临床毒理学（clinical toxicology）作为毒理学的分支，是以解决临床实际问题为目的的一门应用学科。国际上，主要由医学毒理医师（medical toxicologist）负责这类来源于毒品、职业相关、环境相关毒物，以及生物制剂引起的中毒的诊治、预防及研究。我国在这方面起步较晚，对于临床中毒研究相关知识的储备，已经逐渐受到重视。中毒疾病往往因地域、人群、经济、政策，甚至时代的不同而呈现多样化、复杂化的特点。国际上关于中毒诊治的各类指南只能供指南制定国参考，而其他国家无法完全参照执行。因此迫切需要开展符合我国临床中毒特征的研究。另一方面，中毒的“散发性”使得高证据级别的临床研究举步维艰，随机对照实验（randomized controlled trial, RCT）更是难上加难，动物实验则填补了中毒研究中的诸多空白，被广泛应用。然而要想真正做好动物实验，获得有效可靠的数据并最终指导临床决策绝非易事，动物实验在中毒研究中的合理性值得每位研究者思考，现对以下几点问题进行深入探讨。

1 提高对中毒研究中动物模型的理解和认识

我国采用动物来研究中毒的经验由来已久。早在商周时期，就有用动物进行“试毒”的记载。在医学飞速发展的今天，尽管体外实验以及计算机模拟技术越来越完善，基于动物的毒理学研究的传统仍得以保留。除了大小鼠等啮齿类动物，还有犬、猪等大型动物，以及斑马鱼^[1]等水生动物均可以作为中毒研究中常用的模型动物。对应临床中毒病种选择合适的动物模型是研究过程中关键的第一步，在中毒研究中如果用错了动物种类及动物模型，可能导致对研究结果的误判，这种可能的危害不亚于没有使用动物模型直接进行人体实验。

对于一套完整的毒理学动物实验的评价包括^[2]：①受试物毒性作用的表现和性质，即观察有害作用；②进行剂量-效应关系研究；③确定毒物作用的靶器官；④确定损害的可逆性；⑤获得其他评价，包括受试物的毒代动力学、毒物作用的敏感检测指标和生物标志物、毒理作用机制，以及解毒措施等。对于临床上的已知毒物，则不一定需要完成以上全部评价，临床中毒研究往往为满足以下三类目的：①为验证某一假说而进行的确定性研究，如研究毒物清除能力、特殊解毒剂等的临床治疗手段；②为产生新的科学假说提供素材的探索性研究，如探索毒物损害靶器官的新机制；③观察不可控变量之间联系的检验性研究，如检验特定暴露和某一症状或疾病关系等。

目前用于临床中毒研究的动物模型大致可分为以下四大类。

（1）沿用至今的经典动物模型。一些具有可重复性甚至标准化的动物模型，如四氯化碳诱导肝纤维化模型^[3]、甲基苯丙胺诱导脑损伤模型^[4]、博来霉素诱导肺纤维化模型^[5]等；另外一些评估特殊解毒剂解毒作用的动物实验如乙酰半胱氨酸对小鼠药物性肝损模型^[6]解毒功效等。

（2）存在争议和风险的动物模型。在研究临床治疗手段对某种毒物清除能力时，例如动物洗胃模型，在2013年美国洗胃专家共识更新^[7]中针对动物实验明确提出，在洗胃领域的动物研究由于受到一些固有因素影响，可能限制了它们的结果无法普遍适用于人类。如麻醉并给予镇痛药的动物可能会减慢胃肠蠕动。并且在大多数研究中，给予一剂单一品种药物的动物染毒，可能无法完全模仿人类暴露的过程。因此从2004年以后国际上再无公开发表的洗胃相关的动物实验数据。然而国内口服中毒往往以农药等液体剂型以及单次大量服用药物为主，与国外更常见的多次服用，药品成瘾等中毒特点存在差异，因此观察洗胃对于我国常见毒物暴露影响的需求仍然存在，结合我国特点，调整动物染毒方案，观察洗胃效价成为需要。例如笔者所在团队前期为探讨洗胃时间而制备的百草枯染毒猪洗胃模型^[8]。

（3）需要改进的动物模型。例如经口灌胃是模拟临床上口服农药中毒的最佳造模方式，但笔者在前期研究中发现，全身给药的百草枯染毒小鼠模型不是观察肺部慢性纤维修复过程合适的动物模型^[9]，主要原因是啮齿类动物存在广泛的生理防御作用，使得低剂量时不易出现毒性变化。一旦高剂量暴露，防御体系崩塌，急性过程又极易造成动物死亡。因此笔者团队开展了关于百草枯气道给药动物模型的研究^[10]，便是基于前期传统给药途径基础上不断摸索后的有益尝试。同博来霉素致肺纤维化模型类似的，毒物经气道暴露模型的优势在于局限损伤在所需要观察的靶器官，减少动物急性期死亡，能够有效观察急性期发病以及慢性期转归过程, 为深入研究损伤机制提供了稳定的动物模型和素材。

（4）新兴的动物模型。如研究新型解毒剂脂肪乳治疗价值的大鼠药物过量模型；小鼠溶胶浓缩富集系统（versatile aerosol concentration enrichment system, VACES）PM_2.5吸入模型^[11]等。

当没有经典动物模型可供使用时，如何获得该中毒研究理想的动物模型？笔者建议：从系统发育水平最低的动物开始；使用的动物具有种系专一的特点；同时还应考虑实验期间所需花费，以及保证稳定的动物供应渠道。为满足特定研究目的，以下几点准则也需格外重视。①排除研究的混杂因素：如研究铅中毒时不宜选择本身易患肾脏疾病的大鼠作为动物模型，如果换为沙鼠则可以有效规避。②达到疾病特点的相似性：如为了研究百草枯所致的肺损伤，不适合使用肺内分布动力学常数很低的兔或犬类，而应选择和人体分布更为接近大小鼠作为研究对象。③满足同临床操作实感的相似性：灵长类的生物学特征与解剖生理特点与人类最为接近。然而其成本极高，此时具有局部相似性的动物亦可替代，猪的心血管系统、消化系统、皮肤营养需求以及骨骼发育等都与人类极其相似，因此适合作为生理、药理、毒理、行为和手术操作等的研究动物。④尽可能模拟临床接触途径：例如经口灌胃是模拟临床上口服农药中毒的最佳造模方式，雾化吸入或者气道内滴注是模拟吸入性气体中毒的合理造模方式。⑤允许重复或达到标准化：合理的动物模型必须是可供重复研究的。为符合这一标准，不能片面追求与临床完全一致的暴露途径。

2 规范实验动物伦理和动物实验操作

在掌握正确的动物模型的基础上，还必须保证动物实验符合伦理性和科学性的要求，才可能获得高质量的动物研究结果。目前我国在中毒研究领域的动物实验仍存在不少低质量的研究工作，一方面是使用的动物质量不高，低级别的动物给实验结果的科学性带来不小的影响；另一方面则是研究人员在实验设计、操作和统计学分析方面训练不足，使得动物实验的科学性大打折扣。

动物伦理是一个永恒的话题，从20世纪80年代起，我国实验动物已进入现代化、标准化和法制管理的快速发展轨道。2010年我国出台了实验动物的国家标准。2017年，我国实验动物检疫监管新政出台，从政府管理层面为规范实验动物管理条例等法律法规提供了依据。由此引出实验动物的基本福利（生理、环境、卫生、行为、心理）在法律层面受到保护，尤其在中毒研究中需得到高度重视。影响实验动物质量的各种因素，如设施、饲养环境、饲料质量、有无适应性饲养、操作过程有无强烈应激等均与动物实验结果的准确可靠程度密切相关，动物饲养管理方面的微小变化会对动物的行为、生化和生理产生巨大的影响。所以说善待动物不仅是科学文明的体现，更是获得真实可靠的研究数据的关键。

另一方面，良好的动物实验设计对提高研究工作质量，完善统计学分析，获得真实有效的科学结果非常重要。为了尽可能降低动物实验的偏倚风险，以下四种措施^[12]应当在实验设计时被正确采用，即：①随机化分配；②评估研究结果的干扰因素；③预先计算样本量；④对真实的利益冲突发表声明。动物实验过程中需遵守3R（reduce, replace, refine）原则^[13]，即减少、替代和优化。对于无法用其他方法完全替代的中毒研究，优化动物实验方案，减少动物使用的数量，改进实验过程以减轻动物痛苦需要尽力去满足。需特别提醒的是，一些我国动物实验中常用的镇静镇痛药物，如水合氯醛、α-氯醛糖等麻醉剂，因其产生麻醉状态所需剂量与最小致死剂量接近，引起的麻醉深度无法控制，早已有国外文献警告且不被动物保护与使用委员会（Institutional Animal Care and Use Committee, IACUC）批准作为动物实验麻醉剂使用^[14]。又如笔者在研究口服中毒猪模型的洗胃实验时发现，健康对照组的动物在实验过程中也会出现循环和血常规以及电解质的变化，追究原因是大型实验动物因麻醉和操作过程中出现的低体温引起的内环境紊乱，必须对其进行保暖供热。以上这些细节提示研究者对待动物实验的工作应同临床研究一样，必须严格设计，规范操作。尤其在可能涉及增加动物痛苦，并存在潜在的危害风险的中毒研究中。

3 合理利用相关专业机构，整合资源，寻求合作

对动物实验从业人员进行培训非常重要，在动物实验研究过程中，了解动物饲养管理的基本知识，明确应用的实验技术操作，并确认具有相应操作专长的人员来完成该项技术可以满足实验伦理学和科学性的要求。有效减少由于不专业操作造成结果差异的方法之一是建立专业化的设施中心和部门，由专业操作人员代替研究者进行操作。如果无法建立这样专业化的实验中心，寻求专业机构间的合作则是避免实验差异、控制实验偏倚的另一有效手段。除了临床医疗人员，参与毒理学研究的专业机构和系统还包括各高校及各专业研究所、法医系统、公安系统、检验检疫系统、职业病与疾病防治研究机构等。

术业有专攻，各个专业机构在中毒研究中所承担的责任及其关注点不尽相同，如法医系统侧重于致死性毒物的检测和筛查；公安系统侧重于毒品的检测与控制；职业病与疾病防治研究机构侧重于环境毒物或者职业相关暴露的研究；而高校或一些专业研究机构则可能侧重于毒物损伤机制的探讨等。而临床医师往往侧重于与疾病表型，以及毒物的诊断、治疗、预后等相关内容的研究。但如前所述，完整的毒理学研究需要关注的不仅仅是自身熟悉的领域，对于那些不熟悉却又必须了解的领域，如对一种毒物缺乏毒代动力学的认知，就如同抛开剂量谈临床毒性一样，都是不合适的。该如何最大化、合理化地获得有效信息是值得深入研究的话题。

4 进一步促进实验结果向临床转化

同临床药物试验一样，在进入到受试者环节之前，希望通过动物实验，可以从研究中获得可靠的证据来证明中毒机制的可靠性和治疗的合理性。然而事实却并不乐观，已有学者指出^[15]，动物实验向临床的转化率很低，并不是发表了高引用率的动物研究就能获得良好的临床转化效果。有回顾性分析显示，啮齿类动物对于人类毒理学的预测能力只有43%^[16]，也就意味着有相当高比例的啮齿类动物实验获得的经验无法在人类复制，人类可能遭受的损害无法被有效预测。如某种未知毒物在动物身上表现安全，但可能对人体产生致病作用。这种区别不仅归因于物种间生物学和病理生理学的潜在差异，还归因于药代动力学的内在差异。因此需要通过更多不同种属的动物模型进行测试，更彻底了解毒性机制来实现人类风险评估和获得正确的临床前研究结果。

综上所述，动物模型在临床中毒研究中发挥了非常关键和不可完全替代的作用，要想在各种危害人类的毒物损伤机制上抽丝剥茧，在各种中毒疾病治疗方法的研发上全力以赴，改进动物实验的设计、实施和报告就成为首要任务。动物实验是临床研究前所面对的第一关，只有动物实验相关的法律法规越来越健全，操作过程越来越规范，所面临的未知风险才会越来越少。科学研究和应用从实验动物到临床的转化任重而道远。