关于非临床毒理研究中临床病理学指标严重程度的判定

临床病理学评估（如血液学、临床化学、凝血功能和尿液分析）是非临床毒理研究中的常规项目。其核心作用有两点：一是识别与受试物相关的效应，二是为评估人体安全风险提供参考。

在临床病理学报告中，通常会用定量和/或定性描述来体现临床病理学指标变化的严重程度。

定量描述以数值形式呈现，常见的有倍数变化或百分比差异，计算简单且便于在个体动物间或组间进行比较。但它存在显著局限性，比如不同指标或物种在生物学、生理变异性上存在固有差异，且各自有独特的动态范围，同一幅度的变化在不同指标中可能具有完全不同的生物学意义。这会导致经验不足的科研人员难以将变化幅度与生理相关性正确关联，可能仅依据数值幅度错误判断临床病理学指标变化的重要性。例如，胆红素升高100%（在多数实验动物中通常视为轻微变化），在经验不足的研究者眼中，可能比钠降低15%（可能被视为具有潜在生理影响的“显著”变化）更受重视。

定性描述能让报告撰写者整合所有相关因素，形成简洁的描述结果。这些因素包括变化幅度（绝对值、均值、中位数、与同期对照/基线的倍数变化或百分比差异），以及在健康与疾病预期变异性背景下的生物学相关性。它还有两大突出优势：一是读者无论临床病理学领域的经验和专业水平如何，都能轻松理解；二是使用灵活，既可单独使用（用于说明临床病理学指标差异的幅度及病理生理相关性），也可与定量描述结合使用。

Labcorp、Johnson & Johnson、Alta Sciences Preclinical、Moderna等公司结合团队经验，通过关键临床病理学指标实例，提供了关于定性严重程度描述相关的见解，一起来看下。

当前状况与标准化方法的需求

目前，虽然已有监管指南指导非临床安全性研究中的临床病理检测，但对于如何在研究报告中呈现临床病理变化，尚缺乏明确的指导。然而，申办方和监管机构的审评人员普遍认为，一份高质量的临床病理报告应提供关于临床病理变化毒理学重要性的背景信息。仅仅指出临床病理指标的“升高/降低”或“高于/低于”对照值，并标注统计显著性（如有），通常是不够的，可能导致对变化的误解或对毒性特征的误判。

为了提供这种背景信息，参与数据解读的科学家通常会在报告中结合使用定量描述和定性描述，以说明临床病理变化的程度和重要性。

兽医临床病理学家被认为是这方面的专家，即SMEs（subject matter experts），具备独特资质，能够解读各种动物种属的传统临床病理指标以及非传统或新型生物标志物。他们还与其他参与药物安全性评估的专业人员（如解剖病理学家、毒理学家、临床兽医和生物学家）协作，确保试验药物安全性信息的准确传达。

然而，目前生物制药行业中可用的兽医临床病理学家数量不足以支持所有非临床安全性研究，许多公司和全球范围内的政府监管机构并未配备兽医临床病理学家。在这种情况下，这些职责通常由其他科学家（如解剖病理学家或毒理学家）承担。但对于复杂的数据集，仍建议咨询兽医临床病理学家。

以下内容旨在帮助所有参与非临床研究的科学家，特别是那些在兽医临床病理数据解读方面经验较少者，更准确地对严重程度定性。

随着越来越多的制药公司将非临床研究外包给CRO，临床病理报告的一致性问题变得愈发重要。由于参与数据解读和报告撰写的人员可能更多，报告写作风格和定性描述的使用可能出现更大差异。通过采用本文所述的方法，在定性描述的基础上辅以定量描述（如百分比变化或倍数变化），通常有助于在不同研究和时间点之间比较毒性特征。

定量与定性描述的比较

临床病理原始数据通常由自动化分析仪器生成，大多数为数值型数据（离散或连续，如血糖或白蛋白浓度），仅有一小部分为分类数据（如尿液颜色、尿试纸的半定量结果：1+、2+、3+、4+）。

定量描述的定义与计算方法：定量描述表示相对于同期对照组或基线（给药前）值的变化幅度，通常以倍数变化（fold change）或百分比差异（percent change）表示。

计算公式如下：

倍数变化=给药后值÷对照值

百分比差异/变化=（给药后值−对照值）÷对照值×100%

在报告数值变化时，科学家通常需选择使用同期对照组均值（常用于小动物研究）或基线值（给药前，常用于大动物研究）作为比较基准。若基线值有多个时间点，应选用最接近给药前的值，而非平均值。报告中应明确说明所使用的比较基准。

需要注意的是，历史对照数据或参考范围通常范围较宽，不适合用于定性严重程度的判断。此外，虚拟对照组正被提出作为同期对照的替代方案，但这仍属新兴方法，其科学严谨性尚未得到充分验证。

那定性描述又指什么呢？定性描述通常是一个主观判断过程，除了数值变化外，还需考虑以下因素：实际测得的分析物值；已知的变异来源；试验药物类别或作用机制的预期效应。

定量描述和定性描述的区别如下表所示。

定性严重程度的定义与判定方法

在临床病理报告中，可通过定性严重程度描述和/或数值变化表格来呈现临床病理变化的病理生理相关性。以下是临床病理报告中常用的定性描述的一般概念和基本定义。此处所说的“生物学变异”是指在一组健康动物中可能观察到的差异，考虑因素包括种属/品系、年龄、性别、来源等。

定性严重程度描述的定义：

使用严格数值截断（“通用范围”）的挑战

在非临床毒性研究中，为每个临床病理指标设定统一的数值截断（如倍数变化或百分比变化）来分配严重程度存在诸多挑战。因为相同幅度的变化在不同指标、不同种属、甚至不同检测方法下，其病理生理意义可能差异巨大。这些差异会显著影响某一变化幅度所对应的定性严重程度描述。

因此，建议在定性描述严重程度时考虑以下因素：1）使用一致的对照基准（如同期对照或基线值）；2）统一应用严重程度描述的定义；3）考虑该指标在特定种属中的预期生物学/生理变异，以及研究操作对结果的影响。

严重程度定性的一般考虑

与受试物无关的变化（如由研究操作、前处理或分析因素引起）通常无需使用严重程度描述。这些变化可在报告中提及，以提供背景信息。

变化的幅度（相对于基线和/或同期对照，通常基于分析物的绝对值）是判断定性严重程度的主要因素之一。

此外，还需考虑以下因素：1）各指标在健康状态下的预期变异性（个体内和个体间变异、分析误差）；2）特定种属的生物学特征；3）研究设计和操作对数据的潜在影响。

各指标独特的生物学与生理学变异

指标严重程度的判定，受其绝对/实际数值、预期生理与生物学变异及动态范围的显著影响。不同指标的生理范围差异较大，直接导致相同幅度变化可能对应不同严重程度。

生理范围宽的指标（如白细胞计数、细胞因子浓度），易出现较大幅度波动，部分细胞因子浓度甚至可升高数百倍。因此，这类指标即使出现50%（1.5倍）的升高，通常也被视为轻微变化。

生理范围窄、受严格调控的指标（如钙），微小变化即可能产生明显生理影响。例如，钙浓度升高50%可能导致软组织矿化，会被判定为显著变化。

绝对数值的重要性。对部分指标而言，绝对数值比变化幅度更能决定严重程度。以胆红素为例：基线值0.1mg/dL升至治疗后0.5mg/dL，与基线值1.0mg/dL升至治疗后5.0mg/dL，两者变化幅度均为400%。但5.0mg/dL的胆红素浓度已足以引发黄疸，存在肝胆损伤风险，病理生理意义与0.5mg/dL截然不同。因此，绝对数值是部分指标评估中不可或缺的因素。

物种差异的影响

不同物种在特定临床病理学指标上存在明显差异，这种差异会直接改变指标异常的判定标准，常见于酶活性、血液学指标等领域。

酶活性的物种差异以丙氨酸氨基转移酶（ALT）为例：健康非人灵长类动物（NHPs）的ALT活性因正常生物学变异，可在20-150U/L范围内波动。而犬和大鼠，动物间生物学变异较小，ALT活性正常范围更低（犬约20-80U/L，大鼠约20-50U/L）。若犬或大鼠的ALT活性达到150U/L，通常被视为具有重要临床意义的异常，远高于NHPs的判定阈值。

血液采集相关的物种差异，多次采血或连续放血可能导致红细胞量减少，并引发再生反应（如网织红细胞计数升高），这种医源性影响在不同物种中表现不同：啮齿类动物体型小、循环血量少，受该因素影响更显著，尤其与犬等物种相比。非人灵长类动物常被用于生物治疗药物研究，需更频繁、更大体积地采血（以评估抗药抗体及其他新型生物标志物），导致其相关指标变异度更大。

其他影响因素

除指标特性与物种差异外，研究流程、对照组数据及指标自身特性也会影响严重程度判定，需综合考量以避免误判。

同期对照组数据的参考价值：研究操作（如采血导致的血容量流失、给药、动物处置、麻醉）可能影响临床病理学指标，需结合同期对照组的变化趋势，区分指标变化是由受试物还是其他研究相关操作导致。例如，红细胞量较基线下降25%，若单独看可能被判定为轻度变化；但如果同期对照组因多次采血下降15%，则受试物实际导致的下降约为10%（相对对照），更可能被判定为轻微变化。

判定可基于组水平或个体动物，其中个体动物评估对大型动物尤为重要——这类动物通常组规模小、生物学变异大，且可能仅个别动物出现异常，难以在组均值中体现。

部分指标判定的局限性：部分临床病理学指标因自身特性，难以或无法进行严重程度判定，常见情况包括：健康状态下正常参考值极低（如尿比重、犬和啮齿类动物的绝对大型未染色细胞计数、嗜碱性粒细胞计数）；或者指标结果依赖其他指标（如白蛋白/球蛋白比值）；特定物种中活性极低或无明确参考意义（如犬和啮齿类动物的γ-谷氨酰转移酶活性）。

关键临床病理学指标的定性描述实例解析

本部分通过具体实例，详细说明不同临床病理学指标（包括各类指标的降低与升高）在定性描述使用上的原则、数值参考范围及注意事项。

定性描述使用的核心原则与注意事项

在解读本节实例及文中提及的数值阈值时，需明确以下前提：

判定的主观性与上下文依赖性：不同严重程度描述的数值范围存在固有重叠，判定时需结合研究整体背景、科研人员的经验与专业知识。例如，指标“X”降低10%-19%为“轻度”、降低20%-39%为“中度”，但接近阈值的19%与20%在幅度上几乎一致，最终描述的选择具有主观性。属于常见且可接受的情况，即可接受的判定差异。

严重程度判定需综合考量4个关键因素：指标变化幅度、分析物的绝对数值与动态范围、分析物在健康与疾病状态下的预期变异（个体内、个体间），以及其他变异来源（如年龄相关变化、操作相关变化）。

指标变化方向的针对性：部分指标（如脂质、葡萄糖、电解质浓度）的升高与降低均有意义，而部分指标（如AST、ALT活性）仅单一方向的变化具有毒理学相关性。因此，升高与降低对应的严重程度描述需分开讨论。

各类临床病理学指标降低的定性描述实例

指标降低的最大幅度理论上可接近100%，但对维持生理功能或稳态至关重要的指标，大幅降低通常难以耐受。以下为不同类别指标降低的具体参考原则：

1.血液学与凝血功能指标

这类指标反映血细胞状态及变化对生理功能的影响，需结合绝对数值、变化速度及物种差异判定。

红细胞相关指标（红细胞计数、血红蛋白浓度、血细胞比容）

核心意义：血红蛋白水平对维持氧气运输能力至关重要，降低超过50%-60%较为罕见，可作为“显著降低”的上限。

变化速度的影响：血红蛋白浓度或血容量快速下降对健康影响更大，而缓慢下降时动物可能产生适应。

参考范围：降低5%-9%为“轻微”，10%-19%为“轻度”，20%-39%为“中度”，40%-59%为“显著”；若降低超过60%且伴随白蛋白浓度下降，提示急性失血，可判定为“严重”（易引发氧气运输能力下降相关临床症状）。

血小板计数

参考范围：可参考红细胞相关指标的降低范围，但需根据血小板固有变异及“出血风险临界值”调整。

物种差异：犬血小板计数<50,000/μL时出血倾向增加，<10,000/μL时风险更高；小鼠血小板计数<25,000/μL时出血风险显著升高，大鼠与NHPs适用类似标准。

此外，在非临床毒性研究中，动物血涂片常出现样本质量问题和血小板聚集现象，这可能导致血小板计数呈现显著变异性。由于变异性较高，可能难以可靠识别与供试品相关的较小幅度变化，因此“轻微（minimal）”的判定标准可设定为较基线值和/或对照组值下降约20%至30%。不过在某些情况下，尤其是对于啮齿类动物，若数据变异性较低且样本量较大，则有可能识别出幅度更小（低于20%至30%）的供试品相关变化。

白细胞计数

常见诱因：抗癌药物或细胞周期干扰剂常导致白细胞计数降低，因这类药物抑制细胞分裂与造血功能。

中性粒细胞：降低>80%-90%（或绝对计数<1000/μL）会使犬易发生继发感染，可判定为“显著”或“严重”降低；该阈值不适用于啮齿类与NHPs（其正常中性粒细胞计数更低或变异更大）。

淋巴细胞：绝对计数接近100%降低会削弱免疫功能、增加感染风险，但风险通常低于中性粒细胞的显著降低。

其他白细胞亚群（单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、大型未染色细胞）：健康动物中这类细胞计数本就极低，降低幅度难以评估。

凝血时间（活化部分凝血活酶时间[aPTT]、凝血酶原时间[PT]）

特点：非临床毒理研究中罕见缩短，且机制常不明确；仅当受试物属于已知会缩短凝血时间的类别（如活化凝血因子类）时，才可能归因于受试物。

判定局限性：实验动物的PT与aPTT检测未针对高凝状态优化，敏感性较低；且观察到的缩短幅度通常较小，无需使用严重程度定性。

2.临床化学指标

这类指标反映血清（血浆）中生物标志物状态及对病理生理的影响，部分指标的绝对数值是判定核心。

白蛋白浓度

核心功能：维持血液胶体渗透压，降低超过50%-60%在多数物种中罕见。

绝对数值临界值：<2.0g/dL时动物易发生被动水肿，可作为“显著降低”的界限。

钙浓度

关联因素：钙浓度受白蛋白浓度影响（因存在蛋白结合部分），变化趋势与白蛋白一致。

核心功能：钙离子对肌肉收缩至关重要，较基线/对照急性降低>40%-50%虽罕见，但常伴随临床症状，可判定为“显著降低”。

葡萄糖浓度

特点：大幅降低（如>80%）少见，但极低浓度下未及时干预可能致命。

判定调整：需根据实际风险调整葡萄糖降低的严重程度描述，不能仅依赖固定数值范围。

电解质（钠、氯、钾）

钠与氯：降低具有生物学意义，升高多因脱水（可作为体液不足的标志）；降低>15%-20%罕见且常伴随临床症状，可判定为“显著降低”；啮齿类动物电解质数值稳定、每组数量多，可识别<3%的降低。

钾：升高与降低均有意义—升高影响心脏功能，可能导致心律失常；降低与肌肉无力、痉挛、头晕相关。

动态范围差异：钾基线值低（约4-6mmol/L），动态范围比钠（约140-145mmol/L）、氯（约100-105mmol/L）更广。例如，钾降低10%（如从5.0mmol/L降至4.5mmol/L）属于正常生物变异，而钠降低10%（如从145mmol/L降至130mmol/L）可判定为“中度降低”。

各类临床病理学指标升高的定性描述实例

根据指标的生物变异度与动态范围，可将升高的指标分为三类，每类对应不同的原则：

1.高生物变异度、宽动态范围指标

这类指标变异大、可出现大幅升高，需以倍数变化为主要判定依据，常见例子包括细胞因子、心肌肌钙蛋白浓度，肝/肌酶活性，白细胞计数，胆红素、尿素氮、肌酐浓度等。

动态范围差异：细胞因子与心肌肌钙蛋白的动态范围最大，酶活性与总白细胞计数次之，单核细胞计数与肌酐浓度最小。

实例：肝酶（AST、ALT）与肌酶（CK）

幅度特点：升高可高达基线/对照的100倍，通常用倍数变化描述；<2倍（<100%）升高极少有意义。

参考范围：2-3倍升高为“轻微”，4-8倍为“轻度”，9-15倍为“中度”，>15倍为“显著”。

其他指标：肝胆酶（ALP、GGT）、白细胞计数、胆红素、尿素氮、肌酐的最大升高通常<10倍。个别例外情况，如健康犬与大鼠的GGT活性极低（通常<3U/L），可出现更大幅度升高。

2.中等生物变异度、中等动态范围指标

多数临床病理学指标属于此类，需结合数值范围与物种差异判定，常见例子包括红细胞相关指标、网织红细胞与血小板计数、血清蛋白、脂质、葡萄糖、矿物质（钙、磷、镁）浓度，纤维蛋白原浓度及凝血时间。

葡萄糖浓度

幅度特点：升高可超过100%，但>400%极为罕见，400%可作为“显著升高”的上限。

参考范围：升高10%-29%为“轻微”，30%-99%为“轻度”，100%-399%为“中度”，>400%为“显著”。

物种与操作影响：NHPs的葡萄糖变异比犬大；小鼠与大鼠（尤其未禁食或采血前吸入二氧化碳）的葡萄糖变异大，难以识别小幅升高。

凝血时间与纤维蛋白原浓度

凝血时间（aPTT、PT）：双向变化均有意义，但变异大（10%的延长/缩短无意义），且受分析前/分析变量影响大；非临床研究中常见小幅升高（10%-20%），延长40%-50%也可能无凝血相关症状，仅当有临床症状或符合受试物作用机制时，才归因于受试物。

纤维蛋白原：升高常与炎症急性期反应相关，显著升高可达4-5倍，<2倍升高更常见。

红细胞相关指标与白蛋白浓度

升高多为血液浓缩导致的相对升高（属于继发效应），难以直接归因于受试物。

仅当受试物诱导红细胞生成时可能出现真实性的升高，小幅升高通常无健康风险；升高>50%-60%会因循环中红细胞过多导致血液黏度增加，产生不良生理效应。

3.低生物变异度、窄动态范围指标

以电解质为代表，这类指标对稳态至关重要，需严格维持在窄范围内，判定时需区分指标类型与诱因。

钠与氯：升高通常不反映受试物毒性，多为血液浓缩导致，无需使用严重程度描述。

钾：升高虽罕见，但存在健康风险（尤其升高>100%时）；小幅升高可能因血液浓缩，大幅升高可能因细胞损伤（如横纹肌溶解）释放胞内钾、溶血（红细胞钾浓度高的物种）或代谢性酸中毒（胞内钾转移至胞外）。

分析变异考量：电解质检测常用离子选择电极，存在“分析漂移”导致日间变异，需结合同期对照排除干扰、识别受试物相关变化。

严重程度描述与有害性判定的关系

严重程度描述的核心用途是在分析、生物、生理和病理变异的背景下，描述指标偏离正常范围的程度。它与“有害性（Adversity）”并非同义，具体需明确以下两点：

无直接关联：中度或显著的指标变化，并不等同于有害性发现。多数临床病理学指标的变化，单独来看很少被判定为有害；且在临床病理学报告中，通常不涉及有害性判定。

唯一例外情况：“严重（severe）”这一类别极少使用，通常仅用于描述已导致（或关联）发病、功能障碍的指标变化——这类变化可能被视为有害。

通过临床病理学数据判定毒性反应是有一定挑战的。比如单纯的ALT、AST、LDH变化通常不视为有害反应，可以作为组织损伤的biomarker，需要结合其它临床病理参数及组织病理学数据共同确认。不过，像总蛋白、白蛋白这类体现肝功能的参数，低于一定数值可判定为有害反应。

严重程度描述与统计学显著性的区别

统计学分析的作用是识别“与同期对照存在差异，且随机发生概率低”的指标变化，但它不能直接用于支持“受试物关联性”或“严重程度判定”，具体原因如下：

P值无直接意义：预设的统计学显著性P值阈值（如P<0.05、P<0.01、P<0.001），无法体现“受试物关联性”的证据强度，也不能作为严重程度描述的判定依据。

统计模型存在局限性：统计学显著性检验常因不满足模型假设导致结论偏差，这些假设包括：合适的每组动物数、匹配的数据类型、独立随机抽样、正态分布、方差齐性。

未覆盖数据全貌：非临床毒性研究中常规使用的统计学显著性检验，无法评估数据的整体情况及固有变异。例如，指标随时间的变化趋势、变化模式，以及在健康与疾病变异范围内，各参数独特的预期信噪比值，均未被纳入分析。

总结

目前尚无已发表的标准，规定临床病理学报告中定性或定量描述的使用方法，但在非临床毒性研究中，这些描述常被用于表达临床病理学指标变化的幅度。

定量描述计算简便，但单独使用时，难以充分传递变化的生物学或病理生理相关性。定性描述可弥补定量描述的不足，但其判定过程具有主观性，需要使用者具备临床病理学相关的培训、经验与专业知识。

本文结合兽医临床病理学家的经验，阐述非临床毒理研究中定性严重程度描述的判定流程，分析各类影响因素及注意事项，值得借鉴。

引自：Toxicologic Pathology Forum*: Opinion on Qualitative Severity Descriptors to Express Magnitude of Changes in Clinical Pathology Endpoints in Nonclinical Toxicity Studies

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