АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Общая методология

Прочитайте:
  1. I ОБЩАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ
  2. I ОБЩАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ
  3. I ОБЩАЯ ЧАСТЬ.
  4. I. ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
  5. I. ОБЩАЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЯ
  6. I. Общая психопатология.
  7. I. Общая часть Глава 1. Исторический очерк
  8. I. Общая часть.
  9. I.. Общая часть
  10. IV. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРУСОВ

Экотоксикометрия раздел экотоксикологии, в рамках которого рассматриваются методические приемы, позволяющие оценить (пер­спективно или ретроспективно) экотоксичность ксенобиотиков.


Все виды классических количественных токсикологических иссле­дований в полной мере используются для определения экотоксичности ксенобиотиков.

Острая токсичность экополлютантов определяется эксперимен­тально на нескольких видах, являющихся представителями различных уровней трофической организации в экосистеме (водоросли, растения, беспозвоночные, рыбы, птицы, млекопитающие). Агентство по защите окружающей среды США требует при определении критериев качества воды, содержащей некий токсикант, определения его токсичности, по крайней мере, на 8 различных видах пресноводных и морских организ­мов (16 тестов).

Неоднократно делались попытки ранжировать виды живых су­ществ по их чувствительности к ксенобиотикам. Однако для различных токсикантов соотношение чувствительности к ним живых существ раз­лично. Более того, использование в экотоксикологии «стандартных ви­дов» представителей определенных уровней экологической организации для определения экотоксичности ксенобиотиков с научной точки зрения некорректно, поскольку чувствительность животных, даже близких ви­дов, порой отличается очень существенно.

Зависимость доза-эффект (эпидемиологический подход). Спек­тры проявлений токсического процесса определяются строением токси­канта. Однако выраженность развивающегося эффекта является функ­цией количества действующего агента. В качестве вредного агента мо­гут рассматриваться токсичные вещества, биологические субстанции, проникающая радиация и другие повреждающие факторы. В качестве эффектов могут учитываться самые разнообразные признаки. Напри­мер, летальный исход, выход показателя за пределы биологической нормы и т.п. Для обозначения количества вещества, действующего на биологический объект, используют понятие – доза (воздействующая доза). Вид повреждающего агента и путь поступления воздействующей дозы могут быть самыми разнообразными. Воздействующую дозу мож­но непосредственно измерить при помощи технических средств и выра­зить в соответствующих единицах (мг/кг, мг/м3, грей, кл/кг и т.д.). На­пример, введение в желудок крысе весом 250 г и кролику весом 2000 г токсиканта в количестве 500 мг означает, что животным введены дозы, равные соответственно 2 и 0,25 мг/кг. Воздействующая доза имеет нормальное распределение и характеризуется средним значением и дисперсией, обусловленной погрешностью ее измерения. Зависимость «доза-эффект» может быть прослежена на всех уровнях организации живой материи: от молекулярного до популяционного. При этом в по­давляющем большинстве случаев будет регистрироваться общая зако­номерность: с увеличением дозы – увеличивается степень повреждения системы; в процесс вовлекается все большее число составляющих еѐ


элементов. В зависимости от действующей дозы практически всякое вещество в определенных условиях может оказаться вредным для орга­низма.

На проявление зависимости «доза-эффект» оказывает существен­ное влияние внутри- и межвидовая изменчивость организмов. Действи­тельно, особи, относящиеся к одному и тому же виду, существенно от­личаются друг от друга по биохимическим, физиологическим, морфоло­гическим характеристикам. Эти отличия в большинстве случаев обу­словлены их генетическими особенностями. Еще более выражены, в силу тех же генетических особенностей, межвидовые различия. В этой связи дозы конкретного вещества, в которых оно вызывает повреждение организмов одного и того же и, тем более, разных видов, порой очень существенно различаются. Следовательно, зависимость «доза-эффект» отражает свойства не только токсиканта, но и организма, на который он действует. На практике это означает, что количественную оценку ток­сичности, основанную на изучении зависимости «доза-эффект», следует проводить в эксперименте на различных биологических объектах и обя­зательно прибегать к статистическим методам обработки получаемых данных.

Не следует путать соотношение «доза-эффект» с зависимостью «доза-реакция», последняя определяет степень изменения выбранного показателя по сравнению с нормой. Реакция может измеряться либо в абсолютных единицах, либо в относительных (проценты).

При установлении какого-либо критического уровня показателя нормы (контроля) и вычислении частоты его превышения в эксперимен­тальной выборке зависимость «доза-реакция» превращается в зависи­мость «доза-эффект» или функцию эффективности по заданному при­знаку. Функция эффективности состоит из совокупности точек. Каждая точка формируется по причине существования у тест-объектов индиви­дуальных особенностей (индивидуальной чувствительности), что в ко­нечном итоге приводит либо к появлению регистрируемого признака, либо к его отсутствию при воздействии заданной дозы исследуемого фактора.

Наиболее распространенный способ определения зависимости «до­за-эффект» в группе состоит в формировании в этой группе подгрупп. Животным, входящим в подгруппу, токсикант вводят в одинаковой до­зе, а в каждой последующей подгруппе доза увеличивается. Формиро­вание подгрупп должно осуществляться методом случайных выборок. С увеличением дозы будет увеличиваться часть животных в каждой из подгрупп, у которых развился оцениваемый эффект. Получаемую при этом зависимость можно представить в виде кумулятивной кривой час­тот распределения, где количество животных с положительной реакци-


ей на токсикант (часть общего количества животных в подгруппе) явля­ется функцией дозы (рис. 2).

Рис. 2. Типичная кривая доза-эффект для группы животных,

симметричная относительно средней точки (50% ответ). Основные

значения ответа группы на токсикант сосредоточены вокруг

среднего значения

В большинстве случаев график представляет собой S-образную кривую log-нормального распределения, симметричную относительно средней точки. Можно выделить ряд важных характеристик этой кри­вой, которые целесообразно учитывать при интерпретации получаемых результатов.

1. Центральная точка кривой (значение 50% ответа) или средняя эффективная доза (ЕД50) представляет собой расчетную статистиче­скую величину, которая также имеет нормальное распределение и ха­рактеризуется средним значением и дисперсией. Эффективная доза рас­считывается по значениям вероятностей эффекта, и ее дисперсия вклю­чает как погрешность воздействовавшей дозы, так и погрешность эф­фекта. Эффективная доза в каждой точке функции обозначается опреде­ленной категорией, соответствующей вероятности эффекта. Если оце­ниваемый эффект – летальность животных в группе, эта точка обозна­чается как среднесмертельная доза. Множество эффективных доз собст­венно и составляют функцию эффективности.

2. Чувствительность большинства животных в популяции близка среднему значению. Интервал доз, включающий основную часть кривой вокруг центральной точки, иногда обозначается как «потенция» препа­рата.

3. Небольшая часть популяции в левой части кривой «доза-эффект»
реагирует на малые дозы токсиканта. Это группа сверхчувствительных


или гиперреактивных особей. Другая часть популяции в правой части кривой реагирует лишь на очень большие дозы токсиканта. Это мало­чувствительные, гипореактивные или резистентные особи.

4. Наклон кривой «доза-эффект», особенно вблизи среднего значе­ния, характеризует разброс доз, вызывающих эффект. Эта величина ука­зывает, как велико будет изменение реакции популяции на действие токсиканта с изменением действующей дозы. Крутой наклон указывает на то, что большая часть популяции будет реагировать на токсикант примерно одинаково в узком диапазоне доз, в то время как пологий на­клон свидетельствует о существенных различиях в чувствительности особей к токсиканту.

Форма кривой и еѐ экстремальные точки зависят от целого ряда внешних и внутренних факторов, таких как состояние механизмов ре­парации повреждений, обратимость вызываемых эффектов и т.д. Так, токсический процесс может не развиваться до тех пор, пока не истощат­ся механизмы защиты организма от действующего токсиканта, не на­ступит насыщение процессов биохимической детоксикации. Точно так же насыщение процессов образования токсичных метаболитов из ис­ходного ксенобиотика может явиться причиной выхода кривой «доза-эффект» на плато.

Традиционно в токсикологии сложилось естественное убеждение в том, что при увеличении дозы яда вероятность появления ожидаемого эффекта должны возрастать, приближаясь к единице. Именно так и про­является на живых организмах токсическое действие абсолютного большинства вредных веществ и ядов. По этому поводу еще A. Albert (1958) заметил (По: С.В. Криштопенко и др., 2001): «Разве кто-нибудь должен ожидать уменьшения токсического эффекта любой биологиче­ски активной субстанции по мере того как концентрация повышается? Тем не менее, на нескольких примерах обнаруживается, где это проис­ходит». В определенных диапазонах испытания доз зависимость «доза-эффект» принимает нелинейный вид и совершенно не поддается мате­матическому анализу при помощи традиционных методов.

По сведениям, приведенным в работе М.Г. Домшлаг (1998), по ре­зультатам экологических исследований установлена нелинейная (бимо­дальная, инвертированная, V-образная, включающая отрезки с суперли­нейностью, сублинейностью и линейностью) зависимость «концентра­ция (доза) – эффект» при воздействии химических мутагенов, токсич­ных соединений и низкоинтенсивного облучения (По: С.В. Криштопен-ко и др., 2001).

Такое явление получило в токсикологии название «парадоксальной токсичности». Считается, что его происхождение обусловлено одновре­менной реализацией разных механизмов токсичности и проявлениями за­щитных реакций организма (например детоксикация вредных веществ). В


этом смысле ничего необычного (парадоксального) в токсодинамике таких агентов нет. В отдельных случаях неизвестны механизмы реализации дан­ных эффектов. Под самим термином «парадоксальная токсичность» следу­ет понимать явление уменьшения вероятности проявления регистрируемо­го признака (эффекта) в экспериментальной выборке тест-объектов при последовательном увеличении доз вредных агентов.

Термин «парадоксальная токсичность» применяется для характери­стики токсикантов. В этом случае, если в качестве регистрируемого признака используются иные показатели, то зависимость «доза-эффект» определяется общим термином «парадоксальная эффективность».

Парадоксальная функция эффективности является частным случаем зависимости «доза-эффект». В двумерной системе координат она в каж­дой точке отражает вероятность появления регистрируемого признака при воздействии испытанной дозы. На оси абсцисс фиксируются испы­танные дозы, а на оси ординат – вероятности (частоты) эффектов после воздействий этих доз. Признак учитывается в альтернативной форме (1 – есть проявление признака, 0 – нет проявления признака) с исполь­зованием терминов «частота» и «вероятность» эффекта.

Частота эффекта – это относительная величина, выраженная в до­лях единицы или в процентах и найденная экспериментально путем от­ношения числа тест-объектов, у которых проявился указываемый при­знак, к общему числу тест-объектов в экспериментальной группе.

Вероятностью эффекта называется прогнозируемая относительная величина, вычисленная при помощи статистических методов и также выраженная в относительных единицах или в процентах. Например, для перевода значений частот эффектов в величины вероятностей применя­ется формула Ван-ден-Вердена:

P = n +1/ N +2,

где n – число объектов в выбранной группе,

N – общее число объектов в исследованной выборке животных.

Количественное значение частоты эффекта характеризует вероят­ность встречаемости в экспериментальной выборке тест-объектов инди­видуумов с выраженной чувствительностью к заданной дозе исследуе­мого агента. Именно у этой категории тест-объектов и регистрируются заданные признаки. При увеличении дозы соотношение чувствительных тест-объектов уже в новых экспериментальных выборках могут изме­няться, что и является причиной формирования вида функции эффек­тивности. При равномерном увеличении числа чувствительных тест-объектов с возрастанием доз формируется линейная функция эффектив­ности. В противном случае вид функции эффективности может быть самым различным, в том числе и убывающим при возрастании доз, то есть парадоксальном.

зо


В современной токсикометрии проблема оценки феномена пара­доксальной токсичности состоит в том, что до настоящего времени не разработано адекватной математической модели, на основе которой бы­ло бы возможно осуществлять планирование эксперимента и обработку полученных данных, доказывающих наличие или отсутствие парадок­сальных эффектов. Классические методы построения функции эффек­тивности и определения категорий эффективных доз непригодны в том случае, если функция эффективности отличается от функции нормаль­ного распределения.

Зависимость «доза-эффект» по показателю летальность. По­скольку смертельный исход после действия токсиканта – альтернатив­ная реакция, реализующаяся по принципу «все или ничего», этот эф­фект считают наиболее удобным для определения токсичности веществ, его используют для определения величины среднесмертельной дозы (ЛД5 0 (LD50)). Средняя смертельная доза (или концентрация LC50) – ко­личество яда, вызывающее гибель 50% стандартной группы подопыт­ных животных при определенном сроке последующего наблюдения.

Определение острой токсичности по показателю «летальность» проводится методом формирования подгрупп. Введение токсиканта осуществляется одним из возможных способов (например, для крыс, мышей – энтерально, парентерально) при контролируемых условиях.

При этом необходимо учитывать, что способ введения вещества самым существенным образом сказывается на величине токсичности (табл. 3).

Таблица 3


Дата добавления: 2015-02-05 | Просмотры: 8843 | Нарушение авторских прав



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |



При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.005 сек.)