权重系数”作为权衡各点重要性的定量数值。▲从S形曲线来看，两端只能趋近而不能达到0%或100%，实际工作中因组内动物数(n)有限，当遇到0/10或10/10的死亡率时一般均采用以下近似计算方法:▲由常态分布曲线累积而来,当剂量被转换为对数值(X)后，反应几率(P)与X遵循常态分布。▲该S形曲线是向心对称的，对称中心的纵坐标为50%死亡率，横坐标为1ogLD50。▲曲线两端平坦，中间较斜。当剂量有变化时LD50附近的死亡率变化很大，两端（LD5或LD95附近）则变化很小。▲Bliss根据常态累积曲线的特点列出了死亡率各点的“权重系数”作为权衡各点重要性的定量数值。▲从S形曲线来看，两端只能趋近而不能达到0%或100%