基准剂量软件BMDS中基准剂量下限的计算研究

基准剂量下限作为风险评估的参考点,是剂量评估的重要参数.对美国环境保护暑开发的基准剂量软件BMDS的2.2版中采用的似然比法计算基准剂量下限进行了研究,以二分Logistic模型为例,详细剖析了这种计算方法的运行机制,并将计算结果和BMDS软件的计算结果进行比较,验证了本文介绍方法的正确性.采用这种计算方法设计开发了我国的二分型基准剂量模型评估软件.

应用基准剂量法估算硝酸钕急性染毒致小鼠遗传毒效应阈值

[背景]基准剂量(BMD)法是根据特定剂量-反应关系,求得引起某一反应特定改变所对应的剂量,与传统的未观察到有害作用剂量(NOAEL)法比较,BMD法有许多优点,其单侧95%可信区间下限值(BMDL)通常可代替NOAEL用于生物接触限值推导。目前尚无任何权威机构得出基于健康的稀土元素指导值。[目的]应用微核试验和彗星试验,采用BMD法估算硝酸钕急性染毒致小鼠遗传毒效应的阈值。[方法]将90只SPF级昆明种小鼠随机分为9组:7个硝酸钕染毒组、1个对照组(蒸馏水)和1个阳性对照组(200 mg·kg^(-1)甲基磺酸乙酯),每组10只,雌雄各半。7个剂量组分别以灌胃的方式给予不同浓度的硝酸钕溶液(雄:14、27、39、55、77、109、219 mg·kg^(-1);雌:24、49、69、97、138、195、389 mg·kg^(-1))2次,间隔21 h。于末次染毒3 h后,颈椎脱臼处死动物,取小鼠股骨骨髓观察骨髓细胞微核率,取肝脏和胃进行彗星试验。[结果]硝酸钕致雌、雄小鼠的骨髓嗜多染红细胞微核细胞率升高的最佳拟合模型分别为exponential 4模型、hill模型,计算得出雌性小鼠的BMD和BMDL分别为31.37 mg·kg^(-1)和21.90 mg·kg^(-1),雄性小鼠的BMD和BMDL分别为58.62 mg·kg^(-1)和54.31 mg·kg^(-1)。硝酸钕致雌、雄小鼠肝细胞DNA损伤的最佳拟合模型分别为exponential 5模型、exponential 4模型,计算得出BMD和BMDL分别为27.15 mg·kg^(-1)、11.99 mg·kg^(-1),以及16.28 mg·kg^(-1)、10.47 mg·kg^(-1)。硝酸钕致雌、雄小鼠胃腺细胞DNA损伤的最佳拟合模型均为hill模型,计算得出BMD和BMDL分别为36.73 mg·kg^(-1)、19.92 mg·kg^(-1),以及24.74 mg·kg^(-1)、14.08 mg·kg^(-1)。[结论]以骨髓细胞微核率、肝细胞和胃腺细胞DNA损伤作为遗传毒性终点事件,硝酸钕的BMDL为10.47 mg·kg^(-1),可以此作为硝酸钕急性染毒致小鼠遗传毒效应的阈值。

基准剂量法评估低剂量氯乙烯亚慢性染毒致肝毒性的生物接触限值

[目的]应用基准剂量(BMD)法分析氯乙烯低剂量亚慢性染毒的肝脏毒效应,估算其BMD、基准剂量下限值(BMDL),为低剂量氯乙烯的亚慢性肝毒性的风险评估提供资料。[方法]48只ICR雄性小鼠分为氯乙烯高浓度组(160 mg/m^3)、中浓度组(80 mg/m^3)、低浓度组(40 mg/m^3)和阴性对照组,每组12只,静式吸入染毒10周,每周染毒5次,每次2 h。观察记录小鼠体重变化,行肝脏病理学检查,测定肝脏系数、血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、肝脏三酰甘油(TG)及胆固醇(CHO)含量。根据BMD法筛选肝脏毒性效应数据,采用BMDS 2.7软件中连续型变量的4种剂量-效应关系模型(Hill、Linear、Polynomial和Power模型)对筛选后的实验数据进行拟合,选择最佳拟合模型,得出BMD和BMDL值。[结果]对照组和低浓度组小鼠肝脏病理学检查未观察到异常改变,中、高浓度组出现明显的肝细胞水肿、嗜酸性改变及炎细胞浸润。与对照组相比,染毒组的起始体重、终末体重、肝脏系数、血清ALT、AST及肝脏TG差异均无统计学意义(P>0.05);高、中浓度组肝脏CHO含量[(1 836.86±179.89)、(1 944.20±213.45)mmol/g]均高于低浓度组及对照组[(1 176.65±73.91)、(1 085.10±211.95)mmol/g],且差异具有统计学意义(P<0.05)。将肝脏CHO含量采用BMD法进行分析,选择最敏感模型Hill模型计算得出BMD和BMDL分别为38.96、16.48 mg/m^3。氯乙烯的未观察到有害作用水平(NOAEL)为40 mg/m^3。[结论]低浓度氯乙烯亚慢性染毒导致小鼠肝脏脂质代谢紊乱,且BMD和BMDL值均低于NOAEL。

基准剂量方法在风险评估中的应用

考虑到欧洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)科学委员会和科学小组进行风险评估时使用透明、科学、合理方法的需要,EFSA请求科学委员会对基准剂量(benchmark dose,BMD)使用情况的已有资料进行评价,作为对传统使用的未观察到有害作用水平(no observed adverse effect level,NOAEL)方法的替代,并对EFSA是否应该使用BMD方法以及在何种情况下使用此方法较为合适提供建议。同时请求科学委员会就如何使用BMD方法来分析实验研究获得的剂量-反应数据提供指导,并探讨在观察流行病学研究数据处理中使用该方法的可能性。最后,科学委员会还需对用BMD方法确定参考点时是否需要选择恰当的不确定系数提供建议。依惯例,当实验动物数据用于食品中无遗传毒性或无致癌性物质的风险评估时,该物质的临界效应—NOAEL和/或最低可观察到的有害作用水平(lowest observed adverse effect level,LOAEL)形成了推导健康指导值(如每日容许摄入量,ADI)的参考点。此方法仅适应于定性资料分析,而不适应于定量数据的处理。相反,BMD方法拓展了动物实验或观察流行病学研究获得的剂量-反应数据的适用范围,可更好地描述潜在风险的特征并将其量化。尽管EFSA的某些科学小组偶尔也使用BMD方法,但到目前为止,EFSA尚未系统地使用过此方法。此外,也时常收到用于BMD计算的实验数据。EFSA科学委员会在之前的意见中也提到过用BMD方法推导具有遗传毒性和致癌性物质暴露限值的参考点。在对BMD和NOAEL方法推导风险评估参考点的优点和局限性进行比较之后,科学委员会认为:由于BMD方法拓展了可用的剂量-反应数据的使用范围,且对剂量-反应数据中的不确定性进行了量化,因此在推导参考点时,BMD是一种更科学、更先进的方法。作为特定基准反应的结果,用BMD方法推导出的参考点更加一致。目前可用软件进行BMD分析,科学委员会注意到其正在发展,并预期在不远的将来在诸如模型平均化及连续数据分析方面会有重大发展。科学委员会同时认为,当修订毒性试验指南(如OECD指南)时,BMD方法的某些具体方面也应考虑修订。从大量风险评估的平均结果来看,用BMD方法获得的健康指导值,预计与那些用NOAEL方法推导出的指导值一样具有保护性。因此,目前采用的针对不确定系数的默认值仍然是恰当的,不需要设定额外的不确定系数。由于BMD和NOAEL方法的均值具有可比性,因此科学委员会认为没有必要使用BMD方法对以前所做的评估再重复一遍。只有当人类暴露量接近ADI时,才有必要完善以前的风险评估结果,此时BMD方法的应用方具有特殊价值。BMD方法适用于食品中不同类别或来源的所有化学物质,如杀虫剂、食品添加剂或污染物。BMD方法在下列情况下使用具有特殊价值:(1)NOAEL不能确定的情况;(2)在物质既有遗传毒性又有致癌性的情况下,为暴露限值提供参考点;(3)观察流行病学资料中的剂量-反应评估。短期内,应大力提倡EFSA科学小组及单位在上述情况中采用BMD方法。从长远来看,科学委员会预计BMD将作为一种备选方法用于确定参考点,以便推导健康指导值及暴露限值。为此,考虑到该方法的引进和EFSA广泛使用的实际情况,同时认识到它的应用需要专家水平的判断以及建模专业知识等,科学委员会提议,对科学小组和EFSA内部专家提供剂量-反应建模以及软件使用的培训。科学委员会要在此后的两年时间内对BMD方法在EFSA工作中的实施情况、经验及接受程度等进行审查。

大鼠氯霉素4周经口连续染毒毒性的研究

[目的]研究氯霉素大鼠4周(28 d)经口染毒毒性,为其安全性评价提供毒理学相关参数。[方法]80只健康Wistar大鼠雌雄各半,随机分为1个对照组(5 g/L羧甲基纤维素钠溶液)和3个染毒组(高、中、低剂量组,氯霉素染毒剂量分别为60.0、30.0、7.5 mg/kg),每组20只,经口染毒,连续28 d。观察氯霉素对大鼠体重、血液指标及脏器系数的影响,并进行骨髓涂片及组织病理学检查。[结果]与对照组相比,高剂量组雄性大鼠第2周起体重增长受到抑制(P<0.05),雌、雄大鼠平均红细胞容积、总蛋白、白蛋白降低(P<0.05),雄性大鼠脑脏器系数与雌、雄大鼠肾脏脏器系数升高(P<0.05);中剂量组雌、雄大鼠平均红细胞容积、总蛋白、白蛋白降低(P<0.05),雄性大鼠肾脏脏器系数升高(P<0.05);低剂量组大鼠各指标均未见明显改变。本试验条件下,大鼠氯霉素连续28 d经口染毒未观察到损害作用剂量为7.5 mg/kg,基准剂量为1.284 mg/kg,基准剂量下限为0.804 mg/kg,人类每日容许摄入量为8.04μg/kg。[结论]氯霉素对雄性大鼠的毒性大于雌性大鼠。本研究为氯霉素每日摄入量安全限值的制定及风险评估提供了重要的数据参考。