Opće napomene

Spektar manifestacija toksičnog procesa određen je strukturom otrovne tvari. Međutim, težina rezultirajućeg efekta je funkcija količine aktivnog sredstva.
Za označavanje količine tvari koja djeluje na biološki objekt koristi se koncept doze. Na primjer, unošenje toksičnog sredstva u količini od 500 mg u želudac štakora od 250 g i zeca od 2000 g znači da su životinje dobile doze jednake 2 odnosno 0,25 mg/kg (koncept „doza“ će biti detaljnije razmotrena u nastavku).
Odnos doze i efekta može se pratiti na svim nivoima organizacije žive materije: od molekularne do populacije. U ovom slučaju, u ogromnoj većini slučajeva, zabilježit će se opći obrazac: s povećanjem doze, stepen oštećenja sistema se povećava; U proces je uključen sve veći broj njegovih sastavnih elemenata.
U zavisnosti od efektivne doze, gotovo svaka supstanca pod određenim uslovima može biti štetna za organizam. Ovo vrijedi za toksične tvari koje djeluju lokalno (Tablica 1) i nakon resorpcije u unutrašnju sredinu (Tablica 2).

Tabela 1. Odnos između koncentracije formaldehida u udahnutom zraku i težine toksičnog procesa

(P.M. Misiak, J.N. Miceli, 1986.)

Tabela 2. Odnos između koncentracije etanola u krvi i težine toksičnog procesa

(T.G. Tong, D. Pharm, 1982.)

Na ispoljavanje odnosa doza-efekat značajno utiče intra- i interspecifična varijabilnost organizama. Zaista, jedinke koje pripadaju istoj vrsti značajno se razlikuju jedna od druge po biohemijskim, fiziološkim i morfološkim karakteristikama. Ove razlike su u većini slučajeva uzrokovane njihovim genetskim karakteristikama. Zbog istih genetskih karakteristika, međuvrsne razlike su još izraženije. S tim u vezi, doze određene supstance u kojoj ona nanosi štetu organizmima iste, a posebno različitih vrsta, ponekad se vrlo značajno razlikuju. Posljedično, odnos doza-učinak odražava svojstva ne samo otrovne tvari, već i organizma na koji djeluje. U praksi to znači da kvantitativnu procjenu toksičnosti, zasnovanu na proučavanju odnosa doza-efekat, treba provesti u eksperimentima na različitim biološkim objektima, a za obradu dobijenih podataka potrebno je pribjeći statističkim metodama.

Odnos doze i efekta na nivou pojedinačnih ćelija i organa

2.1. Preliminarne napomene

Najjednostavniji predmet potreban za snimanje biološkog efekta otrovnog sredstva je ćelija. Prilikom proučavanja mehanizama toksičnog djelovanja, ova odredba se često izostavlja, koncentrišući pažnju na procjenu karakteristika interakcije hemijske supstance sa ciljnim molekulima (vidi gore). Ovako pojednostavljen pristup, opravdan u početnim fazama rada, potpuno je neprihvatljiv kada se pređe na proučavanje osnovne pravilnosti toksikologije – odnosa doze i efekta. U ovoj fazi potrebno je proučiti kvantitativne i kvalitativne karakteristike reakcije cjelokupnog efektorskog aparata biološkog objekta na povećanje doze toksičnog sredstva i uporediti ih sa obrascima djelovanja ksenobiotika na molekularnom nivou.

2.2. Osnovni koncepti

Receptorski koncept djelovanja toksikanata na ćeliju ili organ pretpostavlja da se zasniva na reakciji tvari sa specifičnom biološkom strukturom - receptorom (vidi odjeljak "Mehanizam djelovanja"). Ove ideje su najdublje razvijene u toku studija o modelima interakcije ksenobiotika sa selektivnim receptorima endogenih bioregulatora (neurotransmiteri, hormoni itd.). U ovakvoj vrsti eksperimenata ustanovljeni su osnovni obrasci koji su u osnovi odnosa doze i efekta. Općenito je prihvaćeno da se proces formiranja kompleksa tvari s receptorom pokorava zakonu djelovanja mase. Međutim, koncepti koji nam omogućavaju da povežemo kvantitativne i kvalitativne karakteristike ove primarne reakcije i ozbiljnost efekta na dio cjelokupnog biološkog sistema ostaju hipotetički do danas. Da bi se prevladale poteškoće koje nastaju, uobičajeno je razlikovati dvije toksikometrijske karakteristike ksenobiotika:
1. Afinitet - odražava stepen afiniteta toksičnog sredstva za datu vrstu receptora;
2. Efikasnost – karakteriše sposobnost supstanci da izazovu određeni efekat nakon interakcije sa receptorom. U ovom slučaju, ksenobiotici koji oponašaju djelovanje endogenog bioregulatora nazivaju se njegovim agonistima. Supstance koje blokiraju djelovanje agonista nazivaju se antagonisti.

2.3. Afinitet

Mjerenje afiniteta toksičnog sredstva za receptor je u suštini eksperimentalna studija odnosa između količine tvari dodane u inkubacijski medij i količine kompleksa toksično-receptor koji nastaje kao rezultat interakcije. Uobičajena metodološka tehnika su radioligandske studije (vidi gore).
Prilikom korištenja zakona masovnog djelovanja za određivanje afiniteta, potrebno je uzeti u obzir da istraživač poznaje kvantitativne karakteristike sadržaja u okruženju samo jednog od učesnika u procesu – toksikanta [P]. Broj [R]T receptora uključenih u reakciju je uvijek nepoznat. Postoje metodološke tehnike i pretpostavke koje omogućavaju prevazilaženje ove složenosti tokom eksperimenta i u fazi analize obrade dobijenih rezultata.

2.3.1. Opis interakcije “toksikant-receptor” u skladu sa zakonom djelovanja mase

U najjednostavnijem slučaju, kinetičke karakteristike reakcije drugog reda koriste se za opisivanje procesa formiranja kompleksa između supstance i receptora.

Prema zakonu masovne akcije:

K D je konstanta disocijacije kompleksa toksično-receptor.
1/K D - konstanta asocijativnog procesa, je mjera afiniteta toksičnog sredstva prema receptoru.
Budući da je ukupan broj receptora u sistemu koji se proučava (kultura ćelija, izolovani organ, itd.) zbir slobodnog [R] i receptora koji stupaju u interakciju sa supstancom, onda:

[R]T = + [R] (3)

Uzimajući u obzir jednačine (2) i (3), imamo

/[R] T = y = [P]/([P] + K D) (4)

Stepen zasićenosti receptora toksičnim "y" je omjer receptora vezanog za supstancu prema ukupnom broju receptora. Budući da se količina formiranog kompleksa može odrediti eksperimentalno, postaje moguće izračunati vrijednost KD u skladu s jednačinom (4). U grafičkom prikazu, ovisnost zasićenosti receptora o koncentraciji toksičnog sredstva u mediju ima oblik hiperbole, koja se također može koristiti za određivanje vrijednosti konstante disocijacije.

2.3.2. Složeniji modeli interakcija toksikanata i receptora

Eksperimentalno dobijene krive vezivanja toksičnih tvari na receptorima su često strmije ili ravnije od očekivanog na osnovu zakona djelovanja mase. Ponekad se otkrivaju krive sa složenom ovisnošću stupnja zasićenosti receptora toksičnim tvarima o njegovoj koncentraciji. Ova odstupanja se obično objašnjavaju sa tri okolnosti:
1. Reakcija između supstance i receptora nije bimolekularna. U ovom slučaju, potreban je drugačiji oblik specificiranja zavisnosti od onog predstavljenog jednadžbom (4):

Y = [P] n /([P] n + K D) (5)

Pri čemu n (konstanta liječenja) formalno odražava broj molekula toksičnih tvari koje učestvuju u formiranju jednog kompleksa toksično-receptor.
2. Populacija receptora sa kojima toksikant stupa u interakciju je heterogena. Dakle, ako biološki objekt sadrži dva podtipa receptora u jednakim količinama, koji se razlikuju za 3 puta u vrijednosti asocijacijske konstante kompleksa "toksikant-receptor", tada će ukupna vrijednost Heal konstante za ovisnost koja se proučava biti jednaka do 0,94. Uz velike razlike u vrijednostima asocijacijskih konstanti, njegova integralna vrijednost će se još više razlikovati od 1,0.
3. Na proces formiranja kompleksa "toksikant-receptor" u određenoj mjeri utiču fenomeni kao što su promjene u konformaciji receptora, kooperativnost njegovih pojedinačnih podjedinica i različiti alosterični efekti. Stoga, često krivulja vezivanja toksičnog sredstva za receptor ima S-oblik. To ukazuje na međusobni utjecaj susjednih mjesta vezivanja toksičnih tvari za makromolekulu (na primjer, formiranje kompleksa s jednom podjedinicom receptora dovodi do promjene njegovog afiniteta za druge, slobodne podjedinice). Sličan efekat je uočen kada se proučava vezivanje acetilholina preparatom tkivnih membrana koji sadrži holinergički receptor. Povećanje koncentracije slobodnog [3H]-acetilholina u inkubacionom mediju praćeno je povećanjem afiniteta supstance za receptorske proteine ​​(Slika 1). Lokalni anestetik prilokain, kada se doda u medijum za inkubaciju, remeti fenomen kooperativnosti receptora i na taj način ograničava povećanje afiniteta acetilholina za njih. O tome svjedoči promjena oblika krivulje "vezujuće - koncentracija toksičnih tvari" i njena transformacija iz S-oblika u konvencionalnu hiperboličku.

Slika 1. Učinak prilokaina na vezivanje acetilholina za holinergički receptor (J.B. Cohen et al., 1974.)

2.4. Efikasnost

Brojni eksperimenti su pokazali da ne postoji uvijek direktna veza između sposobnosti tvari da formira kompleks s određenom vrstom receptora i težine nastalog biološkog efekta (na primjer, kontrakcija glatkih mišićnih vlakana crijevnog zida, promjena brzine otkucaja srca, lučenje sekreta od strane žlijezde itd.) . Predloženo je nekoliko teorija za opis rezultata eksperimentalnih studija u kojima je proučavana ova zavisnost.
Kao što je ranije rečeno, svi toksični sastojci koji stupaju u interakciju s receptorom mogu se uvjetno podijeliti na agoniste i antagoniste. S tim u vezi, u nastavku će se prilikom označavanja koncentracije toksičnog supstanca u okolišu koristiti sljedeći simboli: [A] - koncentracija agonista; [B] je koncentracija antagonista.

2.4.1. Teorije zanimanja

Prva od predloženih teorija pripadala je Clarku (1926), koji je sugerirao da je ozbiljnost uočenog efekta linearno povezana sa brojem receptora okupiranih otrovnim sredstvom (/[R]).
Kao što slijedi iz jednačine (4)

/[R] T = [A]/([A] + K A) = E A /E M (6)

gdje je E A težina efekta agonista u primijenjenoj koncentraciji;
E M - maksimalni mogući efekat iz biološkog sistema koji se proučava;
K A je konstanta disocijacije kompleksa agonist-receptor.
Prema Clarkovoj teoriji, efekat od 50% se razvija pri dozi agonista pri kojoj je 50% receptora zauzeto ([A] 50). Ova doza supstance se naziva umereno efikasna (ED 50).
Slično, u skladu sa zakonom masovnog djelovanja, antagonist također stupa u interakciju sa receptorom bez izazivanja efekta

K V = [V][R]/[VR] (8)

Gdje je K B konstanta disocijacije kompleksa receptor-antagonist.
Ako agonist i antagonist djeluju na receptor istovremeno, tada se, prirodno, smanjuje broj receptora koji mogu stupiti u kontakt s agonistom. Ukupan broj receptora u biološkom objektu može se označiti kao

[R] T = [R] + + (9)

Prema teoriji koja se razmatra, otrov može biti ili agonist ili antagonist. Međutim, rezultati brojnih studija pokazuju da je takva klasifikacija supstanci nedovoljna da opiše uočene efekte. Utvrđeno je da maksimalni učinak uzrokovan različitim agonistima koji djeluju na isti receptorski sistem nije isti.
Da bi prevazišao ovu kontradikciju, Stephenson (1956) je predložio tri pretpostavke:
- maksimalni efekat može izazvati agonist čak i ako je zauzet samo mali dio receptora;
- razvojni efekat nije linearno povezan sa brojem zauzetih receptora;
- toksikanti imaju nejednaku efikasnost (relativna stimulativna aktivnost), tj. sposobnost izazivanja efekta interakcijom sa receptorom. Shodno tome, supstance različite efikasnosti, da bi izazvale isti efekat, moraju zauzeti različit broj receptora.
U skladu sa ovim idejama, jačina efekta ne zavisi samo od broja zauzetih receptora, već i od veličine određenog stimulusa "S", koji se formira tokom formiranja kompleksa "toksikant-receptor":

E A /E M = (S) = (e/[R] T) = (ey A) (10)

Gdje je e bezdimenzionalna veličina koja karakterizira djelotvornost agonista. Prema Stephensonu, ovo je mjera sposobnosti toksičnog sredstva da izazove efekat pri formiranju kompleksa sa receptorom. Stephenson je kvantitativno odredio e = 1, pod uslovom da je maksimalni efekat supstance na biosistem 50% teorijski mogućeg odgovora ovog biosistema na uzbudljiv stimulus.
Furchgott (1964) je sugerirao da vrijednost “e” direktno zavisi od ukupne koncentracije receptora u biološkom sistemu [R] T, i uveo dodatni koncept “unutrašnje efikasnosti” supstance (), čija je vrijednost obrnuto proporcionalno koncentraciji receptora u sistemu

E/[R] T (11)

Kao što slijedi iz jednačine (10)

E A / E M = ([R] T y A) (12)

Zamjena izraza (6) u jednačinu (12) dovodi do

E A / E M = (e[A]/([A] + K)) (13)

Ako se koncentracija receptora spremnih za interakciju s agonistom smanji za q puta (sa nepovratnom blokadom receptora od strane antagonista), tada stvarna efikasnost supstance koja se proučava postaje jednaka qe, tada jednačina (13) poprima oblik

E A * /E M * = (qe/( + K)) (14)

Ovaj obrazac je grafički prikazan na slici 2.

Slika 2. Učinak histamina na preparat tankog crijeva zamorca u uslovima sve veće blokade receptora dibenaminom (ED 50 = 0,24 μM; K A = 10 μM; e = 21) (R.F. Furchgott, 1966)

Još jedan koncept koji nam omogućava da opišemo odnos između efektivne koncentracije supstance i ozbiljnosti efekta u razvoju predložio je Ariens (1954). Autor predlaže da se ispitana supstanca okarakteriše vrijednošću označenom kao "unutrašnja aktivnost" (E)

(E) = E A.MAX /E M (15)

Budući da se teoretski mogući maksimalni učinak može odrediti eksperimentalno samo uz korištenje jakog agonista, obično se vrijednost E za većinu supstanci nalazi u rasponu od 0< Е <1. Для полного агониста Е = 1, Е антагониста равна 0.
Dakle, maksimalni mogući biološki efekat može se razviti kada toksično sredstvo zauzme dio receptora. U ovom slučaju, ireverzibilno vezivanje određenog broja receptora bi trebalo da dovede samo do pomeranja krivulje doza-efekat udesno, bez smanjenja veličine maksimalnog efekta. Tek kada se pređe određena granica vezivanja receptora za antagonist, veličina maksimalnog efekta počinje da se smanjuje.
Uobičajeno, u toku proučavanja odnosa doze i efekta sa stanovišta teorija zanimanja, određuju se sljedeći parametri za karakterizaciju otrovnih tvari:
1. K A - konstanta asocijacije kompleksa agonist-receptor (pK A = -lgK A). Budući da se vrijednost ove vrijednosti često procjenjuje indirektnom metodom (tj. ne količinom nastalog kompleksa "otrovno-receptor", već veličinom razvijenog efekta kada se određena količina otrovnog sredstva doda u okolinu) na osnovu koncepta „podražaja“, bolje je govoriti o „prividnoj“ konstanti asocijacije.
2. EC 50 ili ED 50 - takve koncentracije ili doze toksičnog sredstva, pod čijim se uticajem formira odgovor biološkog objekta koji je po intenzitetu jednak 50% maksimalno mogućeg (pD 2 = -lg ED 50).
3. KB - konstanta disocijacije kompleksa receptor-antagonist. Snaga kompetitivnog antagonista može se izraziti korišćenjem samo jednog parametra – afiniteta receptora. Ovaj parametar se procjenjuje uz obavezno dodavanje agonista u podlogu za inkubaciju.

2.4.2. Teorija "brzine interakcije"

Da bi objasnio podatke otkrivene u procesu proučavanja odnosa doza-odgovor, koji se ne može razumjeti sa pozicije teorije zanimanja, Paton (1961) je predložio teoriju „brzine interakcije“.
Paton je sugerirao da je ozbiljnost odgovora biološkog sistema na djelovanje supstance određena ne samo brojem receptora koje zauzima, već i brzinom kojom supstanca stupa u interakciju s receptorom, a zatim se odvaja od njega. Autor je koristio sljedeće poređenje: receptor nije tipka orgulja, koju što duže pritiskate, duže izvlačite zvuk, već je to klavirska tipka – ovdje se zvuk izdvaja u trenutku udara, pa čak i ako držite tipku pritisnutu duže vrijeme, zvuk i dalje nestaje.
Prema Patonovoj teoriji, jaki agonisti su supstance koje brzo zauzimaju i brzo napuštaju receptor; Antagonisti su supstance koje dugo vežu receptor.

2.4.3. Teorije konformacijskih promjena receptora

Za mnoge supstance, kriva doza-odgovor značajno odstupa od hiperboličkog funkcionalnog odnosa. Koeficijent ozdravljenja za ove krive nije jednak 1 (vidi gore). Kao što je već navedeno, ove karakteristike, kao i priroda krivulje doza-odgovor u obliku slova S, ponekad se mogu objasniti fenomenom kooperativne interakcije receptorskih proteina. Također se pokazalo da brojni kemijski modifikatori receptora (na primjer, ditiotreitol - reduktor sulfhidrilnih grupa), ireverzibilni blokatori holinergičkih receptora (na primjer, -haloalkilamini), drugi antiholinergički lijekovi (atropin), kompetitivni mišićni relaksanti, lokalni anestetici i mnoge druge supstance, menjaju oblik krivulje doza-efekat" za agoniste, pretvarajući je iz S-oblika u hiperboličnu.

Da bi objasnili ove i druge pojave koje je teško protumačiti sa stanovišta teorija zanimanja (senzibilizacija i desenzibilizacija receptora pod dejstvom agonista), Katz i Theslef su još 1957. godine, koristeći primjer proučavanja djelovanja mišićnih relaksansa, iznijeli ciklički (konformacijski) model interakcije toksičnog sredstva s receptorom.
Model se zasniva na ideji da i receptor [R] i kompleks toksičnost-receptor mogu biti u aktivnom (RA, RP A) i neaktivnom stanju (RI, RP I). Ovo je šematski prikazano na slici 3.

Slika 3. Šema interakcije toksičnog sredstva sa receptorom u skladu sa Katz-Theslefovim modelom.

Ovaj model nam omogućava da objasnimo efekat agonista i kompetitivnih antagonista na receptor.
Agonist, kao što je acetilholin, stupa u interakciju sa RA jer ima veći afinitet za RA nego za RI, formirajući RP A kompleks. Ravnoteža između RP A i RP I je pomjerena prema RP A, budući da RI ima nizak afinitet prema agonistu, a RP I kompleks se disocira i formira slobodni RI. Razvoj efekta se formira u fazi konformacijske transformacije RP A u RP I. Intenzitet stimulusa koji nastaje u biološkom sistemu zavisi od broja takvih transformacija u jedinici vremena. Kompetitivni antagonisti, na primjer d-tubokurarin, imaju veći afinitet za RA i smanjuju učinak agonista, isključujući neke od receptora iz procesa interakcije s potonjim.
Na osnovu ovog modela, praktično je nemoguće eksperimentalno odrediti vrijednost odgovarajućih konverzijskih konstanti ili intrinzičnu aktivnost agonista. Stoga se do danas modeli zanimanja i dalje široko koriste u eksperimentima.

Odnos doze i efekta na nivou tijela

3.1. Preliminarne napomene

Biološki sistemi za koje se u toksikologiji proučava odnos doze i efekta su tkiva, organi i cijeli organizam. Osjetljivost različitih organa i tjelesnih sistema na toksične tvari nije ista. Zato je ova faza istraživanja neophodna za detaljnu karakterizaciju toksičnosti ispitivane supstance.
Proučavanje izolovanih organa u veštačkim uslovima koji simuliraju prirodnu sredinu od velike je važnosti za rasvetljavanje mehanizama interakcije između toksikanata i organizma. Gore opisane teorije o receptorskom djelovanju toksikanata formulirane su uglavnom na osnovu podataka dobivenih u eksperimentima posebno na izoliranim organima. Nije iznenađujuće da istraživanja na ovim objektima još uvijek zauzimaju važno mjesto u toksikologiji.

3.2. Kriva doza-odgovor

Općenito, može se pretpostaviti da kriva doza-učinak agonista u semilogaritamskim koordinatama (logaritam doze - ozbiljnost efekta) poprima S-oblik, bez obzira na niz kvalitativnih i kvantitativnih karakteristika evaluirane funkcije. Metoda kojom se proučava ovisnost, bilo postupno dodavanje toksičnog sredstva u inkubator, bilo jedno djelovanje tvari na biološki objekt u rastućim koncentracijama, nema značajan utjecaj na rezultat ako se učinak ne procjenjuje u apsolutne vrijednosti, ali se izražava kao postotak od maksimalno mogućeg (100%). Korištenje relativnih vrijednosti je preporučljivo, makar samo zato što je svaki biološki preparat, uz najpažljiviju pripremu, jedinstven po svim svojim svojstvima, uključujući i osjetljivost na kemikalije. Osim toga, tokom eksperimenta, reaktivnost lijeka se smanjuje. Ove okolnosti zahtijevaju obaveznu standardizaciju objekta prije istraživanja. Grafički prikaz krivulje doza-odgovor toksičnog sredstva P u poređenju sa krivom za određenu standardnu ​​supstancu pruža sve potrebne informacije o učinku P, uključujući njegove toksikometrijske karakteristike.
Pošto je direktno poređenje krivulja dobijenih tokom eksperimenta tehnički teško, često se upoređuju najvažniji parametri krivih.

3.2.1. Prosječna efektivna doza (IU 50)

Glavni parametar odnosa doza-učinak za određeni toksikant i biološki objekat je vrijednost prosječne efektivne doze (ED 50), tj. takva doza supstance koja, kada je izložena predmetu, razvije efekat jednak 50% od maksimalno mogućeg. Kod rada na izolovanim organima obično se koristi EC vrijednost od 50 (prosječna efektivna koncentracija supstance u uzorku). Efektivne doze se obično mjere u jedinicama mase toksičnog sredstva po jedinici mase biološkog objekta (na primjer, mg/kg); efektivne koncentracije su u jedinicama toksične mase po jedinici zapremine upotrijebljene sredine (na primjer, g/litar; M/litar). Umjesto vrijednosti ED 50, ponekad se koristi njegov negativni logaritam: -log ED 50 = pD 2 (tabela 3).

Tabela 3. Vrijednosti pD 2 za neke toksične tvari dobivene u eksperimentu na izolovanom organu (procijenjeni efekat je smanjenje mišićnih vlakana lijeka) (J.M. Van Rossumm, 1966.)

3.2.2. Relativna aktivnost

Drugi parametar odnosa doza-učinak je relativna aktivnost toksičnog sredstva, vrijednost definirana kao omjer efekta uzrokovanog toksičnošću pri datoj dozi prema maksimalnom mogućem efektu koji se razvija kada djeluje na biosistem. Ova karakteristika je određena, kao što je gore spomenuto, vrijednošću unutrašnje aktivnosti supstance (E).
U užem smislu riječi, ovaj koncept opisuje fenomen razlika u svojstvima agonista, uzimajući u obzir jasno definirane ideje o mehanizmu njihovog toksičnog djelovanja. Međutim, danas se često tumači u proširenom smislu, kao indikator za poređenje aktivnosti supstanci sa određenim svojstvima, ne uzimajući u obzir mehanizme kojima one pokreću uočeni efekat. Slika 4 prikazuje krivulje doza-efekat niza supstanci koje se razlikuju u vrijednostima E i, shodno tome, ED 50, koje djeluju na parasimpatički dio autonomnog nervnog sistema.

Slika Krive doza-efekat serije parasimpatomimetika (0< Е < 1,0), полученные на препарате изолированной тонкой кишки крысы. (J.M. Van Rossumm, 1966)

3.3. Biološka varijabilnost

Već je naznačeno da se ograničen broj toksikoloških eksperimenata može provesti na istom biološkom objektu (u najjednostavnijim slučajevima dati dozu tvari životinji; dodati supstancu u sve većoj koncentraciji u inkubacijski medij koji sadrži izolirani organ itd.). Potraga za odnosom doza-učinak za jedan, a još više, nekoliko toksikanata zahtijeva postavljanje mnogih eksperimenata, što uključuje korištenje velikog broja bioloških objekata. S tim u vezi, istraživač se suočava sa fenomenom biološke varijabilnosti. Čak i uz pažljiv odabir, postoje objekti koji su i izuzetno osjetljivi i neosjetljivi na djelovanje kemikalija, što dovodi do određene varijabilnosti u dobivenim rezultatima. Mora se imati na umu da način na koji se ovaj fenomen uzima u obzir prilikom analize eksperimentalnih podataka često utiče na konačne vrijednosti proučavanih karakteristika otrovnih tvari.
Osnova za uzimanje u obzir fenomena biološke varijabilnosti je metoda usrednjavanja dobijenih podataka. Prilikom utvrđivanja vrijednosti ED 50, pokazuje se da je svejedno da li je u prosjeku doza koje izazivaju isti učinak na nekoliko bioloških objekata, ili vrijednosti učinaka dobivenih djelovanjem određenih doza otrovnog sredstva (Slika 5. ), se sprovodi. Ako je zadatak da se dobije rezultujuća krivulja doza-efekat, onda su usrednjavanju podložne samo doze koje izazivaju efekte određene težine na strani biološkog objekta. Sa drugačijim pristupom (efekti usrednjavanja), primećeno je značajno smanjenje strmine krive finalne doze-efekat u poređenju sa originalnim podacima.

Slika 5. Izgradnja prosječne krive doza-odgovor korištenjem podataka dobivenih za nekoliko bioloških proizvoda s različitim osjetljivostima na toksično sredstvo koje se proučava. Korištenje metode usrednjavanja doza koje izazivaju iste efekte (A) daje ispravan rezultat. Metoda usrednjavanja efekata (B) rezultira „spljoštenom“ rezultujućom krivom.

3.4. Kombinirano djelovanje nekoliko toksikanata na biološki objekt

Kada agonisti i antagonisti djeluju zajedno na biološki objekt, moguće su različite modifikacije odnosa doza-učinak (ne povezane s različitim vrstama kemijskih i fizičko-kemijskih interakcija ksenobiotika). Najčešće zabilježene promjene su:
- paralelni pomak krive doza-efekat;
- smanjenje maksimalnih vrijednosti krivulje doza-efekat;
- paralelni pomak uz istovremeno smanjenje maksimalnih vrijednosti.
Trenutno se za objašnjenje uočenih efekata najčešće koriste koncepti okupacione teorije interakcije “toksikant-receptor”.

3.4.1. Paralelni pomak krivulje doza-odgovor

Osnovno i najčešće korišteno objašnjenje za paralelni pomak krivulje doza-učinak za supstancu (A) uz istovremeno djelovanje supstance (B) s unutrašnjom aktivnošću E = 0 na biološki proizvod (unošenje u inkubacijski medij) zasniva se na pod pretpostavkom da je (B) kompetitivni antagonist (A).
Kada uporedimo, na osnovu teorije okupacije, podjednako efikasne koncentracije agonista u odsustvu ([A]) i sa dodatkom antagonista ([A*]) u određenoj koncentraciji [B], imamo

[A*]/[A] = 1 + [V]/K V (16)

Budući da su koordinate u kojima se bilježe efekti i uočava paralelni pomak semilogaritamske, pri uzimanju logaritma obje strane jednačine (16) imamo

Dnevnik - log[A] = log(1 + [B]/K B) = S (17)

LogK B = log(/[A] - 1) - log[B] (18)

Iz jednačine (17) je jasno da veličina pomaka krive (S) zavisi samo od koncentracije [B] i vrednosti konstante disocijacije kompleksa KB antagonist-receptor (slika 6). Odnos između veličine stimulusa uzrokovanog agonistom i efekta na dio biosistema ne igra nikakvu ulogu. Često se vrijednost pA 2 = -logK B koristi za karakterizaciju afiniteta antagonista za receptor.
Iz jednadžbi (16) i (17) proizilazi da je pA 2 numerički jednak negativnom decimalnom logaritmu koncentracije kompetitivnog antagonista, pri čemu je potrebno udvostručiti sadržaj agonista u mediju da bi se dobio efekat zabeležen u odsustvu antagonista.

Slika Teoretske krivulje doza-odgovor za agonist u odsustvu (A) i prisutnosti (A*) antagonista u mediju za inkubaciju u određenoj koncentraciji [B]. U datom primjeru, pomak S je 1,3 i definiran je kao S = log - log[A]. Na osnovu činjenice da je S = log(1 + [B]/K D), K B se može odrediti eksperimentalno.

3.4.2. Smanjenje maksimalnih vrijednosti krivulje doza-odgovor

U određenom broju slučajeva, kada se proučava odnos doza-učinak za agonist (A*) u prisustvu antagonista, otkriveno je da je maksimalni uočeni učinak značajno slabiji od onog uočenog od djelovanja iste supstance u odsustvo antagonista (A). Ovo smanjenje maksimalnog efekta, koji se može procijeniti u procentima, tumači se sa pozicije teorije okupacije na sljedeći način.
Nekonkurentni antagonist (B*) reaguje sa receptorom (R*) biosistema, koji nije R receptor za agonist (A), a formiranje kompleksa dovodi do smanjenja efikasnosti kompleksa. Ovo dovodi do određenog očiglednog smanjenja aktivnosti intrinzičnog E agonista, zavisno od [B*].
Smanjenje maksimalnih vrijednosti krivulje doza-odgovor također se može objasniti ireverzibilnom inhibicijom receptora za agonist kompetitivnim antagonistom (B).
Da biste kvantitativno okarakterisali aktivnost nekonkurentnog antagonista, koristite vrijednost negativnog logaritma konstante disocijacije kompleksa antagonist-receptor

LogK B* = pD* 2

Da bi se izračunala ova vrijednost, potrebno je eksperimentalno odrediti maksimalno moguće smanjenje učinka agonista u prisustvu zasićene koncentracije antagonista (E AB*M). Onda

PD* 2 = -log - log[(E AB*M - E A)/(E AB* - E A) - 1] (21)

Uzimajući u obzir (21), pD 2 se može smatrati negativnim logaritmom koncentracije nekonkurentnog antagonista, pri čemu se efekat agonista smanjuje za polovinu maksimalno mogućeg nivoa. U ovom slučaju (E AB*M - E A)/(E AB* - E A) = 2. Obično se, radi pojednostavljenja proračuna, umjesto E A efekta, koriste maksimalni efekti koji se razvijaju pod djelovanjem A pod različitim uvjetima: E AM, E AMB, E AMVM.
Ako je uz pomoć nekonkurentnog antagonista moguće potpuno blokirati učinak agonista, tada se vrijednost pD* 2 može izračunati pomoću jednostavnije formule

PD* 2 = -log + log(E A /E AB* -1) (22)

3.4.3. Paralelni pomak uz istovremeno smanjenje maksimalnih vrijednosti

U praksi je izuzetno rijetko naići na supstance (antagoniste) koje uzrokuju ili samo paralelni pomak ili samo smanjenje maksimalnih vrijednosti krivulje doza-učinak za agonist. U pravilu se detektuju oba efekta. S tim u vezi, postaje jasno da je podjela mnogih ksenobiotika u grupe kompetitivnih i nekonkurentnih antagonista niza receptora uglavnom mehaničke prirode. Ipak, u ovom slučaju postoji potreba da se kvantitativno karakterizira učinak tvari.
pD 2 se izračunava u skladu sa jednačinom (22), u koju se umesto vrednosti efekata E A i E AB zamenjuju vrednosti E AM i E AMB (slika 7).

Slika Teorijske krive zavisnosti relativne efikasnosti agonista [A] od njegove koncentracije u prisustvu antagonista [B] u medijumu za inkubaciju. Za izračunavanje vrednosti pD 2 treba koristiti odnos uslovno jednako efikasnih doza [A] i [A*], nakon određivanja odgovarajućih E AM i E AMB*. Proračun se vrši u skladu sa jednačinom (23), nakon što se potvrdi činjenica da je nekonkurentni antagonist kompletan.

3.5. Određivanje prividnih konstanti disocijacije kompleksa agonist-receptor

Dok se direktna veza između vrijednosti pA 2 i pD* 2 antagonista s jedne strane i konstanti disocijacije antagonist-receptorskog kompleksa s druge strane prepoznaje barem teoretski, veza između pD 2 i K A agonista nije takav u strogom smislu jer između faze formiranja kompleksa agonist-receptor i faze formiranja efekta leži lanac međukarika biohemijskih i fizioloških reakcija, koje su, po pravilu, daleko od proučavanja. (vidi gore). Iz ovoga proizilazi da nije moguće direktno odrediti afinitet toksičnog sredstva za receptor (tj. vrijednost konstante disocijacije kompleksa toksično-receptor) na osnovu odnosa doza-učinak izgrađenog tokom eksperimenta. Da bi se prevazišla ova poteškoća, predlaže se određivanje vrijednosti prividne konstante disocijacije. Klasična metoda je korištenje nepovratnog kompetitivnog antagonista.
Godine 1956. Nickerson je otkrio da alkilirajuća jedinjenja kao što su α-haloalkilamini, kao što su dibenamin i fenoksibenzamin, mogu nepovratno reagovati sa različitim tipovima receptora. Vezuju se receptori za acetilholin, histamin, serotonin i -adrenergičke receptore. Proučavanjem zajedničke interakcije inhibitora i agonista sa biološkim proizvodima, bilo je moguće:
- utvrditi specifičnu prirodu djelovanja haloalkilamina na agonisti-vezujuće područje receptora;
- razjasniti klasifikaciju receptora u skladu sa njihovim afinitetom za endogene agoniste.
Furchgott je predložio metodu zasnovanu na poređenju ekviefikasnih doza agonista koji djeluje na intaktni biološki proizvod i lijeka prethodno tretiranog inhibitorom receptora (smanjenje [R] T za vrijednost q [R] T).
Učinak povezan s djelovanjem agonista prije blokade receptora opisan je jednadžbom (13), nakon blokade - jednačinom (14). Efekat jednake ozbiljnosti u ovim uslovima razvija se sa istom vrednošću stimulusa S. Ako je S = S*, onda je E A /E M = E A* /E M*, a zatim, kombinovanjem jednačina 13 i 14, dobijamo

1/[A] = 1/q 1/[A] + (1-q)/qK A (23)

Konstruisanjem zavisnosti u koordinatama 1/[A] i 1/[A*] dobijamo pravu liniju sa uglom nagiba od 1/q i segmentom na osi 1/[A] jednakim (1-q) /qK A . Za praktično određivanje K A možete koristiti izraz

K A = (nagib - 1)/segment

Proces pripreme podataka prikazan je na slici 8:

Slika Određivanje prividne konstante disocijacije agonista na receptoru osjetljivom na muskarin u uzdužnom mišiću tankog crijeva zamorca.
A). Kriva doza-odgovor acetilholina za intaktni lijek (q = 1), a lijek tretiran 20 minuta fenokisbenzaminom (5 μM) (q = 0,1624).
b). Iscrtavanje omjera jednako efikasnih doza za intaktni i tretirani lijek u koordinatama 1/[A] i 1/[A*] dovodi do prave linije, na osnovu koje se (kao i jednadžbe 23) određuju vrijednosti disocijacije. konstanta se može izračunati.

Odnos doza-odgovor u grupi

4.1. Odnos doze i efekta za jedan otrov

Kada se proučava odnos doza-odgovor u grupi koja se sastoji od velikog broja jedinki, može se poći od koncepata razvijenih prilikom proučavanja odnosa na nivou pojedinačnog organizma. Dodatni faktor koji utiče na dobijene rezultate je individualna varijabilnost.
Međutim, iako reakcija pojedinih ljudi ili životinja u grupi na toksikant nije ista, kako se efektivna doza povećava, težina efekta i broj pojedinaca (pojedinaca) koji razviju procijenjeni učinak će se ipak povećati. Na primjer, ako se supstanca koja izaziva iritaciju (iritant) nanese na kožu ispitanika, onda kako se količina primijenjenog toksičnog sredstva povećava, primijetit će se sljedeće: - povećanje broja ispitanika koji će razviti iritans reakcija; - ozbiljnost fenomena iritacije kod ispitanika će se povećati. Iz ovoga slijedi da vrijednosti dobijene tokom rada treba odrediti uzimajući u obzir statističke zakonitosti.
Kada se proučava učinak toksičnog sredstva na organizam, treba razlikovati efekte čija težina postupno ovisi o trenutnoj dozi (na primjer, smanjenje krvnog tlaka) i efekte tipa „sve ili ništa“ (mrtav/preživio). . Treba imati u vidu da se efekti prvog tipa gotovo uvek mogu pretvoriti u oblik pogodan za procenu efekata drugog tipa. Da bi odredili odnos doza-odgovor u grupi, obično pribjegavaju dvije vrste eksperimentalnog dizajna:
- formiranjem podgrupa proučavanih životinja;
- bez formiranja podgrupa.

4.1.1. Analiza odnosa doza-učinak metodom formiranja podgrupa

Najčešći način da se odredi odnos doza-odgovor grupe je formiranje podgrupa unutar te grupe. Životinjama uključenim u podgrupu toksikant se daje u istoj dozi, au svakoj narednoj podgrupi doza se povećava. Formiranje podgrupa treba izvršiti slučajnim uzorkovanjem. Kako se doza povećava, udio životinja u svakoj podgrupi koje razviju procijenjeni učinak će se povećati. Rezultirajuća ovisnost može se predstaviti kao kumulativna krivulja distribucije frekvencije, gdje je broj životinja s pozitivnom reakcijom na toksikant (dio od ukupnog broja životinja u podgrupi) funkcija doze (slika 9.)

Slika Tipična krivulja doza-odgovor za grupu životinja, simetrična oko srednje tačke (50% odgovor). Glavne vrijednosti odgovora grupe na toksikant su usredsređene oko srednje vrijednosti.

U većini slučajeva, graf je logaritamska kriva distribucije u obliku slova S, simetrična oko sredine. Može se identifikovati niz važnih karakteristika ove krive koje treba uzeti u obzir prilikom tumačenja dobijenih rezultata.
Centralna tačka krive (50% vrednosti odgovora) ili prosečna efektivna doza (IU 50) je zgodan način da se karakteriše toksičnost supstance. Ako je učinak koji se procjenjuje smrtnost životinja u grupi, ova tačka se označava kao prosječna smrtonosna doza (vidi dolje). Ova vrijednost je najpreciznija kvantitativna karakteristika toksičnosti, budući da je interval pouzdanosti od 95% ovdje minimalan.
Osjetljivost većine životinja u populaciji je blizu prosječne vrijednosti. Interval doze koji uključuje glavni dio krivulje oko središnje točke ponekad se naziva "potentnošću" lijeka.
Mali dio populacije na lijevoj strani krivulje doza-odgovor reagira na male doze toksičnog sredstva. Ovo je grupa preosjetljivih ili hiperreaktivnih osoba. Drugi dio populacije na desnoj strani krivulje reaguje samo na vrlo velike doze toksičnog sredstva. To su neosjetljive, hiporeaktivne ili otporne osobe.
Nagib krivulje doza-odgovor, posebno blizu srednje vrijednosti, karakterizira širenje doza koje izazivaju učinak. Ova vrijednost pokazuje koliko će velika promjena u odgovoru populacije na djelovanje toksičnog sredstva biti s promjenom efektivne doze. Strm nagib ukazuje na to da će većina populacije reagirati na toksikant na približno isti način u uskom rasponu doza, dok plitki nagib ukazuje na značajne razlike u osjetljivosti pojedinaca na toksikant.
Oblik krive i njene ekstremne tačke zavise od brojnih spoljašnjih i unutrašnjih faktora, kao što su stanje mehanizama za popravku oštećenja, reverzibilnost nastalih efekata itd. Stoga se toksični proces možda neće razviti sve dok se odbrambeni mehanizmi tijela od aktivnog toksičnog sredstva ne iscrpe i dok procesi biohemijske detoksikacije ne postanu zasićeni. Na isti način, zasićenje procesa stvaranja toksičnih metabolita iz originalnog ksenobiotika može uzrokovati da krivulja doza-učinak dosegne plato.
Važna varijanta krivulje doza-odgovor je odnos uočen u genetski heterogenoj grupi. Dakle, u populaciji sa neuobičajeno velikim brojem jedinki kod kojih je povećana osjetljivost na toksikant genetski fiksirana, moguće je registrirati odstupanja od tipičnog S-oblika na lijevoj strani krivulje (Sl. 10).

doza

Crtanje 10. Varijanta kumulativne krivulje doza-efekat sa izraženom hiperreaktivnom komponentom

Krivulja doza-odgovor se često pretvara u linearni odnos iscrtavanjem u log-probit koordinatama (doza toksičnog sredstva je predstavljena u logaritmima, a težina odgovora u probitima). Ova transformacija omogućava istraživaču da rezultate podvrgne matematičkoj analizi (na primjer, da izračuna interval povjerenja, nagib, itd.) (slika 11).

Crtanje 11. Transformacija eksperimentalnih podataka za određivanje odnosa "DOZA - EFEKAT": a) odnos "EFEKAT - DOZA"; b) zavisnost "EFEKAT - log DOZA"; c) zavisnost "PROBIT EFFECT - log DOSE".

Koristeći metodu formiranja podgrupa, moguće je utvrditi ovisnost težine procijenjenog efekta (na primjer, stepen pada krvnog tlaka, smanjenje tjelesne aktivnosti itd.) o trenutnoj dozi toksičnog sredstva. U ovom slučaju, na osnovu dobijenih podataka, određuje se prosječna veličina efekta koji se razvio u podgrupi ispitanika na supstancu u primijenjenoj dozi, a interval pouzdanosti indikatora se određuje u svakoj tački. Zatim se konstruiše graf zavisnosti veličine efekta od primenjene doze pronalaženjem aproksimacione krive kroz „oblak” tačaka (slika 12).

Crtanje 12. Krivulja doza-odgovor za procjenu anestetičkog učinka neuroleptičkog pimozida kada se daje pacovima intraperitonealno. Svaka tačka na grafikonu je dobijena beleženjem efekata dobijenih na 10 - 20 životinja.

4.1.2. Analiza odnosa doza-odgovor bez formiranja podgrupa

Prilikom proučavanja djelovanja tvari koje se brzo distribuiraju, ali se sporo izlučuju iz tijela, moguće je osigurati njihovu postupnu intravensku primjenu laboratorijskoj životinji sve do pojave toksičnog efekta koji je sasvim definitivan po jačini (npr. respiratorna stopa za 40%). Tako postaje moguće da svaki pojedini organizam odredi dozu supstance koja izaziva željeni učinak. Studija se provodi na prilično velikoj grupi životinja. Ako nacrtamo ovisnost broja životinja kod kojih se učinak razvio o veličini upotrijebljenih doza, dobit ćemo već dobro poznatu krivulju u obliku slova S, čija se analiza provodi prema općim pravilima.

4.1.3. Odnos doze i efekta za mortalitet

4.1.3.1. Opšti pogledi

Budući da je smrt nakon izlaganja otrovu alternativna reakcija koja se provodi po principu „sve ili ništa“, ovaj efekat se smatra najpogodnijim za određivanje toksičnosti tvari, koristi se za određivanje vrijednosti prosječne smrtonosne doze (LD 50). ).
Određivanje akutne toksičnosti pomoću indikatora "smrtnosti" vrši se metodom formiranja podgrupa (vidi gore). Toksikant se primjenjuje na jedan od mogućih načina (enteralno, parenteralno) u kontroliranim uvjetima. Mora se uzeti u obzir da način davanja supstance najznačajnije utiče na veličinu toksičnosti (tabela 4).

Tabela 4. Utjecaj načina primjene na toksičnost sarina i atropina na laboratorijske životinje

Koriste se životinje istog pola, starosti, težine, držane na određenoj ishrani, pod potrebnim uslovima smeštaja, temperature, vlažnosti i sl. Studije se ponavljaju na nekoliko vrsta laboratorijskih životinja. Nakon davanja ispitivanog hemijskog jedinjenja, vrše se zapažanja kako bi se odredio broj uginulih životinja, obično u periodu od 14 dana. U slučaju nanošenja supstance na kožu, neophodno je zabilježiti vrijeme kontakta, kao i navesti uslove nanošenja (izlaganje je vršeno iz zatvorenog ili otvorenog prostora). Očigledno je da su stepen oštećenja kože i težina resorptivnog efekta funkcija kako količine nanesenog materijala tako i trajanja njegovog kontakta s kožom. Za sve puteve izlaganja osim udisanja, doza izloženosti se obično izražava kao masa (ili zapremina) ispitivane supstance po jedinici telesne težine (mg/kg; ml/kg).
Za izlaganje udisanjem, doza izloženosti izražava se kao količina ispitivane supstance prisutne u jedinici zapremine vazduha: mg/m3 ili delovi na milion (ppm). Kod ovog načina ekspozicije veoma je važno uzeti u obzir vrijeme ekspozicije. Što je duže izlaganje, to je veća doza izloženosti, veći je potencijal za neželjene efekte. Dobivene informacije o odnosu doza-odgovor za različite koncentracije tvari u udahnutom zraku treba dobiti u isto vrijeme izlaganja. Eksperiment može biti različito strukturiran, naime različite grupe pokusnih životinja udišu supstancu u istoj koncentraciji, ali u različito vrijeme.
Za približnu procjenu toksičnosti inhalacijskih aktivnih supstanci, koja istovremeno uzima u obzir i koncentraciju toksičnog supstanci i vrijeme njegovog izlaganja, uobičajeno je koristiti vrijednost „toksodoza“, izračunatu prema formuli koju je predložio Haber na početak veka:

W = Ct, gdje

W - toksodoza (mg min/m 3)
C - koncentracija otrovnih tvari (mg/m 3)
t - vrijeme ekspozicije (min)

Pretpostavlja se da će se kod kratkotrajnog udisanja tvari isti učinak (smrt laboratorijskih životinja) postići i kod kratkotrajnog izlaganja visokim dozama i dužeg izlaganja supstancama u nižim koncentracijama, dok će proizvod vremena i koncentracije za supstancu ostaje nepromijenjena. Za karakterizaciju hemijskih ratnih agenasa najčešće se koristila definicija toksodoze supstanci. Vrijednosti toksičnosti nekih hemijskih agenasa prikazane su u tabeli 5.

Tabela 5. Toksodeze toksičnih supstanci (uz izlaganje inhalacijom)

(M. Kruger, 1991.)

Krivulja doza-smrtnost je obično sličnog oblika krivulji kumulativne distribucije frekvencije za druge odnose doza-odgovor (vidi gore). Za potrebe poređenja dobijenih podataka i statističke obrade, kriva se konvertuje u oblik linearne zavisnosti korišćenjem koordinatnog sistema “log D - probit”.
Toksičnost u smislu smrtnosti obično je određena određenim nivoom uginuća životinja u grupi. Najčešće korišteni referentni nivo je 50% mortaliteta životinja, jer to odgovara medijani krivulje raspodjele doze oko koje je većina pozitivnih odgovora simetrično koncentrirana (vidi gore). Ova vrijednost se naziva prosječna smrtonosna doza (koncentracija). Po definiciji, tvar koja djeluje u ovoj dozi uzrokuje smrt polovine životinjske populacije.
Koncept određivanja LD 50 tvari prvi je formulirao Trevan 1927. godine. Od ovog trenutka počinje formiranje toksikologije kao prave nauke koja operiše kvantitativnim karakteristikama svojstva koje se proučava (vrednost toksičnosti).
Kao drugi nivoi mortaliteta za utvrđivanje, mogu se odabrati vrijednosti LD 5 i LD 95, koje su, prema zakonima statistike, blizu praga, odnosno maksimuma toksičnog efekta i predstavljaju granice interval doze unutar kojeg se učinak uglavnom ostvaruje.
Iz etičkih i ekonomskih razloga pokušavaju koristiti minimalan broj laboratorijskih životinja u eksperimentu za određivanje LD 50. U tom smislu, određivanje željene vrijednosti je uvijek povezano sa faktorom nesigurnosti. Ova nesigurnost se uzima u obzir pronalaženjem intervala pouzdanosti od 95% utvrđene vrijednosti. Doze koje spadaju u ovaj interval nisu umjereno smrtonosne samo s vjerovatnoćom manjom od 5%. Interval pouzdanosti za vrijednost LD50 je značajno manji od intervala povjerenja za doze drugih razina smrtonosnosti, što je dodatni argument u prilog ovoj osobini parametara akutne toksičnosti.
Kao što je već naznačeno, važna karakteristika svake krive doza-odgovor je njena strmina. Dakle, ako dvije supstance imaju statistički nerazlučive vrijednosti LD 50 i istu strminu krivulje toksičnosti doza-učinak (tj. statistički nerazlučive vrijednosti LD 16 i LD 84, respektivno), one su, u smislu smrtnosti, ekvitoksične u širok raspon doza (supstance A i B na slici 13). Međutim, tvari sa sličnim vrijednostima LD50, ali različitim nagibima krivulje toksičnosti, značajno se razlikuju po svojim toksičnim svojstvima (supstanca C na slici 13).

Crtanje 13. Odnosi doze i efekta toksikanata sa sličnim vrijednostima LD50, ali različitim nagibima

Supstance s ravnomjernim odnosom doza-učinak predstavljaju veliku opasnost za osobe s teškom preosjetljivošću na toksikante. Supstance sa velikim nagibom zavisnosti su opasnije za celu populaciju, jer čak i neznatno povećanje doze u odnosu na minimalno efektivnu dovodi do razvoja efekta kod većine populacije.

4.1.3.2. Određivanje sigurnih doza otrovnih tvari

U nekim slučajevima postoji potreba za kvantificiranjem vrijednosti maksimalne neaktivne (sigurne) doze otrovnih tvari.
Goddam je predložio metodu za rješavanje ovog problema. Studija se zasniva na utvrđivanju odnosa doze i efekta u grupi životinja. Poželjno je da učinak koji se procjenjuje bude dovoljno osjetljiv i da se ne procjenjuje u alternativnom obliku (na primjer, smanjenje aktivnosti enzima, povećanje krvnog tlaka, usporavanje rasta, poremećena hematopoeza itd.). Grafikon zavisnosti je ucrtan u koordinatama „logaritam doze - težina efekta“. Analiza krivulje vam omogućava da procijenite niz indikatora. Budući da kriva, po pravilu, ima S-oblik, izoluje se dio unutar kojeg je ovisnost linearna. Odredite strminu prave linije (b). Učinak praga (y S) određen je formulom: y S = tS, gdje je t Student koeficijent, određen iz odgovarajućih tabela; S je vrijednost standardne devijacije određena iz veleprodajnih podataka. Prag doza (D S) je doza pri kojoj supstanca izaziva efekat praga. Za sigurnu dozu (D I) imamo

Log D I = log D S - 6(S/b)

Primjer prikazan na slici 14

Ekotoksikometrija – dio ekotoksikologije koji ispituje metodološke tehnike koje omogućavaju procjenu (prospektivno ili retrospektivno) ekotoksičnosti ksenobiotika.

Za određivanje ekotoksičnosti ksenobiotika u potpunosti se koriste sve vrste klasičnih kvantitativnih toksikoloških studija.

Eksperimentalno se utvrđuje akutna toksičnost ekozagađivača na nekoliko vrsta koje su predstavnici različitih nivoa trofičke organizacije u ekosistemu (alge, biljke, beskičmenjaci, ribe, ptice, sisari). Prilikom utvrđivanja kriterija za kvalitet vode koja sadrži određeni otrov, Američka agencija za zaštitu okoliša zahtijeva da se njena toksičnost utvrdi na najmanje 8 različitih vrsta slatkovodnih i morskih organizama (16 testova).

Ponovljeni su pokušaji da se vrste živih bića rangiraju prema njihovoj osjetljivosti na ksenobiotike. Međutim, za različite otrove omjer osjetljivosti živih bića na njih je različit. Štoviše, korištenje u ekotoksikologiji “standardnih vrsta” predstavnika određenih razina ekološke organizacije za određivanje ekotoksičnosti ksenobiotika je znanstveno netočno, budući da se osjetljivost životinja, čak i bliskih vrsta, ponekad vrlo značajno razlikuje.

Odnos doze i efekta (epidemiološki pristup). Spektar manifestacija toksičnog procesa određen je strukturom otrovne tvari. Međutim, težina rezultirajućeg efekta je funkcija količine aktivnog sredstva. Otrovne tvari, biološke tvari, prodorno zračenje i drugi štetni faktori mogu se smatrati štetnim agensima. Kao efekti mogu se uzeti u obzir razne karakteristike. Na primjer, smrt, pokazatelj koji premašuje biološku normu, itd. Za označavanje količine supstance koja djeluje na biološki objekt koristi se koncept - doza (delujuća doza). Vrsta štetnog agensa i put donošenja utječujuće doze mogu biti vrlo raznoliki. Udarna doza se može direktno izmjeriti tehničkim sredstvima i izraziti u odgovarajućim jedinicama (mg/kg, mg/m3, sivo, ćelije/kg, itd.). Na primjer, injekcija toksičnog sredstva u količini od 500 mg u želudac štakora od 250 g i zeca od 2000 g znači da su životinje dobile doze jednake 2 odnosno 0,25 mg/kg. Doza izloženosti ima normalnu distribuciju i karakteriše ga prosečna vrednost i disperzija zbog greške njegovog merenja. Odnos doze i efekta može se pratiti na svim nivoima organizacije žive materije: od molekularne do populacije. U ovom slučaju, u ogromnoj većini slučajeva, zabilježit će se opći obrazac: s povećanjem doze, stepen oštećenja sistema se povećava; U proces je uključen sve veći broj njegovih sastavnih elemenata. U zavisnosti od efektivne doze, gotovo svaka supstanca pod određenim uslovima može biti štetna za organizam.

Na ispoljavanje odnosa doza-efekat značajno utiče intra- i interspecifična varijabilnost organizama. Zaista, jedinke koje pripadaju istoj vrsti značajno se razlikuju jedna od druge po biohemijskim, fiziološkim i morfološkim karakteristikama. Ove razlike su u većini slučajeva uzrokovane njihovim genetskim karakteristikama. Zbog istih genetskih karakteristika, međuvrsne razlike su još izraženije. S tim u vezi, doze određene supstance u kojoj ona nanosi štetu organizmima iste, a posebno različitih vrsta, ponekad se vrlo značajno razlikuju. Posljedično, odnos doza-učinak odražava svojstva ne samo otrovne tvari, već i organizma na koji djeluje. U praksi to znači da kvantitativnu procjenu toksičnosti, zasnovanu na proučavanju odnosa doza-efekat, treba provesti u eksperimentima na različitim biološkim objektima i potrebno je pribjeći statističkim metodama za obradu dobivenih podataka.

Odnos doza-efekat ne treba miješati sa odnosom doza-odgovor, koji određuje stupanj promjene odabranog indikatora u odnosu na normu. Odgovor se može mjeriti ili u apsolutnim jedinicama ili u relativnim jedinicama (procentima).

Prilikom utvrđivanja bilo kojeg kritičnog nivoa norme (kontrolnog) indikatora i izračunavanja učestalosti njegovog viška u eksperimentalnom uzorku, odnos doza-odgovor se pretvara u odnos doza-učinak ili funkciju efikasnosti za dati kriterij. Funkcija efikasnosti se sastoji od skupa tačaka. Svaka tačka se formira zbog postojanja individualnih karakteristika u ispitivanim objektima (individualna osjetljivost), što u konačnici dovodi ili do pojave registrovanog znaka ili njegovog odsustva kada je izložena datoj dozi faktora koji se proučava.

Najčešći način da se odredi odnos doza-odgovor grupe je formiranje podgrupa unutar te grupe. Životinjama uključenim u podgrupu toksikant se daje u istoj dozi, au svakoj narednoj podgrupi doza se povećava. Formiranje podgrupa treba izvršiti slučajnim uzorkovanjem. Kako se doza povećava, udio životinja u svakoj podgrupi koje razviju procijenjeni učinak će se povećati. Rezultirajuća ovisnost može se predstaviti u obliku kumulativne krivulje distribucije frekvencije, gdje je broj životinja s pozitivnom reakcijom na toksikant (dio ukupnog broja životinja u podgrupi) funkcija doze (slika 2.). ).

Rice. 2. Tipična krivulja doza-odgovor za grupu životinja,
simetrično oko sredine (50% odgovora). Basic
vrijednosti grupnog odgovora na toksični supstanci su usredotočene okolo
prosječna vrijednost

U većini slučajeva, graf je logaritamska kriva distribucije u obliku slova S, simetrična oko sredine. Može se identifikovati niz važnih karakteristika ove krive koje treba uzeti u obzir prilikom tumačenja dobijenih rezultata.

1. Centralna tačka krive (50% vrijednosti odgovora) ili prosečna efektivna doza(ED 50) je izračunata statistička vrijednost, koja također ima normalnu distribuciju i koju karakteriziraju srednja vrijednost i varijansa. Efektivna doza se izračunava iz vjerovatnoće efekta, a njena varijansa uključuje i grešku doze efekta i grešku efekta. Efektivna doza u svakoj tački funkcije označena je određenom kategorijom koja odgovara vjerovatnoći efekta. Ako je učinak koji se procjenjuje smrtnost životinja u grupi, ova točka se označava kao srednja smrtonosna doza. Skup efektivnih doza zapravo čini funkciju djelotvornosti.

2. Osetljivost većine životinja u populaciji je blizu prosečne vrednosti. Interval doze koji uključuje glavni dio krivulje oko centralne tačke ponekad se naziva "potentnošću" lijeka.

3. Mali dio populacije na lijevoj strani krivulje doza-odgovor reagira na male doze toksičnog sredstva. Ovo je grupa preosjetljivih ili hiperreaktivnih osoba. Drugi dio populacije na desnoj strani krivulje reaguje samo na vrlo velike doze toksičnog sredstva. To su neosjetljive, hiporeaktivne ili otporne osobe.

4. Nagib krivulje doza-odgovor, posebno blizu srednje vrijednosti, karakterizira širenje doza koje izazivaju učinak. Ova vrijednost pokazuje koliko će velika promjena u odgovoru populacije na djelovanje toksičnog sredstva biti s promjenom efektivne doze. Strm nagib ukazuje na to da će većina populacije reagirati na toksikant na približno isti način u uskom rasponu doza, dok plitki nagib ukazuje na značajne razlike u osjetljivosti pojedinaca na toksikant.

Oblik krive i njene ekstremne tačke zavise od brojnih spoljašnjih i unutrašnjih faktora, kao što su stanje mehanizama za popravku oštećenja, reverzibilnost nastalih efekata itd. Stoga se toksični proces možda neće razviti sve dok se odbrambeni mehanizmi tijela od aktivnog toksičnog sredstva ne iscrpe i dok procesi biohemijske detoksikacije ne postanu zasićeni. Na isti način, zasićenje procesa stvaranja toksičnih metabolita iz originalnog ksenobiotika može uzrokovati da krivulja doza-učinak dosegne plato.

Tradicionalno, u toksikologiji, postojalo je prirodno uvjerenje da kako se doza otrova povećava, vjerovatnoća očekivanog efekta treba da raste, približavajući se jednoj. Upravo na taj način se manifestira toksični učinak velike većine štetnih tvari i otrova na žive organizme. Više o ovom pitanjuA.Albert (1958) je zabilježio (Prema: S.V. Krishtopenko et al., 2001): „Da li iko treba očekivati ​​smanjenje toksičnog efekta bilo koje biološki aktivne tvari kako se koncentracija povećava? Međutim, nekoliko primjera pokazuje gdje se to događa." U određenim rasponima testnih doza, odnos doza-učinak poprima nelinearan oblik i potpuno je nesposoban za matematičku analizu korištenjem tradicionalnih metoda.

Prema podacima datim u radu M.G. Domschlag (1998), na osnovu rezultata studija životne sredine, nelinearni (bimodalni, obrnuti,U obliku slova V, uključujući segmente sa superlinearnošću, sublinearnošću i linearnošću) zavisnost „koncentracija (doza) - efekat“ pod uticajem hemijskih mutagena, toksičnih jedinjenja i zračenja niskog intenziteta (Prema: S.V. Krishtopenko i dr., 2001).

Ovaj fenomen se u toksikologiji naziva "paradoksalna toksičnost". Vjeruje se da je njegovo nastanak posljedica istovremenog provođenja različitih mehanizama toksičnosti i manifestacija zaštitnih reakcija tijela (na primjer, detoksikacija).štetno supstance). U tom smislu, nema ničeg neobičnog (paradoksalnog) u toksodinamici takvih agenasa. U nekim slučajevima mehanizmi za ostvarivanje ovih efekata su nepoznati. Sam pojam “paradoksalna toksičnost” treba shvatiti kao fenomen smanjenja vjerovatnoće ispoljavanja registrovanog simptoma (efekta) u eksperimentalnom uzorku ispitivanih objekata uz konzistentno povećanje doza štetnih agenasa.

Termin "paradoksalna toksičnost" koristi se za karakterizaciju toksikanata. U ovom slučaju, ako se drugi indikatori koriste kao registrovani znak, tada se odnos “doza-efekat” definiše opštim pojmom “paradoksalna efektivnost”.

Paradoksalna funkcija efikasnosti je poseban slučaj odnosa doze i efekta. U dvodimenzionalnom koordinatnom sistemu, u svakoj tački on odražava vjerovatnoću pojave snimljenog znaka kada je izložen testiranoj dozi. Ispitane doze se bilježe na osi apscise, a vjerovatnoće (učestalosti) efekata nakon izlaganja ovim dozama se bilježe na osi ordinata. Karakteristika se uzima u obzir u alternativnom obliku (1 – postoji manifestacija karakteristike, 0 – nema manifestacije karakteristike) koristeći termine „učestalost“ i „verovatnoća“ efekta.

Frekvencija efekta- ovo je relativna vrijednost, izražena u dijelovima jedinice ili kao postotak i utvrđena eksperimentalno povezivanjem broja test objekata koji su pokazali naznačeni predznak sa ukupnim brojem test objekata u eksperimentalnoj grupi.

Verovatnoća efekta naziva se predviđena relativna vrijednost, izračunata korištenjem statističkih metoda i također izražena u relativnim jedinicama ili kao postotak. Na primjer, za pretvaranje frekvencijskih vrijednosti efekata u vrijednosti vjerovatnoće, koristi se Van den Weerden formula:

P= n+1/N+2,

Gdjen– broj objekata u odabranoj grupi,

N– ukupan broj objekata u proučavanom uzorku životinja.

Kvantitativna vrijednost učestalosti efekta karakterizira vjerovatnoću pojave u eksperimentalnom uzorku test objekata pojedinaca sa izraženom osjetljivošću na datu dozu ispitivanog agensa. Za ovu kategoriju testnih objekata se bilježe navedene karakteristike. S povećanjem doze može se promijeniti odnos osjetljivih test objekata u novim eksperimentalnim uzorcima, što je razlog za formiranje tipa funkcije efikasnosti. Ujednačenim povećanjem broja osjetljivih test objekata s povećanjem doze, formira se linearna funkcija efikasnosti. Inače, tip funkcije efikasnosti može biti vrlo različit, uključujući i smanjenje s povećanjem doze, odnosno paradoksalno.

U savremenoj toksikometriji, problem procjene fenomena paradoksalne toksičnosti je taj što do danas nije razvijen adekvatan matematički model na osnovu kojeg bi bilo moguće planirati eksperiment i obraditi dobijene podatke, dokazujući prisustvo ili odsustvo paradoksalne toksičnosti. efekti. Klasične metode za konstruisanje funkcije efikasnosti i određivanje kategorija efektivnih doza su neprikladne ako se funkcija efikasnosti razlikuje od funkcije normalne distribucije.

Odnos doze i efekta u smislu mortaliteta. Budući da je smrt nakon djelovanja toksičnog sredstva alternativna reakcija, koja se provodi po principu „sve ili ništa“, ovaj efekat se smatra najpogodnijim za određivanje toksičnosti tvari, koristi se za određivanje vrijednosti srednja smrtonosna doza (LD 5 0 (LD 50)). Prosječna smrtonosna doza (ili koncentracijaLC 50) - količina otrova koja uzrokuje smrt 50% standardne grupe eksperimentalnih životinja u određenom periodu praćenja.

Određivanje akutne toksičnosti indikatorom "smrtnosti" vrši se metodom formiranja podgrupa. Toksikant se primjenjuje na jedan od mogućih načina (na primjer, za pacove, miševe - enteralno, parenteralno) u kontroliranim uvjetima.

Potrebno je uzeti u obzir da način davanja supstance najznačajnije utiče na veličinu toksičnosti (tabela 3).

Tabela 3

Utjecaj načina primjene na toksičnost sarina i atropina
za laboratorijske životinje (Prema: S.A. Kutsenko, 2002.)

Koriste se životinje istog pola, starosti, težine, držane na određenoj ishrani, pod potrebnim uslovima smeštaja, temperature, vlažnosti i sl. Studije se ponavljaju na nekoliko vrsta laboratorijskih životinja. Nakon davanja ispitivanog hemijskog jedinjenja, vrše se zapažanja kako bi se odredio broj uginulih životinja, obično tokom 14 dana.

Krivulja doza-smrtnost obično je sličnog oblika krivulji kumulativne distribucije frekvencije za druge odnose doza-odgovor. Za potrebe poređenja dobijenih podataka i statističke obrade, kriva se pretvara u oblik linearne zavisnosti.

Toksičnost u smislu smrtnosti obično je određena određenim nivoom uginuća životinja u grupi. Najčešće se kao kontrolni nivo koristi 50% mortaliteta životinja, jer to odgovara medijani krivulje raspodjele doze, oko koje je većina pozitivnih odgovora simetrično koncentrirana.

Koncept određivanja LD 50 tvari prvi je formulirao Trevan 1927. godine. Od ovog trenutka počinje formiranje toksikologije kao prave nauke koja operiše kvantitativnim karakteristikama svojstva koje se proučava (vrednost toksičnosti). Kao drugi nivoi mortaliteta za utvrđivanje, mogu se odabrati vrijednosti LD 5 i LD 95, koje su, prema zakonima statistike, blizu praga, odnosno maksimuma toksičnog efekta i predstavljaju granice interval doze unutar kojeg se učinak uglavnom ostvaruje.

Kao što je već naznačeno, važna karakteristika svake krive doza-odgovor je njena strmina. Dakle, ako dvije tvari imaju statistički nerazlučive vrijednosti LD 50 i istu strminu krivulje toksičnosti doza-učinak (tj. statistički nerazlučive vrijednosti LD 16 i LD 84, respektivno), one su ekvitoksične u smislu smrtnosti u širokom rasponu doza (supstance A i B na sl. 3). Međutim, tvari koje imaju slične vrijednosti LD50, ali različite nagibe krivulje toksičnosti, značajno se razlikuju po svojim toksičnim svojstvima (supstanca C na slici 3).

Rice.. Odnosi doze i efekta toksikanata sa sličnim vrijednostima
LD 50 vrijednosti, ali s različitim nagibima

Osim smrtonosnih doza, ekotoksikometrija razlikuje i granične doze:

RSt 10 – za inhalaciona trovanja;

PD 10 (PD 10) – za druge vrste izloženosti,

gdje indeks ukazuje na pojavu znakova trovanja.

A-priorat, Prag štetnog dejstva – minimalna koncentracija (doza) supstance u objektu okruženje, pod čijim uticajem u organizmu (pod specifičnim uslovima uzimanja supstance i standardne statističke grupe životinja) nastaju promene koje prelaze granice fizioloških adaptivnih reakcija, odnosno skrivene (privremeno kompenzovane) patologije. Prag pojedinačnog djelovanja je označen simbolom Lim(ac), prag hroničnog djelovanja je označen simbolom Lim(ch).

Prilikom procjene ekotoksičnosti potrebno je uzeti u obzir da iako gotovo sve tvari mogu uzrokovati akutne toksične učinke, kronična toksičnost nije otkrivena u svakom spoju. Indirektna vrijednost koja ukazuje na stepen opasnosti neke supstance tokom njenog hroničnog delovanja je odnos koncentracija koje izazivaju akutne i hronične efekte. Ako je ovaj omjer manji od 10, smatra se da je supstanca s malim rizikom od kronične izloženosti.

Prilikom procjene kronične ekotoksičnosti tvari, moraju se uzeti u obzir sljedeće okolnosti:

1. Određivanje koeficijenta opasnosti samo je prvi korak u određivanju ekotoksičnog potencijala neke supstance. U laboratorijskim uslovima, granične koncentracije hroničnog dejstva toksikanata određuju se procenom mortaliteta, rasta i reproduktivnih sposobnosti grupe. Proučavanje drugih efekata hronične izloženosti supstancama ponekad može dovesti do različitih numeričkih karakteristika.

2. Studije toksičnosti se provode na životinjama prikladnim za laboratorijske uslove. Dobijeni rezultati se ne mogu smatrati apsolutnim. Toksikanti mogu uzrokovati kronične posljedice kod nekih vrsta, ali ne i kod drugih.

3. Interakcija toksičnog sredstva sa biotičkim i abiotičkim elementima životne sredine može značajno uticati na njegovu toksičnost u prirodnim uslovima.

Populaciona priroda odnosa doza-efekat (Prema: V.S. Bezel et al., 1994). Toksikologija životne sredine radi sa obaveznim supraorganskim rangom indikatora.

U populaciji mora postojati određeni kritični broj jedinki ispod kojeg je nemoguće njeno postojanje u prirodnim uslovima. Ova kritična situacija odgovara određenom postotku “pogođenih pojedinaca”.

Problem procene opsega efektivnih doza za biološke sisteme različitog ranga je složen i neraskidivo povezan sa konceptom norme.

Teorija normi u primjeni na biološke sisteme trenutno je nedovoljno razvijena.

U procesu evolucijskog razvoja, biljni i životinjski organizmi stekli su sposobnost da adekvatno reaguju na promjene u okolišu uzrokovane promjenama prirodnih i klimatskih faktora. Biološki sistemi različitog ranga evolucijski su nespremni za uticaje antropogenih faktora, uključujući i tehnogeno zagađenje. Njihova reakcija na tehnogeni proces je nespecifična u okviru tradicionalnih, evolucijski fiksiranih mehanizama kompenzacije. Samo u tom slučaju mogu se prekoračiti adaptivne sposobnosti, a parametri koji karakteriziraju funkcioniranje bioloških sistema mogu prijeći dozvoljene granice.

Najkarakterističniji pokazatelj norme bioloških sistema je sposobnost da menjaju svoje funkcionalne parametre u promenljivim uslovima postojanja kako bi se sistem održao u optimalnim uslovima. Drugim riječima, norma cjeline je norma interakcije njenih dijelova u procesu prilagođavanja sistema uslovima postojanja.

Populaciju kao sistem međusobno povezanih jedinki, već zbog početne heterogenosti njenih pojedinačnih ekološko-funkcionalnih grupa, karakteriše raznovrsnost njihovog odgovora na bilo kakav spoljašnji uticaj. Postoji svojevrsna rezerva nasljedno fiksirane intraspecifične varijabilnosti, koja se, s jedne strane, manifestira u širokom spektru pojedinačnih subpopulacijskih grupa kao odgovor na tehnogeno zagađenje okoliša, as druge strane, posljedica je prisustva specifične populacije. mehanizmi za kompenzaciju nepovoljnih promjena u strukturi i funkciji stanovništva uzrokovanih zagađenjem. Ova rezerva je neophodna komponenta normalne reakcije stanovništva na tehnogeno zagađenje životne sredine.

U vezi s gore navedenim, populacijska priroda odnosa doza-učinak treba uzeti u obzir sljedeće okolnosti.

1. Kvantitativna procjena “doze” uključuje uzimanje u obzir mjere toksičnog utjecaja, koja odražava ne samo prosječne razine toksičnih tvari u objektima okoliša, već i specifičnost populacije kao heterogenog objekta, čiji elementi doživljavaju toksične efekte. različitog intenziteta. Na primjer, to može biti ukupan sadržaj ili protok otrovnih tvari, podijeljen na pojedinačne komponente koje odgovaraju strukturi populacije.

2. Na sličan način u procjenu efekta treba uključiti neke integralne pokazatelje stanja stanovništva koji direktno kontrolišu stabilnost njegove strukture i funkcije. Na primjer, pokazatelji plodnosti ili plodnosti, preživljavanja, produktivnosti, zauzete površine ili broja, itd.

3. Prilikom procjene efekata supraorganizma potrebno je poći od primarnih manifestacija toksičnosti na molekularnom, tkivnom, ćelijskom i nivou organizma.

4. Uloga faktora okoline u implementaciji efekata na nivou populacije je veća nego za druge sisteme. Na primjer, utjecaj pH okoliša na utjecaj zagađenja na zajednice vodenih organizama.

Analiza velike količine činjeničnog materijala uvjerava da su uočene manifestacije toksičnosti kada su izložene gotovo svim tehnogenim zagađivačima u jasnoj korelaciji s akumulacijom ovih tvari u pojedinim komponentama biote.

Tako su tehnogene supstance koje zagađuju prirodne ekosisteme uključene u biološki ciklus zbog vitalne aktivnosti biljnih i životinjskih populacija. Istovremeno, populacije, kao sistemi međusobno povezanih heterotrofnih grupa jedinki, modificiraju ove tokove u skladu sa svojom ekološkom i funkcionalnom specifičnošću, određujući na taj način heterogenost akumuliranih nivoa toksikanata i odgovora na izlaganje.

Na primjer, uhvatili smo sve životinje jedne vrste na određenom kontaminiranom području. Nivoi zagađivača kod ovih životinja mogu značajno varirati. Takve razlike su uzrokovane nekoliko razloga.

Prije svega, to mogu biti razlike u intenzitetu metaboličkih procesa kod pojedinih jedinki ili njihova pripadnost različitim ekološko-funkcionalnim grupama u populaciji (zrele i nezrele jedinke, podgodišnjaci i prezimljeni itd.). Moguće je da uzorak sadrži životinje koje migriraju iz manje kontaminiranih područja.

U svakom slučaju, uz većinu životinja koje karakteriziraju određene prosječne razine zagađivača, u uzorku će uvijek biti prisutne osobe s maksimalnim i minimalnim razinama toksičnih tvari.

Naravno, mjera toksičnog djelovanja, što se podrazumijeva pod dozom, ne može se okarakterizirati određenim prosječnim vrijednostima sadržaja toksičnih elemenata u bioti. Takva mjera treba da odražava varijabilnost metaboličkih procesa pojedinih organizama, što dovodi do varijabilnosti nivoa toksičnih materija koje akumuliraju u homogenim grupama, a također treba uzeti u obzir različit kvalitet pojedinih subpopulacijskih grupa u ovom pokazatelju.

Distribucija nivoa toksičnih elemenata među životinjama u uzorku može se matematički izraziti jednim od zakona statističke distribucije.

Neku integralnu funkciju treba smatrati mjerom toksičnih efekata populacije ƒ( x), koji opisuje statističku distribuciju sadržaja toksičnih elemenata u organizmima koji čine populaciju ili određeni uzorak populacije (koncentracijski spektar). Evox– sadržaj tvari u unutrašnjim sredinama tijela (na primjer, koncentracija teških metala u krvi). Uneseni indikator je karakteristika populacije. S jedne strane, odražava specifičnost akumulacije toksičnih tvari na nivou organizma, ovisnost o individualnoj genetskoj i funkcionalnoj varijabilnosti metaboličkih procesa i energetskih potreba organizama koji pripadaju homogenim populacijskim grupama. S druge strane, ovaj indikator nije prost zbir nivoa zagađenja.

Promjenjivi uvjeti postojanja prirodnih populacija, uključujući i utjecaj tehnogenog zagađenja, direktno utiču na brojnost ili brojnost pojedinih ekoloških i funkcionalnih grupa (sezonske, prostorne, polne, starosne itd.). Ovo određuje doprinos svake unutarpopulacijske grupe ukupnoj distribuciji nivoa toksičnih elemenata u populacijama i omogućava da se takve distribucije smatraju mjerom izloženosti toksičnosti.

Statistička raspodjela koncentracija toksičnih tvari u tkivima ili organizmima u cjelini je asimetrična (ne može se opisati zakonom normalne distribucije). U toksikologiji životne sredine, kao argument za odnos doze i efekta, treba uzeti u obzir spektar koncentracija toksičnih supstanci u uzorku populacije, opisan lognormalnim zakonom distribucije.

Prijelaz na populacijski oblik odnosa "doza-efekat" uključuje razmatranje funkcije "distribucije sadržaja toksičnih elemenata u organizmima koji čine populaciju" - udjela "pogođenih" jedinki u njoj.

Složenost prijelaza na analizu doznih ovisnosti ekoloških sustava na nivou supraorganizma povezana je s praktičnom nepraktičnošću aktivnih eksperimenata s doziranim opterećenjem na prirodne biogeocenoze. Druga poteškoća odnosi se na nesigurnost doze toksičnog opterećenja u stvarnoj životnoj situaciji. Emisije iz stvarnih izvora zagađenja po pravilu su višekomponentne i nije uvijek moguće izdvojiti jedan ili dva vodeća toksikanta. Konačno, treća poteškoća u analizi odnosa doza-efekat na nivou ekosistema povezana je sa značajno većom prostorno-vremenskom varijabilnosti parametara u odnosu na druge nivoe organizacije. Utvrđen je kako prirodnim mozaikom okolišnih faktora, tako i prostornom heterogenošću raspodjele doze toksičnog opterećenja.

Kriva doza-odgovor

Krivulje doza-odgovor za ligande s različitim aktivnostima generirane prema Hill jednadžbi. Puni i parcijalni agonisti imaju različite vrijednosti ED50, Emax i Hill koeficijenta (određuje nagib krive).

Kriva doza-odgovor(ili koncentracija-efekat) opisuje promjenu utjecaja nekog liganda na biološki objekt ovisno o koncentraciji ovog liganda. Takva krivulja se može konstruirati za pojedinačne ćelije ili organizme (kada male doze ili koncentracije izazivaju slab učinak, a velike - jak: graduisana kriva) ili populacije (u ovom slučaju izračunava se u kojem postotku jedinki određeni koncentracija ili doza liganda izaziva efekat: korpuskularna kriva ).

Proučavanje odnosa doza-odgovor i izgradnja odgovarajućih modela je osnovni element za određivanje raspona terapijskih i sigurnih doza i/ili koncentracija lijekova ili drugih hemikalija sa kojima se susreće osoba ili drugi biološki entitet.

Glavni parametri koji se određuju pri konstruisanju modela su maksimalno mogući efekat (E max) i doza (koncentracija) koja izaziva polumaksimalni efekat (ED 50 i EC 50, respektivno).

Prilikom provođenja ove vrste istraživanja, mora se imati na umu da oblik odnosa doza-učinak obično ovisi o vremenu izlaganja biološkog objekta djelovanju ispitivane tvari (udisanje, gutanje hranom, kontakt sa kože i dr.), dakle, kvantitativna procjena efekta u U slučaju različitih vremena izlaganja i različitih puteva ulaska liganda u organizam, najčešće dovodi do različitih rezultata. Stoga, u eksperimentalnoj studiji, ovi parametri bi trebali biti objedinjeni.

Svojstva krive

Krivulja doza-odgovor je dvodimenzionalni grafikon koji prikazuje ovisnost odgovora biološkog objekta o veličini faktora stresa (koncentracija toksične tvari ili zagađivača, temperatura, intenzitet zračenja, itd.). Pod "odgovorom" istraživač može misliti na fiziološki ili biohemijski proces, ili čak na stopu smrtnosti; stoga mjerne jedinice mogu biti brojevi pojedinaca (u slučaju mortaliteta), uređene deskriptivne kategorije (npr. opseg oštećenja) ili fizičke ili hemijske jedinice (vrijednost krvnog pritiska, aktivnost enzima). Obično kliničko ispitivanje ispituje nekoliko efekata na različitim organizacionim nivoima istraživačkog objekta (ćelija, tkivo, organizam, populacija).

Prilikom konstruiranja krivulje, doza supstance koja se proučava ili njena koncentracija (obično u miligramima ili gramima po kilogramu tjelesne težine, ili u miligramima po kubnom metru zraka kada se daje inhalacijom) obično se iscrtava na x-osi, i veličina efekta je na y-osi. U nekim slučajevima (obično sa velikim intervalom doze između minimalnog efekta koji se može registrovati i maksimalnog mogućeg efekta) koristi se logaritamska skala na y-osi (ova opcija konstrukcije se naziva i „polulogaritamske koordinate“). Najčešće, kriva doza-odgovor ima sigmoidni oblik i opisuje se Hill-ovom jednadžbom, što je posebno vidljivo u polulogaritamskim koordinatama.

Statistička analiza krivulje se obično izvodi metodama statističke regresije kao što su probit analiza, logit analiza ili Spearman-Kerberova metoda. U isto vrijeme, modeli koji koriste nelinearnu aproksimaciju obično se preferiraju nad linearnim ili lineariziranim, čak i ako empirijska ovisnost izgleda linearno u proučavanom intervalu: to se radi na osnovu činjenice da u velikoj većini odnosa doza-odgovor, Mehanizmi razvoja efekta su nelinearni, ali distribucija eksperimentalnih podataka može izgledati linearno pod određenim okolnostima i/ili određenim intervalima doze.

Takođe, prilično uobičajena tehnika za analizu krivulje doza-efekat je njena aproksimacija Hilovskom jednačinom za određivanje stepena kooperativnosti efekta.

Bilješke

Wikimedia fondacija. 2010.

Pogledajte šta je "kriva doze-efekat" u drugim rječnicima:

Kriva doza-odgovor- * “efekat doze” koji pokriva * grafička krivulja doze efekta koja pokazuje odnos biološkog efekta i doze zračenja kada su izloženi zračenju...

Kriva doza-odgovor- * “doze adcas” koji pokrivaju * krivulju odgovora na dozu u radiobiologiji grafičku krivulju koja odražava linearnu ovisnost logaritma stope preživljavanja od doze zračenja (vidi krivulju “Efekat doze”. Teorija cilja. Kriva višestrukih događaja) ... Genetika. enciklopedijski rječnik

Slika 1. Molekularna struktura AMPA receptora ugrađenog u ćelijsku membranu i vezivanje liganda AMPA receptora za njega (α amino 3 hidroksi 5 metil 4 izoksazolpropionske kiseline receptor, AMPAR ... Wikipedia

Tipična sigmoidna kriva "efekta koncentracije". Koncentracija liganda je iscrtana na horizontalnoj osi, a odnos zabeleženog efekta prema maksimalno mogućem je na vertikalnoj osi. Vrijednost EC50 poklapa se sa točkom pregiba krive. EC50... ... Wikipedia

Vidi također: Alkoholna intoksikacija Zahtjev „Otrovanje alkoholom“ je preusmjeren ovdje. Potreban je poseban članak na ovu temu. Etanol je supstanca koja kombinuje svojstva prirodnog metabolita ljudskog organizma (u malim koncentracijama), ... ... Wikipedia

FOTOTERAPIJA- (fototerapija, od grč. phos, fotografije svjetlo i terapija njega, liječenje). Savremeni S. zasniva se na poznavanju tzv. chem. dejstvo svetlosti. Prije svega, proučavan je učinak sita na bakterije. Godine 1877. Downes i Blent (Downes, ... ...

STOMACH-ŽELUDAC. (gaster, ventriculus), prošireni dio crijeva, koji zbog prisustva posebnih žlijezda ima značaj posebno važnog organa za varenje. Jasno diferencirani "želuci" mnogih beskičmenjaka, posebno artropoda i ... ... Velika medicinska enciklopedija

MALARIJA- MALARIJA, od italijanskog malarija, pokvaren vazduh, intermitentna, povremena, močvarna groznica (malaria, febris intermittens, francuski paludisme). Pod ovim imenom ujedinjena je grupa blisko povezanih ljudi... ... Velika medicinska enciklopedija

REUMATIZAM ACUTE- AKUTNI REUMATIZAM. Sadržaj: Geografska distribucija i statistika. 460 Etiologija i patogeneza...... 470 Patološka anatomija........... 478 Simptomi i tok........... 484 Prognoza ...................... 515 Dijagnoza ... Velika medicinska enciklopedija

Cisordinol Zuclopentixol je antipsihotik (antipsihotik), derivat tioksantena. Sadržaj... Wikipedia

Odnos doze i efekta može se pratiti na svim nivoima organizacije žive materije: od molekularne do populacije. U ovom slučaju, u ogromnoj većini slučajeva, zabilježit će se opći obrazac: s povećanjem doze, stepen oštećenja sistema se povećava; U proces je uključen sve veći broj njegovih sastavnih elemenata.

U zavisnosti od efektivne doze, gotovo svaka supstanca pod određenim uslovima može biti štetna za organizam. Ovo važi za toksične supstance koje deluju i lokalno (tabela 8.1) i nakon resorpcije u unutrašnjem okruženju (tabela 8.2).

Tabela 8.1

Odnos između koncentracije formaldehida u udahnutom zraku i težine toksičnog procesa ((P.M. Misiak, J.N. Miceli, 1986))

Tabela 8.2

Odnos između koncentracije etanola u krvi i težine toksičnog procesa ((T.G. Tong, D. Pharm, 1982))

Na ispoljavanje odnosa doza-efekat značajno utiče intra- i interspecifična varijabilnost organizama. Zaista, jedinke koje pripadaju istoj vrsti značajno se razlikuju jedna od druge po biohemijskim, fiziološkim i morfološkim karakteristikama. Ove razlike su u većini slučajeva uzrokovane njihovim genetskim karakteristikama. Zbog istih genetskih karakteristika, međuvrsne razlike su još izraženije. S tim u vezi, doze određene supstance u kojoj ona nanosi štetu organizmima iste, a posebno različitih vrsta, ponekad se vrlo značajno razlikuju. Posljedično, odnos doza-učinak odražava svojstva ne samo otrovne tvari, već i organizma na koji djeluje. U praksi to znači da kvantitativnu procjenu toksičnosti, zasnovanu na proučavanju odnosa doza-efekat, treba provesti u eksperimentima na različitim biološkim objektima, a za obradu dobijenih podataka potrebno je pribjeći statističkim metodama.

Kriva doza-efekat (tačnije, zavisnost bioloških posledica od nivoa izloženosti) je strogo individualna za svaki par supstanca-biološki objekat (vidi sliku 8.2).

Rice. 8.2. Tipične krive doza-efekat za supstance a, b, c (prema A. A. Golubev et al.)

Na sl. Prikazani su tipični tipovi takvih krivulja. U većini

U nekim slučajevima to su krivulje u obliku slova S, au nekim slučajevima izražene kao hiperbola, eksponencijalna ili parabola.

Ove krive odražavaju složenu prirodu interakcije štetne tvari s predmetom, kvalitativne i kvantitativne karakteristike takve interakcije u svakom konkretnom slučaju. Postoje različiti dijelovi krivulja doza-odgovor gdje male promjene u koncentraciji (dozi) supstance ili uzrokuju značajno povećanje učinka izloženosti, ili dovode samo do slabe promjene učinka.

Od sl. Može se vidjeti da ako su tvari a, b, c raspoređene po rastućem efektu njihovog utjecaja, onda će u različitim zonama krivulje doza-efekat taj red biti različit. Dakle, u zoni I - a > b > c, u zoni II - b > a > c, u zoni III - b > c > a i u zoni IV - c > b > a. Dakle, jasno je da ako se toksičnost tvari procjenjuje dozom koja uzrokuje određeni postotak uginuća kod životinja, onda rezultat komparativne analize toksičnosti tvari može biti različit, ovisno o tome u kojoj zoni se nalazi kriva doza-efekat se provodi ova analiza. Ova okolnost čini važnim proučavanje svih zona krivulja doza-efekat.

Kada se proučava učinak toksičnog sredstva na organizam, treba razlikovati efekte čija težina postupno ovisi o trenutnoj dozi (na primjer, smanjenje krvnog tlaka) i efekte tipa „sve ili ništa“ (mrtav/preživio). . Treba imati u vidu da se efekti prvog tipa gotovo uvek mogu pretvoriti u oblik pogodan za procenu efekata drugog tipa. Kako bi odredili odnos doze i efekta u grupi, obično pribjegavaju dvije vrste eksperimentalnog dizajna:

Sa formiranjem podgrupa proučavanih životinja;

Nema formiranja podgrupa.

Ovo su najčešće korišteni toksikometrijski parametri. Njihove vrijednosti se široko koriste za različite klasifikacije toksičnih tvari, od kojih su dvije navedene u nastavku (Tablica 8.3).

Klasifikacija opasnih materija prema stepenu izloženosti

Tabela 8.3

Kada se primeni u stomak, - kada se nanese na kožu.

Zavisnosti “doza-efekat” u gradijentu opterećenja za većinu parametara imale su nelinearan oblik i razlikovale su se od dozne zavisnosti u blizini dugoročnih preduzeća samo po “visini koraka”, odnosno stepenu ozbiljnosti. promjena vrijednosti parametara u zoni visokog opterećenja. “Visina koraka” u ovisnostima o dozi mijenjala se tokom vremena, a promjena “visine koraka”, kako su otkrile naše studije, u razmatranom vremenskom intervalu bila je povezana s većom stopom promjene indikatora u području srednjeg nivoa. i velika opterećenja na pozadini slabog izražaja promjena parametara zajednice u području malih opterećenja.[...]

Odnosi doze i efekta. Odgovor organizma na izlaganje zavisi od količine zagađivača ili njegove doze u organizmu, čija veličina zavisi od puta ulaska u organizam – udisanjem (inhalacijom), vodom i hranom (oralno), ili apsorbovanim putem kože, ili do izloženosti dolazi kroz vanjsko izlaganje. Inhalacijski i oralni putevi ulaska određuju biohemijske načine izlaganja zagađujućim materijama u tijelu. Općenito, ljudsko tijelo efikasnije detoksikuje zagađivače iz hrane nego one iz udisanja.[...]

Krivulje doza-efekat (slika 5.8) karakterišu odnos između doze zagađivača i odgovora (efekta) organizma. Odnosi doze i efekta za ljude i životinje dobiveni su na osnovu podataka iz epidemioloških studija.[...]

PRISTUP DOZA-EFEKAT – uspostavljanje veze između stepena uticaja na ekosistem – doze – (npr. zagađenje) i rezultirajućeg efekta. Analiza odnosa doza-efekat omogućava određivanje granica održivosti ekosistema, kao i procjenu moguće štete po okoliš od izloženosti.[...]

Međutim, odnos doza-odgovor u fototropizmu je mnogo složeniji nego što se čini na prvi pogled. Tako je u eksperimentima na etioliranim koleoptilima utvrđeno da se povećanjem količine stimulacije povećava nagib prema izvoru svjetlosti, ali do određene granične vrijednosti (približno OD J m 2 svjetlosne energije), prekoračenjem koje vodi do smanjenja odgovora na određenu početnu vrijednost, a ponekad se „pozitivna reakcija“ može pretvoriti i u „negativnu“ (tj. savijanje [...]

Korak 3. Procjena odnosa doze i efekta. U ovoj fazi prikupljaju se kvantitativne informacije o odnosu između doza izloženosti i zdravstvenih efekata.[...]

Za uslove linearnog odnosa doza-učinak, utvrđene su vrijednosti koeficijenata aproksimacije, pri čemu fizičko značenje koeficijenti rizika.[...]

Kriva 4 - nelinearni odnos doza-efekat sa konveksnošću prema dolje - također je karakteristična za odgovor tijela na djelovanje mnogih faktora. Ovo se ponekad naziva "sublinearnim" odnosom doza-odgovor. Iako kriva 4 nema jasno definisan prag, tačka na osi u kojoj se efekat može detektovati određuje praktičnu vrednost praga.[...]

Kriva 2 - nelinearni odnos doza-odgovor sa konveksnošću prema gore - predstavlja "supralinearni" odnos, koji se opaža kada male doze izazivaju neproporcionalno velike efekte. Rezultati opservacija stanovništva ozračenog kao rezultat nesreće u Černobilu ukazuju na postojanje takve zavisnosti za efekte zračenja u području niskih doza.[...]

Što se tiče zračenja niskih doza, navedene zavisnosti se takođe koriste za procenu efekata u ovim slučajevima u proračunima koji ne pretenduju na tačnost. U ovom slučaju, prednost se daje linearnom obliku odnosa doza-učinak.

Za predviđanje učestalosti stohastičkih efekata kod ozljeda zračenja, preporučuje se korištenje linearnog odnosa doze i efekta. Odgovarajuća dozimetrijska vrijednost u ovom slučaju je ekvivalentna doza. Međutim, treba napomenuti da pri visokim nivoima doze potencijal za nestohastičke efekte čini upotrebu efektivne ekvivalentne doze neprikladnom. Konkretno, visoka doza zračenja jednog organa može uzrokovati nestohastičke efekte, iako se ne-stohastički efekti ne primjećuju kada je cijelo tijelo ozračeno istom dozom [...]

Kriva 1 pokazuje da ako postoji slična B-oblika ovisnosti učinka o dozi, onda se ne uočavaju promjene u metabolizmu ljudskog tijela. Krivulje 2, 3 i 4 nisu granične: pretpostavlja se da postoje efekti pri bilo kojoj koncentraciji zagađivača ili bilo kom nehemijskom uticaju, bez obzira koliko mali. Takve krive odražavaju klasu stohastičkih efekata na zdravlje. Najrasprostranjeniji je linearni ne-prag oblik odnosa doza-efekat 3, jer se često sud o obliku odnosa doza-efekat u području niskih vrijednosti dobija linearnom ekstrapolacijom iz područja visokih doze.[...]

Dakle, najveća dopuštena koncentracija može se smatrati određenom tačkom na odnosu doza-učinak, dijeleći zonu maksimalne neefikasne doze od zone doza koje se smatraju nepovoljnim ili opasnim za ljude.

Testirati navedenu pretpostavku i utvrditi prirodu odnosa "doza-efekat" sa relativno kratkotrajnim ispuštanjem zagađujućih materija u životnu sredinu u blizini termoelektrane (Reftinskaya državna elektrana, Srednji Ural; glavni komponente emisije su sumpordioksid, dušikovi oksidi i čvrste nečistoće koje sadrže kalcij) tokom godina ocjenjivano je stanje biljno-žbunastog sloja šumskih fitocenoza na stalnim oglednim površinama sa sintopskom registracijom unosa zagađivača. U okolini ovog preduzeća, koje posluje od 1970. godine, znaci degradacije šumskih ekosistema u vreme početka posmatranja mogli su se pratiti uglavnom po stepenu defolijacije krošnji sloja drveća i promenama u odnosu ekobiomorfa u biljno-žbunski sloj.[...]

Potrebno je izmjeriti i fizičko-hemijski sastav zagađivača i efekte njihove izloženosti na biljke. Samo određivanje koncentracije komponenata automatskim analizatorima ne omogućava predviđanje svih mogućih efekata izloženosti zagađenju vazduha, a sama upotreba biomonitora ne omogućava procenu nivoa zagađenosti vazduha i merenje koncentracije svakog fitotoksikanata. Stoga, za procjenu stanja životne sredine, ove vrste monitoringa moraju biti kombinovane. Mjerenje koncentracije zagađivača, određivanje parametara odnosa doza-učinak uzimajući u obzir meteorološke parametre može dati potpunu sliku o stanju zagađenja [...].

Razvoj pristupa za sveobuhvatnu analizu prirodnog okruženja trebao bi uključivati ​​proučavanje odnosa “doza-efekat” i “doza-odgovor” u različitim eksperimentima, proučavanje praga izloženosti različitim faktorima i utjecaja više medija. zagađivača, razvoj metoda za procjenu odgovora složenih ekoloških sistema na promjene stanja prirodnog okruženja [...]

Moguće metode proračuna zasnivaju se na identifikaciji štetnosti, nakon čega slijedi uspostavljanje odnosa doza-učinak i opasnosti, koji zajedno čine profil rizika. Ukupna procjena ovog odnosa daje kvantitativnu vrijednost odnosa između nivoa opasnosti i zdravstvenih indikatora.[...]

Nauka je razvila nekoliko pristupa određivanju ovih standarda. Glavni koriste analizu odnosa „doza-efekat“, povezujući antropogeno opterećenje kao ulazni parametar ekosistema sa njegovim stanjem – izlaznim parametrom.[...]

Dakle, studije su pokazale da čak i sa slabo izraženim promjenama parametara, odnosi "doza-efekat" po pravilu imaju nelinearan oblik. Kao rezultat toga nastaje nelinearnost odnosa doza-efekat različite brzine promjene parametara u gradijentu opterećenja, a nivo zagađenja određuje vrijeme stabilizacije parametara u određenom stanju. Najmanje trajanje stabilizacijskog vremena tipično je za područje velikih opterećenja, stoga odnos doza-efekat u prostoru ima nelinearan oblik, što se posebno jasno manifestira u blizini dugotrajnih preduzeća (izražena udarna zona i industrijska pustinjska zona). Godišnje fluktuacije koje se javljaju u zajednicama tokom interakcije egzogenih i endogenih faktora deluju kao prelazak iz jednog kvantitativnog stanja u drugo kao rezultat, ozbiljnost razlika između različitih zona opterećenja i oblika odnosa doza-efekat može se promijeniti tokom vremena. Kada su izloženi zagađivačima, može postojati nekoliko graničnih nivoa i područja privremene stabilizacije parametara (kaskadni efekat izloženosti).[...]

Postoje, međutim, neki uslovi koji moraju biti ispunjeni kada se koristi pristup „očekivanoj“ dozi (ovo je naznačeno u radu). Neophodno je da procesi transformacije podležu linearnom zakonu, kao i da je odnos doza-efekat linearan, a efekat proporcionalan dozi ili integralnom nivou zagađivača i da nije rezultat sinergijskih efekata. Također je potrebno pretpostaviti da su procesi prijenosa stacionarni u vremenu. Ovaj model je teže koristiti za zagađenje, gdje postoje značajni gradijenti u prostoru i vremenu.[...]

Treba još jednom naglasiti da procjene dugoročnih rizika po zdravlje ljudi od štetnih emisija u različitim fazama ciklusa goriva, nažalost, nisu zasnovane na preciznim odnosima doza-učinak. U stranim studijama, odnos doze i efekta između koncentracije oslobađanja i zdravstvenog rizika pretpostavlja se da je linearan. Za 0x i leteći pepeo, takve zavisnosti su mnogo manje tačne i zahtevaju dalje pojašnjenje.[...]

Međutim, u praksi postoji niz problema povezanih s određivanjem pouzdanih vrijednosti standardnih indikatora izloženosti. Oni su, posebno, uzrokovani poteškoćama u konstruisanju odnosa “doza-efekat” i određivanju prihvatljivih granica za promjene stanja ekosistema. U ekonomiji, kao što je već navedeno, značajne poteškoće takve procjene nastaju zbog nejasnoće u izboru parametara koji karakterišu jačinu uticaja i kvalitet stanja ekosistema.[...]

Ključne riječi - teški metali, kiselost, šumska stelja, industrijsko zagađenje, biotestiranje, fitotoksičnost, maslačak, prostorna varijacija, odnosi doze i efekta, Srednji Ural.[...]

Budući da su sva istraživanja u navedenim radovima rađena u okolini dugotrajno (više od 50 godina) poslovanja i vrijednosti parametara u blizini takvih preduzeća u području niske i visoke opterećenja neznatno variraju iz godine u godinu (Trubina, 1996; Trubina, Makhnev, 1997), nije jasno da li se nelinearna priroda odnosa “doza-efekat” može pratiti kraćim unosom zagađivača u životnu sredinu i kako javlja se nelinearni efekat identifikovan u prostoru [...].

Poznato je da je sistem pri malim vrijednostima remetilačkog faktora u stanju da ublaži unutrašnje fluktuacije i vanjske utjecaje i bude u stanju dinamičke ravnoteže u blizini stacionarnog stanja. Može se pretpostaviti da nelinearnost odnosa doze i efekta u prostoru nastaje kao rezultat vrlo niske stope promjene parametara u području malih opterećenja i veće brzine promjene u području velikih opterećenja. , a ulogu prebacivanja (okidača) iz jednog kvantitativnog stanja u drugo imaju godišnje fluktuacije koje nastaju kao rezultat interakcije faktora egzogenog i endogenog porijekla.[...]

Čini se važnim ne samo da postoji nekoliko kritičnih tačaka u gradijentu djelovanja faktora – kaskadnog efekta utjecaja (Trubina, 2002), već i da se “prebacivanje” iz jednog kvantitativnog stanja u drugo događa kao rezultat iz godine u godinu. fluktuacije parametara zajednice. Isti radovi su pokazali da u području opterećenja koja prethode oštroj promjeni parametara zajednice, godišnje fluktuacije imaju najveću amplitudu. Utjecaj godišnjih fluktuacija na oblik odnosa doza-učinak za pojedine funkcionalne parametre biljno-grmnog sloja (biomase) također je prikazan pod utjecajem teških metala u kombinaciji sa sumpordioksidom (Vorobeichik, 2003).