Mối quan hệ liều lượng-đáp ứng

Mối quan hệ liều lượng-đáp ứng mô tả cách xác suất hoặc mức độ của một tác động thay đổi khi liều lượng của một tác nhân tăng lên. Trong sức khỏe môi trường, đây là cầu nối định lượng giữa phơi nhiễm ước tính và tác động sức khỏe dự kiến, đồng thời định hình cách thức suy luận về ngưỡng và mức độ chấp nhận được.

Definition

Mối quan hệ liều lượng-đáp ứng là mối liên hệ giữa lượng tác nhân nhận được (liều lượng) và phản ứng sinh học thu được, được biểu thị dưới dạng đường cong liên hệ liều lượng với xác suất (định lượng) hoặc mức độ (phân cấp) của một tác động.

Scope

Chủ đề này bao gồm hình dạng và cách diễn giải các đường cong liều lượng-đáp ứng (và phơi nhiễm-đáp ứng), sự phân biệt giữa các mô hình ngưỡng và phi ngưỡng (tuyến tính phi ngưỡng), các điểm khởi đầu được sử dụng để tóm tắt chúng như mức không quan sát thấy tác dụng phụ (NOAEL) và liều lượng chuẩn (BMD), và cuộc tranh luận về hành vi ở liều thấp. Đây là một tài liệu tham khảo và không thiết lập hoặc khuyến nghị giới hạn phơi nhiễm.

Core questions

• Mức độ hoặc xác suất của tác động thay đổi như thế nào theo liều lượng?
• Có ngưỡng nào mà dưới đó không xảy ra tác động, hay rủi ro kéo dài đến liều thấp nhất?
• Dữ liệu liều lượng-đáp ứng được tóm tắt thành điểm khởi đầu để đánh giá như thế nào?
• Tại sao các ngoại suy liều thấp lại mang lại sự không chắc chắn lớn nhất?

Key concepts

• Liều lượng-đáp ứng phân cấp so với định lượng
• Liều lượng ngưỡng
• Mức không quan sát thấy tác dụng phụ (NOAEL)
• Mức thấp nhất quan sát thấy tác dụng phụ (LOAEL)
• Liều lượng chuẩn (BMD)
• Mô hình tuyến tính phi ngưỡng
• Ngoại suy liều thấp và sự không chắc chắn

Mechanisms

Khi liều lượng tăng lên, nhiều đích phân tử được kích hoạt và phản ứng tăng lên, tạo ra một đường cong thường có dạng chữ S trên thang logarit liều lượng. Các phản ứng phân cấp mô tả mức độ tăng dần ở một cá thể hoặc giá trị trung bình của quần thể; các phản ứng định lượng mô tả tỷ lệ ngày càng tăng của một quần thể vượt qua một tác động được xác định. Đối với nhiều tác động không gây ung thư, một ngưỡng được giả định, được tóm tắt bằng NOAEL/LOAEL hoặc, một cách mạnh mẽ hơn, bằng liều lượng chuẩn được mô hình hóa (Crump 1984; Klaassen 2018). Đối với một số tác nhân, đặc biệt là các chất gây ung thư gây độc gen, một mô hình tuyến tính phi ngưỡng được sử dụng, ngụ ý rủi ro vẫn tồn tại ở liều thấp. Theo kinh nghiệm, các gradient phơi nhiễm-đáp ứng như mối quan hệ nghịch đảo giữa mangan trong nước và điểm nhận thức của trẻ em minh họa cách dữ liệu quan sát cung cấp thông tin về hình dạng của đường cong (Bouchard 2011).

Clinical relevance

Mối quan hệ liều lượng-đáp ứng xác định cách các ước tính phơi nhiễm chuyển thành các tác động sức khỏe dự kiến của quần thể và định hình liệu có thể xác định một mức độ 'an toàn' hay không. Mục này giải thích cách thức suy luận đó hoạt động nhằm mục đích đánh giá bằng chứng; nó không cung cấp giới hạn phơi nhiễm, ngưỡng sàng lọc hoặc lời khuyên điều trị cá nhân.

Epidemiology

Các gradient phơi nhiễm-đáp ứng được quan sát là một bằng chứng quan trọng cho nguyên nhân môi trường, vì mối quan hệ đơn điệu củng cố cách diễn giải nhân quả (Bouchard 2011). Ở quy mô quần thể, đóng góp lớn của môi trường vào bệnh tật ngụ ý rằng ngay cả những rủi ro khiêm tốn trên mỗi đơn vị cũng có thể gây ra gánh nặng tổng hợp đáng kể (Rappaport & Smith 2010).

Evidence & guidelines

Đánh giá liều lượng-đáp ứng là bước chính thức thứ hai của khung đánh giá rủi ro NRC năm 1983, nơi các điểm khởi đầu như NOAEL và liều lượng chuẩn được suy ra và các giả định ngoại suy liều thấp được làm rõ (NRC 1983; Crump 1984).

History

Ý tưởng về liều lượng-đáp ứng bắt nguồn từ câu nói của Paracelsus rằng liều lượng tạo nên chất độc và được chính thức hóa trong dược lý học và độc chất học thế kỷ XX. Phương pháp NOAEL/LOAEL thống trị thực hành quy định cho đến khi phương pháp liều lượng chuẩn của Crump năm 1984 đưa ra một giải pháp thay thế dựa trên mô hình sử dụng toàn bộ đường cong, và cuộc tranh luận về hành vi ngưỡng so với tuyến tính phi ngưỡng ở liều thấp đã tiếp tục kể từ đó.

Debates

Hành vi liều thấp ngưỡng so với phi ngưỡng (và hormetic)

Việc các tác động có ngưỡng thực sự, tuân theo mối quan hệ tuyến tính phi ngưỡng, hay thậm chí đảo ngược hướng ở liều rất thấp vẫn chưa được giải quyết và phụ thuộc vào tác nhân; sự lựa chọn này ảnh hưởng mạnh mẽ đến rủi ro ước tính ở liều thấp và cách diễn giải các mức độ 'an toàn'.

Key figures

• Kenny Crump
• Maryse Bouchard
• Curtis Klaassen

Seminal works

• crump-1984
• nrc-1983

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa đáp ứng liều lượng phân cấp và định lượng là gì?

Đáp ứng liều lượng phân cấp đo lường mức độ của một tác động tăng lên theo liều lượng ở một cá thể hoặc dưới dạng trung bình quần thể, trong khi đáp ứng liều lượng định lượng đo lường tỷ lệ quần thể vượt qua một tác động tất cả-hoặc-không được xác định khi liều lượng tăng lên.

Liều lượng chuẩn là gì?

Liều lượng chuẩn là liều lượng được ước tính từ một mô hình của toàn bộ đường cong liều lượng-đáp ứng để tạo ra một sự gia tăng nhỏ, được xác định trước trong đáp ứng; đây là một điểm khởi đầu có cơ sở thống kê vững chắc hơn so với một NOAEL đơn lẻ vì nó sử dụng tất cả dữ liệu.