血管刺激试验：评估药物制剂安全性的关键步骤
血管刺激试验是一项重要的非临床安全性评价实验，主要用于评估供静脉注射或动脉注射的药物制剂、医疗器械浸提液或其他化学物质在血管内或血管周围给药时，是否会对血管壁及周围组织产生可逆或不可逆的局部刺激、炎症、损伤或血栓形成等不良反应。
一、 试验目的与科学依据
- 核心目的： 预测受试物在临床静脉或动脉注射给药时，可能对血管内皮及周围组织造成的局部毒性风险，为临床用药安全提供依据。
- 科学依据： 直接接触血管组织的物质可能引发多种不良反应，包括化学刺激、物理损伤、溶血、血栓形成等。这些反应轻则引起注射部位疼痛、红肿，重则可能导致静脉炎、血栓性静脉炎、组织坏死等严重后果。
二、 试验设计的关键要素
-
试验系统选择：
- 常用动物： 健康成年兔是最常用的模型，通常选择耳缘静脉进行注射。小型猪、大鼠（尾静脉）等也可酌情采用，需说明合理性。
- 动物福利（3R原则）： 试验设计应遵循“减少、优化、替代”原则，使用尽可能少的动物获得可靠结果，并采取措施减轻动物痛苦。
-
受试物与对照：
- 受试物： 使用拟用于临床研究的最终制剂（相同的处方、浓度、pH值、渗透压等）。通常进行单次给药，也可根据临床方案设计重复给药。
- 阴性对照： 选择已知无刺激性的溶媒（如生理盐水、符合注射标准的溶剂），用于建立背景反应基线。
- 阳性对照（必要时）： 已知具有血管刺激性的物质（如某些浓度的化学刺激物），用于验证试验系统的灵敏度。
-
给药方案：
- 给药途径： 模拟临床拟用途径（静脉注射/动脉注射）。
- 注射部位： 通常在动物体侧标记清晰的不同部位进行注射。
- 注射容量与速度： 根据动物种属、血管大小（如兔耳缘静脉容量通常在0.5-1.0 mL左右）、临床拟用容量以及相关指导原则确定。注射速度应模拟临床实践（如手动缓慢推注）。
- 针头规格： 选择适当尺寸的注射针头（如兔常用23-25G）。
-
观察指标：
- 临床观察： 注射后立即及在预定时间点（如5分钟、30分钟、1小时、24小时、48小时、72小时直至恢复期结束）观察注射部位及其周围区域的红斑、水肿、硬结、坏死、色素沉着、血栓形成等肉眼可见变化。同时观察动物的全身状态。
- 大体病理学： 在试验终点（通常为末次给药后48-72小时），人道处死动物，解剖暴露并仔细检查注射血管及其周围组织。记录血管壁颜色、质地、有无扩张/狭窄、血栓、粘连、出血、坏死等病变情况。
- 组织病理学（核心评价）： 采集包含注射血管（全长）及其周围组织的标本，进行固定、脱水、石蜡包埋、切片、HE染色等标准处理。由经验丰富的病理学家在显微镜下对血管壁各层（内皮、中膜、外膜）及周围组织（如肌肉、神经、脂肪）进行全面评估：
- 炎症反应（炎细胞类型、数量、分布）
- 内皮细胞损伤/脱落
- 血管壁变性、坏死
- 出血、血栓形成
- 血管周围水肿、纤维化、肉芽组织形成
- 其他病变（如钙化）
- 病变的可逆性判断（如急性炎症 vs. 慢性炎症/修复）
-
评分与评价：
- 通常采用标准的组织病理学评分系统（如0-4级），对每种观察到的病变类型（炎症、内皮损伤、坏死、血栓等）进行半定量评分。
- 综合肉眼观察、大体病理和组织病理学结果，与阴性对照组和阳性对照组（若有）进行比较。
- 核心评价： 判断受试物是否引起有生物学意义的刺激性反应及其严重程度、性质和可逆性。明确是否存在不可逆的组织损伤。
三、 结果解读与应用
- 无刺激性： 受试物引起的组织反应（如轻微、可逆的炎症）不超过阴性对照组平均值加3个标准差的范围，且无其他显著病变。
- 有刺激性： 受试物引起显著（超过上述范围）的组织病理学改变（如中重度炎症、内皮损伤、坏死、血栓形成等），或肉眼观察到明显的红斑、水肿、硬结、坏死等。
- 应用意义：
- 风险评估： 识别潜在血管刺激性风险，为临床研究设计（如浓度、输注速度、稀释方式、输注部位选择）及风险控制措施提供依据。
- 制剂优化： 提示可能需要调整处方（如pH、渗透压、缓冲体系）、改变浓度或开发替代给药途径。
- 支持注册： 是注射剂（尤其是静脉注射剂）新药申请或医疗器械生物学评价中重要的安全性数据组成部分。
四、 试验的局限性与考量
- 种属差异： 动物模型对刺激物的反应可能与人类不完全一致。
- 注射操作： 机械损伤（如针头穿刺、注射速度过快）本身可引起反应，需通过规范的注射技术和设置对照组加以区分。
- 评估主观性： 组织病理学评分存在一定主观性，需由经验丰富的病理学家进行，并可能采取同行评议。
- 新技术发展： 随着生命科学进步，体外血管模型（如器官芯片、离体血管环）等替代方法正被积极研究，未来有望部分替代或补充动物试验。
五、 结论
血管刺激试验作为注射给药制剂临床前安全性评价的关键环节，通过科学严谨的设计（包括适当的动物模型、规范的给药操作、全面的组织病理学评估），能够有效识别受试物潜在的血管局部毒性风险。其结果为判断制剂的安全性、指导后续临床开发策略以及保障患者用药安全提供了至关重要的科学依据。试验全过程需严格遵守动物伦理规范和相关的技术指导原则要求。