Эксперимент

Experiment

От лат.Experimentum - опыт Эксперимент - общенаучный метод получения в контролируемых и управляемых условиях новых знаний о причинно-следственных отношениях между явлениями и процессами.

 Эксперимент — исследовательская стратегия, в которой осуществляется целенаправленное наблюдение за каким–либо процессом в условиях регламентированного изменения отдельных характеристик условий его протекания. При этом происходит проверка гипотезы. Принято выделять два вида эксперимента — естественный, участники которого не знают о своей роли испытуемых, и лабораторный, который обычно проводится в специально оборудованных помещениях и на испытуемых, которые сознательно участвуют в эксперименте, хотя могут и не знать об истинном назначении эксперимента.

Научное исследование

Научное исследование - процесс изучения, эксперимента, концептуализации и проверки теории, связанный с получением научных знаний. Различают фундаментальные и прикладные научные исследования.

Научное знание

Научное знание - система знаний о законах природы, общества, мышления. Научное знание составляет основу научной картины мира и отражает законы его развития.

Научное знание: - является результатом постижения действительности и когнитивной основой человеческой деятельности; - социально обусловлено; - обладает различной степенью достоверности.

 

Эмпири́ческая закономе́рность (от греч. εμπειρια — опыт) — систематизированное знание, основывающееся только на экспериментальных данных.

Обычно выражается в виде математической формулы, отражающей наблюдаемые результаты с достаточной точностью. Такая формула либо не имеет строгого теоретического вывода, либо является достаточно простым аналогом более сложного точного теоретического соотношения.

Характерной особенностью формул, выражающих эмпирические закономерности, является наличие эмпирических коэффициентов - специально подобранных параметров эмпирической формуле.

Другой вариант эмпирической закономерности представляет собой набор кривых (номограммы), описывающих поведение системы в разных условиях.

Наиболее часто эмпирические закономерности используются в области технических наук.

Также эмпирические закономерности появляются в быстро развивающихся отраслях науки, но в этом случае они со временем заменяются точными формулами при накоплении достаточного количества знаний. Самый, наверное, известный из таких переходов от эмпирической закономерности к точным формулам — отказ от эпициклов при переходе от геоцентрической к гелиоцентрической картине мира, произведённый Коперником.

Эмпирическое понятие — символическое отображение выделенных в результате аналитической работы, проведенной с помощью сравнения, существенных свойств, являющихся общими для определенного класса предметов окружающего мира.

 Примеры. Эмпирические законы, эмпирические знания, эмпирический опыт, эмпирическое познание, эмпирическое подтверждение теоретических положений науки, эмпирическое исследование, эмпирический постулат, эмпирические данные, эмпирический материал, эмпирическая информация, эмпирические (экспериментальные) доказательства (против индуктивных, чисто теоретических, абстрактных), эмпирическая интерпретация, эмпирические обобщения и закономерности, эмпирическая психология, эмпирические температурные шкалы (против термодинамической температурной шкалы).

Основными методами получения эмпирического знания в науке являются наблюдение и эксперимент.

Наблюдение - это такой метод получения эмпирического знания, при котором главное - не вносить при исследовании какие-либо изменения в изучаемую реальность самим процессом наблюдения.

В отличие от наблюдения, в рамках эксперимента изучаемое явление ставится в особые условия. Как писал Ф.Бэкон, "природа вещей лучше обнаруживает себя в состоянии искусственной стесненности, чем в естественной свободе".

Задачи науки никак не сводятся к сбору фактического материала.

Теории возникают в сложном взаимодействии теоретического мышления и эмпирии, в ходе разрешения чисто теоретических проблем, в процессе взаимодействия науки и культуры в целом.

Говоря о средствах научного познания, необходимо отметить, что важнейшим из них является язык науки.

Ход научного познания существенно зависит от развития используемых наукой средств. Использование подзорной трубы Галилеем, а потом - создание телескопов, радиотелескопов во многом определило развитие астрономии. Применение микроскопов, особенно электронных, сыграло огромную роль в развитии биологии. Без таких средств познания, как синхрофазотроны, невозможно развитие современной физики элементарных частиц. Применение компьютера революционизирует развитие науки.

Методы и средства, используемые в разных науках, не одинаковы. Различия методов и средств, применяемых в разных науках, определяются и спецификой предметных областей, и уровнем развития науки. Однако в целом происходит постоянное взаимопроникновение методов и средств различных наук. Аппарат математики применяется все шире.

Тема: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ БИОМОДЕЛИ

Под моделью подразумевается материальный или виртуальный объект, замещающий в процессе изучения объект-оригинал или прототип,

• Лабораторные животные (биомодели первого порядка) - это классические биологические модели, реакции которых на действие веществ или факторов во многом подобны их эффектам у человека. Экстраполяция на человека данных, полученных в экспериментальных исследованиях на животных, является одной из важных задач.

• В настоящее время в исследованиях оценки веществ все чаще применяются альтернативные модели второго порядка (различные гидробионты, бактерии, ферменты, культуры клеток и др.).

• Биомодели третьего порядка представляют собой математические модели, описывающие биологические процессы.

• Модели четвертого и более высоких порядков используют для описания взаимодействия неспаренных электронов, квантово-химических, микроволновых процессов, синглетных и триплетных отношений и т.п.

Общепринятые принципы биоэтики.

Проблемы этического регулирования при применении биомедицинских технологий регламентируются рядом международных организаций: ООН, ЮНЕСКО, ВОЗом, Советом Европы, Европейским Союзом и др.

Эти принципы изложены во всеобщей декларации о биоэтике и правах человека (ЮНЕСКО, 2005 г.), Пояснительном докладе к дополнительному протоколу к Конвенции о правах человека, биомедицине и биомедицинских исследованиях (Совет Европы, Страсбург, 2004 г.), Хельсинкской декларацией «Рекомендации для врачей, участвующих в биомедицинских исследованиях» (1964 г.)

Вопросы применения биомедицинских технологий, биоэтики и лицензирования отражены в законах РФ № 4180-1 от 22.12.1992 г., № 5142-1 от 09.06.1993 г., № 86-ФЗ от 05.07.1996 г., № 86-ФЗ от 22.06.1998 г., № 128-ФЗ от 08.08.2001 г., а также Модельном законе «О защите прав и достоинства человека в биомедицинских исследованиях в государствах-участниках СНГ».

Федеральный закон о защите животных от жестокого обращения (1997) регламентирует обращение со всеми животными (в с/х, цирке, исследованиях и т.д.). Некоторые термины из закона:

• Животные - любые животные, обладающие нервной системой и оказывающиеся в сфере деятельности или воздействия человека.

• Жестокое обращение с животными - действия, повлекшие гибель или страдания (увечье, травму, лишение животного мест естественного обитания и так далее) животного.

• Жестокое умерщвление животных - умерщвление животных без применения методов, устраняющих ощущение животными боли или страха.

• Эвтаназия - гуманные методы умерщвления животного, исключающие его предсмертные страдания.

Биоэтические принципы «трех R»

1. Впервые принципы биоэтики были изложены в 1959 году в книге У.Рассел и Р.Берч «Принципы гуманной экспериментальной техники». Этими же авторами была обоснована концепция гуманного использования животных в экспериментах, которая получила название - «Биоэтическая концепция трех R».

2. replacement - замена болезненных для животных экспериментов опытами, не причиняющими страданий;

3. reduction -уменьшение числа опытов с животными;

4. refinement - улучшение методики с целью облегчения страданий подопытных животных.

Эксперименты с животными проводят в основном в лабораториях. Лаборатории бывают различными по своему предназначению и объему работ. Биологические лаборатории могут создаваться при учебных заведения, научных, производственных. В зависимости от направления могут бытm генетическими, молекулярными, физиологическими, токсикологическими и т.д. Либо комплексные, где оборудуются места для проведения определенных исследований.

Содержание животных осуществляется в вивариях. Виварий– научно-вспомагательное подразделение, которое служит для содержания, а в некоторых случаях и для разведения, лабораторных животных, используемых в медико-биологических исследованиях, а также в учебных целях.

ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ БИОМОДЕЛЕЙ проводится по следующим принципам:

• пространственное (морфо-функциональное) сходство

• сходство метаболических, нейрогуморальных и экзокринных функций

• сходство эффектов на воздействия

• сопоставимость констант, количественно оцениваемых и математически описываемых

• временное сходство.

ПРИМЕРЫ БИОМОДЕЛЕЙ:

Мини-свиний, созданные генетиками еще при разработке проекта американской атомной бомбы. Мини-свинья представляет собой великолепную биологическую модель, поскольку по ряду анатомо-физиологических показателей стоит ближе всего к человеку после обезьяны. Мини-свинья имеет сходные с человеком состав крови и уровень артериального давления, наиболее адекватные человеку строение кожи и ее проницаемость для токсичных веществ. Весьма важно, что у мини-свиней в отличие от других лабораторных животных могут, как и у человека, формироваться атеросклеротические бляшки.

• Бергштрессер - не более 10 кг.

• Визенау – 20-25 кг.

• Сибирская миниатюрная –до 50 кг.

Другая линейная биомодель, широко используемая при изучении патологических состояний, а также при оценке фармакологических средств и ксенобиотиков, — собаки породы бигль. Рост в холке — 33-40 см, вес от 8 до 16 кг.

Окрас: 1) трехцветный (сочетание белого, черного и яркого рыжего с белой мордой); 2) двухцветный (сочетание белого и яркого оленьего, а также желтовато-рыжего и палевого).

Шерсть: короткая, гладкая, плотно прилегающая.

В качестве биомодели часто используют не весь организм, а определенную систему.

• Кроветворная система – одна из наиболее информативных и удобных в радиобиологичеких исследованиях.

• При тотальном облучении воздействию радиации подвергается весь организм.

• Регистрируются и анализируются только показатели кроветворения.

• В эксперимент вносится допущение, что при данном воздействии данного фактора другие системы будут реагировать всегда таким же образом, следовательно система кроветворения каждый раз будет функционировать в конкретных измененных условиях и ими можно пренебречь.

ГРЫЗУНЫ (мыши, крысы, кролики)

Животные имеют различные физиологические, гематологические, биохимические и др показатели в зависимости от пола и возраста.

Формирование экспериментальных групп, в связи с этим, осуществляется по принципам:

• Равноценные по следующим показателям:

• Вид животных.

• Пол животных.

• Возраст животных.

• Масса животных.

• Здоровые, ранее не использовали в других экспериментах, не участвовали в размножении.

• Все группы в эксперимент запускаются одновременно, содержатся в одинаковых условиях

Постнатальное развитие животных принято подразделять на 4 периода: молочного кормления, полового созревания, репродуктивный период, период выраженных старческих изменений.

• Животные находятся в гнезде или с матерью и кормятся молоком. Характерен интенсивный рост. Этот период в свою очередь подразделяется на две части:1) возраст новорожденный; 2)возраст подсосный.

• 2.Период полового (морфо-функционального) созревания.

• Самостоятельное кормление. У них хорошо развиты двигательные акты, рефлексы. Появляются вторичные половые признаки. Интенсивный линейный рост. Также подразделяется на две стадии: 1) возраст неполовозрелый (инфантильные животные) 2) Возраст предслучный (ювенильные животные). Хорошо выражены вторичные половые признаки. Появляется половая охота.

• 3.Репродуктивный период (морфо-функциональной зрелости).

• Половые органы сформированы. У самок устанавливается эстральный цикл. Продолжается рост тела, но более замедленный. 1)Возраст молодой. Животные допускаются в случку. Размножение интенсивное Приплод многочисленный, крепкий. Зубы белые без признаков стирания. 2) Возраст зрелый. Интенсивность размножения снижается. Помет меньше по численности. Иногда ослабленный.

• 4.Период выраженных старческих изменений.

• Резкое снижение или прекращение репродуктивной функции и половой охоты. У самок наступление менопаузы. Двигательная активность резко снижена. Начинается атрофия мышц, снижение остроты зрения и слуха, зубы стерты. Шерстный покров тускнеет, прорежен. Болезни. 1) Возраст предстарческий. 2)Возраст старческий. 3)Возраст предельно старческий. 4)Одряхление

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ БИОМОДЕЛИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ

ТЕМА: Норма в биологии

Понятие норма – одно из наиболее общих и широких понятий в биологии и медицине. Оно стоит на стыке медико-биологических и философских наук. Несмотря на широкое применение понятия «норма» в биологии до сих пор нет его универсального определения.

Чтобы оценить действие фактора, необходимо выявить отклонения в группе экспонированных животных от нормальных показателей, проводят сравнение с контрольной группой. Показатели контрольной группы будут служить нормой. Есть множество определений нормы. Примеры:

• НОРМА – биологический оптимум живой системы, интервал, в пределах которого ее функционирование является наиболее эффективным и слаженным применительно к конкретным условиям. Это состояние, при котором обеспечивается максимальная адаптации. Под оптимумом живой системы подразумевается лучшее из реально возможных однородных состояний.

• НОРМА – мера целесообразной жизнедеятельности организма и его элементов, определяющая динамическое самосохранение организма в различных условиях существования и имещую в основе закрепленные генотипы и проявляющиеся через фенотип организацию реагирующего субстрата и формы реагирования.

Для чистоты эксперимента должны быть обеспечены одинаковые условия содержания животных всех групп и исключено действие «мешающих» факторов:

Физических (температура, атмосферное давление, освещенность…), химических (содержание О2, мочевины, токсикантов в воде, воздухе ….). биологических (инфекция, раны, беременность…), социальных (пернаселение в клетке, соседство животных других видов…).

Контроли:

1. Биологический контроль.

2. Отрицательный контроль (по растворителю или субстрату)

3. Положительный контроль (внесение стандартных митагенов для проверки корректности проведения опыта).

Тема: Статистическая обработка

• Любое исследование может считаться законченным только тогда, когда результаты прошли статистическую обработку, материал представлен компактным образом, вычислены среднее арифметическая величина и среднее квадратическое отклонение. Это первый этап обработки данных. На втором этапе выявляются закономерности и связи показателей между собой.

• Метод статистического анализа возник в конце 19-го начале 20-го века из потребностей биологии и экономики. Сейчас широко применяется в самых разнообразных областях науки, техники и с/х. Методы современной статистики позволяют извлечь из экспериментов множество информации и оценить ее надежность. Однако нельзя и преувеличивать значимость статистических методов и превращать их использование в самоцель.Результаты должны иметь биологический смысл.

Математическая статистика

• - (вариационна статистика, биомеитрия) – раздел математики, который опирается на теорию вероятности. Он посвящен математическим методам систематизации, обработки результатов экспериментов и наблюдений и используется для отыскания, анализа и обоснования закономерностей изучаемых явлений.

• Главная задача экспериментатора – постановка добротных, целенаправленных опытов. МС не вскрывает сущности и причин явлений, но записывает, формулирует количественную сторону этих явлений.

Количественная статистическая обработка и анализ результатов наблюдений производится для решения следующих задач:

1. свертки информации, т.е. замены множества величин одной или несколькими, которые могут достаточно надежно представлять исходную информацию (М±м);

2. получения количественных характеристик надежности данных достоверность;

3. выделения объективных закономерностей.

Экстраполяция

• распространение результатов, полученных из наблюдений над одной частью явления, на другую его часть.

• Сложности:

• Компьютерные модели – живые организмы.

• In vitro – in vivo.

• Межвидовая.

ЛЕКЦИЯ: ТОКСИЧНОСТЬ

Токсичность - (от греч. toxikon-яд), способность вещества вызывать нарушения физиологических функций организма, в результате чего возникают симптомы интоксикаций (заболевания), а при тяжелых поражениях гибель.

Степень токсичности вещества

• характеризуется величиной токсической дозы - количеством вещества, отнесенным к единице массы животного или человека, вызывающим определенный токсический эффект.

• Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность вещества.

В токсикологии используют следующие дозы:

• ЛД₅₀, LD₅₀ - среднесмертельная (среднелетальная). Доза, вызывающая гибель 50% БО от исходного количества. ЭД50, ED50 – среднеэффективные.

• ЛД_90-100,LD_90-100 - минимальные абсолютно смертельные дозы (гибель всех БО) –верхний параметр токсичности -мин. кол-во в-ва, способное вызвать гибель.

ЛД0_-1⁰, LD0-₁₀ - нижний параметр токсичности.

Цифры в индексе - вероятность в % появления определенного токсического эффекта.

• Наиболее часто используют величины ЛД₅₀ и ED₅₀, которые статистически более достоверны по сравнению с другими.

ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧНОСТИ:

• Острая токсичность

• Подострая токсичность

• Хроническая токсичность

• Репродуктивная токсичность

• Генотоксичность

• Канцерогенность

• Острая токсичность - токсическое действие вещества, введенного в однократной дозе или в многократных дозах в течение не более 24 ч (не более 6 часов) интервалы в течение суток. Токсичность исследуют при нескольких путях введения. Общая продолжительность наблюдения за животными при исследовании острой токсичности должна составлять не менее 2-х недель, причем в первый День после введения животные должны находиться под непрерывным наблюдением.

Подострая (субхроническая) токсичность. совокупность функциональных и/или морфологических нарушений органов и систем подопытного животного после повторного введения. Дозы = 1/5 – 1/20 ЛД50. Продолжительность опыта в зависимости от продолжительности жизни животных данного вида = 1/30 СПЖ. Продолжительность введения 2-12 недель.

Хроническая токсичность. Получение информации для установления предельно допустимых доз – максимальное кол-во в-ва, которое при продолжительном действии не вызывает каких-либо реакций, нарушающих уравновешивание организма с внешней средой. Не приносит вреда индивидууму, подвергающемуся действию в-ва, и его будущим потомкам. Продолжительность – в течение всего срока жизни. Как минимум 1/3 СПЖ (мыши 5 мес.). Дозы нелетальные. Поступление в организм лучше естественными путями (ингаляция, ЖКТ, через кожу). Мониторинг состояния организма.

Репродуктивная токсичность

• Для всех уровней организации живых систем характерны свойства, отличающие живую материю от неживой. К числу основных, фундаментальных свойств живого относятся: Потребление из окружающей среды и превращение питательных веществ.

• Обмен веществом и энергией с окружающей средой.

• Регуляция.

• Раздражимость и реактивность.

• Репродукция.

• Изменчивость.

На современном этапе основными задачами токсикологии при изучении действия химических веществ на процессы репродукции являются:

• оценка действия новых химических соединений на репродукцию,

• разработка методов прогнозирования развития гонадотропных и эмбриотропных эффектов,

• унификация отечественных и зарубежных критериев оценки опасности химических соединений на репродуктивное здоровье.

• Репродукция. Это свойство обеспечивает поддержание или увеличение численности биологических объектов всех видов и типов. В основе репродукции лежит процесс клеточного деления. В ходе клеточного деления осуществляется перенос ДНК (генетического материала) материнских клеток к дочерним клеткам и за счет этого обеспечивается в последующем репродукция и всех остальных компонентов живого. Сохранение информации о свойствах предшествующих поколений, зашифрованных в молекулах ДНК (генах), передающихся из поколения в поколение - суть наследственности.

• Половое размножение - это объединение генетического материала половых клеток родителей и образование оплодотворенной яйцеклетки, содержащей двойной набор хромосом. Соотношение генетического материала обоих родителей в дочерней клетке формируется случайным образом. Фенотипические особенности нового организма в этой связи не будут полностью повторять свойства отцовского или материнского организмов, то есть возникает новая, не существовавшая ранее биологическая конструкция.

Под мутациейпонимают некое спонтанное или вызванное внешним воздействием изменение генетического материала, которое передается в ходе репродукции дочерним клеткам. Эти модификации фенотипически могут проявляться в различной степени: от практически незаметных изменений признаков, до очевидных, и иметь различные последствия для адаптивных свойств организма.

Мутации в соматических клетках потенциально опасны в плане развития злокачественных заболеваний у данного индивидуума.

Мутации в половых клетках (генеративные мутации) – опасны в плане развития патологии у потомков.

Пороки развития — это стойкие отклонения в строении органов, приводящие к функциональным расстройствам.

Существует несколько различных критериев, на основе которых классифицируют врожденные пороки развития. В зависимости от причины все врожденные пороки развития делят на:

Ø наследственные

Ø экзогенные (средовые)

Ø мультифакториальные.

Основная роль в профилактике патологии репродуктивной функции отводится эксперименту. Задачи профилактической токсикологии — определение порогов вредного действия ядов на функцию и морфологию половых желез, развитие плода и потомства.

ГОНАДОТОКСИЧНОСТЬ – вредное воздействие на гонады (половые железы) – может проявляться в повреждении половых клеток или секреторной функции гонад. Гормоны половых желез, в том числе, контролируют созревание половых клеток, эстральный (менструальный) цикл, течение беременности, лактацию и т.д.

Эмбриотксичность -способность вещества вызывать гибель эмбрионов при воздействии на организм матери во время беременности.

Тератогенность – способность вещества вызывать уродства эмбрионов при воздействии на организм матери во время беременности.

Развитие зародыша у млекопитающих обычно подразделяется на три главные фазы:

Виды	Предимплан-тационный период, сутки	Основной органогенез, сутки	Период развития плода, сутки
Хомяк	0 – 5	6 – 12	13 – 16,5
Мышь	0 – 5	6 – 13	14 – 19,5
Крыса	0 – 7	8 – 15	16 – 21,5
Кролик	0 – 5	6 – 15	16 – 31,5
Морская свинка	0 –8	9 – 25	25сут. – 9 недель
Собака	0 – 17	18 – 30	31сут. – 9 недель
Человек	0 – 8	9 – 40	40сут. – 9 недель

Эффекты воздействия в эмбриональном периоде зависят от стадии развития эмбриона на момент воздействия (человек)

• Если нарушения развития на стадии предимплантационной, то дальнейшее развитие, видимо, не идет и зародыш погибает.

• На стадии активного органогенеза - эмбриопатии (нарушения, возникшие в период от 15 суток до 8 недель эмбрионального развития у человека) как раз составляют основу врожденных пороков (врожденные пороки сердца, центральной нервной системы, органов пищеварения, пороки развития почек, врожденные пороки лица).

• В плодный период - фетопатии (нарушения, возникшие после 10 недель эмбрионального развития (человек)) представляют собой такие патологические состояния, для которых, как правило, характерны не грубые морфологические нарушения, а отклонения общего типа: в виде снижения массы, задержки интеллектуального развития, различных функциональных нарушений.

Эксперименты по оценке эмбриотоксического действия, трудоемки и сложны. Некоторые принципы следующие:

Последствия действия исследуемого фактора на эмбриогенез у крыс и мышей учитывают на 19-20 сутки беременности. На этом сроке беременности подопытных животных умерщвляют и на вскрытии подсчитывают число желтых тел в яичниках, а в матке – число мест имплантации, количество живых, мертвых плодов и мест резорбции, учитывают частоту и типы патологии у плодов, массу тела, кранио-каудальный размер, пол. Для полного выявления тератогенного действия тестируемого агента необходимо исследовать плоды при помощи комплексного микроанатомического метода (на серии разрезов, сделанных от руки бритвой и на тотальных препаратах, окрашенных ализарином).

• По полученным данным рассчитывают следующие показатели:

• 1.Предимплантационная смертность(%).

• 2.Постимплантационная смертность(%).

• 3.Выживаемость эмбрионов (%).

• 4.Относительное количество эмбрионов с патологией развития (%).

ОЦЕНКА КАНЦЕРОГЕННЫХ И МУТАГЕННЫХ СВОЙСТВ.

В большинстве случаев соматические мутации, вероятно, участвуют в превращении нормальных клеток в злокачественные. Наследуемые мутации образуются в половых клетках и передаются по наследству. Эти два процесса могут иметь общий уровень обсуждения, а именно, их способность вызывать изменения в генетическом аппарате клетки.

Существует несколько методов оценки канцерогенности вещества.

• Прежде всего, это традиционный путь воздействия на организм в течение всей жизни.

• Это различные тест-системы in vitro для изучения мутогенности, в том числе повреждение ДНК, мутагенное действие на бактерии и эукариоты и трансформация клеточных структур.

.КРАТКОСРОЧНЫЕ ТЕСТЫ (ускоренные скрининговые тесты).

• Разработан ряд сравнительно недорогих тестов, во многих из которых вместо цельного организма млекопитающих используются другие биологические системы.

• Почти все краткосрочные тесты основаны на демонстрации хромосомных повреждений, генных мутаций или повреждения ДНК, при этом многие из них проводятся in vitro.

• В этих краткосрочных тестах используется очень широкий спектр организмов – от бактерий и дрожжей до насекомых, растений и культивируемых клеток млекопитающих.

• Более углубленные исследования нужно, тем не менее, проводить на животных, т. к. на организменном уровне события развиваются несколько иначе. Организм – это сложная система. Иммунный надзор. Репарация. И т.д.

• Кратковременные тесты используют для первичного скрининга химических веществ на потенциальную канцерогенную активность.

• Около 80 % канцерогенов являются мутогенами.

Тема: ЭКСПЕРИМЕНТЫ С ЛЮДЬМИ.

Результаты, полученные на культурах и других биологических объектах сложно экстраполировать на человека. Особую ценность в науке имеют данные, полученные на человеке.

• Современные процессы развития науки, трансформации общества с неизбежностью преобразуют жизнь человека, влияют на него самого. Оценить влияние жизненных факторов на человека – важная задача современной науки.

• Эксперимент на человеке имеют несколько форм: социальный эксперимент, экономический, психологический, биологический.

В каждом направлении свои методы. Однако существуют общие принципы.

Эксперименты нацистов над людьми — серия медицинских экспериментов, проводившихся на большом числе заключенных в нацистской Германии на территории концентрационных лагерей во время Второй мировой войны. Заключенные принуждались к участиям в этих экспериментах и, как правило, эксперименты приводили к смерти, обезображиванию или потере дееспособности. В Освенциме и других лагерях под руководством доктора Эдуарда Виртса отобранные заключенные подвергались различным экспериментам, которые были разработаны для того, чтобы помочь немецким военнослужащим в боевых ситуациях, разработать новое оружие и методики лечения немецких солдат, получивших ранения. Также эти эксперименты проводились для продвижения расовой теории, которой придерживался Третий рейх.

После войны эти эксперименты послужили поводом для Нюрнбергского трибунала по делу врачей, а также толчком для развития Нюрнбергского Кодекса медицинской этики.

Эксперименты над детьми-близнецами в концентрационных лагерях были начаты для того, чтобы обнаружить схожесть и различия в генетике близнецов. Основной фигурой в этих экспериментах был Йозеф Менгеле, который произвёл эксперименты над более чем 1500 пар близнецов, из которых только около 200 остались живы. Менгеле проводил свои эксперименты над близнецами в концлагере Аушвиц. Близнецов классифицировали по их возрасту и полу и располагали в специальных бараках. Эксперименты включали в себя инъекции различных химических препаратов в глаза близнецов, чтобы проверить, возможно ли изменить цвет глаз. Также проводились попытки «сшить» близнецов, чтобы искусственно создать сиамских близнецов. Эксперименты с попытками изменить цвет глаз часто заканчивались сильной болью, заражением глаз и временной или постоянной слепотой.

Менгеле также использовал метод заражения инфекциями одного из близнецов с последующим вскрытием обоих подопытных, с целью исследования и сравнения пораженных органов.Эксперименты проводились в Дахау и Аушвице. Зигмунд Рашер сообщал полученные данные непосредственно Генриху Гиммлеру, а также предал гласности результат своих экспериментов в 1942 г. на медицинской конференции, носившей название «Медицинские проблемы, вызванные морем и зимой».

Эксперименты по гипотермии.

Эксперименты делились на две части. Во-первых, устанавливалось, как долго человек может выжить в условиях низкой температуры, а во-вторых, как лучше реанимировать жертву, подвергшуюся обморожению.

Самым эффективным способом для быстрого понижения температуры человеческого тела оказался резервуар, заполненный ледяной водой. Для эксперимента выбирали молодых здоровых мужчин. Перед экспериментом их обычно раздевали догола и помещали в устройство, измеряющее понижение температуры человеческого тела. После этого жертв одевали в униформу люфтваффе и помещали в резервуар с холодной водой. Для того, чтобы добиться обратного эффекта, то есть узнать, что быстрее всего согревает замерзшего человека, провели два опыта. В первом случае, замерзшего клали между двумя обнаженными женщинами из числа узниц лагеря. Во втором случае, замерзшего опускали в ванну с горячей водой. Максимальный эффект при переохлаждении достигался во втором случае.В результате экспериментов было установлено, что реанимировать подопытного практически невозможно, если в воду был погружен его затылок. Поэтому был разработан спасательный жилет с небольшим подголовником в районе затылка. Эта деталь не позволяла задней части черепа погружаться в воду. Таким образом переохлаждения стволовых структур головного мозга не происходило, и вероятность спасения человека резко возрастала.Подголовник, предотвращающий погружение задней части черепа в воду, имеется на всех современных спасательных жилетах.

Эксперименты с малярией

С февраля 1942 по апрель 1945 в концлагере Дахау проводились эксперименты, целью которых было разработать вакцину от малярии. Здоровых обитателей лагеря возрастом от 25 до 40 лет заражали малярией при помощи комаров или инъекции экстракта слюнной железы самок комаров. После заражения заключенным проводили курс лечения различными препаратами, с целью выявить их эффективность. Более 1000 людей вынуждены были участвовать в этих экспериментах, половина из которых умерли в результате их проведения. Эксперименты проводил хауптштурмфюрер СС, доктор Курт Плетнер.

Эксперименты с горчичным газом

В различное время с сентября 1939 по апрель 1945 в Заксенхаузене и других лагерях проводились эксперименты по обнаружению наиболее эффективного способа лечения ранений, полученных воздействием горчичного газа. Подопытные подвергались воздействию горчичного газа и других везикантов, которые наносили сильные химические ожоги. Раны жертв экспериментов изучали для обнаружения наиболее эффективного способа лечения ожогов, вызванных горчичным газом.

Эксперименты с сульфаниламидом

С июля 1942 до сентября 1943 производились эксперименты, целью которых было изучение эффективности сульфаниламида — синтетического противомикробного средства. Людям наносились раны и производилось заражение бактериями стрептококка, столбняка или анаэробной гангрены. Кровообращение останавливалось при помощи жгутов, накладываемых с обеих сторон раны. В рану также помещали древесную стружку или стекло. Инфекцию лечили сульфаниламидом и другими лекарствами, чтобы определить их эффективность. Экспериментами руководил профессор Гебхард.

Эксперименты с морской водой

Эксперименты проводились приблизительно с июля по сентябрь 1944 в концентрационном лагере Дахау, чтобы изучить различные методы превращения морской воды в питьевую. В одном из случаев группа, состоявшая примерно из 90 цыган, была лишена пищи и получала только морскую воду. В результате этого эксперимента их организмы были настолько обезвожены, что жертвы облизывали недавно вымытый пол в надежде получить немного воды. Эксперименты проводил доктор Ганс Эппингер, ответственным лицом за проведения экспериментов был профессор Вильгельм Байгльбёк.

Эксперименты по стерилизации

Эксперименты проводились с марта 1941 по январь 1945 в Аушвице, Равенсбрюке и других местах под руководством доктора Карла Клауберга. Цель экспериментов заключалась в том, чтобы создать эффективный способ стерилизации, который будет подходить для того, чтобы стерилизовать миллионы людей с минимальными затратами времени и усилий. Эксперименты проводились при помощи рентгена, хирургии и различных лекарственных средств. В ходе экспериментов были стерилизованы тысячи человек. Кроме того, нацистское правительство стерилизовало около 400 тысяч человек в ходе программы по обязательной стерилизации. В ходе экспериментов применялись внутривенные инъекции йода или нитрата серебра. При помощи этих инъекций успешно достигалась стерилизация, но они имели массу побочных эффектов, таких как влагалищное кровотечение, сильные боли в животе и рак шейки матки. Поэтому более предпочтительным было радиационное облучение. Было установлено, что определенная доза рентгеновских лучей способна лишить организм человека возможности вырабатывать сперму и яйцеклетки. Стерилизация происходила при помощи обмана. Заключенных приводили в комнату и просили заполнить анкеты, заполнение которых занимало 2-3 минуты. В это время они подвергались радиационному облучению, в результате чего заключенные становились полностью бесплодны, сами не зная этого. Многие заключенные в результате облучения получали серьёзные радиационные ожоги.

Эксперименты с ядами

Проводились с декабря 1943 по октябрь 1944 в Бухенвальде, чтобы исследовать эффект различных ядов. Яды тайно добавлялись участникам экспериментов в их пищу. Жертвы умирали в результате отравления или немедленно убивались, для произведения вскрытия их трупа. В сентябре 1944 был произведен расстрел участников эксперимента пулями, содержащими яд.

Эксперименты с зажигательными смесями

Эти эксперименты с ноября 1941 до января 1944 проводились в Бухенвальде, чтобы установить эффективность различных фармацевтических средств для лечения ожогов от фосфора. В ходе экспериментов заключенным наносились ожоги фосфором, используемым для снаряжения зажигательных бомб.

Эксперименты по воздействию перепадов давления

В начале 1942 над заключенными в концентрационном лагере Дахау проводились эксперименты под руководством Зигмунда Рашера. Целью этих экспериментов было исследование возможных проблем состояния здоровья лётчиков Люфтваффе, которые занимались пилотированием на больших высотах. Барокамера, использующаяся в этих экспериментах, моделировала условия, имитирующие нахождение подопытных на высотах до 20 км. По некоторым данным Рашер проводил вивисекцию на мозге жертв, переживших эксперимент. Из 200 подопытных 80 умерли в ходе эксперимента, остальные были убиты.

После войны эти эксперименты послужили поводом для Нюрнбергского трибунала по делу врачей

И только для развития Нюрнбергского Кодекса медицинской этики, ставшего основой для появления в 1948 г. "Всеобщей Декларации прав человека».

• Нюрнбергский кодекс и Всеобщая декларация прав человека, принятая ООН, были составлены в 1947 и 1948 гг. с целью не допустить повторения массовых нарушений прав человека времен Второй мировой войны, в том числе и медицинских экспериментов и актов геноцида, совершенных нацистскими психиатрами. В этом отношении особенно важны следующие статьи Декларации:

• Статья 3: Каждый человек имеет право на жизнь, на свободу и на личную неприкосновенность;

• Статья 5: Никто не должен подвергаться пыткам или жестоким, бесчеловечным или унижающим его достоинство обращению и наказанию;

• Статья 7: Все люди равны перед законом и имеют право, без всякого различия, на равную защиту закона.

Основной принцип, сформулированный Нюрнбергским трибуналом в рамках Нюрнбергского кодекса сводится к тому, что для проведения эксперимента на человеке необходимо его добровольное осознанное согласие после предоставления ему полной информации о характере, продолжительности и цели проводимого эксперимента; о методах и способах его проведения; обо всех предполагаемых неудобствах и опасностях, связанных с проведением эксперимента, и, наконец, возможных последствиях для физического или психического здоровья испытуемого, могущих возникнуть в результате его участия в эксперименте. Так же испытуемый имеет право выйти из эксперимента в любой момент.

Существенно важно не привлекать к испытанию неграмотных лиц или лиц, которые в силу своей ограниченности не способны полностью понять степень риска, связанную с испытанием; особую осторожность следует проявлять в отношении получения согласия от лиц эмоционально неуравновешенных или умственно отсталых; лиц, находящихся в специальных учреждениях или находящихся под надзором, а также от заключенных, военнослужащих, учащихся и других подобных групп населения, правомерность которых давать согласие может быть поставлена под сомнение.. Особого внимания требуют случаи включения в исследование детей, когда требуется получение согласия на это их родителей или опекунов... Публикация результатов испытаний на человеке в изданиях ВОЗ разрешается только при условии, что эти испытания проводились в полном соответствии с этическими нормами страны, где осуществляется данное испытание... В любом сообщении, которое представляется для публикации, должно содержаться четкое заявление о том, что испытания на людях проводились по принципу строгой добровольности и что лица, включенные в исследования, получили достаточную информацию.

• 1.Абсолютно необходимым условием проведения эксперимента на человеке является добровольное согласие последнего.

• 2. Эксперимент должен приносить обществу положительные результаты, недостижимые другими методами или способами исследования; он не должен носить случайный, необязательный по своей сути характер.

• 3. Эксперимент должен основываться на данных, полученных в лабораторных исследованиях на животных, знании истории развития данного заболевания или других изучаемых проблем. Его проведение должно быть так организовано, чтобы ожидаемые результаты оправдывали сам факт его проведения.

• 4.При проведении эксперимента необходимо избегать всех излишних физических и психических страданий и повреждений.

• 5. Ни один эксперимент не должен проводиться в случае, если "a priori" есть основания предполагать возможность смерти или инвалидизирующего ранения испытуемого; исключением, возможно, могут являться случаи, когда врачи-исследователи выступают в качестве испытуемых при проведении своих экспериментов.

• 6. Степень риска, связанного с проведением эксперимента, никогда не должна превышать гуманитарной важности проблемы, на решение которой направлен данный эксперимент.

• 7. Эксперименту должна предшествовать соответствующая подготовка, и его проведение должно быть обеспечено оборудованием, необходимым для защиты испытуемого от малейшей возможности ранения, инвалидности или смерти.

• 8. Эксперимент должен проводиться только лицами, имеющими научную квалификацию. На всех стадиях эксперимента от тех, кто проводит его или занят в нем, требуется максимум внимания и профессионализма.

• 9. В ходе проведения эксперимента испытуемый должен иметь возможность остановить его, если, по его мнению, его физическое или психическое состояние делает невозможным продолжение эксперимента.

• 10. В ходе эксперимента исследователь, отвечающий за его проведение, должен быть готов прекратить его на любой стадии, если профессиональные соображения, добросовестность и осторожность в суждениях, требуемые от него, дают основания полагать, что продолжение эксперимента может привести к ранению, инвалидности или смерти испытуемого.

Современные процессы развития науки, трансформации общества с неизбежностью преобразуют жизнь человека, влияют на него самого. Оценить влияние жизненных факторов на человека – важная задача современной науки.

Эксперимент на человеке: социальный, экономический, психологический, биологический.

Для исключения влияния субъективного фактора в экспериментах на людях используют слепой и двойной слепой метод:

Слепо́й ме́тод — процедура проведения исследования реакции людей на какое-либо воздействие, заключающаяся в том, что испытуемые не посвящаются в важные детали проводимого исследования. Метод применяется для исключения субъективного влияния испытуемого, которые могут повлиять на результат эксперимента.

Двойной слепой метод заключается в том, что не только испытуемые, но и экспериментаторы остаются в неведении о важных деталях эксперимента до его окончания. Двойной слепой метод исключает неосознанное влияние экспериментатора на испытуемого, а также субъективизм при оценке экспериментатором результатов эксперимента

ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Важным источником информации являются эпидемиологические исследования.

Эпидемиология — наука о закономерностях возникновения, распространения и течения болезней, выявляемых при популяционных исследованиях.

Эпидемиологический метод — специфическая совокупность приемов и способов, предназначенных для изучения причин возникновения и распространения любых патологических состояний в популяции людей (включает наблюдение, обследование, историческое и географическое описание, сопоставление, эксперимент, статистический и логический анализ).

Эпидемиология на современном этапе одновременно рассматривается как:

1. особый подход к изучению болезней с применением теории вероятности, статистики и специфических методов проведения научных экспериментов;

2. метод, с помощью которого можно установить причинно-следственные связи путем проверки гипотез о причинах возникновения болезней и способах их предупреждения;

3. инструмент для принятия управленческих решений в сфере общественного здравоохранения, основанный на научных данных и вскрытых причинно-следственных связях.

4. инструмент для оценки эффективности вмешательств (диагностических тестов, лечебных технологий, мероприятий по охране здоровья и т.п.).

5. метод, с помощью которого можно установить причинно-следственные связи между воздействиями факторов разной природы и различными эффектами в популяции.

Факторы (на примере канцерогенных)

Химические канцерогены

• были описаны одними из первых в качестве этиологического фактора рака. В 1775 г. английский хирург Персивал Потт (Percivall Pott) описал рак мошонки, часто встречавшийся у трубочистов. Последующие исследования, проводившиеся на протяжении ряда лет, показали, что углеводороды, выделенные из дегтя, являются канцерогенными веществами. С тех пор в качестве канцерогенов описаны многочисленные химические вещества, которые как у людей, так и у животных в эксперименте способны стимулировать появление новообразований.

• Канцерогенные вещества универсального действия. Известный химические канцерогены – бензпирены (3.4-бензпирен – канцероген N1). Мышьяк.

• Органотропные – Ортоаминоазотолуол (рак печении), уретан (аденомы легкого).

Коканцерогенные вещества – в-ва, которыесами редко являются причиной возникновения рака, но при введенные в организм совместно с неканцерогенным количеством основного бластомогенного вещества приводят к возникновению злокачественных опухолей. Они действуют как инициаторы рака, то есть вызывают начальные изменения ткани, которые под воздействием истинных канцерогенов переходят в злокачественную опухоль. Кротоновое масло, антибиотик гризиофульвин, уретан. Трудно выявить эти вещества. Длительные эксперименты

Физические канцерогенные факторы

• Ионизирующие излучения.

• Ультрофиолетовое.

• Механическое раздражение .

Биологические факторы

• Вирусы рассматривают как фактор канцеорогенеза — особенно печеночноклеточного рака, Т-клеточного лимфолейкоза у взрослых, лимфомы Беркетта (Burkltt) и рака шейки матки.

Эндогенные факторы

• Генетические дефекты, количественная или качественная несостоятельность иммунитета, кислотность желудочного сока, содержание микрофлоры в кишечнике, уровень гормонов (соматотропный гормон гипофиза стимулирует рост опухоли, тироксин задерживает).

• Наследственностью.

Географические факторы. Так, рак желудка очень часто встречается у жителей Скандинавии, Исландии и Японии, но очень редко в Северной Америке. Рак носоглотки, редко встречающийся в Северной Америке, часто отмечается в Китае. Миграция приводит к сдвигу структуры раковой заболеваемости.

Социально-экономические факторы. Так, частота рака желудка и шейки матки в 3-4 раза выше у лиц с низким социально-экономическим положением. С другой стороны, рак молочной железы, лейкозы и множественная миелома с большей частотой наблюдаются у лиц с более высоким социальным и экономическим статусом.