CC BY
3
7. Польнер А. А., Серова Т. И., Поспелова Р. А. и др. Лабораторные методы специфической аллергологической диагностики.— М., 1976.
8. Попов Т., Нейковска Л. // Гнг. и сан.— 1971.— № 10.— С. 89-91.
9. Постановка исследований для обоснования ПДК производственных штаммов микроорганизмов и на их основе готовых форм препаратов в воздухе рабочей зоны: Метод, указания,— М„ 1983.
10. СосонкинИ. £ //Лаб. дело.— 1968.—№ 12,—С. 707—709.
11. Стомахина Н. В., Якимова Е. Р., Немыря В. И., Барыше-ва А. А. // Структурно-функциональные и биохимические механизмы влияния факторов окружающей среды на организм человека и экспериментальных животных.— М.,
1986,— С. 74—77.
12. Фрадкин В. А. Аллергодиагностика in vitro.— М., 1975.
13. Reitman S., Trankef S. 11 Amer. J. clin. Path.— 1957.— Vol. 28,- P. 56.
Поступила 08.02.90
Summary. Sensibilization activity of the fodder yeasts grown on the sulphate wastes of pulp and paper mills in inhalation, into and onto skin injection experiments with guinea pigs was studied. This activity depended on the action intensivity. Application onto skin is more effective, than injection into skin. 10 mg/m3 caused statisticaly significant allergic effects in inhalation experiments, but 0,8 mg/m3 — had no significant effects.
© В. В. ВЛАСОВ. 1991 УДК 614.7:312.6|-07:519.22
В. В. Власов
ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЗНАЧИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Военно-медицинский факультет при Саратовском медицинском институте
Специфика объекта исследований в биологии и медицине состоит прежде всего в вариабельности показателей жизнедеятельности организма, что определяет необходимость применения статистических методов обработки и анализа полученных данных. Вместе с тем эти методы являются лишь средствами анализа и не могут заменить правильного построения клинического, токсикологического и любого другого эксперимента [12]. По различным причинам ошибки в применении статистических методов встречаются в большей части медицинских публикаций [2). В одних случаях они оказываются относительно безобидными, в других — приводят авторов к неверным выводам. Применительно к оценке влияния на организм внешних факторов неверное понимание существа статистического оценивания приводит, в частности, к созданию специальных методов н рекомендаций, ложность которых в конечном виде оказывается далеко не очевидной.
Под статистической недостоверностью различий обычно понимают достаточно низкую вероятность ошибки вывода о том, что различие реально существует. Использование в качестве критической величины вероятности ошибки 5 % (р<0,05) означает, что допустимая ошибка вывода о реальности различий может наблюдаться не более чем в 1 случае из 20. Причем критические величины 5 и 1 % были предложены R. Fisher в свое время произвольно и не имеют строгого медико-биологического обоснования.
Важно подчеркнуть, что обычно проводимая оценка достоверности различий направлена на вычисление вероятности ошибок только 1-го типа (ошибочное отклонение нулевой гипотезы, т. е. гипотезы об отсутствии различий). Исследователь может допустить и другую ошибку (2-го типа), если сделает вывод об отсутствии различий, в то время как они реально имеют место (могут быть обнаружены при более широких испытаниях). Важно подчеркнуть, что отсутствие достоверного различия не означает достоверного отсутствия различий. Иными словами, для того, чтобы сделать вывод об отсутствии различий, следует оценивать не вероятность ошибок 1-го типа, а вероятность ошибок 2-го типа.
Проведение соответствующих вычислений детально описано в различных руководствах. В общем они сводятся к сопоставлению различия между наиболее типичными для сравниваемых групп величинами (например, между средними величинами при вычислении критерия Стьюдента t). Величина ошибки прямо зависит от вариабельности изучаемого параметра и обратно — от численности изучаемой группы. Чем выше численность исследуемой группы, тем выше точность определения средней величины. Значит, любое самое малое раз-личие между группами может быть выявлено с установленной вероятностью ошибок 1-го типа, если исследованные
группы будут иметь достаточную численность. Следовательно, выявление или невыявление достоверных различий зависит от численности исследованных групп.
Вполне очевидно, что биологическая значимость изучаемого явления (изменений величин параметров организма, заболеваемости, смертности) не может зависеть от того, сколько организмов исследовано.
Если изучаемый признак носит количественный характер (активность фермента, концентрация вещества, функциональные возможности), то значимость его изменений для организма определяется направлением и величиной изменений. Оценка достоверности различий или изменений служит только для того, чтобы показать, что изучаемые различия не носят случайного характера. Если изучаемый признак носит качественный (альтернативный) характер, то значимость различий определяется тем, насколько чаще указанные симптомы наблюдаются у лиц, подвергавшихся воздействию изучаемого фактора внешней среды, по сравнению с контрольной группой, Различие между 90 н 3 % будет всегда более значимым, чем различие между 15 и 12 %, даже если первое установлено при р=0,05, а второе — при рл0,0001 [12].
В результате неверного понимания статистической достоверности различия достижение ее рассматривается иногда как критерий вредности воздействия [10], как критерий значимости признаков в прогнозировании течения заболеваний. Зависимость достоверности различия от величины воздействия (при постоянном числе исследуемых животных) предлагалось рассматривать как основу поиска порога вредности [6]. Однако статистическая достоверность не является критерием значимости или вредности изменений [13]. В недавней дискуссии на страницах гигиенических журналов критическим уровнем статистической значимости предлагалось манипулировать в зависимости от вариабельности изучаемого параметра [7]. Между тем зависимость величины критерия достоверности различий от вариабельности изучаемого параметра лежит в основе расчетов статистических показателей, и дополнительный учет вариабельности является следствием непонимания существа статистического оценивания. Неверно и предложение снижать требования к достоверности выявления различий при испытании опасных веществ или в других ответственных ситуациях [7, 9]. Увеличение допустимой вероятности ошибки 1-го типа ведет к возрастанию числа не только истинно положительных, но и ложноположительных решений. Поскольку сценка достоверности включает учет численности исследуемых групп, возникает соблазн уменьшать или ограничивать объем экспериментов, и авторам таких предложений избежать этого соблазна, как правило, не. удается [6, 7, 10]. В эпидемиологическом исследовании манипули-
рование уровнем достоверности представляется на первый взгляд более обоснованным, но и там необходим трезвый подход: всякое снижение стандартов исследования ведет к непредсказуемым результатам [12, 13]. Строгостью требований следует манипулировать в зависимости от ответственности ситуации при установлении допустимой величины воздействия и соответственно допустимой частоты вредного эффекта, но этот,аспект проблемы уже не относится к вопросу о вредности. Его нужно рассматривать отдельно в связи с вопросом о точности применяемых методов, концепциями порога вредного действия и приемлемого риска.
Ряд ошибок в статистическом оценивании связан с неверным подходом к оценке вредности изменений в организме. Рассмотрим кратко эффекты, относимые к вредным. Основным вредным эффектом является увеличение смертности (сокращение продолжительности жизни). По отношению к продолжительности жизни изменения специфической смертности (увеличение доли каких-либо причин в общей структуре смертности) служат вторичным критерием, который имеет вес в основном в случае, когда увеличивается общая смертность [2, 4, 111. Сокращение продолжительности жизни представляет собой специфичный критерий, так как всегда свидетельствует о неблагоприятном эффекте исследуемого фактора. Одновременно это недостаточно чувствительный критерий — в значительном числе случаев явно неблагоприятные эффекты, такие как острые отравления, хронические заболевания и др., могут наблюдаться без снижения продолжительности жизни.
В общих чертах вредные эффекты характеризуются как заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующего поколений при обычной продолжительности работы. Если основные вредные эффекты (снижение продолжительности жизни и увеличение заболеваемости) достаточно недвусмысленны, то развитие отклонений в состоянии здоровья, нарушения психического или социального благополучия нуждаются в конкретизации. Отсутствие вредного эффекта воздействия или истинная адаптация к измененным условиям среды определяются как состояние, которое (кроме перечисленных) не сопровождается изменением физической работоспособности, адаптивных возможностей организма, нормальной реактивности, индивидуальных черт поведения, репродуктивной функции [5, 8|. Безвредные эффекты внешних воздействий должны отвечать критериям, таким как отсутствие ухудшения функциональных возможностей или способности к компенсации при добавочной нагрузке; обратимость после прекращения воздействия, если эти изменения происходят без обнаруживаемого снижения способности поддерживать гомеостаз; сохранение резистентности к вредному действию других факторов окружающей среды [11]. Дополнительно в качестве критериев вредности изменений можно рассматривать стойкость и прогрессировать реакций, появление морфологических изменений, соответствие динамики функциональных изменений кинетике инородных веществ в организме, развитие функциональной недостаточности, снижение устойчивости к нагрузке самим изучаемым веществом. Наиболее детально критерии вредности как функциональной недостаточности разработаны применительно к действию ферментных ядов [3].
Перечисленные критерии являются более чувствительными, т. е. позволяют признать вредными эффекты, возникающие вследствие более слабых воздействий, в том числе не вызывающих изменений смертности и заболеваемости. Вместе с тем эти критерии нередко взаимосвязаны и вследствие высокой чувствительности их специфичность низка. Это свойственно всем ситуациям оценивания [2). Например, нормальная адаптация к условиям, труда может включать определенные морфологические и вместе с'тем доброкачественные изменения костно-мышечного_алдарата, социального положения и психологических характеристик, изменения в составе семьи и другие сдвиги, соответствующие приведенным критериям и к тому же безвредные.
Несовершенство рассматриваемых критериев вредности не служит основанием для отказа от них, однако каждый из критериев необходимо подвергнуть объективному и критическому анализу. Большинство критериев являются рабочими показателями вредности и используются потому, что установ-
лено их соответствие- И)>бдблА^итеЛ?6пб'Ст)1 ■ жи^ни и уровню заболеваемости при•определенных условиях (интенсивности, длительности воздействия, сроке наблюдения). В частности, поэтому результаты экспериментов являются лишь исходным этапом нормирования внешних воздействий и подлежат уточнению путем эпидемиологического анализа, ориентированного на изучение основных критериев вредности — заболеваемости и смертности:
В некоторых публикациях используется ошибочный иод-ход к оценке вредности изменений в организме или группе организмов [1,6] критерием отнесения к вредным изменениям считаются границы интервала Х-±т1 (который называют обычно доверительным). Между тем этот интервал с определенной вероятностью (степенью доверия, зависящей от избранной величины I) ограничивает лишь возможные значения истинной средней величины (исходя из выборочной средне Я и ошибки ее определения т), но не вариабельность парь метра в норме (контроле) и тем более не принадлежность р зультатов к норме или патологии и не вредность наблюда мого состояния.
Распространенным рабочим критерием вредности измен ний в отдельном организме служит величина отклонения пар метра организма.от величин, характерных для здоровых инд , видуумов (контрольных животных, в период до воздейств! и т. д.). При этом устанавливаются границы референтно интервала для здоровых организмов, выход за которые дол ж. означать вредный эффект, например Х±2а [7]. Денстр тельно, с отклонением величины параметра у данного ор! низма от типичного «нормального» значения вероятность п явления патологии увеличивается. На этом основана прин тая в клинике методика оценки результатов измерений у о дельного субъекта. Однако увеличение вероятности патолоп не является следствием собственно отклонения от нормы. О) есть лишь проявление соотношения распределении велит нормы и патологии. Зная соотношение этих распределен! мы можем оценить'вероятность принадлежности отдельнс ) результата анализа к норме или патологии. Именно'ноэто' для многих исследуемых в клинике параметров отклонеит одну сторону имеет диагностическое значение, а в другую нет. Использование референтных интервалов, ограничен \ сверху и снизу на основе исследования только «нормалы., ,.> организмов, представляет собою упрощенный подход [2].
Ошибка возникает тогда, когда этот диагностический ход применяют для оценки экспериментальных результ^ в, полученных в выборочных исследованиях. Отличие выборочных данных от нормы (контроля, исходных данных) должно оцениваться с помощью статистических критериев. Обнаружешк-достоверного различия и означает с принятым уровнем вероятности ошибки отличие данных в опыте от контроля. Факт выхода средних- выборочных данных за пределы референтного интервала не говорит б достоверности изменений или их вредности. Использование индивидуальных контрольных величин, ковариационного анализа [9]. учет биологических ритмов и других' привходящих факторов [7| позволяют повысить чувствительность экспериментов но выявлению эффектов внешних воздействий (т. е. уменьшить частоту ложно-отрицательных результатов исследования), но не может свидетельствовать о вредности наблюдаемых изменений.
Лишь после того как наличие изменений установлено корректными статистическими методами, можно решить вопрос о том. являются ли изменения вредными. Ответить на него можно только на основе приведенных выше содержательных (качественных) критериев.
Таким образом, определение статистической достоверности наблюдаемых при внешних воздействиях изменений и оценка их биологической значимости являются относительно независимыми составными частями анализа данных. Статистическая достоверность .позволяет судить о реальности наблюдаемых эффектов. Биологическая их значимость не определяется достоверностью (Вероятностью ошибки вывода о реальности изменений). Основными вредными эффектами являются уменьшение продолжительности жизни и увеличение заболеваемости. Представления об их вредности основываются на очевидности. Другие эффекты могут быть расценены как вредные исходя из их соответствия основным критериям вредности и на основе физиологического анализа. Эти дополни-
тельные критерии имеют меньшую надежность. Критерием вредности воздействия является увеличение частоты вредных эффектов, но не величина изменений параметров организма,' если не доказана связь таких изменений с развитием вредных эффектов.
Литература
1. Авалиани С. Л. и др. // Гиг. и са-н.— 1987.— № 8,— С. 10-13.
2. Власов В. В. Эффективность диагностических исследований.— М„ 1988.
3. Голиков С. Н., Саноцкий И. В., Тиунов Л. А. Общие механизмы токсического действия.— Л., 1986.
4. Копанев В. И., Власов В. В. //Изв. АН СССР: Сер. биол,—• 1982,— № I — С. 44—55.
3. Люблина Б. И-, Минкина Н. А., Рылова /И. Л. Адаптация к промышленным ядам как фаза интоксикации.— Л, 1971.
О. Метод вероятностной оценки токсического эффекта / Копанев В. А. и др.— Новосибирск, 1988.
:. Показатели нормы у лабораторных животных в токсикологическом эксперименте / Трахтенберг И. М. и др.— М., 1978.
8. Степанский Г. А. // Адаптация и компенсация при хронических воздействиях.- М., 1973.— Т. 5.— С. 5—41.
9. Тихонов В. /У.. Шитиков В. К■ // Гиг. и сан.— 1984.— № 7,- С. 63-64.
10. Шандала М. Г., Антомонов М. Ю. // Гиг. и сан,— 1986.— № 7,— С. 26—28.
11. Conference on Principles of Protocols for Evaluating Chemicals in the Environment.— Washington, 1975.
,12. Feinstein A. R. // Clin. Pharmacol. Ther.— 1971,— N 12,— P. 544—558.
13. Polish R. et al. // Int. J. Radiat. Oncol.— 1980,— Vol. 6,— P. 941—944.
Поступила 01.12.89
Summary. Estimation of the statistical reliability and the biological significance of changes caused by external actions are two independent parts of data analysis. Statistical reliability is a criterion of the reality. The principal unhealthy., effects are decreasing of living term and increasing of morbidity. Other effects seem harmful on the basis of physiological analysis, and those are less reliable. Increasing of harmful effects frequency, but not the parameters values changes (if opposite is not proved), is a criterion of unhealthy effects.
p, Г. Т. ФРУМИН, 1991
1'ДК 015.91 :в32.95|.015.4:616.51.076.9
Г. Т. Фрумин
РАСТВОРИМОСТЬ В ВОДЕ И КОЖНО-РЕЗОРБТИВНАЯ ТОКСИЧНОСТЬ ПЕСТИЦИДОВ
НИИ военной медицины, Ленинград
Одной из актуальных задач современной сельскохозяйст-ве -юй токсикологии является оценка степени токсичности и о!\;сности химических веществ, и прежде всего пестицидов, сп< собных проникать через кожный покров. Этот путь поступ-ле'1 <я пестицидов занимает одно из ведущих мест, а в условиях ко,- чкта с малолетучими пестицидами проникновение через ко* у нередко становится единственным путем попадания яда в организм [4]. В литературе приведено много примеров использования количественных соотношений структура — пестн-цидная активность [1], и практически отсутствуют работы, посвященные установлению количественных соотношений между кожно-резорбтивной токсичностью и физико-химическими параметрами (дескриптсрами) пестицидов. Изложенное стимулирует поиск таких соотношений, что и является целью данной работы.
В процессе поиска количественных соотношений химическая структура — кожне-резорбтивная токсичность пестицидов возникает два основных вопроса: какие дескрипторы явЧ ляются наиболее информативными и какое уравнение позволяет наиболее адекватно описать экспериментальные данные. О сложности ответа на первый вопрос говорит тот факт, что в настоящее время известно около 50 физико-химических параметров, достаточно точно рассчитываемых или определяемых экспериментально и характеризующих общие свойства молекул вещества. Каким же параметрам следует отдать предпочтение?
Согласно [11], биологическая активность, в том числе и токсичность, определяется, во-первых, топологией молекулы (т. е. первичной химической структурой — числом химических" связей, разветвленностью и т. п.), ее топографией (пространственным расположением атомов и соответствующих подструктур), во-вторых, электронной структурой молекулы и, в-третьих, ее физико-химическими свойствами. Учитывая, однако, что для количественного описания токсикокинетической [2] и ток-сикодинамической [10] стадий действия химического вещества в ряде случаев особое значение имеют гидрофобные (липо-фильные) характеристики молекул, в первом приближении в качестве наиболее информативного дескриптора выберем раст-
воримость пестицидов в воде. Этот дескриптор может быть сравнительно легко определен экспериментально или рассчитан по инкрементам атомов и групп по схеме, приведенной в работе [9].
Ответ на второй из поставленных выше вопросов может быть связан с использованием уравнения, предложенного в работе [8]:
. ' +о,434х=ы-&|'е*. (1)
(ьи50)к
где (Е05о)к — кожне-резорбтивная токсичность; х—характеристика гидрофобности; Ь0 и Ь1 — коэффициенты модели, определяемые методом наименьших квадратов.
На обширном экспериментальном материале было показано [7], что в качестве характеристики гидрофобности целесообразно использовать безразмерный параметр, предстазляющий собой отношение работы адсорбции вещества из водной фазы (№) к произведению универсальной газовой постоянной (Р) на абсолютную температуру (Т).
С учетом изложенного и применительно к количественному описанию кожно-резорбтивной токсичности уравнение (1) приводится к виду:
(2)
Однако для пестицидов значения № неизвестны. Поэтому ориентировочный расчет можно проводить по следующей установленной нами формуле (для ограниченно растворимых в воде веществ):
r=10,926Si
-0.И5
(3)
где Б/, — растворимость вещества в воде, моль/л.
Введя № из формулы (3) в уравнение (2) и сбъединяя постоянные, получим следующее однопараметрическое уравнение, связывающее кожно-резорбтивную токсичность зеществ с их растворимостью в воде:
