异常毒性 (豚鼠、小鼠)

异常毒性试验：豚鼠与小鼠模型详解

一、定义与目的

异常毒性试验（Abnormal Toxicity Test），也被称为一般安全试验或非特异性毒性试验，是一项关键的非临床安全性筛选试验。其主要目的是：

1. 检测非预期毒性： 识别药品、生物制品或医疗器械浸提物中是否存在通过常规理化检测无法发现的、意外引入或污染的有害物质。
2. 评估整体安全性： 作为产品放行或质量控制的一环，确保批次产品在预期的给药途径下，不产生非预期的急性、致死性或严重不良反应。
3. 提供早期预警： 在更复杂的体内研究（如长期毒性、生殖毒性）或人体试验之前，提供初步的安全性信号。

二、实验动物模型的选择与原理

该试验传统上使用两种啮齿类动物：

1. 豚鼠 (Guinea Pig, Cavia porcellus)

   • 优势： 对多种物质（尤其是类物质、某些内毒素、过敏原）高度敏感，其免疫和补体系统反应与人有一定相似性。历史上常用于检测产品中可能存在的致敏性或热原样物质。
   • 应用场景： 更常用于生物制品（如疫苗、血清、抗毒素）和一些需要检测潜在类物质或致敏原的产品的异常毒性检查。也常用于医疗器械浸提液的测试。
   • 给药途径： 通常采用腹腔注射或静脉注射，选择依据应尽可能模拟产品的临床使用途径或暴露途径。

2. 小鼠 (Mouse, Mus musculus)

   • 优势： 体型小、成本低、易于管理和操作、繁殖快、背景数据丰富。对多种化学物质和毒素敏感。
   • 应用场景： 广泛应用于化学药品、抗生素、中药注射剂以及各种需要快速筛查非预期急性毒性的产品。同样适用于医疗器械浸提液测试。
   • 给药途径： 最常用静脉注射（尾静脉），其次是腹腔注射。途径选择需符合药典规定或产品特性。

选择依据： 具体使用豚鼠还是小鼠，或两者同时使用，取决于产品的性质、法规要求（如各国药典规定）、历史经验以及需要重点检测的潜在污染物类型。药典（如中国药典、欧洲药典、美国药典）通常对不同类型产品有明确的试验动物和给药途径要求。

三、试验方案要点（需根据具体产品确定）

1. 动物准备：

   • 使用健康、体重合格（如小鼠：17-23g；豚鼠：250-350g）、同性别（通常雌雄分笼或仅用单一性别）的动物。
   • 按规定时间进行检疫和适应环境。
   • 试验前禁食（小鼠通常不禁食，豚鼠可能短时禁食，视具体规定）。
   • 随机分组。

2. 供试品准备：

   • 按规定的浓度或剂量配制供试品溶液，通常使用适宜的溶剂（如生理盐水、注射用水）。
   • 溶液应澄清或符合规定性状。必要时进行过滤除菌等处理。
   • 需同时设置阴性对照组（如生理盐水或溶剂）和可能需要的阳性对照组（如已知毒性物质）。

3. 给药：

   • 按规定的给药途径（静脉、腹腔等）和给药体积（如小鼠静脉注射0.5ml，腹腔注射0.5-1.0ml；豚鼠腹腔注射或静脉注射5.0ml）给予供试品。
   • 操作迅速准确，避免对动物造成不必要的损伤或刺激。
   • 给药时间通常要求在规定时间内完成。

4. 观察：

   • 核心观察期： 给药后立即开始，至少连续密切观察48小时。这是毒性反应（尤其是急性致死性反应）最可能出现的时期。
   • 观察指标：
     • 一般状态： 活动性、姿态、毛发、呼吸状态。
     • 行为学： 兴奋、抑制、抽搐、震颤、共济失调、异常叫声。
     • 神经系统： 瞳孔反应、肌肉张力、痛觉反射、翻正反射。
     • 植物神经系统： 流泪、流涎、竖毛、腹泻、大小便失禁。
     • 皮肤粘膜： 充血、发绀、苍白、水肿、炎症、坏死。
     • 眼部： 分泌物、浑浊、充血。
     • 死亡率： 记录死亡时间和数量。
   • 延长观察： 根据产品特性和前期结果，有时需要延长观察期至7天甚至14天，以观察迟发反应或恢复情况。
   • 体重： 通常在给药前、给药后24小时、48小时（及延长观察期的关键时间点）称量体重，评估全身影响。
   • 记录： 详细、客观、及时地记录所有观察到的现象、发生和持续时间。

5. 终点判定：

   • 观察期结束时，对存活动物进行人道处死（如需进行大体解剖检查）或结束观察。
   • 对死亡动物进行大体解剖，观察主要脏器（心、肝、脾、肺、肾、脑等）有无肉眼可见的充血、出血、变性、坏死等病变，并记录。

四、结果判定与解释

1. 核心判定标准：

   • 试验成立条件： 阴性对照组动物在整个观察期内应无异常反应或死亡。
   • 供试品合格标准： 试验组所有动物在规定的观察期内（通常为48小时）应存活且未出现任何与供试品相关的、具有毒理学意义的严重不良反应（如抽搐、持续性呼吸困难、瘫痪、严重衰竭等）。轻微的、短暂的反应（如给药后短暂的安静或舔舐注射部位）可能不被视为不合格。
   • 供试品不合格标准：
     • 试验组动物在观察期内出现死亡（除非有充分证据证明死亡与操作损伤或其他非供试品因素明确相关）。
     • 试验组动物出现严重的、与供试品相关的毒性反应（即使未死亡）。

2. 解释注意事项：

   • 因果关系： 需仔细分析观察到的反应是否确实由供试品引起，排除操作失误、环境因素、动物自身疾病或溶剂影响。
   • 剂量与反应： 该试验通常使用远高于临床剂量的单次给药（如人用剂量的5-10倍或更高），以增加检测灵敏度。因此，出现阳性结果需要谨慎评估其与临床实际风险的相关性。
   • 意义： 阴性结果（通过试验）表明在该试验条件下，未检测到非预期的急性严重毒性或致死性，为产品进入下一阶段研究或放行提供基本安全保证。阳性结果（未通过试验）提示产品存在非预期的安全性问题，需立即停止后续研究或放行，查找原因（如生产工艺问题、污染、杂质超标等）并进行彻底调查。

五、方法的局限性

1. 灵敏度有限： 作为一项筛选试验，其检测特定污染物的能力有限，无法替代针对特定杂质或污染物（如内毒素、特定残留溶剂、DNA残留）的专用检测方法（如细菌内毒素检查法、气相色谱法）。
2. 特异性有限： 观察到的反应通常是非特异的，难以确定具体的毒性机制或致毒物质。
3. 预测性局限： 单次大剂量给药在啮齿类动物上的结果，对预测人体多次给药或长期使用的安全性价值有限。不能替代全面的临床前毒理学评价（如重复给药毒性、遗传毒性、生殖毒性等）。
4. 动物福利： 使用动物进行安全性测试，需严格遵守动物伦理的“3R原则”（减少、优化、替代），确保试验的必要性，并尽可能减轻动物痛苦。

六、总结

异常毒性试验（豚鼠/小鼠）是药品、生物制品和医疗器械质量控制中一项重要的常规安全筛查工具。它通过观察动物在给予单次大剂量供试品后的急性反应（特别是死亡和严重不良反应），快速有效地检测产品中是否存在非预期的、具有急性毒性的污染物或杂质。尽管存在灵敏度、特异性和预测性方面的局限性，它在保障产品基本安全、防止严重不良事件发生方面仍扮演着不可替代的角色。该试验的实施必须严格遵守相关法规（如药典）和动物伦理规范，其结果需结合其他质量控制和安全性研究数据进行综合判断。其核心价值在于提供一道重要的“安全网”，拦截存在重大安全隐患的产品批次。