动物体内毒理学试验的最终目的,是预测人体接触受试物的潜在毒性,并基于毒性的发生、发展机制制订切实可行的急性中毒解毒方法。故此,临床前毒理学研究结果与人临床应用中的毒性表现、副作用之间的一致性,即为选择适当的实验动物过程中最为关注的问题。由于小型猪与人的生物学、代谢特征方面的相似性,预期小型猪与人的毒性反应谱也可能较为相似。故此,小型猪的毒性试验理应更为准确地预测人体的不良反应和毒性效应。遗憾的是,由于现有的小型猪毒性试验数据和毒性比较试验资料均不充分,目前尚无法验证这一假说。然而,有人通过对43种已上市药物(主要为皮肤局部给药制剂)的临床不良反应和小型猪的非临床安全性数据进行了文献调研分析,发现有多种上市药物的小型猪毒性试验结果与临床不良反应具有较好的一致性:如抗心律失常药决奈达隆、抗高血压药卡维地洛、抗类风湿药美洛昔康、造影剂注射用六氟化硫微泡、银屑病治疗药醋酸氟轻松、痤疮治疗药二氯芬酸、光化性角化病治疗药氟尿嘧啶、治疗单纯疱疹病毒感染的药物Veregen®、糖尿病治疗药Levemir®和Victoza®。但是,小型猪毒性试验并未预测出去毛剂凡易卡、局部麻醉剂zingo®的临床不良反应。
另一方面,要更好地利用非临床安全性数据预测受试物对人的临床不良反应,就需要了解法规性安全性试验中可能遇到的、种属特异性的毒性反应,并应当在外推至人和风险评估过程中考虑到这种情况。
以下通过相关的实例,从种属特异性毒性反应的后果这一角度说明法规性安全性试验中应用小型猪的优缺点。
1.犬对拟交感神经药和降压药格外敏感,剂量接近ED50时即出现心脏毒性。因此,利用这种动物模型除了观察到夸大的药效学活性之外,很难评价全身毒性。
2.具有交感神经活性的苯二氮䓬类哌啶衍生物,虽然在犬和小型猪中均可诱发心动过速,但是,其致心肌坏死效应则仅见于犬,未见于小型猪。猪的此种反应虽然不如犬敏感,但与人更为相似;因为至今尚无人类应用治疗剂量的拟交感神经药物发生心肌坏死的报道。故此可认为,小型猪更加适合于预测此类药物的人体反应,并建议血管扩张剂和正性肌力药/血管舒张剂的安全性评价研究中以小型猪替代犬。
3.哺乳动物中普遍存在有机酸的肾主动清除机制,但是,由于犬的可饱和载体系统的能力过低,其肾脏排泄有机酸的能力也远低于其他动物。故此,犬对有机酸的敏感性增加,是一种并不适合于有机酸安全性评价和风险评估的非啮齿类动物模型。同样,蛋白结合并不影响肾脏的主动排泄转运机制,即与血浆蛋白结合的有机酸仍可轻易地转运通过肾近曲小管上皮细胞。因而,苯氧乙酸的药代动力学比较研究就反映出猪和啮齿动物是此类药物毒性评价的更佳模型(相对于犬)。
4.有机磷化合物和相关农药的毒性主要与乙酰胆碱酯酶(AChE)的受抑有关。因为小型猪体内和皮肤的酯酶水平较高,较为适合于研究此类化学物的毒性水平。有机磷的解毒大多采用AChE重活化剂,一般均为双复磷、解磷定等肟类化合物;而肟类化合物的小型猪研究结果表明,人类与小型猪在有机磷的解毒机制方面也极为相似。
5.丙酸类的非甾体消炎药可诱发胃肠道损伤。此类损伤既见之于非经肠用药,也见之于口服用药,故此其剂量限制性不良反应是由全身暴露量所致,而非局部刺激性。比格犬对这类药物十分敏感,通常在低于人治疗剂量时即可诱发胃肠道损伤、糜烂或溃疡,从而限制了给药剂量,也常常掩盖了其他副作用。而小型猪对胃肠道的副作用有较强的抵抗力,可以顺利地完成此类药物的毒性实验。
6.另一种非丙酸类的非甾体消炎药丙喹酮在小型猪中的毒性比犬大。在比格犬经口(胶囊)给药15个月的毒性研究中,丙喹酮可诱发胃肠刺激并导致溃疡、腹膜炎,40mg/kg和80mg/kg剂量下尚可导致动物死亡,但在给药14周毒性研究中,其最大耐受剂量高达75mg/kg。反之,在荷美尔小型猪给药26周毒性研究中,动物的死亡率呈剂量依赖性地增加,6mg/kg丙喹酮剂量下有1/12动物死亡,剂量增加至94mg/kg时,死亡动物数则达到10/12;动物的死因则均为胃溃疡。
7.以猪为实验动物建立对乙酰氨基酚急性肝衰竭模型并未成功,失败的原因为对乙酰氨基酚可氧化血红蛋白,进而在肝衰竭之前即出现高铁血红蛋白血症。猪的高铁血红蛋白还原酶活性仅为人体酶活性的1/3,而犬的天然高铁血红蛋白还原酶活性则比猪高出两倍;故此,犬可以更好地评价乙酰氨基酚所导致的急性肝衰竭效应。
8.犬对内皮素诱发心脏冠状动脉的动脉病敏感,而小型猪则不敏感。此外,内皮素还是肾功能和内分泌功能的介导剂,非啮齿类动物毒性研究中也需要关注并核查是否出现相关的毒性表现。雌犬对雌激素和抗孕激素极为敏感,可导致严重的贫血;细胞毒性或细胞抑制性抗癌药在犬中也可诱发严重的呕吐和胃肠道效应;从而表明犬对这些药物均过度敏感,小型猪可能作为其毒性评价与研究的替代性非啮齿类动物。