3.3. Биологическая изменчивость

Уже указывалось, что на одном и том же биологическом объекте можно поставить ограниченное количество токсикологических экспериментов (в простейших случаях - ввести животному дозу вещества; добавить в инкубационную среду, содержащую изолированный орган, вещество в возрастающей концентрации и т.д.). Поиск зависимости «доза-эффект» для одного, и тем более нескольких токсикантов требует постановки множества экспериментов, что предполагает использование большого количества биологических объектов. В этой связи исследователь сталкивается с явлением биологической изменчивости. Даже при тщательном отборе встречаются объекты, как чрезвычайно чувствительные, так и малочувствительные к действию химических веществ, что приводит к известной вариабельности получаемых результатов. Необходимо иметь в виду, что способ учета этого феномена в ходе анализа экспериментальных данных часто оказывает влияние на итоговые значения изучаемых характеристик токсикантов.

В основе учета феномена биологической изменчивости лежит метод усреднения полученных данных. При установлении величины ЕД₅₀, оказывается безразличным проведено ли усреднение доз, вызывающих одинаковый эффект на нескольких биообъектах, либо значений эффектов, полученных при действии определенных доз токсиканта (рисунок 5). Если же поставлена задача получить результирующую кривую «доза-эффект», то усреднению подлежат только дозы, вызывающие со стороны биообъекта эффекты определенной выраженности. При ином подходе (усреднение эффектов) наблюдается существенное снижение крутизны итоговой кривой «доза-эффект» в сравнении исходными данными.

Рисунок 5. Построение усредненной кривой доза-эффект с использованием данных, полученных на нескольких биопрепаратах с различной чувствительностью к исследуемому токсиканту. Использование метода усреднения доз, вызывающих одинаковые эффекты (А) дает правильный результат. Метод усреднения эффектов (В) приводит к «уплощенной» результирующей кривой.

3.4. Совместное действие нескольких токсикантов на биообъект

При совместном действии на биообъект агонистов и антагонистов возможны различные модификации зависимости «доза-эффект» (не связанные с различного рода химическими и физико-химическими взаимодействиями ксенобиотиков. Наиболее часто регистрируются такие изменения как:

- параллельный сдвиг кривой «доза-эффект»;

- снижение максимальных значений кривой «доза-эффект»;

- параллельный сдвиг с одновременным снижением максимальных значений.

В настоящее время для объяснения наблюдаемых эффектов наиболее часто применяют представления оккупационной теории взаимодействия токсикант-рецептор.

3.4.1. Параллельный сдвиг кривой доза-эффект

Главное и наиболее часто используемое объяснение параллельного сдвига кривой «доза-эффект» для вещества (А) при одновременном действии на биопрепарат (внесение в инкубационную среду) вещества (В) с внутренней активностью a^Е = 0, базируется на допущении, что (В) является конкурентным антагонистом (А).

При сравнении на основе оккупационной теории равноэффективных концентраций агониста в отсутствии ([А]) и при добавлении антагониста ([А*]) в определенной концентрации [В], имеем

[А*]/[А] = 1 + [В]/К_В (16)

Поскольку координаты, в которых регистрируются эффекты и наблюдается параллельный сдвиг, полулогарифмические, при логарифмировании обеих частей уравнения (16) имеем

log[A*] - log[A] = log(1 + [B]/K_B) = S (17)

или

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

Из уравнения (17) видно, что величина сдвига кривой (S) зависит только от концентрации [В] и величины константы диссоциации комплекса антагонист-рецептор К_В (рисунок 6). Соотношение между величиной стимула, вызываемого агонистом и эффектом со стороны биосистемы не играет никакой роли. Часто для характеристики сродства антагониста к рецептору используют величину рА₂ = -logК_В.

Из уравнений (16) и (17) следует, что рА₂ численно равна отрицательному десятичному логарифму концентрации конкурентного антагониста, при которой необходимо удвоить содержание в среде агониста чтобы получить эффект, регистрируемый в отсутствии антагониста.

Рисунок 6. Теоретические кривые доза-эффект для агониста при отсутствии (А) и наличии (А*) в инкубационной среде антагониста в определенной концентрации [В]. В приведенном примере сдвиг S равен 1,3 и определяется как S = log[A*] - log[A]. Исходя из того, что S = log(1 + [B]/K_D), К_В может быть определено экспериментально.