Общие представления о тестировании биологической активности ксенобио-тиков. Стандартизация и подбор тест-систем.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 27Следующая ⇒

Система тестирования ксенобиотиков по видам биологической активности может включать два взаимосвязанных подхода. Первый – уровень целевого объекта испытаний (человек, животное, растение, биогеоценоз), на который направлено действие искомого ксенобиотика, исходя из целей поиска (лекарства, ветеринарное средство, гербицид и т. д.), и второй подход – совокупность тест-объектов, базирующихся на использовании более примитивной организации живой материи, чем целевой. Использование второго подхода оправдано в тех случаях, когда первый не обеспечивает достаточной производительности и т. д. Существует ряд особенностей, затрудняющих индустриализацию процесса биологического испытания соединений на целых организмах, в частности на животных. К ним относятся следующие: – необходимость большого количества животных в качестве тест-объектов; – затрата большого количества исследуемого химического соединения. Как правило, на первых порах синтезируется десятки – сотни миллиграмм вещества; – ограниченность автоматизации процесса; – единичный акт испытания химического соединения на животных мало управляем во времени и требует достаточно длительного срока. Таким образом, работая со сравнительно небольшими массивами химических соединений и определяя сравнительно немного видов активности, для достижения любой из названных выше целей можно использовать животных как основной тест-объект. Индустриальные масштабы испытаний и их промышленная организация требуют введения нового принципа, который позволил бы на порядки увеличить производительность системы и обеспечить возможность работы с малым количеством испытуемого вещества. Поэтому возникает необходимость обратиться к исследованиям на тканевом, клеточном, молекулярных уровнях строения живого, что, в свою очередь, необходимо для выяснения механизма действия конкретного ксенобиотика.

Вот здесь вступает в право использование принципа качественного подобия – эпиморфизм тест-объекта и целевого объекта в отношении определенного биологического свойства ксенобиотика.

Принцип эпиморфизма – принцип конструктора: из небольшого количества деталей построить как можно большее количество Фигур. Возможности принципа эпиморфизма довольно велики, поскольку основные молекулярные строуктуры и субклеточные образования в большей степени единообразны у самых разнообразных живых объектов.

Главные методологические трудности при использовании эпиморфных моделей заключаются в том, чтобы определить оптимальный уровень детализации модели по отношению к моделирующему процессу, т. е. целостному организму. Этого можно достичь исходя из того, что в системе тест-объектов на клеточном уровне организации представляются все царства живого и основные типы тканей организма человека, а также из того, что у тест-объектов в совокупности определяются все основные реакции (гибель, повреждение, адаптация, проницаемость, метаболизм ксенобиотиков, синтез белка и ДНК, возбудимость и т. д.).

Когда мы говорим о биологической активности ксенобиотиков, то для ее определения, естественно, необходимы тест-объекты, на которых регистрируются определенные виды биологической реакции (гибель, изменение роста, изменение различных метаболических реакций и т. д.) при их действии; эти реакции называются тест-реакциями. В этой связи необходимо разработать принципы отбора и стандартизации тест-объектов при классификации ксенобиотиков по видам биологической активности.

Подбор тест-объектов предлагается проводить по следующим критериям: по молекулярным рецепторам, являющимся мишенями для веществ с данными видами активности; по принципу надмолекулярной организации и молекулярному составу (близость по структуре); по функциональному сходству; по органному или тканевому происхождению; по близости патологического состояния тест-объекта и реального объекта.

Первый критерий является самым сильным и надежным. Например, на этом критерии основан выбор ганглиев прудовика как модели нейронов головного мозга в отношении медиаторных и антимедиаторных видов биологической активности. Высокая гомология или даже тождество рецепторов для медиаторов у моллюсков и позвоночных служит основанием для надежности прогноза этих активностей на целевой тест-объект.

Второй (близость по структуре) и третий (близость по функции) критерии используются при выборе моделей для оценки влияния на подвижность (сперматозоиды, тетрахимена), на дыхание и гликолиз (печень, эритроциты, клетки опухолей), на фотосинтез (водоросль Nitella), на химический гомеостаз (печень – монооксигеназная система).

Давность эволюционного приобретения и консерватизм таких процессов, как жгутиковая подвижность, окислительное фосфорилирование и гликолиз, фотосинтез, монооксигеназная система, дают известную уверенность в том, что полученные на определенных тест-объектах данные можно переносить на подобные системы других видов тканей. Однако при этом следует иметь в виду, что высокая гомология надмолекулярной структуры или функции молекулярной системы не означает одинаковости молекулярного строения элементов, слагающих систему.

При рассмотренных трех критериях остается неопределенность прогноза, обусловленная необходимостью переносить результаты ответов in vitro на систему in vivo, а именно тем, что in vitro не учитывается доступность объекта-мишени, метаболизма ксенобиотика и строения реального объекта. Гибель клетки – это не значит гибель организма. Значительно большая степень неопределенности существует для тех видов активности, которым характерны системные эффекты на уровне ткани, органа или организма, т. е. в тех случаях, когда важные, определяющие особенности действия химических соединений зависят не от взаимодействия с какой-либо мишенью, а от взаимодействия с многими мишенями или всей реакцией системы на связывание с мишенью. Такие проблемы характерны для адаптогенов, витаминов, наркотиков.

В этом случае подбор биологических тест-объектов по критерию органного и тканевому происхождениям дает значительную гарантию прогноза. Однако все же гораздо надежнее строить прогноз по данным испытаний на объектах с учетом всех критериев.

И, естественно, следует учитывать последний признак – близость патологического состояния тест-объекта и реального объекта.

Классификация ксенобиотиков по видам биологической активности по-новому ставит вопрос о подборе и стандартизации тест-объектов. Система должна обеспечить возможность сопоставления результатов испытаний на биологическую активность разных соединений, проведенных в разные годы. Очевидно, этого можно достигнуть только в том случае, когда уровень стандартности тест-объектов очень высок в течение многих лет. Именно степень воспроизводимости, стандартность набора тест-объектов непосредственно определяют надежность принимаемых решений и степень автоматизации системы (возможно, в большей степени, чем ЭВМ).

И если с молекулярными тест-объектами это сделать проще, то объекты клеточно-тканевого уровня организации – «живые». Как все живое, они непрерывно развиваются, подвергаются сильному влиянию эндогенных и экзогенных факторов, физиологическое состояние тест-объектов подвержено сезонным колебаниям и т. д.

Каждый тест-объект индивидуален, что приводит к целому ряду затруднений при регистрации его характеристик, интерпретации данных, выявлении их соответствия поставленным целям и т. д.

Существует ряд методических подходов для стандартизации, подбора, приготовления тест-объектов, например: стандартизация условий содержания животных; использование контрольных карт (отбраковка животных, для которых отклонения согласно карте превышают определенную величину); выбор наиболее щадящих условий выделения и инкубации; использование дополнительных воздействий, переводящих тест-объект в заданное состояние; нормирование регистрируемых параметров (приведение к норме); выбор тест-реакций, минимальным образом зависящих от индивидуальности тест-объектов и т. д.

В конечном итоге для каждого тест-объекта клеточно-тканевой природы можно создать формализованный стандарт в виде набора количественных параметров, характеризующих стационарные и кинетические показатели тест-объектов.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒