Ошибка упущенного контроля

 

Это наиболее распространенная ошибка в биологических экспериментальных

исследованиях. Каждый знает, что если мы хотим изучить какое-либо

воздействие, то для сравнения нам необходимы контрольные объекты, не

подвергавшиеся этому воздействию. Однако в реальных экспериментах для

обеспечения осмысленных границ сравнения могут понадобиться и другие формы

контроля. Например, если мы хотим установить специфическое действие

вводимого путем инъекции препарата, то соответственно контрольным объектом

будет не такое животное, которому не делали инъекций, а такое, которому

сделали аналогичные инъекции вещества - растворителя препарата, исследуемого

на экспериментальном животном. Таким образом устраняются любые

неспецифические воздействия как раствора, так и самой процедуры инъекции,

которые являются потенциальным источником ошибок.

Необходимость подобных видов контроля, как правило, не вызывает

сомнений, а вот более скрытые источники ошибок нередко упускаются из виду.

Например, если испытываемый препарат является мочегонным, обезболивающим или

просто высокотоксичным веществом, необходимо провести контрольные

воздействия, вызывающие равнозначные мочегонный, обезболивающий или

токсический эффекты, прежде чем наблюдаемое изменение можно будет приписать

изучаемому препарату как специфическое.

Я особенно остро осознаю потребность в контроле такого типа, ибо берусь

утверждать, что без него концепция стресса никогда бы не возникла. Когда

проводимые нами инъекции формальдегида вызвали гипертрофию надпочечников и

атрофию тимуса, было слишком соблазнительно заключить, что эти эффекты

обусловлены формальдегидом. На самом деле все было и так, и не так. Верно,

что формальдегид вызывает названные изменения, но такие же изменения

вызывает и ряд других факторов, таких, как атрофии, морфин, адреналин,

холод, жара и любой другой стрессор. Поэтому утверждение, из которого

следовало бы, что гипертрофия надпочечников и атрофия вилочковой железы суть

характерные результаты действия формальдегида, подобно тому как анестезия

является типичным результатом действия эфира, было бы ошибочным. Мы знаем

теперь, что стресс, вызванный формальдегидом - точно так же как и любым

другим фактором,- приводит к увеличению надпочечников и к атрофии тимуса. Но

для того чтобы подтвердить такую формулировку, нам пришлось провести

огромное множество контрольных опытов, в том числе показать, что различные

факторы, во всех прочих отношениях не связанные с формальдегидом

(воздействие других препаратов, травмы, изменения температуры), вызывают

такие же изменения и что формальдегид обусловливает их пропорционально

другим своим воздействиям в качестве стрессора.

 

 

ПЕРЕСЕКАЮЩИЕСЯ КРИВЫЕ "ДОЗА - ЭФФЕКТ".

 

Мы так привыкли к тому, что большие дозы эффективнее малых, что наш

разум плохо подготовлен к восприятию наблюдений, противоречащих этому

правилу. Нередко исследователь, потерпевший неудачу при попытке подтвердить

результаты работы своего коллеги, с жаром заявляет, что он не смог сделать

этого, "хотя" и применял дозы, во много раз превосходящие те, которые

использовались его предшественником.

Некоторое время назад нам удалось обнаружить, что мужской половой

гормон, тестостерон, вызывает атрофию надпочечников. Это положение было

оспорено другими исследователями - они не получили такого же изменения,

"хотя" вводили в несколько раз большее количество тестостерона, чем мы.

Повторение этих экспериментов показало, что наблюдения наших критиков были

верными. Но столь же верными были и наши. Специфическое воздействие этого

соединения состоит в том, что в малых дозах тестостерон вызывает атрофию

надпочечников, в то время как его большие дозы обусловливают их гипертрофию.

По-видимому, воздействие тестостерона в качестве стрессора пересиливает его

специфическое воздействие в качестве гормона, ведущее к атрофии

надпочечников. Именно эта работа впервые привлекла наше внимание к очень

распространенному в фармакологии явлению, которое мы назвали "закон

пересекающихся кривых "доза - эффект"". В рамках этого закона получили

объяснение многие очевидные парадоксы фармакологии.

В эндокринологии принято считать, что, если неочищенная вытяжка железы

может быть разделена на две фракции, обладающие качественно различным

действием, то это служит доказательством того, что первоначальный

неочищенный препарат содержал две активные составляющие, которые различались

по химическому составу и которые теперь отделены друг от друга. В отношении

таких желез (как, например, гипофиз и плацента), вырабатывающих различные

гормоны, эта аксиома была и продолжает оставаться основой каждой дискуссии,

касающейся предполагаемого открытия новых гормонов. И при всем при том она

ложна, и вот каким образом мы это доказали.

Если приготовить раствор, содержащий в определенной пропорции (скажем,

1:1) два химически чистых, но фармакологически антагонистических гормона,

то, давая один и тот же раствор в малых и больших дозах, мы можем получить

качественно различные (а иногда и диаметрально противоположные) эффекты.

Давно известно, к примеру, что фолликулоид или "эстрогенное" соединение

(например, эстрадиол) вызывает у крыс ороговение влагалища, в то время как

соединение желтого тела (например, прогестерон) - выделение слизи. Если

малые дозы эстрадиола, как раз достаточные, чтобы вызвать ороговение, даются

совместно с высокими дозами прогестерона, эффект ороговения полностью

устраняется вторым соединением и влагалище начинает выделять слизь. Мы

показали, впрочем, что раствор, содержащий в фиксированной пропорции смесь

эстрадиола и прогестерона, в низких дозах вызывает ороговение, а в высоких -

выделение слизи. По-видимому, очень малые дозы эстрадиола способны

производить практически максимальный эффект, который не устраняется малыми

дозами прогестерона. Но по мере того как дозы обоих соединений возрастают,

блокирующее действие прогестерона постепенно начинает преобладать, поскольку

интенсивность его продолжает возрастать по мере увеличения дозы, в то время

как противоположное действие эстрадиола не усиливается.

Чтобы продемонстрировать широкую применимость этой концепции,

рассмотрим еще один пример из другой области эндокринологии. Хорошо известно

что у крыс с удаленными надпочечниками развитие экспериментально вызванного

воспаления может быть приостановлено с помощью обладающего

антивоспалительным действием кортикоида (например, кортизола) и что такое

ингибирование воспалительного процесса в свою очередь блокируется

способствующим воспалению гормоном (например, дезоксикортикостеронацетатом,

или ДКА). Однако можно приготовить смесь, содержащую оба этих гормона в

некоей заданной пропорции, и тогда ее малое количество будет стимулировать,

а большое ингибировать воспаление. Действительно, если теперь разбавить

часть этого раствора, то воспалительному действию разведенного раствора

можно воспрепятствовать одновременным введением более концентрированного

исходного раствора. Это явление опять-таки объясняется законом

пересекающихся кривых "доза - эффект", как это показано на рисунке.

Заметим, что эффект действия ДКА резко возрастает, но быстро достигает

постоянного уровня при величине дозы, обозначенной "1". Эффект действия

кортизола возрастает медленнее, но в итоге достигает значительно более

высокого плато при дозе "2". Эти кривые подходят также и для иллюстрации

ранее упомянутого антагонизма между эстрадиолом и прогестероном, с той лишь

разницей, что при этом "мишенью" является не воспаление, а ороговение

влагалища.

Следует помнить, что закон пересекающихся кривых "доза - эффект"

обусловлен не взаимной химической нейтрализацией двух соединений, а

противодействующими взаимосвязями между двумя фармакологическими свойствами.

Вот почему он может проявляться даже в различных дозах одного и того же

соединения, если последнее обладает двумя независимыми и потенциально

антагонистическими фармакологическими свойствами. Тестостерон как раз и

является таким соединением, поскольку он вызывает ороговение влагалища при

низких дозах и выделение слизи - при высоких. Мы также видели, что в силу

аналогичных причин тестостерон вызывает атрофию надпочечников при низких, а

гипертрофию - при высоких дозах.

Из сказанного может сложиться впечатление, что явление пересекающихся

кривых "доза - эффект" способно ввести в заблуждение только в том случае,

если фармакологические свойства одного препарата противоречат свойствам

другого. В действительности же это явление может даже порождать качественно

новые эффекты. Например, как видно из вышеприведенного рисунка, ни

воспалительные, ни противовоспалительные свойства кортикоидной смеси не

являются однозначными в точке пересечения; таким образом, одно из действий

этой смеси избирательно устраняется из общей картины. А поскольку другие

свойства ДКА и кортизола не являются взаимно противоречивыми (например,

согласно рисунку, влияние кортизола на отложение гликогена в печени не

подавляется ДКА ни при каких дозах), постольку их другие действия (скажем,

поддержание кортикоидами жизнеспособности при недостаточности надпочечников)

взаимно усиливаются. Легко представить себе, что исследователь, имеющий

несколько пробирок, содержащих только эти два стероида в одной и той же

пропорции, но с различной концентрацией раствора, может прийти к заключению,

что во всех пробирках содержатся совершенно различные гормоны в чистом виде

или по крайней мере ряд гормонов в различных пропорциях.

Я рассмотрел явление пересекающихся кривых "доза - эффект" довольно

подробно, поскольку оно представляет собой наиболее распространенную причину

ошибок в тех областях науки, которыми я занимаюсь,- эндокринологии и

исследовании стресса.

 

 

РАСХОДЯЩИЕСЯ КРИВЫЕ "ВРЕМЯ - ЭФФЕКТ".

 

Аналогичная проблема возникает в том случае, когда различные действия

одного и того же фактора проявляются не одновременно.

Приведем пример из наших исследований по стрессу и общему

адаптационному синдрому. Переход между тремя типичными стадиями синдрома

(реакция тревоги, стадия устойчивости и стадия истощения) не резкий:

наблюдается некоторая размытость границ и определенные признаки проявления

двух стадий. Справедливость сказанного не зависит от того, каким стрессором

вызван синдром, поэтому нижеприведенный рисунок может послужить иллюстрацией

расходящихся кривых "время - эффект" при стрессе вообще.

Мы видим, что кривые, описывающие соответственно тенденцию к отеку,

липиды надпочечников, устойчивость к стрессу и вес тимуса, не пересекаются

одновременно при смене стадии реакции тревоги стадией устойчивости и затем

стадией истощения. Это объясняется различной степенью "инерции" у разных

"мишеней" стресса.

Очевидно, если любой агент вызывает такие расходящиеся кривые "время -

эффект" в разных "мишенях", то общий вид реакции может оказаться совершенно

различным в двух экспериментах просто потому, что они были закончены и

подвергнуты анализу в разное время. Разумеется, степень развития синдрома в

целом к данному моменту времени зависит также от множества прочих факторов,

которые нелегко контролировать и даже распознавать (например, состояние

питания, дозировка и скорость поглощения вводимого вещества - стрессора,

влияние не поддающихся контролю загрязнений, температура окружающей среды).