CC BY
4
в объектах окружающей среды.— Пермь, 1989.— С. 263— 264.
5. Федоренко й. И. // Гиг. и сан— 1987. — № 10 — С. 56-58.
6. Штабский Б. М. // Там же,— 1973.— № 8,— С. 24—28.
7. Штабский Б. М.. Федоренко В. И. // Там же.— 1987.— № 9,— С. 60—63.
Поступила 16.11.90
© В С БОГОРАД. 1992 УДК 615.9.015.4.07
В. С. Богорад
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СООТНОШЕНИЯ ЭФФЕКТОВ ОДНОКРАТНОГО И ПОВТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ КУМУЛЯТИВНЫХ СВОЙСТВ КСЕНОБИОТИКОВ
ВНИИ гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пластических масс Минздрава СССР, Киев
Характеризуя способность ксенобиотиков вызывать токсические эффекты при повторном воздействии подпороговых доз, кумулятивные свойства (КС) могут выступать в качестве удобного критерия оценки опасности хронического поступления в организм малых количеств химических веществ. Тем не менее, несмотря на важность и актуальность проблемы, до настоящего времени не существует единого подхода к количественной оценке данного явления. Следствием является то, что получаемые с помощью различных методик результаты нередко оказываются противоречивыми, а сравнение групп веществ по данному критерию возможно лишь в пределах одного и того же метода. Это существенно снижает прогностическую ценность критерия и требует дальнейшего совершенствования всей методики оценки КС.
Другим немаловажным обстоятельством, на которое до сих пор не обращали достаточного внимания, но которое имеет принципиальное значение, является тот факт, что сам способ расчета коэффициента кумуляции (а именно он является мерой эффекта кумулятивного действия) далек от совершенства и при всей своей простоте не может претендовать на полноту описания сложного и многогранного явления, каким является накопление в организме чужеродного вещества или эффекта его действия.
В настоящей работе предпринята попытка проанализировать в основном как раз последний аспект, связанный с количественной интерпретацией кумулятивного эффекта, поскольку именно на этом этапе независимо от схемы эксперимента реализуется один и тот же алгоритм сравнения эффектов однократного и повторного действия и выбор адекватного способа такого сравнения в любом случае в состоянии повысить прогностическую ценность метода в целом.
В используемых в настоящее время методах изучения КС [2, 3, 6, 7, 9, 10] критерием их выраженности служит соотношение таких параметров токсичности, как ЬО50(|) и ЬО^^,, т. е. средне-смертельных доз, полученных по результатам острого опыта при однократном воздействии соединения и при повторном его поступлении. Данное соотношение представляет собой величину коэффициента кумуляции (Ксит):
*сит=1-05о<,.)/Ь05о(1). (1)
Величина ЬО50(|„ как и ЬО50(л), является одной из точек на кривой доза — эффект. Выбор ЬОбо как критерия, характеризующего токсичность ве-
щества, обусловлен тем, что эта величина имеет вероятную природу и не зависит от численности опытной группы животных.
Вместе с тем нельзя однозначно ответить на вопрос о преимуществах оценки токсичности веществ по величине ЬО50 в сравнении с другими эффективными дозами. В выборе данной величины, вероятно, сыграла роль простота расчета как самой среднеэффективной дозы, так и ее ошибки. В то же время с гигиенических позиций наиболее информативными являются не среднеэффектив-ные, а низкоэффективные дозы (например, ЬОб), поскольку именно они отражают опасность воздействия малых количеств яда [8|. С другой стороны, с точки зрения оценки пестицидной активности наибольший интерес представляют высокоэффективные дозы (например, ЬЭэб). Можно показать, что при одной и той же величине ЬЭ5о два вещества могут иметь существенно различающиеся параметры как низкоэффективных, так и высокоэффективных доз, что обусловлено наклоном кривой доза — эффект. Таким образом, выбор величины ЬЭ5о в качестве однозначной оценки токсичности вещества не может считаться оптимальным. Именно поэтому для более точной характеристики токсических свойств соединения приходится использовать дополнительные параметры, которые характеризуют крутизну функции доза — эффект: tg а, параметр Б и др. Все эти соображения целиком применимы и для тех случаев, когда в качестве эффективных используются суммарные дозы 1-О50(пГ
Вернемся к расчету величины коэффициента кумуляции.
Сравнивая величины ЬО50(п и ЬО50(л) в выражении (1), мы получаем лишь оценку «сдвига» кривых доза — эффект относительно друг друга, причем судим об этом по единственной точке, характеризующей 50 % эффект. Если бы такой же сдвиг наблюдался во всем диапазоне доз, то оценка, сделанная на основании одной точки, была бы оправдана. Трудно, однако, представить, что такое положение имеет место в действительности. Более того, априори можно утверждать, что наклоны кривых доза — эффект в условиях однократного и повторного воздействия будут иметь различия, являющиеся следствием ряда причин, в том числе развития компенсаторно-приспособительных реакций при повторном воздействии вещества, имеющих разную степень выраженности как по срокам, так и по уровням воздействия.
Одним из факторов, оказывающих существен-
ное влияние на оценку степени выраженности кумулятивного эффекта, является и величина разовой дозы (Ор). Несомненно, что при разных углах наклона одна и та же доля ЬО50 каждого конкретного соединения будет вызывать различную величину эффекта при ее однократном воздействии. При повторном же ее введении скорость нарастания «ожидаемого» эффекта от воздействия суммарной дозы (Эс) будет зависеть от крутизны соответствующей функции.
Таким образом, как и 1-05о, которая была выбрана в качестве критерия токсичности в значительной мере произвольно, величина Ксит, определяемая соотношением (1), является не менее субъективной. Такое положение основано исключительно на том, что сравнению в формуле (1) подвергаются изоэффективные дозы, хотя логически напрашивается сравнение величин эффектов, возникших в результате воздействия одной и той же дозы, но при разном режиме введения, т. е. однократно и повторно. Если принять данное положение за основу, то в этом случае величина критерия, отражающего степень выраженности КС (будем называть его по аналогии коэффициентом кумуляции Кесит), может быть получена из следующего выражения:
Ксит — £(п)/£(1
(2)
где £(|) и £(л. — величины эффектов (в долях единицы) одной и той же дозы, введенной соответственно однократно и повторно.
Использование выражения (2) позволяет говорить о сравнении именно эффектов, а не величин доз и, таким образом, судить о возрастании или уменьшении эффекта рассматриваемой дозы при различном режиме воздействия. Кроме того, использование соотношения (2) позволяет избежать получения искаженных оценок КС в тех довольно частых случаях, когда при повторном воздействии не достигается 50 % уровень летальности. Рассчитывая при этом дозу ЬО50(я), мы получаем не реальную, а мнимую ее величину, что, естественно, не может не сказаться и на значении критерия Ксит. При вычислении же критерия К'сит используются только реальные величины эффектов, что делает оценку КС более обоснованной.
Здесь возникает вопрос о выборе величины дозы, соотношение эффектов которой мы приняли за количественную оценку КС. Ниже на конкретных примерах будет показано, что величина (2) может и не быть постоянной на всем протяжении эксперимента. Она скорее всего будет иметь некоторую динамику во времени, и можно предположить, что в каждом конкретном случае эта динамика будет обладать некоторыми особенностями. Поэтому останавливаться на какой-либо определенной дозе (ЬО50, Ь05, ЬЭэь и т. д.) не имеет смысла. Наиболее адекватным могло бы стать использование максимальной величины оценки (2) во всем исследуемом интервале эффектов однократного действия: (например, от 1 до 99%). Но и при; таком подходе мы опять возвращаемся к точечной оценке выраженности кумулятивного эффекта. Очевидно, что и в этом случае она не в состоянии претендовать на полноту описания всей наблюдаемой динамики кумулятивного процесса.
Таблица I
Результаты изучения кумулятивных свойств ФТР и ССИМр на белых мышах при ежедневном внутрижелудочном введении
'/io LDso
Суммарная Процент
Вещество доза, гибели к,. % 'ччт ^cum
мг/кг
ФТР
ССИМр
38,18 95,4 286,3
362.7
381.8 668,1* 820,0* 859,0*
18,9 226,8 283,5 378,0
396.9 415,8 434,7 472,5 945,0
13,3 26,7 33,3 40,0
46.6 53,3 60,0 73,3 6.67 13,3 20,0 33,3
46.7 73,3 80,0 86,7 86,7
1,54
13.4
87.5 97,5 98,5 99,9 99,9 99,9 0,97 29,1 37,7
51.1
53.5 55,9
58.2
62.6 92,9
8,63 1,99 0,38 0,41 0,47 0,53 0,6 0,7 6,88 0,46 0,53 0,65 0,87 1,3
1.37
1.38 0,93
9.6
8,4
* Данные величины при расчете КсШП были исключены, так как эффекты их однократного действия превышали 99 %.
Вероятно, наиболее полный учет динамики изменения величины (2) мог бы быть в том случае, если бы анализу подвергались все точки в исследуемом диапазоне эффективных доз. Данный подход может быть реализован в том случае, если будут использованы величины площади, ограниченной соответствующей кривой, или, другими словами, при применении определенного, интеграла функции, описывающей поведение величины (2) на интегрируемом участке. Однако для оценки степени выраженности КС необходимо соотнести величину вычисленной площади со стандартом. При использовании критерия (1) в качестве последнего используется кратность превышения суммарной среднеэффективной дозой однократной ЬЭбо. Частное от деления и служит мерой выраженности КС. При этом чем оно больше, тем КС считаются менее выраженными и при 5-кратном превышении ЬО50(л; над ЬО50(1) принимается, что КС вещества выражены слабо [2, 3, 5]. По-видимому, нет необходимости отказываться от данной системы оценки с той лишь разницей, что возрастание величины (2) будет свидетельствовать в данном случае об увеличении КС. Тогда за стандарт можно принять величину 1 /5 =0,2, при достижении которой критерий (2) будет сви-
Рис. 1. Динамика изменения величины К£ит при повторном внутрижелудочном поступлении ФТР (/) и ССИМр (2) в дозе '/ю Ь05о.
Здесь и на рис. 2 по осн абсцисс — величина суммарной дозы (в мг/кг); по оси ординат — величина К£ит
Таблица 2
Результаты изучения кумулятивных свойств форсажа и спурта на белых мышах при ежедневном внутрижелудочном введении '/го ЬО50
Сум- Процент
Вещество марная доза. гибели с £.. % ^сит к» 'лсит
мг/кг я
Форсаж 74,2 20,0 3,93 5,09
84,8 26,7 5,40 4,94 14,27
95,43 40,0 7,14 5,60
190,8 46,7 33,1 1.41
204,1 60,0 36,8 1,63
243,8 66,7 51,89 1,28
265,0 73,3 59,2 1,24
424,0 80,0 94,1 0,85
Спурт 26,4 6,67 8,75 0,78
42,2 13,3 12,3 1,08
100,3 26,7 23,4 1.14
264,0 26,7 44,4 0,60 4,39
детельствовать о слабой выраженности КС (соответствует Ксит= 5).
Применительно к использованию интегральной оценки стандартом будет являться площадь прямоугольника одна из сторон которого представляет собой прямую, проведенную из точки 0,2 на оси ординат, где отложены величины (2). В этом случае коэффициент кумуляции можно представить в виде следующего выражения:
К?„п.= [\ /(Х)^дг] (3)
ю,
где ЬОь ЬЭээ— величины доз, вызывающие при однократном введении 1 и 99 % эффекты; х — величина дозы (в мг/кг); /(х) —функция, описывающая кривую, соединяющую точки соотношения (2); 5 — площадь прямоугольника с основанием ЬО,—Ь099 и высотой 0,2.
Таким образом, при л®и1П^0,2 можно говорить о том, что КС исследуемого вещества не выражены, при — о сверхкумуляции, а промежуточные величины /(*ит от 1 до 5 будут отражать разную степень выраженности данных свойств.
Следовательно, использование критерия (3) позволяет в более полном объеме учесть характер изменения соотношения эффектов на всем интересующем нас. участке доз и получить при этом меру выраженности КС.
Применение данного подхода позволяет с большей обоснованностью подойти и к выбору длительности проведения эксперимента. В принятых в настоящее время методиках [2, 3, 9, 10) она также выбрана в значительной мере субъективно и устанавливается из тех соображений, что животные к концу эксперимента должны получить некоторую (произвольно выбранную) дозу (*>т 2 до 10 ЬЭбо). ' I'1
Если, же избрать-в качестве оценки КС величину /С*ит> то становится очевидным, что необходимость в продолжении эксперимента при достижении Ос, равной Ь099(1), отпадает, так как эффекты дальнейшего ее увеличения будут всегда ниже эффекта 1_099(1), и, если до этого времени гибели не было, можно утверждать, что КС тестируемого соединения не выражены. Более того,
наиболее высокие значения /(*ит определяются исключительно на ранних стадиях эксперимента, что объясняется свойствами соотношения (2) (см. также приведенные ниже примеры). Поэтому если исследуемое вещество принадлежит к группе сверхкумулирующих соединений, то появляется возможность выявить это уже в ранние сроки эксперимента. Его продолжение может внести лишь незначительные коррективы в уже полученную картину.
Описанные подходы к оценке КС ксенобиотиков были реализованы нами на практике при изучении токсичности новых регуляторов роста растений — ФРТ и ССИМр, являющихся представителями группы синтетических аминокислот, а также их препаративных форм — соответственно форсажа и спурта.
В табл. 1 представлены результаты изучения КС ФТР и ССИМр на белых мышах. В каждой группе было 15 животных. Ежедневно их подвергали внутрижелудочному воздействию '/ю ЬОбо указанных веществ (величины ЬО50 рассчитывали методом пробит-анализа, они составили для ФТР 190,9 мг/кг, для ССИМр 189 мг/кг). Вычисление величин Е| и Еп проводили по модели Вейбулла [1], что в отличие от пробит-анализа существенно упрощает нахождение величин эффектов заданных доз.
Расчет критерия (1) показал, что ФТР относится к веществам с выраженными КС (/(С1Ш1= =2,7), а ССИМр — к сверхкумулирующим соединениям (/(сит=0,86).
Если теперь обратиться к величинам К\ит, то можно увидеть, что как в первом, так и во втором случае они значительно превышают 0,2, а нередко, особенно на уровне малых доз, выше 1 (рис. 1). Это свидетельствует о том, что оба вещества относятся к сверхкумулирующим соединениям. Более того, оценивая их КС по критерию (3), можно прийти к выводу, что они даже более выражены у ФТР, чем у ССИМр (соответственно 9,6 и 8,4).
Динамика изменения критерия (2) имеет сложный характер, причем на уровне среднесмертель-ных доз их величины для обоих соединений примерно равны. В то же время в диапазоне малых доз критерий (2) у ФТР имеет большую величину (соответственно КС его более выражены), а для ССИМр характерен двухфазный тип кривой со вторым максимумом на уровне высоких доз. Учет рассмотренных особенностей динамики изменения соотношения эффектов доз при однократном и суммарном их воздействии с использованием критерия (3) позволяет таким образом сделать более правильный вывод относительно опасности данных соединений в плане возникновения кумулятивных эффектов. :
В рассмотренном Цримере'повторное воздействие веществ в течение примерно 2 мес вызвало гибель большей части животных, причем, как видно из табл. 1. максимальная 0(л) вызвала гибель более половины животных, а при однократном введении равной ей по величине Ор эффект Е\ был близок к 99 %. Сравним теперь результаты экспериментов, в которых одно из веществ при повторном введении вызвало гибель менее половины животных (табл. 2). Несмотря на то что критерий (1) свидетельствует в пользу выражен-
Рис. 2. Динамика изменения величины К£ит при повторном внутрижелудочном поступлении форсажа в дозах '/в (/), '/•» (2) и '/20 (3) 1-050.
оценки КС и создает предпосылки к их более объективному сопоставлению для различных соединений. Кроме того, исследование КС по динамике изменения соотношения эффектов предоставляет в распоряжение исследователя значительный объем информации, характеризующей процесс взаимодействия организма с ксенобиотиком, и позволяет не только более точно и всесторонне оценить способность вещества вызывать кумулятивный эффект, но и получить дополнительную информацию о наиболее опасных интервалах доз, в пределах которых наблюдается максимальное превышение эффектов суммарно введенной дозы над эффектом дозы, равной ей по величине, но введенной однократно. Отмеченные преимущества существенно повышают прогностические возможности метода в целом и позволяют значительно расширить области его применения.
ных КС у обоих соединений (для форсажа он составил 0,87, для спурта — 0,85), очевидно, что спурт обладает несколько менее выраженными КС, поскольку на уровне малых доз его воздействие приводило к меньшим значениям Кссит. Если же сопоставить критерии (3) для равных интервалов эффектов при однократном введении доз (в данном случае это эффекты от 1 до 26,7 %), то мы увидим, что для форсажа его значение существенно больше, чем для спурта (соответственно 14,27 и 4,39).
Аналогичным образом можно представить и динамику изменения критерия (2), а также вычислить величины критерия (3) для различных дроб-ностей повторно вводимой дозы (рис. 2). Это позволит оценить не только выраженность, но и тип кумулятивного действия исследуемого вещества [4]. Как видно из рис. 2, изученное соединение характеризуется четвертым типом кумулятивного действия (со снижением действующей дозы КС вначале возрастают, а затем убывают).
Таким образом, использование рассмотренного подхода позволяет устранить ряд противоречий, присущих принятому в настоящее время способу
Литература
1. Антомонов М. Ю., Русакова А. Т. // Гиг. к сан. 1988.— № 6,— С. 42—44.
2. Беленький М. J1. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта.- Л., 1963.
3. Каган Ю. С., Станкевич В: В. // Актуальные вопросы гигиены труда, промышленной токсикологии и профессиональной патологии в нефтяной и нефтехимической промышленности.— Уфа, 1964.— С. 48—49.
4. Каган Ю. С. Общая токсикология пестицидов.— Киев, 1981.
5. Медведь J1. И. // Гигиена и токсикология пестицидов и клиника отравлений.— Киев, 1965.— С. 8—12.
6. Новиков С. М., Фурсова Т. П., Козеева Е. Е. и др. // Гиг. и сан.— 1987,— № 9,—С. 41—44.
7. Новиков С. М., Фурсова Т. Н. // Там же.—№ 10,— С. 52—55.
8. Ракитский В. Н., Каган Ю. С. // Фармакология и токсикология,— Киев, 1983. Вып. 18,— С. 83—85.
9. Черкинский С. Н.. Красовский Г. Н., Тугаринова В. Н. 11 Санитарная охрана водоемов от загрязнения сточными водами,— М„ 1964,— Вып. 6.—С. 290-300.
10. Lim К. S.. Rink К. G., Glass Н. G., Soaje-Echaque Е. // Arch. int. Pharmacodyn.— 1961,—Vol. 130,—P. 336— 353.
Поступила 15.06.90
Summary. Criteria for classification of xenobiotics according to their cumulative properties with taking in to account the correlation of the one-time and repeated effects were worked up.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ. 1992
УДК 616-001.17-06:616-002.3-022.7-022.363/.3691-084:615.468.21
И. И. Цуцкиридзе, А. В. Седов, Б. П. Иашвили, О. Р. Михайлов
ПРИМЕНЕНИЕ АНТИМИКРОБНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ВНУТРИБОЛЬНИЧНОЙ ИНФЕКЦИИ У ОЖОГОВЫХ БОЛЬНЫХ
Институт биофизики Минздрава СССР, Москва; Научно-практический центр термических поражений Минздрава
Грузинской ССР, Тбилиси
В течение последних десятилетий во всем мире и в связи с этим к удлинению времени пребыва-отмечается значительное увеличение частоты раз- ния больных в стационаре. Нагноение ожоговых вития внутрибольничной инфекции. В частности, ран, в том числе и послеоперационных, могут наблюдается отчетливая тенденция к учащению быть вызваны обитающими на коже стафилокок-случаев нагноения ран у ожоговых больных, к за- ками. Росту числа случаев инфекционных ослож-медлению приживления аутодермотрансплантата нений способствует широкое распространение ан-
