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联合作用特点的评判

联合作用特点的评判

关键字：

联合作用　评判方式

　　摘　要：

连年来，毒药理界对机体内多种外来化合物产生的联合作用缺乏统一评判体系。

本文就其已有的理论基础和相关的方式学成绩作一概述，旨在介绍各自的利用范围和优缺点，提请应用者依照条件选用适合的评判方式。

　　关键词：

联合作用　评判方式

　　工农业迅猛进展，使得地球上化学物数量不断增加，人类在生产条件或生活环境中同时接触或接踵暴露两种及两种以上化学物已是相当普遍［1］。

为了能取得较好的医治成效，多药联用或序贯用药又是现代临床医学的主导趋势［2］。

多种外来化合物共存，必将对接触的生物体产生联合作用（joint　action，combined　action），亦称交互作用（interaction）。

尽管在药理学和毒理学中联合作用别离发生在不同的剂量水平，对联合作用特点的正确评判仍是两门学科工作者的当务之急。

　　在不同的时期和不同的学科领域，如生物学、药理学、生物统计学，联合作用具有不同的含义，特点术语亟待统一和标准化，对其评判方式也不尽相同［3］。

Bliss在1939年最先提出独立、相似和协同三种联合作用模型［4］。

1975年Anderson和Weber把Bliss成立模型应用于水生毒物联合作用研究［5］，并引入了浓度相加和反映相加的概念。

1981年WHO把联合作用明确分为四类［6］：

相加、协同、拮抗和独立作用，这种分类方式已为多数学者所同意。

1988年Rothman等又提出四种不同的联合作用类型［7］：

统计学、生物学、公共卫生学和个体判别的联合作用，只是没有被普遍应用。

　　对同一组资料应用不同的分析方式会得出不同的结论［2］。

因此就某组特定的混合物而言，极可能用一种方式计算的结论是彼此协同，但用另一种方式计算的结果却是彼此拮抗。

关于联合作用特点的评判，国内外尚未形成统一的熟悉体系［8，9］。

　　1　等效应线图法

　　1870年Fraser提倡，1926年Loewe加以进展的等效应线图法［10］，是先用加权直线回归法求出单独与混合后的LD50，再求其毒性比例TR值，以TR界值来反映结果性质。

在实验条件和接触途径相同的情形下，别离求出两个化学物的LD50及其95％可信限，用纵、横坐标别离代表两种化学物的剂量并将取得的同一效应的剂量（LD50）点相连即为等效线，然后再将两化学物的95％可信限的上、下限值别离连接。

依据混合物实测LD50在两种化学物可信限上、下连线之间位置判定联合作用的特点。

该法简单，结果直观，适用于粗略观看。

可是只能评判两个化学物的联合作用，与其周密的设计相较信息利费用不够，也不适用于非概率型效应指标资料。

　　Checkerboardtitration法确实是基于等效应线图法思想的一个延伸［11］，能够从代数和几何两个角度加以判定，Berenbaum同时又将此法推行到求任意数量药物的联合作用。

等效应剂量分析会受许多因素的阻碍，且方式本身往往因为技术上的过失产生一些不同值，可比性比较差，重复步骤太多。

　　Finney依照Loewe法的剂量比例原那么，提出了以各成份LD50为基础，评判相似联合作用的调和平均数模型，来确信混合物的预期LD50。

由于简便易行，经多数学者证明能较好地预测和评判联合毒性。

它是在先求出各化学物的各自LD50值，以各化学物的联合作用是相加作用的假设动身，按等毒效应剂量预测混合化学物的LD50。

用与计算预期PLD50时相同配比的混合物作动物实验，求出实测半数致死量OLD50和混合物的PLD50与OLD50的比值，即联合作用系数Q，实测值小于预测值为协同作用，反之为拮抗作用。

　　Keplinger等用有机磷、有机氯和氨基甲酸酯等15种农药［12］，按等毒性配比得100多种混合物，别离求得PLD50／OLD50，据此提出了0.57～1.75之间为相加作用的标准。

Smyth将27种化学物［13］，一样按等毒性配比，配成350种混合物，进行小鼠联合毒性实验，建议按Finney数学模型计算的Q值在0.40～2.70之间属相加作用。

河合正计、岩原滋利曾用此法对8种杀虫剂和4种杀菌剂配成28个混合物进行测定［14］，提出不同的Q值评判标准。

　　采纳Finney的Q值评判联合作用特点［15］，因其毒物种类、实验条件和动物种属的不同，和体会估量范围的不同而使之缺乏可比性。

Abt等人提出以OLD50／PLD50作为Q值，其具体分界限用其建议的计算偏离‘1’的程度公式，但是计算太繁，应用不便。

　　Finney法又在生态毒理学中取得应用和扩展［16］，采纳等毒性混合法比较预期EC50和实测EC50，由毒性增强指数TEI来评判其特点。

Kissinl等提出的分数（代数）分析法［17］，大体思路与等效应线图法类同，但许诺A、B两药以任意比例合用，适用范围广，国内仍在采纳。

1977年Marking提出的相加指数法是在浓度相加模式基础上成立的，需要取得每一个单一毒物的LC50i和在必然比例下几个毒物混合的LC50i＇，和1981年荷兰学者Knemann的联合毒性指数法几乎是同一思想［18］。

　　Moshkovsky曾提出将传统分类法中的相加作用域概念为完全相加［19］，而从拮抗域中划分出部份相加和掩盖作用区。

致使部份相加作用的缘故，一样以为是毒物在体内的代谢动力学不一致，和一些用不同顺序染毒或时刻距离染毒。

于鸣按Moshkovsky分类理论进展了Finney模型［20］，又提出一个新的Q值评判系统，杜绝了Keplinger，Smyth等标准的主观性和拮抗作用的假阳性。

大致进程包括计算各组分及混合物LD50，并由Finney相加作用理论公式求出预期LD50，求出Q值及其标准误和两倍误差的可信限范围。

以此可信限与完全相加理论值1，掩盖作用理论值1／Pm作比较，判定联合作用。

于鸣应用Q值系统对乙醛和丁烯醛的联合毒性研究资料进行了分析，结论与采纳Finney改良模型的处置结果相吻合。

等效应图解分析法在国外应用较多［21］，思路和求法与Loewe法类同，只是将它转换成平行线分析，增加了统计学处置［22］。

　　2　Bliss法

　　Bliss提出依照剂量对数与死亡概率直线回归方程［23，24］，和化学物之间联合作用模式，确信大体模型表达式：

　　Ym＝a＋bLog（Q1＋kQ2＋KkQ1Q2）Xm

　　Ym：

混合物的死亡概率，

　　k：

两种化学物的毒性比值，

　　Q1，Q2：

两种化学物的百分比，

　　Xm：

混合物的剂量，

　　K：

共毒系数，

　　a，b：

方程的截距和斜率。

　　结果以相加联合作历时的死亡概率为标准（理论值）与实测值比较计算共毒系数K，K＞0表示协同作用，K＜0拮抗作用，K＝0相加作用。

该法考虑了混合物毒作用机制的不同，能较好地对外来化合物的联合作用进行定量评判，但是计算太复杂，不便推行。

　　3　BÜrgi法

　　归并用药在临床上是普遍利用的医治手腕，以往均延用BÜrgi氏规律公式来判定归并用药后的最终效应：

q＝E［A／2＋B／2］／EA（或EB），式中E［A／2＋B／2］指A、B两药各取半量合用之效应，EA、EB别离为A、B单用之效应，且EA＝EB。

Savini即用此法求5HT及肾上腺素的归并作用。

　　但是，金正均指出上述方程中，分子应采纳原始效应之半，分母应考虑两药联合作历时的新情形，并提出金氏修正式：

q＝E（A＋B）／（EA＋EB－EA・EB）。

式中分子代表实测归并效应，分母是期望归并效应，其意义同Brgi式。

修正式的优势是没必要取半量或半效，能够直接利用原始效应水平，两药效应也没必要相同。

但只适用于定性实验。

　　周元晏等提出两个新公式：

q′＝〔E（A＋B）－EB〕／EA（归并用药用，要求EA＝EB），q″＝E′C／EC（序贯用药用，EC为A药的对照效应，E′C为在B药基础上的A药效应），并以为金氏修正式把概率论中衡量两个独立事件概率相加的公式来衡量归并用药效应期望值，缺乏理论基础，且没有考虑A、B两药在归并前后的内在活性，混淆了效应和概率两个不同的概念。

　　Mansour等报导了按等毒法评判二元混合物的联合毒性［25］。

方式是按各化学物预期死亡25％的剂量混合染毒，预期死亡率应为50％，由实测混合物死亡率和预期死亡率计算共毒系数，评判混合物的联合毒性。

Harris等采纳按LD50配制二元等毒混合物来评判联合毒性的方式［26］。

测定两种化合物的LD50及其可信限，按混合比例和各自的LD50值推算预测LD50及其可信限，预测LD50与实测LD50之比。

同时依如实测值与预测值的可信区间是不是相覆盖进行分析，相覆盖者联合作用较弱，反之那么强。

　　4　等概率和曲线法

　　有时，归并用药可利用独立事件相加概率公式，张效文、金正均提出按效应相加的等概率和曲线法。

依照混合物中各化学物的剂量－死亡概率回归曲线求出预期死亡概率，再对概率求和推算死亡率。

Q＝实际归并成效／理论单纯相加预期成效。

在实验室中多采纳LD50或ED50作为指标，统计量Q50计算：

Q50＝0.5／（PA＋PB－PAPB）。

两个以上药物可先从两个主药着手，然后将归并成效作为单一成效，再与其他药物归并估算。

既适合基础理论研究，又适合联合用药临床疗效和副作用的估量。

等概率和曲线法能给出归并用药的全貌，省却运算时刻，有必然理论基础。

以等概率和曲线法求得的LD50值一样比等效线图法求得的TR值要大［27］，即所判定的联合毒性普遍要大于后者。

　　5　方差分析法

　　最近几年来，许多毒理学科研人员在研究中采纳析因设计的方差分析来判定外来化合物联合作用特点。

将单因素的剂量-效应曲线和联合作用的剂量-效应曲线进行重复设计的方差分析，以确信各因素之间有无交互作用［8，29］。

如2×2析因实验是用于两个因素（两个药物或两种处置方式）［30］，每一个因素有两个水平（用与不用或剂量的不同）的情形。

如交互作用不显著，两条量效曲线相互平行，那么说明两因素之间具有相加作用。

如交互作用显著，两曲线随剂量增大而远离，两因素之间具有协同作用。

反之，如两曲线随剂量增大而靠近或交叉，两因素之间具有拮抗作用。

该方式是一种比较经典的统计方式［31］，它能够直接利用持续的测定结果进行计算，从而充分利用了实验数据中所含的信息。

　　6　Logistic模型评判法

　　黄炳荣等提出的用Logistic模型评判和确信毒物联合作用的剂量-反映关系［32］，ED50集合及其置信区域等，具有客观和适用范围广的特点，为深切研究毒物联合作用提供了一种新的方式。

其描述毒物联合作用的Logistic模型的大体形式为：

Ln〔P／（1－P）〕＝β0＋β1x1＋β2x2＋β3x1x2，P为反映概率。

xi为各毒物的剂量，βi为模型参数，β3是交互作用参数。

β3＞0表示协同作用，β3＜0拮抗作用，β3＝0（即β3无显著性）表示相加作用。

βi的极大似然估量值一般是用Newton　Raphson选代法求出，Logistic模型ED50及其渐近置信区域可用Carter等的方式估量。

依照Hauck的结论S50（B）的1－α保守置信区域可近似地由下式确信：

｛ξ∈R2｜PL（x）≤［1＋Exp（1－ξB）］－1≤PU（x）x*∈S50（B）｝

　　黄炳荣等以硝酸铅与无水乙醇为例，在运算机上用WLOGIT软件解出各参数极大似然估量值，结果β3＞0，模型的似然比查验说明整个模型有显著性。

拟适合度查验P＞0.50能够为模型对数据拟合情形良好。

联合作用剂量-反映关系和LD50集合及其95％置信区域的结果最终可在二维、三维空间中拟合。

　　选用概率效应指标对联合作用评判在实际应用中有必然局限性，如对外来化合物长期低剂量暴露，或是在细胞、亚细胞水平观看的联合作用进行评判时，就不宜利用LD50或ED50指标。

改用非概率指标以后，化学物单独作用的剂量-效应关系有可能需用非单调型曲线描述，同时效应指标观看值也无≤1的限制。

张侠提出对联合作用剂量反映关系采纳广义三阶多项式回归模型评判方式［33］：

　　R（x，y）＝R0＋α1x＋α2x2＋α3x3＋β1y＋β2y2＋β3y3＋γ1xy＋γ2x2y＋γ3xy2交互项之和γ1xy＋γ2x2y＋γ3xy2记为I（x，y）。

x、y表示两种受试物各自的剂量，R（x，y）表示效应指标的观看值R（x，y）的模拟预测值，R0、αi、βi、γi（i＝1，2，3）是回归方程的参数。

交互项之和及其置信区间估量为：

R∧（x，y）－R0－〔（R（x，0）－R0〕＋〔R∧（x，y）－R0）〕＝I（x，y）

　　从理论上讲，I（x，y）＝0即两种化学物的联合作用是简单相加。

I（x，y）＞0或＜0别离表示协同或拮抗。

I（x，y）的符号是不是具有统计学意义可由I（x，y）的1－α置信区间加以判定。

以氯化镉与氯化镍对豚鼠肺泡巨噬细胞膜的联合毒性为例进行了演示，判定结果与采纳Logistic模型评判结果相一致。

　　研究固定剂量或固定比例设计下的联合作用资料时，其单独或联合的量-效曲线散点图是三次抛物线型，其资料符合三阶多项式模型的重要特点。

已有文献报导不同效应水平（如ED50，ED60等）所对应的联合作用特点可能有不一致［34，22］，而该模型却能成功地解决这一问题。

这是三阶以下模型所不具有的。

利用本法简单有效，客观而适用范围宽。

　　7　多药物联合作用运算机分析法

　　很多药物往往不能用较大剂量医治疾病，但为了要达到较好的医治成效常需归并用药。

徐端正提出多药物归并指标Q（x）及95％可信限［35］，在运算机上对所有反映水平（1％～99％）进行评判，多药物的归并公式：

　　（p1／D1x＋p2／D2x＋pn／Dnx）Dcx＝Q（x）

　　d1／D1x＋d2／D2x＋…dn／Dnx＝1

　　应用Bliss法可求出几个药物在归并前后的任何反映水平x％的等效剂量D1x、D2x、…Dnx及Dcx，利用运算机可绘出Q（x）曲线，Q（x）的标准误公式可用函数方差原理导出。

其中Scx2为Dcx的估量方差，Six2为Dix的估量方差。

利用Q（x）的95％可信限公式：

Q（x）±1.96SE〔Q（x）〕，绘出以Q（x）曲线为中心的两条95％可信限曲线，在上、下限曲线范围内包括水平线Q（x）＝1为相加作用。

　　Finney在1962年最先提出，Plummer和Short后又加以改良的多药物联用的运算机分析模型［36］，区分相加作用中的协同仍是拮抗，适用于质反映或量反映（经概率单位或对数转换）资料，不须预先把握精准的等效剂量信息，对数剂量-反映曲线再也不拘泥于平行关系，对单药或具有相同效应的多药合用一样适用，具体表达式为：

Y＝β0＋β1lg［A＋P・B＋β4（A・P・B）1／2］。

Y是反映，A、B为两药的剂量，P为相对效率，可由lg（P）＝β2＋β3lg（B′）求得，B′－B－A／P＝0。

如两药曲线平行，β3＝0，P为常数。

β4＞0判为协同，β4＜0拮抗。

对β4应作是不是等于0的显著性查验。

　　8　参数法分析多药物联合作用

　　郑青山、孙瑞元依照靶体动力学原理［37］，引入药物等效性查验法，成立新的数学模型Q＝（E0-Ee）／｜Ee・W－sx・T｜分析多药物联用成效，其中E0为药物联用实测效应拟合值，Ee为联用药效期望值，W为专业等效标准，一样在临床实验和整体实验中为0.1，体内实验为0.05，生物利费用实验为0.2。

sx为E0和Ee一起标准误，T是单侧t0.05值，分析用的一组Q值来自于各类水平的剂量-效应关系。

本法适用于能用Hill方程进行拟合，且质反映Emax固定为1（100％）的数据。

所得结论综合了专业标准和实验室误差的因素，有效地分析多种类型联用数据，不受联用药物数量和是不是作用于受体的限制。

　　9　归并用药的定量分析法

　　戴体俊（1998）建议采纳如下公式评判归并用药的成效［38］：

　　qA＝EA＋BVsEA　　　

（1）

　　qB＝EA＋BVsEB　　　

（2）

　　qC＝EA＋BVsEA＋Ab（EB＋Ba）　　　（3）

　　VS表示用药前后的效应做显著性查验。

（1）式假设EA＋B大于（小于）EA，且qA的P值＞0.05，概念为B药对A药无关；P＜0.05以为A药被B药协同（拮抗）。

（2）式亦然。

（3）是针对A、B两药而定的。

按等效剂量归并法将A、B归并为一药A＋Ab（B＋Ba），再将其实测效应EA＋Ab（EB＋Ba）进行比较。

　　以上罗列各法对联合作用进行定性或定量评判，均有各自的利用范围和优缺点。

联合作用特点又可随观看指标（如ED50、死亡率、麻醉和生理、生化等指标）不同而有不同，实验结果不宜任意外延。

具体应历时须严格依照条件选择适合方式。

在基础理论研究中［39～41］，更多的是从细胞分子水平或在药代动力学模型上进行评判。