藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)縮瞳:

藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則

藥理學(xué)研究的目的是通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)藥物作用的特點(diǎn)和規(guī)律，為開發(fā)新藥和評(píng)價(jià)藥物提供科學(xué)依據(jù)。由于生物學(xué)研究普遍存在的個(gè)體差異，要取得精確可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)論必須進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因此必須遵循以下基本原則。

1、重復(fù)：

“重復(fù)”包括兩方面的內(nèi)容，即良好的重復(fù)穩(wěn)定性（或稱重現(xiàn)性）和足夠的重復(fù)數(shù)，兩者含意不同又緊密聯(lián)系。有了足夠的重復(fù)數(shù)才會(huì)取得較高的重現(xiàn)性，為了得到統(tǒng)計(jì)學(xué)所要求的重現(xiàn)性，必須選擇相應(yīng)的適當(dāng)?shù)闹貜?fù)數(shù)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)中的顯著性檢驗(yàn)規(guī)定的P<0.05及P<0.01反映了重現(xiàn)性的高低：“P”表示不能重現(xiàn)的概率。在已達(dá)到良好的重現(xiàn)性的條件下，如果P值相同，重復(fù)數(shù)越多的實(shí)驗(yàn)，其價(jià)值越小。它說明實(shí)驗(yàn)誤差波動(dòng)太大，或是兩藥的均數(shù)相差太小。前者提示實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)予改進(jìn)，后者提示兩藥藥效的差別沒有臨床意義。可見，靠增加實(shí)驗(yàn)例數(shù)來提高重現(xiàn)性是有一定限度的。

1.1 實(shí)驗(yàn)重復(fù)數(shù)的質(zhì)量

除了重復(fù)數(shù)的數(shù)量問題外，還應(yīng)重視重復(fù)數(shù)的質(zhì)量問題。要盡量采用精密、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法，以減少實(shí)驗(yàn)誤差。同時(shí)應(yīng)保證每次重復(fù)都是在同等情況下進(jìn)行。即實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)、條件，動(dòng)物品系、批次，藥品廠商、批號(hào)，臨床病情的構(gòu)成比或動(dòng)物病理模型的輕重分布應(yīng)當(dāng)相同。質(zhì)量不高的重復(fù)，不僅浪費(fèi)人力和物力，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。

1.2 藥理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的例數(shù)問題

實(shí)驗(yàn)結(jié)論的重現(xiàn)性與可靠性同實(shí)驗(yàn)例數(shù)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量越高、誤差越小，所需例數(shù)越少，但最少也不能少于“基本例數(shù)”。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基本例數(shù)

（1）小動(dòng)物（小鼠、大鼠、魚、蛙）：計(jì)量資料每組10例，計(jì)數(shù)資料每組30例。

（2）中動(dòng)物（兔、豚鼠）：計(jì)量資料每組6例，計(jì)數(shù)資料每組20例。

（3）大動(dòng)物（犬、貓、猴、羊）：計(jì)量計(jì)數(shù)資料每組5例，計(jì)數(shù)資料每組10例。

2、隨機(jī)：

“隨機(jī)”指每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象在接受處理（用藥、化驗(yàn)、分組、抽樣等等）時(shí)，都有相等的機(jī)會(huì)，隨機(jī)遇而定。隨機(jī)可減輕主觀因素的干擾，減少或避免偏性誤差，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要原則之一。

隨機(jī)抽樣的方案有以下幾種：

2.1 單純隨機(jī)

所有個(gè)體（病人或動(dòng)物）完全按隨機(jī)原則（隨機(jī)數(shù)字表或抽簽）抽樣分配。本法雖然做到絕對(duì)隨機(jī)，但在例數(shù)不多時(shí)，往往難以保證各組中性別、年齡、病情輕重等的構(gòu)成比基本一致，在藥理實(shí)驗(yàn)中較少應(yīng)用。

2.2 均衡隨機(jī)

又稱分層隨機(jī)。首先將易于控制且對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大的因素作為分層指標(biāo)，人為地使各組在這些指標(biāo)上達(dá)到均衡一致。再按隨機(jī)原則將各個(gè)體分配到各組。使各組在性別、年齡、病情輕重等的構(gòu)成比上基本一致。該法在藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用，如先將同一批次動(dòng)物（種屬、年齡相同）按性別分為2大組，雌雄動(dòng)物總數(shù)應(yīng)當(dāng)相同（雌雄各半）。每大組動(dòng)物再分別按體重分籠，先從體重輕的籠中逐一抓取動(dòng)物，按循環(huán)分組發(fā)分別放入各組的籠中，待該體重動(dòng)物分配完畢后，從體重次輕的籠中繼續(xù)抓取動(dòng)物分組，……直至體重最重的籠中動(dòng)物分配完畢。

二、藥理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的劑量問題

1、安全劑量的探索：

首先用小鼠作急性毒性實(shí)驗(yàn)， 求出最大耐受量（或LD1）。然后按等效劑量的直接折算法計(jì)算出實(shí)驗(yàn)中所用動(dòng)物的最大耐受量；取其1/3－1/5作為較安全的試用量。

2、劑量遞增方案：

對(duì)于非致死性毒性反應(yīng)較明顯的藥物，可先采用較小的劑量（例如LD1的1/50）作預(yù)試，以策安全。試用后如未出現(xiàn)藥效，也無任何不良反應(yīng)，可將藥物劑量遞增。每次增幅由100%遞減至30%左右，直至出現(xiàn)明顯藥效或產(chǎn)生明顯不良反應(yīng)。具體方案見下表：

劑量遞增表：

The Increasing of dosage

實(shí)驗(yàn)次數(shù)（Experiment No） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

劑量倍數(shù)（Dosage Times） 1 2 3.3 5 7 9 12 16 21 28 38 50

3、不同種屬動(dòng)物間的劑量換算：

對(duì)于文獻(xiàn)中有在其它種屬動(dòng)物使用劑量的藥物，可通過劑量換算過渡到實(shí)驗(yàn)需用動(dòng)物上來。以往常用的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物的等效劑量折算系數(shù)法，簡(jiǎn)便適用，但不宜用于體重不標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)物。

不同種屬標(biāo)準(zhǔn)體重動(dòng)物整體（只）劑量折算倍數(shù)K

Times（K）of Dosage Conversion Between Various Standard WeightAnimals

動(dòng)物種屬 小鼠 大鼠 豚鼠 兔 貓 猴 犬 人

Animal sorts mouse rat cavy rabbit cat monkey dog human

小鼠mouse（20g） 1 7.0 12.25 27.8 29.7 64.0 124 388

大鼠rat（200g） 0.14 1 1.74 3.9 4.2 9.2 17.8 56.0

豚鼠cavy（400g） 0.08 0.57 1 2.25 2.4 5.2 9.2 31.5

兔rabbit（1.5kg） 0.04 0.25 0.44 1 1.08 2.4 4.5 14.2

貓cat（2.0kg） 0.03 0.23 0.41 0.92 1 2.2 4.1 13.0

猴monkey（4.0kg） 0.016 0.11 0.19 0.42 0.45 1 1.9 6.1

犬dog（12kg） 0.008 0.06 0.10 0.22 0.23 0.52 1 3.1

人human（70kg） 0.0025 0.018 0.031 0.07 0.078 0.16 0.32 1

整體動(dòng)物劑量（Dosage of a wholeanimal）： DB ＝ DA×KB/KA

現(xiàn)介紹一種對(duì)任何體重動(dòng)物都適用的“等效劑量直接折算法”：后面的表列出了不同動(dòng)物的公斤體重劑量折算的有關(guān)系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體重整體劑量折算倍數(shù)，供計(jì)算時(shí)使用。

不同種屬動(dòng)物單位體重（kg）劑量折算系數(shù)

動(dòng)物種屬 小鼠 大鼠 豚鼠 兔 貓 猴 犬 人

劑量折算系數(shù)K 1 0.71 0.62 0.37 0.30 0.32 0.21 0.11

動(dòng)物體型系數(shù)R 0.059 0.09 0.099 0.093 0.082 0.111 0.104 0.1

標(biāo)準(zhǔn)體重（kg） 0.02 0.2 0.4 1.5 2 4 12 70

標(biāo)準(zhǔn)體重動(dòng)物： DB ＝ DA×KB/KA

非標(biāo)準(zhǔn)體重動(dòng)物： DB ＝ DA×RB/RA×（WA/WB）1/3

三、藥理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的預(yù)試問題

在正式實(shí)驗(yàn)前應(yīng)充分重視預(yù)實(shí)驗(yàn)的重要性，它可大大提高實(shí)驗(yàn)的效率，避免盲目性。通過預(yù)試應(yīng)建立并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、選擇最佳實(shí)驗(yàn)對(duì)象、條件及指標(biāo)。通過預(yù)試應(yīng)對(duì)于干擾實(shí)驗(yàn)的因素有明確的了解。通過預(yù)試應(yīng)盡可能提高實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性和靈敏性。

1、實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性及其選擇

實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性通常可用同一樣本重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變異系數(shù)CV表示：

CV＝SD / X

實(shí)驗(yàn)變異系數(shù)小于0.05表示穩(wěn)定性好， 大于0.2則表示波動(dòng)太大， 需改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。藥理實(shí)驗(yàn)中可利用CV的測(cè)定選擇適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型。

2、實(shí)驗(yàn)的靈敏性及其選擇

用藥劑量稍有變化，反應(yīng)強(qiáng)度即出現(xiàn)明顯差異，說明靈敏度較高。靈敏度可用因變系數(shù)C.C.表示：

C.C.＝|（R1－R2）/（logD1－log D2）|

式中R1、R2為反應(yīng)強(qiáng)度，D1、D2為相應(yīng)的藥物劑量。

藥理實(shí)驗(yàn)中可利用CV和C.C.的測(cè)定選擇最佳的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)臟器或?qū)嶒?yàn)條件。

3、預(yù)試的任務(wù)及預(yù)試結(jié)果的意義

預(yù)試中應(yīng)有計(jì)劃地查明與保證正式實(shí)驗(yàn)成功有關(guān)的各種重要信息，如：動(dòng)物品種、臟器類型、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方法、藥物用量、觀察指標(biāo)等等。用于預(yù)試所得數(shù)據(jù)是在逐步改進(jìn)的過程中陸續(xù)收集的，時(shí)間差異較大，一般不宜將預(yù)試結(jié)果并入正式實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

通過預(yù)備實(shí)驗(yàn)，可擬出實(shí)驗(yàn)記錄的內(nèi)容，以保證正式實(shí)驗(yàn)?zāi)苡袟l理、按順序進(jìn)行，不致遺漏重要的觀察項(xiàng)目，便于對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)記錄一般包括以下內(nèi)容

（1）實(shí)驗(yàn)標(biāo)本的條件：如動(dòng)物的種類、來源、體重、性別、編號(hào)等。

（2）實(shí)驗(yàn)藥物的情況：如藥物的來源、批號(hào)、劑型、濃度、劑量及給藥途徑等。

（3）實(shí)驗(yàn)的環(huán)境條件：如實(shí)驗(yàn)日期、時(shí)間、溫度、濕度等。

（4）實(shí)驗(yàn)進(jìn)度、步驟及方法的詳細(xì)記錄。

（5）觀察指標(biāo)的變化情況：包括原始記錄和相關(guān)描記圖紙或照片。

（6）資料整理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及其結(jié)果。

（7）實(shí)驗(yàn)中存在的問題、改進(jìn)措施，需要進(jìn)一步探討的問題。

每次實(shí)驗(yàn)都必須隨時(shí)記錄，每一階段結(jié)束時(shí)，都要對(duì)及時(shí)進(jìn)行分析結(jié)果、整理數(shù)據(jù)，并畫出必要的統(tǒng)計(jì)圖表，作出結(jié)論，寫出報(bào)告。