Юрин - Основы ксенобиологии - 2001 (947302), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Первый— уровень целевого объекта испытаний (человек, животное, растение, биогеоценоз), на который должно быть направлено действие искомого ксенобнотика, 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 н т.
д. 200 Традиционный путь поиска, например, лекарственных средств (точнее, активных субстанций будущих лекарств) в современной фармакологии в довольно схематическом виде выглядит следующим образом. На фармакологических тестах организменного уровня определяют биологическую активность ряда химических соединений, затем улучшают их свойства путем химической модификации в соответствующих рядах соединений.
После этого проводят новые испьпания модифицированных веществ, снова нх улучшают и т. д.; это делается до тех пор, пока указанная процедура не приведет к созданию наиболее эффективного в данном ряду соединения. Однако эти реальные подходы ограничиваются одним или несколькими видами биологической активности и сравнительно малой выборкой ксенобиотнков из массива. Очевидно, что ксенобиотикн обладают весьма разнообразной биологической активностью. Отсюда вьпекает необходимость создания производительной системы, способной определить и с достаточной степенью точности прогнозировать наличие или отсутствие у каждого соединения набора видов биологической активности.
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 чужеродных соединений и определяя сравнительно немного видов активности, для достижения любой из названных выше целей можно использовать животных как основной тест-объект.
Однако индустриальные масштабы испытаний и нх промьппленная 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, молекулярном уровнях строения живого, что, в 201 свою очередь, необходимо для выяснения механизма действия конкретного ксенобиотика. Вот здесь вступает в право использование принципа качественного подобия — эпиморфизма тест-объекта и целевого объекта в отношении определенного биологического свойства ксенобиотика. Принцип эпиморфизма — принцип конструктора: из небольшого числа деталей построить как можно большее количество фигур.
Возможности принципа эпиморфизма довольно велики, поскольку основные молекулярные структуры и субклеточные образования в большей степени единообразны у самых разнообразных живых объектов. Главные методологические трудности прн 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 н 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 часто называются тест-реакциями.
В этой связи следует рассмотреть принципы отбора и стандартизации тест-объектов при классификации ксенобиотиков по видам биологической активности. Совокупность набора тест-объектов клеточно-тканевого уровня должна удовлетворять главному принципу системы — представительности выбранных биологических тест-объектов (БТО) по отношению к моделям биосферы и организму человека с соответствующим набором характеристик (тест-реакций), т. е. максимально удовлетворять поставленным задачам. К настояшему времени разработан достаточно широкий набор тест-объектов и соответствующих тест-реакций, позволяюших классифицировать химические соединения по характеру их действия.
Предлагается подбирать тест-обьекты 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 функцио- 202 нальному сходству; по органному или тканевому происхождению; по близости патологического состояния тест-объекте 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 гомалогия 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 Хпейа), на химический гомеостаз (печень — монооксигеназная система). Данность эволюционного приобретения и консерватизм таких процессов, как жгутиковая подвижность, окислительное фосфорилирование и гликолиз, фотосинтез, монооксигеназная система, дают известную уверенность при попытках расширенного толкования полученных на определенных тест-объектах данных о действии вещества на подобные системы других видов тканей.
Однако при этом следует иметь в виду, что высокая гомология надмолекулярной структуры илн функции молекулярной системы не означает одинаковости молекулярного строения элементов, слагающих систему. При всех трех критериях остается неопределенность прогноза, обусловленная необходимостью переносить результаты ответов ~п игго на систему |п яро, а именно тем, что (и м1го 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 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 происхождения дает значительную гарантию прогноза, Однако все же гораздо надежнее строить прогноз по данным испытаний на всех объектах.
И, естественно, следует учитывать последний признак — близость патологического состояния тест-объекта и реального объекта. 203 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-объекгов непосредственно определяют надежность принимаемых решений и степень автоматизации системы (возможно, в большей степени, чем ЗВМ).
И если с молекулярными тест-объектами это сделать проше, то объекты клеточно-тканевого уровня организации — «живью>. 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
