Кривые «доза – эффект» и «время – эффект»

Они представляют собой вариации кривой распределения организмов или отдельных функций по их устойчивости к токсическому воздействию в интегральной форме. При наименьших концентрациях выявляется эффект для наиболее чувствительных особей. Менее чувствительные особи оказываются подверженными воздействию больших доз или в более отдаленный период времени.

При построении простейших графиков используют два параметра при условии постоянства третьего. Если они выражают зависимость эффекта от концентрации данного токсиканта за определенный промежуток времени, это кривые «доза – эффект». Если они выражают зависимость эффекта от времени для токсиканта в определенной концентрации – это кривые«время – эффект». В системе координат «концентрация – время» можно графически показать срок наступления эффекта определенного токсического вещества. Например, гибели 50% особей.

На практике часто используются логарифмические зависимости.

Токсиканты разделяют по их способности вызывать тот или иной эффект на организм в определенных концентрациях за определенное время. При оценке летальности концентрации или дозы могут быть определены как летальные смертельные или нелетальные несмертельные. Летальные обозначаются как ЛК(ЛД) или LK (LD) и разграничиваются по способности вызывать гибель того или иного количества особей, выраженного в процентах по отношению к исходному их количеству (контролю). Это могут быть ЛД₅₀, ЛД₉₅, ЛД₁₀₀ – за определенный промежуток времени, который всегда оговаривается особо. Особым вниманием токсикологов пользуется концентрация ЛД₅₀.

Помимо летального действия в токсикологии изучается влияние токсикантов на множество других параметров и функций организма. Для характеристики влияния концентраций токсического вещества на любые показатели биологической системы используются величины эффекта для данного показателя. Концентрации, вызывающие изменение показателя на определенную величину в процентах, записываются как ЭК₅₀ или ЭК₁₀₀ также с указанием срока действия. Перечисленные характеристики не следует путать с ПДК, которая является характеристикой самого токсического вещества – концентрацией его, вызывающей относительно безвредный эффект.

В реальности описываемая связь эффекта с концентрацией и временем имеет более сложный характер, потому что при воздействии вещества на живой организм в нем происходят 2 типа процессов: деструктивные и ответные (компенсаторные) – реакции организма. Последние в свою очередь зависят не только от токсического действия, но и состояния защитных сил организма, (они могут быть истощены). Токсическое вещество может накапливаться в организме, увеличивая повреждающий эффект.

В результате проведенных исследований накоплен огромный материал. Проанализировано большое количество химических соединений, их структурных аналогов, изучен их токсический эффект в результате их воздействия на различные виды живых организмов. Обнаруженные закономерности позволили систематизировать их и вывести уравнения регрессии. Таким образом, токсический эффект может быть предсказан, а иногда и рассчитан.

Рис.1 Число погибших Daphnia при действии токсиканта соли [Cu²⁺] в конц. 0,05мг/л в зависимости от времени

Рис.2 Выживаемость Daphnia при действии токсиканта [Cu²⁺] в зависимости

от времени при разных концентрациях

Рис.3 Выживаемость Daphnia в зависимости от концентрации[Cu²⁺] 

за определенный период времени