某些环境毒物通过一定途径作用于机体,可刺激机体产生特异免疫性,当再次接触同样物质时,可出现敏感性增高的现象,称为致敏。具有致敏作用的物质称为致敏原(变应原)。在人类生活环境中有不少致敏原。致敏试验是为鉴定受试物是否具有致敏作用及其作用强度的试验,一般可采用动物实验法。
化学物质致敏作用的本质是一种病理性免疫反应 (变态反应)。生活环境中一般低分子量的化学物质,不具备完全抗原的性质,但有些具有半抗原性质,进入机体后,能与机体蛋白质分子发生共价结合,形成较稳定的大分子半抗原载体复合物,就具有完全抗原性质而引起特异性免疫反应。机体产生变态反应的过程可分三个阶段。①致敏阶段(感应阶段)。致敏原通过一定途径对机体初次作用; ②潜伏期阶段(反应阶段)。被致敏的机体需经一定潜伏期使机体对该物质产生特异免疫性 (特异抗体或致敏淋巴细胞),并达到一定水平而处于超敏感状态。③激发阶段(效应阶段)。此时机体再次接触该物质时即出现特异的病理性免疫反应。因此,致敏试验也可按下列基本顺序进行: 首先对实验动物注射 (或皮肤涂擦及其他途径)致敏量的抗原(受试物)一次或多次;经过一定时间的潜伏期,一般较短,有时需3~4周或更长;然后作激发试验,即再次注射(或皮肤涂擦)一定量的抗原(受试物),观察是否产生变态反应所特有的病理现象。
根据反应出现的速度,发病机理和特点,化学物质的变态反应可分为两类: 速发反应和迟发反应(见表1)。速发反应还可分过敏反应型、细胞溶解型及免疫复合物反应型。致敏原由呼吸道吸入的,常引起速发性变态反应;经皮肤进入体内的,则常引起迟发性变态反应。实验方法也可分为这两类。致敏试验的一般要求:
(1) 动物选择: 不同种属的动物对致敏原作用的反应差别甚大,豚鼠对各种致敏原均较敏感,兔无接触性致敏,但有较好的速发反应,大鼠和小鼠难发生接触性致敏,狗对两类变态反应均可发生。故两类试验均首选豚鼠,其次为兔、大鼠和狗等。
同一剂量可选用10个以上动物作实验。
表1 两类变态反应的特点
分类 | 机 理 | 主 要 病 变 | 特 点 | ||
抗 体 | 被动转移 | 反应出现时间 | |||
速发反应 | 与体液抗体有关 | 过敏性休克、荨麻症、哮喘、溶血 性贫血、血小板减小症、类风湿 性关节炎等 | 免疫球蛋白游离 存在于血浆中 | 用血清 | 数分钟至数小时, 一般6h达顶点 |
迟发反应 | 与致敏淋巴细胞 有关 | 接触性皮炎、各种类型剥脱性皮 炎、肝脏炎症等 | 致敏淋巴细胞反 应 | 用细胞 | 1~4d,一般24~ 48h达顶点 |
(2) 致敏原的制备: 实验用物质应尽量采用纯度最高的产品。用粉剂致敏效果不佳,需配成溶液。水溶性物质用生理盐水或蒸馏水稀释,脂溶性毒物可用丙酮、二甲基亚砜、乙醇作稀释剂。致敏原使用前常加入佐剂或蛋白质类结合物,以增加其抗原性。
(3) 致敏途径: 致敏途径应尽可能与生活中人体接触方式相符,可采用涂皮、皮内、皮下、腹腔注射以及吸入等。皮内和皮下注射以耳、足掌和背部皮肤多用,涂皮以背、颈和耳部皮肤多用。在研究空气污染物的致敏作用时,常采用吸入途径。
(4) 剂量选择和染毒时间: 化学物质的致敏作用虽不同于一般的毒性效应,但实验证明致敏作用也遵循着某种剂量一反应规律。致敏率和过敏反应强度与致敏原的剂量和作用时间有关。只有在体内或皮肤局部存在一定量的致敏原,经一定时间才能使机体出现致敏状态,此后再遇该物质时即可发生变态反应。但致敏原量过大如用中毒量反而可抑制变态反应过程,局部过分强烈的刺激,也可妨碍结果和正确判断。所以致敏剂量须作预备试验确定,一般选用不引起全身中毒和局部严重刺激的最大剂量作为最高剂量,并设2~3个低剂量。速发型实验的激发剂量可以用致敏剂量的3~10倍经静脉或腹腔注射。
染毒时间: 有一次法和重复法两种。重复法可每天一次或隔日一次,连续3~10次;或采用皮内或皮下注射一次,一周后再涂皮一次的混合法。激发试验一般在最后一次致敏染毒后1~4周进行。
(5) 反应结果的判定: 对迟发性反应实验,经皮处理时,局部反应在24~72h内出现明显的硬结及红斑为阳性反应,可根据激发试验后作用部位的肉眼观察所见判定,五级评分(见表2)。
对速发型反应的判定,主要应在激发注射后仔细观察其迅速出现的各种症状表现(见表3)。
根据上述实验动物最敏感组的阳性发生率(致敏率),可将化学物质的致敏作用强度分为5级(见表4)。
近年来鉴于上述动物试验存在着若干缺点,如实验结
表2 局部反应强度评分标准
局 部 反 应 | 评分 |
未见任何异常改变 仅在注射针孔处轻微发红 红斑在0.5cm以上,无硬结 | 0 1 2 |
红斑在1cm以上,中间可触知0.5cm以下 的硬结 | 3 |
红斑在1cm以上,硬结在0.5~1cm,有轻 度水肿 | 4 |
红斑超过1.5cm,硬结在1cm以上,水肿, 灶性坏死超过0.5cm | 5 |
表3 速发型过敏反应强度分级
症 状 表 现 | 评分 |
耸毛,抓耳搔脸,不安 除上述症状外,发生颤抖、喷嚏、呼吸急促 | 1 2 |
除上述症状外,出现大小便失禁、呼吸困难、 无目的环转运动、烦躁不安 | 3 |
除上述症状外,出现肌肉痉挛、侧卧,但未致 死 | 4 |
出现上述症状,最后死亡 | 5 |
表4 化学物质致敏作用强度分级
变态反应阳性反应率% | 评分 | 致敏作用强度分级 |
~10 11~30 31~55 56~80 81~100 | 1 2 3 4 5 | 弱致敏物 轻微致敏物 中等致敏物 强致敏物 极强致敏物 |
果常受原发刺激的干扰,反应结果的评价多少带有一定的主观性,动物种属及个体差异很大等。因而提出了一些体外试验的方法,如淋巴母细胞转化试验,巨噬细胞移动抑制试验以及周围血细胞酶活性的测定等,都值得进一步研究。
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