| 查看: 2234 | 回复: 0 | |||
[交流]
联合毒性的统一
|
|
联合毒性的统一 unity of Joint toxicity 赵本东 (唐山市质量技术监督局开平区分局, 河北省 063021) 内容摘要：本文以机体系统论模型统一了联合作用，并利用独立作用的经验公式验证了统一的正确性。联合毒性的统一可极大简化联合毒性的评价，终结联合毒性评价方法研究。 Abstract：According to the system theory model joint effects is unified and verified by the independent effect of formula . Unity of Joint toxicity can greatly simplify the evaluation of joint toxicity, Research of joint toxicity evaluation method will be end. 关键词：联合毒性，统一，系统论，验证 Joint toxicity, unified, system theory, verification 联合毒性包括协同作用、相加作用、拮抗作用、独立作用。四种作用在识别上和合成上难度很大，同时在食品风险评价模型上难以建立多毒素模型。本文以机体系统论模型将之统一，以便解决上述两个问题。 1．机体系统论数学模型 我们先研究系统的整体性原则和系统稳定性，然后在系统模型基础上再构建机体的系统论模型，因为机体也是一系统。 1．1 系统论关于整体性原则的数学表述（1） 系统论有一个主要原则：整体性原则，这是指系统整体上的性质并不等于它的多个组成部分在孤立状态下性质的机械相加。系统整体的新质（性质、功能）是其要素、部分所没有的。如由原子组成的分子、单个人构成的社会，它们作为整体具有的性质是其构成要素或要素、部分总和所不具有的。生物分子水平的功能和属性的简单相加并不等于细胞水平的功能和属性；每个家庭的功能和属性的机械组合也不等于全社会的功能和属性，这是显而易见的。进一步看来，这种“非加和性”也就是对亚里士多德关于“整体大于各孤立部分之总和”这一哲学命题的崭新说明和深刻阐述。 对于现代系统论赋予整体与部分这对范畴的这种“非加和性”，我们还可以从以下两方面加以理解： 其一，整体是由部分构成的，但它不是各个部分机械相加的总和。因为事物的整体是由相互联系着的各个部分按照一定的结构形式构成的有机整体。它一旦形成，就产生了整体性的新质。 其二，系统诸要素、整体各部分联系的有序性引起整体存在质的倍增现象，从而导致系统整体功能大于孤立部分功能之总和。 把整体理解为部分的总和是近代唯物主义的形而上学性的必然结果，它把机体看作部分的总和的观点是错误的：把有机体分割为部分加以研究，然后再以部分的简单相加来说明整体属性。 系统的功能不是子系统功能之和。单独任何一个子系统不能具备系统的功能，而系统功能的实现又离不开每个子系统，说明子系统功能与子系统功能之间存在乘法关系： …………… (4) 由此式可以得到： 1、用此式可表达出子系统相互作用可以产生新质，即可以产生子系统不具备的功能，这是乘法的性质（1）【1】。 2、也可以解释为什么会出现总体大于部分之和的问题。论述见《乘法》之《分工》一节（1）。 3、“系统整体功能大于孤立部分功能之总和”应表达为“系统整体功能等于孤立部分功能之积”。 第一级子系统包括8大系统外，还应该包括一些虚拟系统和外界环境，以满足统一联合毒性的需要。 1．2 系统稳定性（1） 系统除了产生新质外，还存在稳定性问题。如果只存在乘法，系统中任何一个子系统出问题，整个系统就会遭到破坏，即系统将非常不稳定。 子系统的功能可以是很多个体加和而成的，总系统就可以表示为： ………..(5) 如果子系统中的部分个体失去其功能，不会导致整个子系统的功能丧失，从而不会导致总系统被破坏。东方不亮西方亮。 例如：人（一级系统）存在八大系统（二级系统），系统又是由器官（三级系统）组成，器官是由组织（四级系统）组成，组织又由多种组织（五级系统）组成，而这第五级系统是由许多相同的个体组成（比如肺泡），第六级系统又是细胞组成（六级系统）。人得了肺结核是部分肺泡出问题了，而其他肺泡可以继续完成其功能，参与完成肺呼吸的功能，维持生命体的存在。肺、肾都存在左右两个，进一步保证了生命体的稳定。 这些层次系统为：人体、系统、器官、组织、细胞、亚细胞、分子。 1．3 机体（人体）系统模型 (5)式即为人体系统一级模型。（5）式中子系统个体按照（5）式逐级迭代即得到完整的人体系统模型。 以二个子系统为例，画出系统功能-子系统功能关系示意图（1）如下： 2.多毒素作用机制的数学解释 2.1 多毒素作用机制的数学解释 多毒素可产生联合毒性：协同作用、加强作用、拮抗作用、相加作用、独立作用。 使用机体系统论模型 进行解释【1】。 2.1.1 独立作用的机制 例：比如常见的青霉素联用庆大霉素，这两种抗生素联合使用后之所以表现为增强作用，主要是因为青霉素抑制了敏感细菌繁殖期的细胞壁合成，而庆大霉素则抑制了敏感细菌静止期的蛋白质合成，两种药通过不同功能的物质作用于细菌、加速细菌死亡，即降低细菌生存的两个相乘作用因素的值。数学模型： ……(8) 设：青霉素抑制细胞壁合成能力为x，庆大霉素抑制细菌蛋白质合成能力为y，则： 即：作用不同的毒素联合毒性表现为独立作用，是从不同侧面（子功能）削弱机体功能。形象比作一个立体从不同方向各切除一片。 两种毒素的独立作用可以用下面图示意（图2-4）： 2.1.2 相加作用的机制 两种快速性抑菌性抗生素联合使用时会产生相加作用，比如红霉素联用氯霉素，红霉素联用四环素，或四环素联用氯霉素等，这些快速性抑菌性抗生素联合使用后之所以表现为相加作用，主要是因为它们均是通过抑制敏感细菌的蛋白质合成而起作用的，作用途径相同。 设：红霉素抑制细菌蛋白质合成能力为x，氯霉素抑制细菌蛋白质合成能力为y则： 即：作用相同的毒素联合毒性表现为相加作用，是从同一侧面（子功能）削弱机体功能。形象比作一个立体从同一方向连续切除两片。两种毒素的相加作用可以用下面两个图示意（图5）： 独立作用和相加作用的区别是不同毒物影响的功能（靶器官、靶分子）不同，影响同一功能为相加作用，影响不同功能为独立作用。 当化合物的联合作用表现为独立作用时，如以LD50为观察指标，则往往不易与相加作用相区别，必须深入探讨才能确定其独立作用(2)，例如酒精与氯乙烯的联合作用，当大鼠接触上述两种化合物之后的一定时间，肝匀浆脂质过氧化增加，且呈明确的相加作用。但在亚细胞水平研究，就显现出酒精引起的是线粒体脂质过氧化，而氯乙烯引起的是微粒体脂质过氧化，两化合物在一定剂量下，无明显的交互作用，而为独立作用。 所以这里功能（靶器官）是相对于我们研究深度的，在细胞层次可能误认为是相加作用，因为损害的都是细胞；在亚细胞层次，就可以认清是独立作用。为绝对区分开独立作用和相加作用，我们将层次推至分子生物学水平，同样是对同一靶分子作用，只有对同一分子同一位置同一官能团发生作用，才为相加作用，否则为独立作用。推至分子生物学水平对于机体来说已经是极点了，因为分子是发生生化反应的基本单位。因此分子生物学水平是区分独立作用和相加作用的绝对层次。 相加作用切除部分无重叠部分，独立作用切除部分有重叠部分。 2.1.3 协同作用、增强作用、拮抗作用 发生这些作用可能有两种情况，一是几种毒素发生了化学反应，而是一种毒素影响了其他毒素的发生作用的条件。 2.1.3.1 发生化学反应 毒物之间发生化学反应，生成了毒性更强的物质或更弱的物质(2)。笔者不认为这是协同作用，因为是产生了新物质。 2.1.3.2 影响必要条件 多个化合物之间发生协同作用的机理复杂而多样。可能与化合物之间影响吸收速率,促使吸收加快、排出延缓、干扰体内降解过程和在体内的代谢动力学过程的改变等有关(2)。 对式进行深化得到： …(9) 该式的含义：B物质通过影响A物质发生毒性的必要条件而影响A物质的毒性。 例如：影响吸收 不少化学物质可以改变细胞膜的通透性，从而影响其他外来物的吸收，进而影响其他外来物的毒性。 3.联合作用的统一 3.1.协同作用与增强作用的区别 协同作用和增强作用的机理是一样的。协同作用的两个外来物均是毒物，增强作用中有的外来物不是毒物。 3.2. 协同作用与拮抗作用的区别 协同作用和拮抗作用的机理是一样的，只是作用方向不同。 所以协同作用、增强作用、拮抗作用是同一的。 3.3.协同作用与独立作用的区别 独立作用是不同外来物对不同靶器官（靶分子）进行攻击。协同作用是一毒物对另一毒物发生毒性的必要条件进行影响。这些必要条件也是子系统的功能，可以看做是虚拟的靶器官。独立作用是靶器官功能受损，而协同作用的靶器官功能增益。所以独立作用和协同作用是同一的。 3.4.小结 联合毒性可以分为两类。一类是协同作用、增强作用、拮抗作用、独立作用构成的乘法类，暂且统称协同作用；一类是相加作用的加法类。 4.联合毒性统一的验证 选择两种具有协同作用的毒素，按照正常饮食量施以一定剂量的两种毒素，对一种动物群体进行试验，看其死亡率是否服从乘法关系，因为器官的损害最终可体现在死亡率上。因协同作用和独立作用是同一的，所以采用独立作用的关系式进行验证。 独立作用的毒害效果可用可计算为（2）： 其中M1是第一种毒物对靶器官1的损害，M2是第二种毒物对靶器官2的损害，机体机能和各子系统功能均设为1。 用（8）式计算受损害后的机能： 。以此计算损失的机能 与文献（2）中的联合毒害效果相等。 故本模型与经验公式一致，模型正确。 5.联合毒性统一的意义 5.1.为联合毒性的评价提供新方法 联合毒性的评价方法有联合作用系数法、等效应线图解法、Bliss、方差分析法。联合作用系数法可评价多种物质的联合毒性，其他方法只能评价2种物质的联合毒性。不同物质的组合得到不同的结果，而物质种类众多，从而组合的结果难以计数，要想把所有的组合的联合毒性都做出来工作量极大。 本模型统一了几种联合毒性为协同作用，并建立了协同作用的数学模型。采用本项目的机体系统模型进行联合毒性的评价，只要将单一毒素的毒性ＬＤ５０（注：此处应该至少是对于器官来说，最基本的应该是细胞层次，而不是对于整个机体）做出来，合成到机体系统模型中，就可实现所有物质的联合毒性评价,终结联合毒性评价方法研究。 本研究得到的机体系统论模型可极大简化联合毒性的评价。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价体系，本研究得到的机体系统论模型可极大简化联合毒性的研究，对药理学、毒理学、环境毒理关于联合毒性的研究可产生极大促进作用。 风险分析中对人类消费食品存在风险的危害物大体上分为以下几个部分： --农药残留。目前世界各国的化学农药品种约1400多个，作为基本品种使用的有40种左右 --兽药残留，饲料添加剂目前有400多品种，常用的有150多种，列入我国《允许使用的饲料添加剂品种目录》171种。 --其他来源化学污染物 --生物(天然)毒素 --食品添加剂、饲料添加剂，其中GB2760-2011《食品添加剂使用标准》就涉及2314个品种。 --微生物危害物 上述仅有据可查的污染物就可达到4114中，如果按照2种污染物进行组合，联合作用的数量可达到8460441，如果按照3种进行组合可达到 。若再考虑到非食用物质乱用及其他污染物，则联合毒性的数量更难以计数。以目前研究联合毒性的方法和速度看，研究完 个联合毒性是无法实现的。如果只研究3885种污染物的毒性相对于 要容易的多。 5.2.解决食品风险评价模型多毒素问题 食品风险评价模型对于多毒素，因联合毒性无法合成，造成无法对多毒素建立食品评价模型；或者假设各毒素只服从相加作用建立多毒素的食品风险评价模型。联合毒性统一后，可以就多毒素的联合毒性进行计算，从而可解决食品风险评价模型多毒素问题。 作者简介：赵本东，男，1967年生，1990年毕业于河北大学化学系。现从事计量测试与管理工作,任工程师。 Brief introduction for author: zhaobendong is birth in 1967, graduated in chemistry department hebei college, works in substation kaipng borough of bureau city tangshan for technology supervise, appointed engineer. 联系方式：电话 0315-3363470 3372343 手机：13131510060 通讯地址：河北省唐山市开平区开平镇南环路7号 唐山市质量技术监督局开平区分局 邮政编码：063021 参考文献： 1、 赵本东《乘法》美国学术出版集团公司 2011年3月 2、 李建明.化学污染物对生物的联合毒性.生物学教学.2002,5:20 |
回复此楼» 猜你喜欢
关于写出高水平SCI的一些建议
已经有21人回复
-
投稿SCI，in review一个多月了，要怎么咨询？听说国外很讨厌催稿？有没有咨询信模版？
已经有22人回复
-
微生物学论文润色/翻译怎么收费?
已经有51人回复
-
有一篇2年前的文章忘记投稿，3分以下快发骨科、肿瘤、呼吸、检验杂志，有没有推荐的～
已经有19人回复
-
MDPI投稿连续拒稿是什么原因？文章质量不好吗？还是其他原因？
已经有21人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
