动物实验给药剂量换算.docx

1、动物实验给药剂量换算 动物实验给药剂量换算医学 2009-02-19 14:24 阅读672评论2 字号： 大大 中中 小小 关于不同实验动物之间或者实验动物与人之间的剂量如何作“等效”换算的问题。分以下几点来探讨这个问题。第一、等效剂量系数折算法换算第二、体表面积法换算第三、系数折算法与体表面积法的比较第四、系数折算法的相对误差第五、小孩与成人的剂量换算第六、少常用实验动物剂量间的换算第七、不同给药途径间的剂量换算第八、LD50与药效学剂量间的换算我们在实验中估算一种药物或化合物的使用剂量的时候，差不多是来源于两条途径：一是查文献，参考别人使用的剂量。有时有现成的，可直接用。有时没有我们所用

2、动物的剂量，但有其它实验动物的。也有的是有临床用量的，但没有实验动物的。这样，我们就得进行换算。这是我们今天要谈的这种方法。另一种方法就是根据自己或文献上有关急性毒性的数据来进行估算，以期采用合适的剂量。一般参考数据是LD50。至于该选择LD50的多少分之一来作为参考剂量，众说纷纭。这个我们再另题讨论。下面我来说一说用第一种方法进行如何换算。目前我们大多数人用的方法，是参考徐叔云教授主编的药理实验方法学。在其附录中有一个表，列出了人和动物间按体表面积折算的等效剂量比值。这个表，几乎被药理专业的人们奉为经典，一直在科研中沿用。表如下所示：screen.width-333)this.width=s

3、creen.width-333 align=absMiddle border=0请注意最后一行，这个就是我们通常用到的。把人的临床剂量转换为实验动物的剂量。试着换算一个。如：人的临床剂量为X mg/kg ,换算成大鼠的剂量：大鼠的剂量X mg/kg70kg0.018/200gX mg/kg70kg0.018/0.2kg6.3 X mg/kg.这也就是说，按单位体重的剂量来算，大鼠的等效剂量相当于人的6.3倍。在这里，我们要看到每种动物的体重（包括人），在上表中以蓝色显示的。还要注意到折算系数，也就是表中以红色所示的。将人的剂量转换成哪种动物的，就在相应的动物那一列下找到与人的相交的地方的折算系

4、数，将剂量乘以折算系数，再乘上人的体重与那种动物体重的比值。注意体重的单位要化成一致。这个折算系数是以上表中蓝色所示的标准体重计算得来的。依此类推，我们可以算出小鼠、豚鼠等其它动物剂量与人的比值。小鼠的剂量X mg/kg70kg0.0026/20gX mg/kg70kg0.0026/0.02kg 9.1 X mg/kg.豚鼠的剂量X mg/kg70kg0.031/400gX mg/kg70kg0.031/0.4kg5.42 X mg/kg.兔的剂量X mg/kg70kg0.07/1.5kg 3.27 X mg/kg.猫的剂量X mg/kg70kg0.078/2.0kg2.73 X mg/kg.

5、猴的剂量X mg/kg70kg0.06/4.0kg1.05 X mg/kg.狗的剂量X mg/kg70kg0.32/12kg 1.87 X mg/kg.注意，人的临床剂量常会以mgd来表示，这时我们一定要把它转化成mg/kg才能以上式来折算。如：某药，成人每天服用50mg.计算大鼠的等效剂量。大鼠的等效剂量50mg/60kg6.3=5.25mg/kg.在这里，我们一般把成人的体重按60kg来算比较合理。尽管在这个表中，成人的标准体重设为70kg。根据上述结果，我们来编制这样一个简表，希望能给广大战友们提供一个方便。这样，我们不必去翻阅厚重的药理实验参考书，也不必在初涉实验时茫然无措了。见下表：

6、 关于这个表，我说以下两点： 这个表虽然是以体重的比来计算剂量，但实际上计算的是体表面积。很多人误认为这是按体重来算剂量，不准，提出要按体表面积来算。这是误解。这个折算系数实际上就是已经把体重与体表面积的关系折算过来了的。不信，你可以用体表面积的公式来算，结果是相差无几的。如：一个70kg的人平均体表面积是1.73m2,一只200g大鼠的体表面积约305cm2.我们来换算一下。按体表面积来算，那就是要算于它们单位体重所占的体表面积的比值，也就相当于它们的剂量比。人：1.73m270kg0.02471 大鼠：305cm2200g30510-5/0.2=0.1525大鼠剂量人的剂量大鼠比表面积人比

7、表面积0.1525/0.02471=6.17可以看出，与我们上述按折算系数算出来的结果几乎相同。为什么说要按体表面积来算才是准确的呢？起初人们也以为是直接按体重比计算剂量就可以了，后来发现不是那么回事。经研究才知，是与体表面积基本成正比的。这是根据能量代谢的原理而得出的，认为人和动物向外界环境中放热的量与其体表面积成正比。很多研究指出：基础代谢率、热卡、肝肾功能、血药浓度、血药浓度_时间曲线的曲线下面积（AUC）、肌酐（Cr）、Cr清除率、血液循环等都与体表面积基本成正比，因此按照动物体表面积计算药物剂量比体重更为合理。应该说，这是一种理想化的推论。在目前没有更好的、也没有更方便的换算方法的前

8、提下，我们可以把当前这种折算关系当作一种重要的参考。附：早在十九世纪末年，生理学家Voit 氏等发现虽然不同种类的动物每kg体重单位时间内的散热量相差悬殊，但都如折算成每m2体表面积的散热量，则基本一致。例如马、猪、狗、大鼠和人的每m2体表面积每24小时的散热量都在1000 kCal 左右。药理学家研究药物在体内的作用时则习惯于以mg/kg 或g/kg等方式来计算药物的剂量。这种办法行之于同种动物的不同个体时，问题似乎不大；但用于不同种类动物时，常常会出现严重偏小或偏大，以致无法完成实验。1958年Pinkle氏报告6-MP等抗肿瘤药物在小鼠、大鼠、狗和人身上的治疗剂量，按mg/kg计算时差距

9、甚大，但如改为按mg/m2体表面积计算，就都非常接近。此后，按体表面积计算剂量的概念逐渐为药理学家接受，被认为尤其适用于不同动物之间剂量的换算。以上所述，一方面是想说明按体表面积算剂量的准确性；另一方面，是想表明通过折算系数后，以体重为参照，在一定范围内还是实用的，且方便。 这种换算关系的前提是：各种动物对某药的敏感程度是一样的。在上述的折算关系中，我们是没有考虑到种属差异的。我们理想地认为，对任何药物，各种动物和人的敏感程度是完全一样的。这是我们折算等效剂量的一个重要的前提。例如：犬无汗腺，对发汗药不敏感，而对流涎药比较敏感；大鼠无胆囊，对利胆药及有明显肝肠循环的药物与其他动物差别较大；鼠和

10、兔对催吐药不敏感，而犬猫则较为敏感；吗啡对一般动物有抑制作用，但却对猫引起兴奋。抗凝血药（毒鼠强等）对小鼠特别敏感，中毒剂量可以其他动物小数百倍；抗胆碱类药物（阿托品，莨菪碱等），家兔有明显耐受性（黑色家兔，特别不敏感，但新西兰家兔除外）；同是啮齿类动物，家兔是草食动物，大鼠小鼠是杂食动物，对一般药物在静注时剂量换算尚属可用，在口服用药时家兔往往起效较迟，吸收较差，特别是对胃动力药及消化系统药差异更大。大鼠对血管阻力药敏感，却对强心苷类不敏感，而猫对强心苷类则很敏感；大鼠对缺乏维生素及氨基酸敏感，因能自行合成维生素C，故对缺乏维生素C不敏感，而豚鼠对缺乏维生素C及变态反应特别敏感。我们可以用常

11、用的麻醉剂试试对不同动物的作用。如果机械地按等效剂量去算，可能难以达到理想的效果。而实际上，我们都是一半参考等效剂量，一半靠自己的摸索。因此，不能把这个所谓的等效剂量完全照搬。当然，我们同样反对毫无根据地乱设剂量。如：有的人做实验相当然地自己随意地设置10mg/kg ,20mg/kg, 40mg/kg.好像是方便自己配药，而不是根据科学的道理来设置。这是我们所应当摒弃的。值得一提的是，这个换算方法只是一个重要参考而已。遇到有很大种属差异的药物或化合物，上述换算关系就相差很大了。这一点要引起大家的关注。下面我再介绍一下体型系数。体型系数是人们根据不同动物的体重与体表面积之间的关系计算出来的。不同

12、的动物有不同的体型系数。不少动物（包括人）的体型系数在0.090.1。体表面积体型系数体重2/3在此附上一些常用实验动物的体型系数表。 下面我们来算一下，各种动物之间的体表面积比。如：一个70kg的人与一只200g的大鼠的体表面积。表12-21 实验动物血容量、心率、心输出量378动物种类平均体重(公斤)血容量(占体重的%)心跳频率次/分心输出量分/升心输出量/体重(升/公斤/分)马3126.721.40.07牛-7.744.00.11猪-2.55.0(5560)3.1羊23.78.3(7080)3.10.13狗19.35.68.3120(100130)2.30.12猫3.16.2116(11

13、0140)0.330.11兔2.68.7(710)205(123304)0.280.11豚鼠6.4280(260400)大鼠0.187.4328(216600)0.0470.26小鼠8.3600(328780)鸽10.0170(141244)鸡：0.32鸡:0.16青蛙0.5各种实验鼠（大鼠、小鼠、豚鼠、金地鼠）的生理数据BIOX.CN 时间：2007-6-26来源：生命经纬大鼠*体温：39（38.539.5），心跳频率475（370580）次/分，呼吸频率85.5(66114)次/分，通气量7.3(5-10.1)ml/分，潮气量0.86(0.61.25)ml，耗氧量2000mm3/g体重，麻

14、醉时收缩压116（88138）mmHg红细胞总数8.9(7.29.6)百万mm3,血红蛋白14.8(1217.5)g/100ml血，白细胞总数：500015000/mm3,血小板1030万/mm3，血容量占体重的7.4%，红细胞比重1.090,总蛋白7.2(6.97.6)g%。*豚鼠*正常体温38.6(37.839.5)，心跳频率280（200360）次/分，呼吸频率90（69104）次/分，潮气量1.8(1.03.9)ml，通气率16ml（1028）/分，耗氧量816mm3/g活体重，血压75-120mmHg，红细胞总数5.6(4.57.0)百万/（mm3），血红蛋白14.4(1116.5)

15、g/100ml血，白细胞总数50006000mm3,血小板11.6万/mm3，血浆总蛋白5.4(5.05.6)g%，血容量占体重的6.4%，染色体32对，寿命57年。*小鼠*体温38（3739），呼吸频率163（84230）次/分，心跳频率625（470780）次/分，耗氧量1530mm2/g活体重，通气量24（1136）ml/分，潮气量0.15(0.090.23)ml，收缩压113（95125）mmHg、舒张压81（6790）mmHg，红细胞总数9.3（7.712.5）百万/mm3，血红蛋白14.8(1019)g/100ml，白细胞总数8.0(612)千/mm3，总蛋白4.8(4.25.5)

16、g%。*金地鼠*心率为400次/分，呼吸频率73.6(33127)次/分，呼吸量60（33.382.8）ml/分，在2021血液量为体重的5%，寿命为的条件下，每小时每克体重要消耗氧2.3ml。颈动脉血压，812周龄时为78.7101.3mmHg，1217月龄为64.388.3mmgHg，1724月龄为65.592.5mmHg，24月龄以上为62.091.8mmHg，红细胞总数5.98.3百万/mm3，血红蛋白14.8516.20g/100ml血，白细胞总数7.2008.480mm3，成年地鼠2.53.0年。人的体表面积0.1(70)2/3=1.722大鼠的体表面积0.09(0.2)2/3=0

17、.0306体表面积比（大鼠人）0.0306/1.722=0.0177=0.018再算体重为20g 的小鼠的。小鼠的体表面积0.06(0.02)2/3=0.00436体表面积比（小鼠人） 0.00436/1.722=0.00254=0.0025可以看出，这个计算结果与前面我们所说的那个表基本是一致。事实上，那个表就是根据体型系数算出来的。这个按体型系数计算体表面积的公式被称为Mech公式。于1879年发表。这个公式的发表，可以说，对于科学界起到了一个很好的推动作用。也使得我们从事药理、实验动物学的科研人员有了很好的借鉴。 从上述解析也可以看出，我们完全可以信任第一个表中所列出的折算系数，当然，也

18、完全可以信任后面我编制的那个简表。因为，这一切都是由体型公式计算得来的，也就是说，是按体表面积来计算等效剂量的。为什么说，当实验动物体重不在上述标准体重的附近的话，按折算系数算出来的剂量就不那么准了呢？这是因为，我们用这个折算系数，只是一个点对点的关系。就是说，70kg的人对200g的大鼠，那么这个剂量完全准确的。但如果大鼠不是200g，那么就会有偏差了。这个偏差来源于体型系数的公式。我们是应当按体表面积来计算剂量的。体表面积体型系数（体重）2/3注意，体表面积是与体重的2/3次方成正比的。而我们按折算系数计算的时候，是直接按体重给药的。也就是说，剂量是与体重成正比的，而不是与体重的2/3次方

19、。这就是偏差的来源。我们下面就来一一地算一算。以大鼠为例。设人的剂量为X mg/kg，体重70kg.体重为150g时：按折算系数算：大鼠的剂量 6.3 X mg/kg , 150g大鼠的总给药量为：0.156.3 X mg/kg0.945X mg/kg按体表面积计算：大鼠的体表面积0.09（0.15）2/3=0.02525人的体表面积1.722体表面积比（大鼠人）0.025251.722=0.01466180g大鼠的总给药量为：X mg/kg700.01466=1.0262 X mg/kg体重为180g时：按折算系数算：大鼠的剂量 6.3 X mg/kg , 180g大鼠的总给药量为：0.18

20、6.3 X mg/kg1.134 X mg/kg按体表面积计算：大鼠的体表面积0.09（0.18）2/3=0.02853人的体表面积1.722体表面积比（大鼠人）0.028531.722=0.0166180g大鼠的总给药量为：X mg/kg700.0166=1.162 X mg/kg体重为250g时：按折算系数算：大鼠的剂量 6.3 X mg/kg ,250g大鼠的总给药量为：0.256.3 X mg/kg1.575 X mg/kg按体表面积计算：大鼠的体表面积0.09（0.25）2/3=0.03555人的体表面积1.722体表面积比（大鼠人）0.035551.722=0.02064250g大

21、鼠的总给药量为：X mg/kg700.02064=1.4445 X mg/kg体重为300g时：按折算系数算：大鼠的剂量 6.3 X mg/kg , 300g大鼠的总给药量为：0.36.3 X mg/kg1.89 X mg/kg按体表面积计算：大鼠的体表面积0.09（0.3）2/3=0.04017人的体表面积1.722体表面积比（大鼠人）0.040171.722=0.02333250g大鼠的总给药量为：X mg/kg700.02333=1.6331 X mg/kg体重为350g时：按折算系数算：大鼠的剂量 6.3 X mg/kg , 350g大鼠的总给药量为：0.356.3 X mg/kg2.

22、205 X mg/kg按体表面积计算：大鼠的体表面积0.09（0.35）2/3=0.04454人的体表面积1.722体表面积比（大鼠人）0.044541.722=0.02586250g大鼠的总给药量为：X mg/kg700.02586=1.8102 X mg/kg从上述计算我们是不是看出了一点规律？那就是，当大鼠体重小于200g时，按折算系数算出来的结果比按体表面积的结果要偏小；而大鼠体重大于200g时，按折算系数算出来的结果比按体表面积的结果要偏大。推广一下，当实验动物体重小于标准体重时，按折算系数算出来的结果比按体表面积的结果要偏小；而当实验动物体重大于标准体重时，按折算系数算出来的结果比

23、按体表面积的结果要偏大。哪一种计算结果更准确呢？当然是按实际的体表面积来算。哪一种计算方法更方便呢？当然是按折算系数来计算。尤其是对非药理、实验动物专业方面的战友来说。那么，二者的误差有多大？我们该怎么样调整？ 下面我们就谈一谈两种计算等效剂量方法的误差问题。从上面我们已经知道按折算系数计算会产生误差。这种误差应该说是属于系统误差。是由于这个公式本身给我们的实验带来的误差。还有一种误差是我们在实验中实际给药时，由于称体重、给药时的不准而产生的，那就不是我们在这里要探讨的问题了。我们仍以大鼠为例来讨论这个误差问题。设人的剂量为U mg/kg, 体重为70kg。设大鼠的体重为X kg, 按折算系数

24、计算得出的Xkg大鼠的用药量为Y1。则：Y1=U 6.3X=6.3UX按实际体面表面计算得出的kg大鼠的用药量为Y2。Y2=0.09*()2/3/1.722U 70=3.66U(X)2/3这样，我们就构筑了两个函数关系式。函数Y1是一个正比例函数，其值是与X成直线相关的。函数Y2是一个指数函数，其值是随X增大的，但不成直线。这两个函数在什么时候相等呢？很显然，就是当X0.2的时候。因为折算系数是当大鼠体重为0.2kg时来计算的。根据前面计算的结果，我们可以预测到：当X0.2时，函数Y2在Y1的下方。如下图所示：我们知道，一般用于实验的大鼠，其体重大多在150350g之间。常常选用的是18022

25、0g的大鼠。如下图矩形框所示。 下面我们来计算误差。这个误差应为相对误差。令: 按折算系数计算的剂量A按实际体表面积计算的剂量B相对误差（AB）B100%=A/B-1很显然，这个相对误差是有正负的。当X0.2时，误差为正。因A=Y1=6.3X,B=Y2=3.66(X)2/3这样，我们就可以以X为自变量，以相对误差为因变量，再构筑一个函数Y3。Y6.3X3.66(X)2/3-1=1.72(X)1/3-1现在我们得到了这样一个简单的函数关系式。有什么用呢？我们可以这个来估算按折算系数计算的剂量与实际相差多少。如果相差不大，我们认为是可以接爱的。从图上我们可以直观地看出，当大鼠体重在200300g时

26、，误差不到20%.在200g以下，是负的误差。体重（kg） 相对误差0.1-0.2016467210.11-0.1758757850.12-0.1516230460.13-0.1286829130.14-0.1068910140.15-0.0861136310.16-0.066240340.17-0.047178780.18-0.0288508180.19-0.0111897020.20.0058621020.210.0223545760.220.0383314470.230.0538312160.240.0688879820.250.0835321030.260.0977907390.270

27、.11168830.280.1252468110.290.1384862230.30.1514246740.310.1640787060.320.1764634510.330.1885927960.340.2004795120.350.2121353820.360.2235712970.370.2347973490.380.2458229080.390.2566566950.40.2673068360.410.2777809210.420.2880860510.430.2982288780.440.3082156470.450.3180522240.460.3277441320.470.337

28、2965770.480.3467144690.490.3560024480.50.365164905从以上数据可知：当大鼠体重在170230g范围内，按折算系数计算剂量的相对误差在5%以内；当大鼠体重在150260g范围内，按折算系数计算剂量的相对误差在10%以内；当大鼠体重在120300g范围内，按折算系数计算剂量的相对误差在15%以内；当大鼠体重在100340g范围内，按折算系数计算剂量的相对误差在20%以内。我们大多数情况下，大鼠在实验期间的体重在180250g。这样，我们按折算系数算出来的剂量，其相对误差不会超过10%.基本上能接受。如果比较均匀，在180220g，则相对误差在5%以内

29、。这是完全可以接受的。至此，我们是否明白了？那就是说：药理实验方法学所编的等效剂量折算表，按体重给药，只要大鼠体重相差不是很大，其误差是可以接受的。这个表的编制，就是为了方便广大科研工作者。如果大鼠体重达300g以上，尤其是达350g以上的时候，我们可以选择用实际体表面积来算。我们知道，要把体重转化成体表面积，要用到计算器。这在我们给药的时候带来很大的不便。那么，如果我们真的一定要很严谨，坚持要按实际体表面积给药的话，我们如何快速、简便地算出剂量呢？其实很简单，我们可以根据上述理论的结果来进行修正。凡体重在250300g之间的，误差按10%计算。即：ABB0.1。我们可以直接按折算系数，算出A的值。而B才是我们需要的真正最接近实际体表面积的值。易知：B0.9A. 那就是说，在这个体重范围内的大鼠，剂量打九折就行了。凡体重在300350g之间的，误差按15%来算。B0.87A。剂量为八点七折。