2.2.2. Планирование эксперимента

Токсический эффект — результат взаимодействия организма и токсиканта. При изучении токсичности веществ необходим все­сторонний учет не только особенностей организма, но и исследуе­мого токсического агента. На этой стадии проводят анализ лите­ратурных данных о характере биологического действия, токсично­сти и опасности известных аналогов изучаемого вещества.

Природа или характер токсического действия, присущего дан­ному химическому веществу, в значительной степени зависит от функциональной группы или групп, входящих в молекулу веще­ства. Знание реакций, в которые могут вступать эти функциональные группы с реакционно-способными группами критических эн­догенных биохимических компонентов, дает возможность про­гнозировать характер ожидаемого токсического действия.

По таким физико-химическим константам, как молекулярная масса (М_г), температура кипения (t/_кип), плотность (d), и некото­рым другим можно установить степень корреляции с параметрами токсикометрии. Опираясь на твердо установленные связи между структурой, физико-химическими свойствами и действием изуча­емых веществ, можно в известной степени синтезировать близкие по строению и составу вещества.

Однако оценка токсичности на основании аналогии с химичес­ки родственными веществами в значительной мере чревата ошиб­ками и требует большого объема токсикологической информации, характеризующей очень близкие по химическому строению веще­ства. Даже незначительные различия в химической структуре мо­гут сопровождаться значительными изменениями в токсичности.

Предварительная оценка степени токсичности вещества может быть произведена при однократном введении путем установления верхней и нижней границ диапазона его токсического действия, т. е. смертельной и пороговой доз. Верхний и нижний параметры токсичности определяют зону острого токсического действия. Опасность острого отравления устанавливается шириной этой зоны. Чем она уже, тем более возможно острое отравление.

Верхние параметры токсичности представляют собой смер­тельные дозы, т. е. количества вещества, которые при введении в организм вызывают гибель определенного количества животных в опытной группе.

Практически определение верхнего параметра токсичности производят на основании анализов результатов испытания ряда последовательно возрастающих доз вещества с использованием для каждой дозы определенной группы животных одного вида: от дозы, не вызывающей ни одного случая смерти, до дозы, приводя­щей к гибели всех животных в группе. Учитывают зависимость между дозой вещества и частотой наступления летального исхода.

В начале острого опыта в первую очередь надо установить, в ка­ких цифровых порядках находятся параметры токсичности. Целе­сообразно в целях выявления доз, лежащих в зоне летального дей­ствия, вначале использовать для каждой дозы не более одного-двух животных. Опыты с необходимым для статистики числом животных начинают от той дозы, при введении которой в ориен­тировочном опыте животное осталось живым, в то время как от всех более высоких доз животные погибали.

Некоторые авторы рекомендуют в предварительных опытах оп­ределять порядок смертельных доз, испытывая дозы, кратные 10 (например, 5, 50, 500, 5000 мг/кг).

Так как для проведения полного опыта по установлению пара­метров токсичности требуется в общей сложности довольно большое количество животных, то чаше для этой цели используют мышей. При установлении смертельных параметров для животных других видов можно использовать меньшее количество особей, других видов применив метод Ван дер Вердена

Испытуемые дозы должны различаться на равные численные значения. При выборе доз обычно прибегают к арифметической прогрессии (например, 1, 2, 3, 4, 5 и т.д. или 5, 10, 15, 20 и т.д.). Но дозы, взятые в арифметической прогрессии, разнятся между собой некратно. Так, дозы 5 и 10 разнятся в 2 раза, а дозы того же ряда 50 и 55 — лишь на 10%. Это заставило некоторых авторов предложить пользоваться при выборе доз геометрической прогрес­сией (например, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и т.д. или 0,1, 0,01, 0,001 и т.д.) или применять ряды Фульда. Эти ряды представляют собой геомет­рические прогрессии с начальным членом 10ⁿ и знаменателем , где л—любое целое положительное или отрицательное число, а m — любое целое положительное число, отличное от нуля. Удобство этих рядов заключается в том, что они содержат одни и те же соот­ношения во всех разрядах единиц. Конкретный ряд рекомендуется выбирать в зависимости от количества используемых для опыта жи­вотных. Например, для опытов, где каждую дозу испытывают на пяти-шести животных, подходят следующие ряды:

1,0 - 1,5 - 2,1 - 3,2 - 4,6 - 8,8 - 10,0 - 15,0;

1,0 - 1,4 - 1,9 - 2,7 - 3,7 - 5,2 - 7,2 - 10,0 - 14,0.

Для опытов, в которых дозу испытывают на 10 животных, мож­но применить ряды:

1,0 - 1,3 - 1,8 - 2,4 - 3,2 - 4,2 - 5,6 - 7,5 - 10,0 - 13,0; 1,0 - 1,3 - 1,7 - 2,1 - 2,8 - 3,6 - 4,6 - 6,0 - 7,7 - 10,0 - 13,0; 1,0 - 1,3 - 1,6 - 2,0 - 3,2 - 4,0 - 5,0 - 6,3 - 8,0 - 10,0.

После того как приблизительное значение эффективных доз найдено, приступают к основному эксперименту. Подопытных животных разделяют на равные по численности группы — по 6—10 животных в каждой группе. На каждой группе испытывают одну дозу. Всего испытывают пять—восемь доз, доходя с одной стороны до дозы, не вызывающей учитываемой реакции ни у од­ного из животных в группе, и с другой стороны до дозы, вызываю­щей эту реакцию у всей группы животных. Во всех случаях жела­тельно, а для некоторых методов необходимо, чтобы интервал между испытываемыми дозами был постоянным.

Следует стремиться к тому, чтобы весь опыт был проведен в те­чение одного дня. Если это невозможно, то рекомендуют ежед­невно испытывать весь ряд доз на меньшем количестве животных.

При изучении токсичности следует считать обязательным пра­вилом вскрытие каждого погибшего животного, с тем чтобы исключить из эксперимента животных, смерть которых могла насту­пить не из-за действия токсического агента. Так, при внутрибрю-шинном введении вещества возможно повреждение кровеносных сосудов, о чем будет свидетельствовать значительное количество крови в брюшной полости. В случае введения токсиканта внутри-желудочно возможно повреждение пищевода или ошибочное вве­дение вещества в трахею.

В результате эксперимента исследователь получает данные о ко­личестве животных, у которых под влиянием испытанных доз ве­щества наблюдалась или не наблюдалась учитываемая реакция. Эти данные заносят в таблицу, в которой результат эксперимента обычно записывают в виде дроби: в числителе указывают число животных, у которых наблюдалась учитываемая реакция, в знаме­нателе — число животных, у которых эта реакция не наблюдалась, либо общее число животных в группе.

.