Wondershare EdrawMind
Галерея диаграмм связей Токсикология 4 Основы токсикологических экспериментов
- 3
Токсикология 4 Основы токсикологических экспериментов
В этой картине представлены принципы и ограничения токсикологических экспериментов, основная цель токсикологических экспериментов, отбор и управление экспериментальными животными, методы экспериментов на животных, статистический анализ результатов токсикологических экспериментов и контроль качества токсикологических экспериментов. Я надеюсь, что так и будет. полезно всем!
Отредактировано в 2024-02-18 11:49:24
Токсикология 4 Основы токсикологических экспериментов
- Рекомендовано вам
- Структура
Токсикология 3 Факторы и механизмы, влияющие на токсическое действие экзогенных химических веществ
- 3
Токсикология 2 Биологический транспорт и биотрансформация экзогенных химических веществ в организме
- 3
Токсикология 4 Основы токсикологических экспериментов
Контрольные вопросы после урока
1. Каковы причины неопределенности при экстраполяции результатов экспериментов на животных на человека?
2. Каких основных принципов следует придерживаться при планировании токсикологических экспериментов?
3. Какие вопросы следует рассмотреть, чтобы определить, имеют ли результаты эксперимента биологическую значимость?
Каковы виды и цели токсикологических экспериментов?
Эксперименты in vitro
Скрининг, прогнозирование токсичности, исследование механизмов
Эксперименты in vivo
Оценка токсичности: животные → человек
демографические исследования
Проверка результатов экспериментов на животных
1. Принципы и ограничения токсикологических экспериментов.
1. Основные принципы проведения токсикологических экспериментов.
1. Воздействие на экспериментальных животных можно экстраполировать на человека.
①Самый чувствительный вид животных — человек.
②Биологические процессы и химический метаболизм человека и экспериментальных животных связаны с массой тела или площадью поверхности тела.
Два вышеприведенных предположения являются предпосылкой всей экспериментальной биологии и медицины.
2. Экспериментальные животные должны подвергаться воздействию высоких доз.
Согласно определению качественного ответа, частота групповых эффектов увеличивается с увеличением уровня воздействия.
Создайте 3 или более групп доз и наблюдайте за зависимостью «доза-реакция».
Чем больше расстояние между LOAEL и дозой воздействия на человека, тем безопаснее.
3. Объектами эксперимента являются взрослые здоровые животные.
Взрослые здоровые животные служат репрезентативными экспериментальными моделями для общей популяции, что делает результаты экспериментов репрезентативными и воспроизводимыми.
4. Путь отравления – возможный путь воздействия на человека.
2. Ограничения токсикологических экспериментов
Экстраполяция экспериментов на животных на человека сомнительна.
Существует неопределенность в экстраполяции высоких доз на низкие дозы.
Экстраполяция от небольшого количества животных на большое количество людей неопределенна.
Обычно используют взрослых здоровых животных, и реакция относительно проста.
3. Принципы «3R» и этика экспериментов на животных
Принцип «3R»
замена
Научный метод, в котором для достижения экспериментальной цели используются эксперименты или другие исследования, проводимые другими методами, кроме животных, или используются неразумные экспериментальные материалы вместо использования для экспериментов обладающих сознанием позвоночных животных.
снижение
Метод, позволяющий получить тот же объем экспериментальных данных с меньшим количеством животных или получить больше экспериментальных данных с определенным количеством животных.
Уточнение
Методы, которые улучшают и совершенствуют экспериментальные процедуры для облегчения или уменьшения боли и дискомфорта животных и обеспечения благополучия животных.
Этические проблемы экспериментов на животных
закон
«Закон Мартина», «Правила обращения с лабораторными животными».
соблюдать принципы
Обеспечивать гуманное обращение и обращение с экспериментальными животными; минимизировать боль и дискомфорт экспериментальных животных; избегать ненужного использования экспериментальных животных;
Этические принципы экспериментов на людях
принцип информированного согласия
Принцип «Польза без вреда»
принцип медицинского назначения
научный принцип
принцип экспериментального контроля
2. Основные цели токсикологических экспериментов.
Основная цель оценки безопасности
Обратите внимание на токсическое действие и свойства испытуемого вещества.
Исследования зависимости «доза-реакция (эффект)»
Определить органы-мишени токсичности
Определить обратимость повреждения
Другие цели токсикологических экспериментов
Чувствительные индикаторы обнаружения токсических эффектов
биологические маркеры
механизм отравления
Токсикокинетика тестируемых веществ
Метаболизм тестируемого вещества и меры спасения при отравлении
3. Отбор и содержание экспериментальных животных.
лабораторное животное
Животные, выведенные искусственно, и микроорганизмы, которые они несут, находятся под контролем, имеют четкий генетический фон и четкое происхождение. Он в основном используется для научных исследований, оценки эффективности и безопасности лекарств и биологических продуктов, а также обучения.
Отбор экспериментальных видов животных
Обычно выбирают два вида: грызуны и негрызуны.
Основной принцип
① Метаболические, биохимические и токсикологические характеристики аналогичны человеческим.
② Более короткая естественная продолжительность жизни
③Простота управления и эксплуатации.
④Экономичный и простой в получении
Отбор экспериментальных линий животных
Штамм: Правильный термин в экспериментальной зоологии, который относится к группе животных, полученных от одного и того же предка посредством запланированных методов спаривания, или к животным, растениям или микроорганизмам, полученным от одного и того же предка и имеющим определенный генотип.
Экспериментальные животные, классифицированные по генетическому контролю
инбредный
Чистая линия животных, выведенная путем непрерывного скрещивания между братьями и сестрами или родителями и детьми на протяжении более двадцати поколений. Например, у мышей есть BALB/C, Jinbai I, Jinbai II и т. д.
Животные гибридной группы (кросс 1 поколение, F1)
Первое поколение животных, полученное в результате целенаправленного скрещивания двух разных инбредных линий. Имеется явная наследственность и гибридная сила.
закрытая группа
Популяция – это группа животных, не приносящая новую кровь извне более 5 лет, и представляющая собой лишь группу животных одной линии, случайно спариваемых и воспроизводящихся в фиксированном месте. Такие как мыши Куньмин, мыши NIH, крысы Wistar и т. д. Наиболее часто используется в токсикологических исследованиях.
Параметры микробиологического контроля экспериментальных животных
Обычное животное (CVA)
Чистое животное (CLA)
В тестах на токсичность и токсикологических исследованиях следует использовать животных CLA или выше, чтобы гарантировать надежность экспериментальных результатов.
Животные, свободные от специфических патогенов (SPF)
Животное без микробов (GFA)
Стандарты микробиологического качества для лабораторных животных
Уровень I: CVA, открытая система, отсутствие инфекционных заболеваний, которые могут передаваться человеку.
Уровень II: CLA, барьерная система, в дополнение к стандартам уровня I, видовая линия четкая, специфичные для животного инфекционные заболевания отсутствуют.
Уровень III: SPF, барьерная или изоляционная система, в дополнение к стандартам Уровня II, выращенные в соответствии с требованиями к чистой линии, выращенные в изоляторе или камере с ламинарным потоком, могут иметь непатогенные бактериальные колонии и не содержать патогенных патогенов.
Уровень IV: GFA, система изоляции, чистые животные, выращенные в полностью закрытых стерильных условиях, без каких-либо микроорганизмов и паразитов (включая большинство вирусов) вне животных.
Индивидуальный подбор экспериментальных животных
пол
возраст и вес
Физиологическое состояние
Состояние здоровья
Структура лабораторного животноводческого комплекса
Зона приема и карантина животных
Кормление животных и экспериментальная зона
Зона хранения кормов, подстилки и припасов
Зона мойки и дезинфекции
Участок хранения и переработки мусора
область управления
Типы экспериментальных животных
открытая система: обычная среда
Барьерная система: класс чистоты 10 000.
Система изоляции: уровень чистоты 100.
4. Методы экспериментов на животных
Принципы проектирования экспериментов на животных
принцип рандомизации
Полностью рандомизированный (однофакторный дизайн)
Стратифицированная рандомизация (соответствующий дизайн)
Принцип контраста
Общие средства контроля токсикологических тестов
Необработанный контроль (холостой контроль)
Никаких технологических факторов, никаких тестируемых веществ, никаких операций.
Определение фонового значения биологических характеристик, контроль качества
Отрицательный контроль (контроль растворителя)
Факторы обработки отсутствуют, приведены необходимые экспериментальные факторы (растворители), а влияние экспериментальных факторов (растворителей) исключено.
положительный контроль
Используйте известные положительные результаты, чтобы проверить эффективность экспериментальной системы.
Тесты на генетическую токсикологию, тесты на тератогенность и тесты на канцерогенность имеют группы положительного контроля.
самоконтроль
Одни и те же субъекты исследования сравнивались до и после лечения. Например, понаблюдайте за изменением артериального давления до и после приема лекарства.
Требуется, чтобы условия эксперимента до и после воздействия исследовательского фактора были согласованными, а наблюдаемые параметры были стабильными.
Историческое сравнение
Он состоит из данных контрольной группы из нескольких прошлых экспериментов в одной лаборатории.
Проверьте стабильность экспериментальной системы посредством тестирования на однородность, чтобы контролировать и обеспечивать лабораторное качество.
Принцип повторения
Повторите весь эксперимент
Обеспечить воспроизводимость результатов эксперимента.
Повторные наблюдения за несколькими субъектами
Для каждой группы должен быть достаточный размер выборки.
Ключевые моменты планирования экспериментов на животных
Группировка доз для токсикологических тестов in vivo
Количество животных в каждой группе
Тестовый период
Подготовка перед экспериментами на животных
После приобретения подопытных животных самцов и самок следует содержать отдельно.
Как правило, карантин проводится в течение 5-7 дней.
Половая идентификация часто используемых экспериментальных животных
Подготовка перед воздействием яда
Группировка животных
Взвешивание, нумерация, случайная группировка
Приготовление тестируемого вещества
Группировка доз, объем воздействия, разведение
Выбор пути воздействия
Желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, кожа, подкожная, внутрикожная, мышечная, брюшная полость, вена
Приготовление тестируемого вещества
Ядовитые препараты
Распространенные лекарственные формы: водный раствор, суспензия, масляный раствор.
Водорастворимые тестируемые вещества остаются в соответствии с осмотическим давлением в организме.
Нерастворимое в воде испытуемое вещество, растворенное или суспендированное в соответствующем органическом растворителе.
Испытуемое вещество обычно следует готовить свежим перед использованием.
Основные моменты приготовления отравляющих препаратов
При подготовке не следует нагревать объект испытаний до температуры, которая может изменить его физические и химические свойства.
Для оценки кожной токсичности твердых тестируемых веществ необходимо сохранять их форму и размер частиц.
Приготовьте многокомпонентное испытуемое вещество по формуле так, чтобы препарат точно отражал исходную смесь.
Препараты должны сохранять химическую стабильность и согласованность с испытуемым веществом.
При приготовлении следует уменьшить общий объем теста и не использовать слишком много растворителя или наполнителя.
Препараты должны легко подготавливаться к воздействию.
Оптимальный уровень pH препарата составляет от 5 до 9.
Не используйте кислоту или щелочь для диссоциации тестируемого вещества.
При парентеральном отравлении конечный раствор должен быть максимально изотоническим.
Пути заражения экспериментальных животных
Пероральное (желудочно-кишечное) воздействие
Глотать капсулы
кормление
Пероральное введение
Заражение через дыхательные пути
Исследование химических ядов, существующих в виде газа, паров, пыли, дыма, тумана и т.п. в производственных условиях, и оценка загрязнителей атмосферного воздуха
Воздействие при вдыхании: статическое и динамическое.
Внутритрахеальная инъекция: выполняется после анестезии.
воздействие на кожу
Химические яды в жидком, газообразном или даже пылевом состоянии.
Большинство из них выбирают кроликов и морских свинок. Кожу с обеих сторон позвоночника животного депилируют, местно наносят химический яд, накрывают и фиксируют стеклянным колпаком, масляной бумагой или полиэтиленовой пленкой на определенный период. время.
Пестициды, косметика, загрязнители окружающей среды, препараты местного действия.
Обычно используемые крысы
Способы воздействия
Удаление волос: химическое или механическое удаление волос.
Воздействие яда: местное применение или метод окунания хвоста.
Воздействие посредством инъекции
внутрибрюшинная инъекция
внутривенная инъекция
внутримышечная инъекция
подкожная инъекция
Сбор биологических образцов
Сбор мочи и кала
Коллекция образцов органов
Сбор желчи
сбор крови
конец
Нетерминальный забор крови
Объем разового забора крови составляет менее 15% от общего объема крови животного и не оказывает никакого влияния на животное.
Побочные эффекты возникнут, когда объем крови составляет от 15% до 20% от общего объема крови.
Многократный забор крови каждые 24 часа не должен превышать 1% от общего объема крови.
обезболивание
Общая (пентобарбитал натрия) и местная анестезия (новокаин и др.)
эвтаназия
Процесс убийства животных общепризнанными и гуманными методами, позволяющий им умереть мирно и безболезненно, без страха и беспокойства.
Патологическая анатомия и сбор образцов
Патологическое исследование является важной частью токсикологических тестов, а патологические исследования могут помочь определить вредное воздействие и органы-мишени. Патологическое исследование включает макроскопическое анатомическое и гистопатологическое исследование.
общая анатомия
В течение получаса после умерщвления подопытных животных их препарировали комбинированным методом извлечения органов грудной и брюшной полости.
Наблюдайте за формой, состоянием поверхности, цветом, границей, размером, консистенцией и сечением соответствующих органов.
Взвесьте указанные органы и рассчитайте органные коэффициенты.
Стандартные операционные процедуры патологической анатомии лабораторных животных
1. Зафиксируйте животное на препаровальной доске и рассеките шею (околоушную железу, лимфатические узлы и т. д.).
2. Возьмите одну сторону кожи груди и талии, вскройте живот и расширьте разрез (внутренние органы брюшной полости).
3. Торакотомия (внутренних органов грудной клетки, языка и глотки, трахеи, щитовидной железы и др.)
4. Очистите левую заднюю конечность (мышцы и т. д.), кожу головы и уши, откройте череп и обнажите спинной мозг.
Гистопатологическое исследование
Используйте острый нож, чтобы разрезать указанный орган или ткань и соединить части.
Тканевые блоки обычно фиксируются в 10-кратном объеме 10% раствора формальдегида, а затем стандартно подготавливаются (заливка тканей в парафин, нарезка срезов и окрашивание HE).
Наблюдайте и записывайте под микроскопом, чтобы поставить патологический диагноз.
5. Статистический анализ результатов токсикологического эксперимента.
Статистический анализ результатов
Попарное сравнение между каждой группой лечения и группой отрицательного контроля и сравнение между несколькими группами лечения и группой отрицательного контроля.
зависимость «доза-реакция» и зависимость «доза-реакция»
карта контроля качества
Вопросы, на которые необходимо ответить при оценке результатов токсикологических испытаний
Является ли это статистически значимым?
Имеет ли это биологическое значение?
Имеет ли он токсикологическое значение, то есть оказывает ли вредное воздействие
Вопросы, которые следует учитывать при определении биологической значимости
Продольное сравнение: существует ли зависимость «доза-реакция» на изменения этого параметра.
Горизонтальное сравнение: сопровождаются ли изменения этого параметра изменениями других связанных показателей.
Разница между средствами экспериментальной группы и контрольной группы более чем в два раза превышает ошибку обнаружения.
Вопросы, которые следует учитывать при определении биологической значимости
Сравнение с историческим контролем: Эталонное нормальное значение для экспериментальных животных состоит из результатов отрицательного контроля как минимум 10 независимых экспериментов, недавно проведенных в этой лаборатории с использованием той же линии экспериментальных животных и того же растворителя, и его среднего значения ± 1,96 × стандарт. ошибка используется в качестве диапазона эталонного значения. Отрицательные контроли должны находиться в пределах ±3× стандартной ошибки от среднего значения исторических контролей.
Если определенное наблюдаемое значение в группе лечения сравнивается с контрольной группой, разница является статистически значимой, и если она соответствует одному из следующих условий, можно считать, что она превысила нормальный диапазон эталонных значений и представляет собой вредный эффект.
①Значение превышает нормальный диапазон эталонных значений.
②Значение находится в пределах нормального диапазона эталонных значений, но разница сохраняется в течение некоторого времени после прекращения контакта.
③Значение находится в пределах нормального диапазона контрольных значений, но если организм находится в состоянии функционального или биохимического стресса, разница будет более очевидной.
Статистическая значимость и биологическая значимость результатов токсикологических исследований
6. Контроль качества токсикологических экспериментов.
Надлежащая лабораторная практика (GLP)
Это регламент управления, разработанный для оценки токсичности лекарств, пищевых добавок, пестицидов, косметики и других медицинских товаров.
Это нормативный документ, регулирующий полную систему организационного управления доклиническими исследованиями безопасности, связанными со здоровьем человека и окружающей средой, включая планирование экспериментов, проведение, надзор, учет и управление файлами.
История развития GLP в стране и за рубежом
Развитые страны начали официально разрабатывать и внедрять GLP в 1960-х и 1970-х годах.
В число стран, внедривших системы GLP, входят США, Япония, Великобритания, Германия, Нидерланды, Швеция и Швейцария.
В конце 1980-х годов моя страна последовательно проводила исследования и работу по внедрению GLP в отношении лекарств, других сопутствующих продуктов и ядов.
Цель и значение
Направлен на организацию и управление научно-исследовательской деятельностью научно-технических кадров.
Содействие исследователям в повышении качества и достоверности экспериментальных данных.
Содействовать взаимному признанию экспериментальных данных на международном уровне.
Избегайте ненужного дублирования экспериментов и сокращайте растрату ресурсов.
Обеспечивать надежность, целостность и повторяемость результатов экспериментов.
Основное содержание
Требования к организациям и персоналу
Требования к экспериментальной установке, приборам, оборудованию и экспериментальным материалам
Стандартные операционные процедуры (СОП)
Требования к осуществлению процесса научно-исследовательской работы
Требования к архивам и их управлению
Сертификация квалификации лабораторий, надзор и инспекция
СОП-Стандартные операционные процедуры
Целью является обеспечение операционной воспроизводимости и достоверности результатов.
Когда персонал, получивший образование и подготовку, выполняет испытания в соответствии с СОП, воспроизводимость их испытательных операций и результатов операций лучше.
Если в одном и том же научно-исследовательском учреждении или лаборатории разные люди выполняют операции и тесты в соответствии с СОП, это может обеспечить более стабильные результаты.
организационная система
Группа обеспечения качества (QAU — Группа обеспечения качества)
QAU — это отдел или организация в инспекционном органе, ответственный за обеспечение соответствия его работы спецификациям GLP.
QAU является ключом к построению GLP. Наличие хорошего плана эксперимента и СОП для различных конкретных операций не обязательно гарантирует получение высококачественных результатов испытаний.
Руководитель проекта (директор исследования устойчивого развития)
Относится к лицу, ответственному за организацию и проведение определенной исследовательской или инспекционной работы. СД является основной фигурой конкретного организационного управления в инспекционном органе. Обладают обширной структурой знаний и богатым опытом работы. Выращивание и качество SD имеют решающее значение для лабораторий GLP.
Контроль качества проектирования токсикологических экспериментов
Ключевые моменты при планировании токсикологических экспериментов in vivo
Группировка доз для токсикологических тестов in vivo
Количество животных в каждой группе
Тестовый период
Дизайн токсикологического теста in vitro
Проверьте растворимость испытуемого вещества
Рекомендация самой высокой дозы для тестирования (10 ммоль/л или 5 мг/мл)
Метаболическая активация (предварительно обработанный PCB 1254 гомогенат печени самцов взрослых крыс, 90 000 г центрифугированного супернатанта (S9) и система регенерации НАДФН)
Контроль качества при проведении токсикологических экспериментов
Лабораторные рабочие процедуры и управление
Управление реагентами
Управление приборами
управление окружением
Управление лабораторными животными
Слепое управление
карта контроля качества
Контроль качества анализа результатов токсикологических экспериментов
Статистический анализ экспериментальных данных
Оценка результатов эксперимента
Вопросы для размышления
Поскольку испытания на хроническую токсичность имеют длительный цикл, требуют большого количества животных и большого количества человеческих и материальных ресурсов, как обеспечить надежность испытаний на хронических животных?
Лабораторный контроль качества является необходимым условием для обеспечения успеха испытания, а также научности и точности экспериментальных данных.
Тестирование на хроническую токсичность должно проводиться в соответствии с Надлежащей лабораторной практикой (GLP).
Включая разумный план эксперимента, отбор и содержание животных, подготовку и использование тестируемых веществ, проведение экспериментов и контроль условий тестирования.