СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ С УЧЕТОМ ВЕЛИЧИНЫ И ДИНАМИКИ БИОЭФФЕКТА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

© С. Н. КУЗЬМИНСКИП, 1991 УДК 612.06:614.7].08:519.24

С. Н. Кузьминский

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ С УЧЕТОМ ВЕЛИЧИНЫ

И ДИНАМИКИ БИОЭФФЕКТА

ВНИИ гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пластических масс Минздрава СССР, Киев

Изменения того или иного физиологического, биохимического либо иммунологического показателя под воздействием факторов окружающей среды имеют определенную динамику и нередко фазовый характер — фаза угнетения может сменяться фазой усиления и наоборот.

Существующие методы обработки экспериментальных данных ориентированы главным образом на получение обобщающей оценки ответной реакции организма по изменению возможно большего числа различных показателей [2—5] и учитывают прежде всего количественную сторону процесса. В качестве критерия типа ответной реакции предлагается соотношение интегралов, описывающих соответствующие процессы в подопытном и контрольном организмах [6]. Однако определяемая таким образом площадь фигуры, ограниченной графиком той или иной функции, не зависит от ее формы и, следовательно, характеризует лишь количественную составляющую биоэффекта. На наш взгляд, при этом недостаточно учитывается роль временного фактора в развитии биоэффекта. Между тем при одной и той же величине биоэффектов их динамика (изменение во времени) может существенно отличаться, что, в свою очередь, может обусловить их различную биологическую значимость. Известно, например, что медленные, постепенные изменения организм переносит лучше, чем быстрые, резкие.

Предлагаемый метод в отличие от упомянутых выше предназначен для сравнительной оценки разных воздействий на один и тот же избранный экспериментатором отдельный показатель с учетом как величины биоэффекта, так и его гармоничности (равномерности изменения во времени). Получаемые таким образом оценки отдельных биоэффектов могут быть использованы в дальнейшем для расчета того или иного обобщающего показателя ответной реакции организма [2—5].

В соответствии с математической теорией подобия (1] однозначная оценка степени близости или различия систем может быть сделана с помощью критерия, включающего в себя определяющие параметры этих систем. В данном случае такими параметрами, однозначно и независимо характеризующими количественную и качественную (временную) составляющие биоэффекта, являются относительный прирост_ биоэффекта (индекс изменения) /из= (Хд—Хк)/Хк, где Х<, и Хк — средние результаты опыта и контроля. Гармоничность (равномерность во времени) прироста биоэффекта определяется коэффициентом вариации величины Х<,—Хк, рассчитанной в конкретные фиксированные сроки эксперимента. Коэффициент вариации

Влияние веществ А и В на продукцию антител.

По оси абсцисс — время после иммунизации эритроцитами барана (в сут); по оси ординат — титры антител у подопытных и контрольных животных (обратные показатели) ; о — контроль; б — вещество А; б — вещество В.

(Ух _х) рассчитывается по общепринятой формуле:

К= —, где 5 — среднее квадратичное отклонение величины

(Х0—Хк), Я — средняя арифметическая этой величины. Чем выше гармоничность биоэффекта, тем ниже коэффициент вариации величины (Хо—Хк). Таким образом, для сравнительной оценки различных воздействий с учетом величины и гармоничности биоэффекта предлагается рассчитывать критерий К, представляющий собой сумму индекса изменения и коэффициента вариации прироста биоэффекта (Хо—Хк). Для сохранения знака /из> указывающего направление биоэффекта (+усиление,— угнетение) при его суммировании с КХо—хк' последний берут в абсолютном выражении. Если задачей исследования является выявление фактора, дающего максимальный по величине и гармоничности биоэффект (например, при скрининге стимуляторов или ингибиторов длительного действия), для расчета критерия К используют формулу:

К=/из + |\Г

(1)

Если же возникает необходимость установить, какой из изучаемых факторов дает биоэффект, минимальный го величине, но максимальный по гармоничности (при токсиколого-гигиенических исследованиях, в том числе при определении порогов острого и хронического действия, оценке воздействия при различных режимах, а также при изучении изолированного и сочетанного действия различных ксенобиотиков), расчет критерия К производят по формуле: /С=/И3+|У| (2). Наиболее благоприятной оценке биоэффекта соответствует наибольшее абсолютное значение К, рассчитанное по формуле 1 и наименьшее значение К, рассчитанное по формуле 2. Для обеспечения необходимой достоверности результатов (р<0,05) в качестве исходных да_нных для расчета критерия К вместо средних величин (Хо и Хк по каждому фиксированному сроку наблюдения используют наиболее близкие другк другу граничные значения _их доверительных .интервалов (Х0—гп и Хк+гп при Хо>Хк и Хд+ш, Хк—гп при Х0<ХК. Данный метод может быть использован для обработки результатов исследований различных биологических явлений и процессов, за исключением тех, графики которых представляют собой синусоиды полного цикла или близкие к ним кривые.

Пример расчета критерия К. При изучении влияния веществ А и В на гуморальный иммунный ответ установлено, что они вызывают повышение титров антител на 5-е сутки после имму-

Первичные данные для расчета критерия К

Время, Титры антител (обратные показатели) X»- X,

сут контроль вещество А вещество В вещество А вещество В

5 10 Х+ш57,7 X—т 110,0 Х+т 129,2 X—ш414,5 Х+т88,4 Х—ш 160,2 Х-ш 165.5 356,8 21,6 102,5 36.3

15 21 Х-т 149,9 X—т46,7 Х+т78,2 Х+т30,3 Х+т110,3 Х+т21,6 71,7 16,4 39,6 25,1

Хд91,1 Хв95,9 152,8* 114,4 116,6 50,8

низации эритроцитами барана и последующее их снижение по сравнению с контрольными животными (см. рисунок). Необходимо выявить вещество, модулирующее динамику титров с максимальным эффектом по.величине и гармоничности (т. е. то вещество, которое в наибольшей мере усиливает антителообра-зование, минимально изменяя при этом динамику процесса по сравнению с контролем). В таблице представлены первичные данные для расчета критерия К по формуле 1. Полученные при расчете параметры равны для вещества: АТн:,=0.68, 5=140,3 К= 1,20, 1/У=0,8; для вещества В: 1„з=0.19, 5=30,2, У=0,50, 1/У=1,7. Изолированное использование показателен величины и гармоничности биоэффекта дает неоднозначные результаты — 1из больше в случае применения вещества А, но гармоничность ответной реакции выше в случае применения вещества В. Расчет критерия К позволяет сделать однозначное заключение: Кд=1,48; /Св = 1,89. Учитывая в той же мере величину и равномерность биоэффекта во времени, можно считать, что вещество В вызывает в целом более благоприятную для организма ответную реакцию, чем вещество А.

Литература

1. Алабужев П. М. Теории подобия и размерностей: Моделирование.— М., 1968.

2. Копанев В. А., Гингбург Э. X., Семенова В. Н. Метод вероятностной оценки токсического эффекта.— Новосибирск, 1988.

3. Лось И. П., Сердюк А. М. // Врач, дело.— 1979,— № 12,— С. 87—92.

4. Ояефир А. И., Менцер О. П., Сова Р. Е. // Гиг. и сан.— 1973,— № 10.- С. 85-89.

5. Павленко Ю. С., Павленко М. Н., Федянина В. Н. // Естественные науки на службе здравоохранения.— Новосибирск. 1980,— С. 99—101.

6. Шандала М. Г., Антомонов М. Ю. // Гиг. и сан.— 1988.— № 12,— С. 10—13.

Поступила 29.10.90

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1991

УДК 613.636-07:616.233-008.953.3-092.19-078.333

В. В. Буянов, Н. П. Сергеюк, Ю. В. Каплунов

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АЛЬВЕОЛЯРНЫХ МАКРОФАГОВ ПРИ ГИГИЕНИЧЕСКОМ НОРМИРОВАНИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ

ВНИИ биологического приборостроения Минмедбиопрома СССР, Москва

Результаты изучения микробной загрязненности воздушной среды ряда промышленных предприятий и анализ заболеваемости занятых на них рабочих свидетельствуют о том, что биологический фактор является одним из важнейших факторов, оказывающих неблагоприятное влияние на состояние здоровья работающих [1, 3, 6]. Так, известно, что влиянием производственной среды обусловлено увеличение числа случаев бронхиальной астмы, аллергических контактных дерматитов, экзогенного аллергического альвеолита или пневмо-нита, увеличение удельного веса хронических неспецифических заболеваний легких в общем числе нозологических форм [8].

Изложенное выше указывает на необходимость гигиенического нормирования биологических факторов и расширения объема исследований в этом направлении с применением новых методов. Так, большое значение в условиях микробиологического производства приобретает исследование системы неспецифической защиты респираторного тракта. Прежде всего это связано с ингаляционным путем проникновения этих факторов в организм работающих. Кроме того, в условиях производства приходится сталкиваться не с одним каким-либо фактором, например с тем или иным штаммом-продуцентом, а с целым комплексом факторов, в состав которого могут входить различные микроорганизмы-продуценты, пыль готовой продукции, наполнителя, остатки питательных сред и пр. Результаты исследования функционального состояния одного из неспецнфических клеточных факторов защиты респираторного тракта — альвеолярных макрофагов (AM) — при воздействии ряда факторов различной природы [4, 5] показали возможность использования их в качестве тест-системы при индикации воздействия целого ряда производственных внешних факторов.

В связи с вышеизложенным в настоящей работе проведено изучение изменений, возникающих в системе неспецифической защиты респираторного тракта при ингаляционном воздействии 2 штаммов микроорганизмов, используемых в качестве продуцентов на предприятиях микробиологической промышленности: Serratia marcesceus (S. m.) штамм BKM-851 и Е. coli штамм С.

Изучали влияние хронического ингаляционного воздействия штаммов S. ш. и Е. coli на количество AM в бронхиаль-

ных смывах и способность их к адгезии, а также возможность использования этих показателей для определения порога острого ингаляционного воздействия.

Материалом исследования служили AM морских свинок, полученные из бронхиальных смывов. Подсчет клеток проводили в камере Фукса — Розенталя, способность к адгезии определяли по процентному соотношению количества AM до и после инкубации [7].

С целью определения возможности использования AM для установления порога острого ингаляционного воздействия в затравочную камеру вместимостью 1,5 м3, где осуществлялось распыление суспензии микроорганизмов, помещали 24 морских свинки. Однократно в течение 4 ч в разные дни исследования в камере создавали следующие концентрации Е. coli и S. т.: 103, 10\ 105, 10е, 107, 108. Обследование животных проводили через 1 сут после окончания затравки [2, 7].

При изучении хронического воздействия Е. coli и S. ш. морские свинки подвергались воздействию суспензии микроорганизмов в течение 4 мес. Затравку проводили 5 дней в неделю по 4 ч в день. Концентрация аэрозоля в боксе колебалась от 107 до 10е КОЕ/м3. Исследования проводили через 3 сут, 1, 2, 3 и 4 мес от начала затравки, а также через 10 дней и через

Таблица 1

Результаты определения порога острого ингаляционного воздействия микроорганизмов (Л1±т)

Концентрация, КОЕ/м3 Количество AM до инкубации, кл/мл-10с Адгезия, %

Е. coli S. m. Е. coli S. т.

Контроль 103

104

105 106 107 10е

2,6±0,1 2,08±0,09 88,1 ±1,09 98±0,96

2,08±0,9 2,3± 1,1 87,3±2,7 96,4±1,8

2,1 ±0,9* 2,3± 1,01 87,8± 1,8 95,7±9,9 •

3,1 ±0,9* 2,5±0,05* 91,3±0,85 90,1±0,7*

3,0±0,81* 2,9±0,03* 91,3±1,0* 87,2±0,96*

3,3±0,35* 2,9±0,1* 92,1 ±1,2* 87,3±0,98* 3,0±0,07* 86±0,9*

Примечание. Здесь и в табл. 2 и 3 звездочка — достоверные различия с контролем (р<0,05).