رابطه دوز-پاسخ

رابطه دوز-پاسخ چگونگی تغییر بزرگی یا احتمال یک اثر بیولوژیکی را با تغییر دوز یک عامل توصیف می‌کند. این رابطه ستون فقرات کمی سم‌شناسی است: با اثبات اینکه مواجهه بیشتر معمولاً اثر بیشتری تولید می‌کند، به روشی قابل تعریف و قابل تکرار، ایده کیفی «دوز است که سم را می‌سازد» را به یک ویژگی قابل اندازه‌گیری و قابل مقایسه برای هر عامل تبدیل می‌کند.

Definition

رابطه دوز-پاسخ، ارتباط کمی بین دوز یک عامل و بزرگی (تدریجی) یا فراوانی (کمی) اثر بیولوژیکی تعریف شده در یک ارگانیسم یا جمعیت است.

Scope

این مدخل دو شکل اصلی این رابطه، پاسخ‌های تدریجی و کمی؛ پارامترهای توصیفی مشتق شده از هر یک، مانند قدرت، کارایی، دوز مؤثر میانه و دوز کشنده میانه، و شیب منحنی؛ مسئله آستانه‌ها؛ و مورد خاص منحنی‌های دوفازی (هورمتیک) را پوشش می‌دهد. این رابطه دوز-پاسخ را به عنوان یک موضوع مفهومی و تحلیلی بررسی می‌کند، نه به عنوان راهنمایی برای مواجهه‌ها یا دوزهای خاص.

Core questions

• چگونه بزرگی یا احتمال اثر با افزایش دوز تغییر می‌کند؟
• چه چیزی یک پاسخ تدریجی (پیوسته) را از یک پاسخ کمی (همه یا هیچ) متمایز می‌کند؟
• کدام پارامترها یک منحنی دوز-پاسخ را خلاصه می‌کنند و امکان مقایسه عوامل را فراهم می‌آورند؟
• آیا آستانه دوزی وجود دارد که زیر آن هیچ اثر نامطلوبی رخ ندهد؟
• چه زمانی و چرا برخی عوامل پاسخ‌های غیریکنواخت یا دوفازی نشان می‌دهند؟

Key concepts

• پاسخ دوز-پاسخ تدریجی
• پاسخ دوز-پاسخ کمی
• دوز مؤثر میانه (ED50)
• دوز کشنده میانه (LD50)
• قدرت و کارایی
• شیب منحنی
• آستانه و NOAEL
• دوز معیار

Key theories

مدل آستانه

برای بسیاری از نقاط پایانی سمی، دوزی وجود دارد که زیر آن هیچ اثر نامطلوبی مشاهده نمی‌شود؛ سطح بدون مشاهده اثرات نامطلوب و نقاط مرجع مرتبط از این فرض نشأت می‌گیرند و بخش عمده‌ای از سم‌شناسی نظارتی را پشتیبانی می‌کنند.

هورمسیس (پاسخ دوز-پاسخ دوفازی)

برخی عوامل در دوزهای پایین تحریک‌کننده هستند و در دوزهای بالا مهارکننده یا مضر، که منجر به تولید منحنی U شکل یا U شکل معکوس می‌شود که از فرض پاسخ‌های یکنواخت و محدود به آستانه منحرف می‌شود.

Mechanisms

روابط تدریجی چگونگی افزایش شدت یک اثر در یک سیستم بیولوژیکی واحد با دوز را توصیف می‌کنند، که معمولاً از منحنی‌ای پیروی می‌کند که با اشباع شدن اهداف به حداکثر خود نزدیک می‌شود. روابط کمی چگونگی افزایش نسبت جمعیتی که پاسخ همه یا هیچ (مانند مرگ) را نشان می‌دهند با دوز را توصیف می‌کنند، که نشان‌دهنده تغییر در حساسیت فردی است؛ رسم پاسخ تجمعی در برابر لگاریتم دوز، منحنی سیگموئیدی مشخصی را به دست می‌دهد که از آن دوز کشنده یا مؤثر میانه خوانده می‌شود. تروان (1927) دوز کشنده میانه را دقیقاً به این دلیل معرفی کرد که نقطه پایانی همه یا هیچ بین افراد متفاوت است و یک معیار مرکزی و از نظر آماری پایدار مورد نیاز بود. شیب و موقعیت منحنی، قدرت و شدت پاسخ جمعیت را خلاصه می‌کند، و رویکرد دوز معیار (Crump, 1984) یک مدل را بر روی داده‌ها تنظیم می‌کند تا یک سطح پایین تعریف شده از اثر را تخمین بزند، به جای تکیه بر یک دوز مشاهده شده بدون اثر.

Clinical relevance

استدلال دوز-پاسخ زیربنای تفسیر آزمایش‌های سمیت، مقایسه قدرت بین عوامل، و استخراج مقادیر مرجع مورد استفاده در ارزیابی ایمنی است. این استدلال توضیح می‌دهد که چرا اثرات در برخی مواجهه‌ها ظاهر می‌شوند و در برخی دیگر نه و از خوانش انتقادی شواهد سم‌شناسی حمایت می‌کند؛ این رابطه توصیفی از چگونگی کمی‌سازی سمیت است و مبنایی برای تعیین مواجهه‌ها یا درمان‌های فردی نیست.

Evidence & guidelines

رویکرد کمی مدرن به طور فزاینده‌ای از سطح بدون مشاهده اثرات نامطلوب به سمت چارچوب دوز معیار که توسط کرامپ (1984) معرفی شد، حرکت کرده است، که کل منحنی را مدل‌سازی می‌کند تا دوزی متناظر با یک اندازه اثر از پیش تعریف شده را تخمین بزند. متون مرجع استاندارد مانند سم‌شناسی کاسارت و دول، چارچوب‌های تدریجی و کمی و پارامترهای آن‌ها را تثبیت می‌کنند.

History

ایده کیفی پشت رابطه دوز-پاسخ باستانی است، اما فرمول‌بندی کمی آن به قرن بیستم تعلق دارد. تروان (1927) دوز کشنده میانه را به عنوان یک معیار قابل تکرار از قدرت سمی مشتق شده از داده‌های کمی، تثبیت کرد و سم‌شناسی مقایسه‌ای را پایه گذاری کرد. کارهای بعدی منحنی را به ارزیابی ریسک گسترش دادند: کرامپ (1984) دوز معیار را به عنوان جایگزینی برای سطح بدون مشاهده اثرات نامطلوب پیشنهاد کرد، و کالابرس و بالدوین (2003) توجه را به منحنی‌های هورمتیک دوفازی که از مدل کلاسیک یکنواخت منحرف می‌شوند، احیا کردند.

Debates

مدل‌های آستانه در مقابل مدل‌های بدون آستانه در دوزهای پایین

اینکه آیا یک آستانه واقعی بدون اثر وجود دارد، به ویژه برای سرطان‌زاهای ژنوتوکسیک، مورد بحث است؛ انتخاب بین مدل‌های آستانه، خطی بدون آستانه، و هورمتیک به شدت بر ریسک تخمین زده شده در دوزهای پایین تأثیر می‌گذارد.

Key figures

• Paracelsus
• John W. Trevan
• Kenny S. Crump
• Edward J. Calabrese

Seminal works

• trevan-1927
• crump-1984
• calabrese-2003

Frequently asked questions

تفاوت بین منحنی دوز-پاسخ تدریجی و کمی چیست؟

یک منحنی تدریجی شدت پیوسته یک اثر را در یک سیستم واحد در برابر دوز رسم می‌کند، در حالی که یک منحنی کمی نسبت جمعیتی را که پاسخ همه یا هیچ (مانند مرگ) را نشان می‌دهند در برابر دوز رسم می‌کند؛ دوز کشنده یا مؤثر میانه از منحنی کمی به دست می‌آید.

LD50 چه چیزی را به شما می‌گوید؟

LD50 دوزی است که تخمین زده می‌شود برای نیمی از جمعیت در معرض کشنده باشد؛ این یک خلاصه آماری پایدار از قدرت کشنده حاد است که برای مقایسه عوامل استفاده می‌شود، نه یک دوز ایمن یا آستانه.