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第五章食品毒理学实验基础
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。实验动物学作为在现代科
学带动崛起的一门以生命科学为主体,以医学、生物为核心的综合性独立的新兴学科,正以
崭新的面貌,异乎寻常的速度,影响着整个生命科学各领域,成为生命科学研究的奠基学科
和重要支撑条件,因而受到世界各国政府和科学家的重视,甚至作为衡量一个高低的标志之一。
食品毒理学的很多研究工作需要通过动物实验来进行。使用实验动物进行科研的优点是
花费人力、物力较少,时间短,易发现单因素与结果的关系,能提供大量有价值的可与人类
生命活动现象相类比的资料。在毒理学实验研究中,健康的实验动物是保证工作顺利进行和
获得正确可靠的研究结果的重要条件。
食品毒理学研究外源化学物对于机体(特别是人体)的有害作用及其机制。食品毒理学研
究的主要手段是动物实验。体内试验是以实验动物为模型,最终目的是通过外源化学物对实
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。体外实验
主要用于筛选和预测急性毒性和机制研究;人体实验和流行病学调查则可进一步深化和证实
在动物实验中所得到的资料。实际上,食品毒理学作为一门实验科学是以动物实验为中心的,
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。
食品毒理学试验是对化学物安全性评价的主要手段,已为各国际组织或各国的行政部门
所颁布的规程或指南列为常规试验,有称为法规毒理学试验(regulatory toxico1ogy test),这
类毒理学试验是以筛查和描述外来化学物的毒性为目的,属于描述毒理学范畴。
第一节食品毒理学实验的原则和局限性
一、食品毒理学实验的原则
在毒理学的试验中,有三个基本的原则。
第一个原则,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。
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。已知人致癌物都对某种实验动物具有致癌性;实
验动物致癌物是否都对人有致癌性,还不清楚,但这已作为动物致癌试验的基础。一般认为,
如果某一化学物对几个物种实验动物的毒性是相同的,则人的反应也可能是相似的。
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。此原则是根据质反应的概念,随剂量或暴露增加,群体中效应发生率增加。毒理学试验
中,一般要设3个或3个以上剂量组,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。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。仅仅检测受试化学物在人的暴露剂量是否引起毒效应是不够的。当引起毒
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。如果在研究中所用的一系列的剂量不能引起毒性效应,则认为所用剂量还不足够
高,应增加剂量,以确定受试化学品的毒性。但如果在试验的最高剂量组的剂量与人可能的
暴露剂量有足够的安全界限,则对于安全性评价来说未观察到毒效应的研究是可以接受的。
在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。为了在少量动物得到有
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统计学意义的可靠的结果,需要应用相对较高的剂量,以使效应发生的频率足以检测。例如,
%的癌症发生率,这意味着在100万人群中有100人发生癌症,此发生率太高,不能
为公众接受。在实验动物直接检测如此低发生率将至少需要30000只动物。因此,别无选择,
在毒理学试验中,对相对较少的实验动物必须以较高剂量进行试验,然后根据毒理学原则外
推估计低剂量暴露的危险性。
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。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。这样可降低实验对象的多样性,
减少实验误差。毒理学实验结果的敏感性取决于受试物处理引起毒效应强度和实验误差两个
因素,处理引