藥理學實驗設計縮瞳:

藥理學實驗設計的基本原則

一、實驗設計的基本原則

藥理學研究的目的是通過動物實驗來認識藥物作用的特點和規(guī)律，為開發(fā)新藥和評價藥物提供科學依據。由于生物學研究普遍存在的個體差異，要取得精確可靠的實驗結論必須進行科學的實驗設計，因此必須遵循以下基本原則。

1、重復：

“重復”包括兩方面的內容，即良好的重復穩(wěn)定性（或稱重現性）和足夠的重復數，兩者含意不同又緊密聯系。有了足夠的重復數才會取得較高的重現性，為了得到統計學所要求的重現性，必須選擇相應的適當的重復數。

統計學中的顯著性檢驗規(guī)定的P<0.05及P<0.01反映了重現性的高低：“P”表示不能重現的概率。在已達到良好的重現性的條件下，如果P值相同，重復數越多的實驗，其價值越小。它說明實驗誤差波動太大，或是兩藥的均數相差太小。前者提示實驗方法應予改進，后者提示兩藥藥效的差別沒有臨床意義�？梢姡�靠增加實驗例數來提高重現性是有一定限度的。

1.1 實驗重復數的質量

除了重復數的數量問題外，還應重視重復數的質量問題。要盡量采用精密、準確的實驗方法，以減少實驗誤差。同時應保證每次重復都是在同等情況下進行。即實驗時間、地點、條件，動物品系、批次，藥品廠商、批號，臨床病情的構成比或動物病理模型的輕重分布應當相同。質量不高的重復，不僅浪費人力和物力，有時還會導致錯誤的結論。

1.2 藥理實驗設計中的例數問題

實驗結論的重現性與可靠性同實驗例數有關，實驗質量越高、誤差越小，所需例數越少，但最少也不能少于“基本例數”。

實驗動物的基本例數

（1）小動物（小鼠、大鼠、魚、蛙）：計量資料每組10例，計數資料每組30例。

（2）中動物（兔、豚鼠）：計量資料每組6例，計數資料每組20例。

（3）大動物（犬、貓、猴、羊）：計量計數資料每組5例，計數資料每組10例。

2、隨機：

“隨機”指每個實驗對象在接受處理（用藥、化驗、分組、抽樣等等）時，都有相等的機會，隨機遇而定。隨機可減輕主觀因素的干擾，減少或避免偏性誤差，是實驗設計中的重要原則之一。

隨機抽樣的方案有以下幾種：

2.1 單純隨機

所有個體（病人或動物）完全按隨機原則（隨機數字表或抽簽）抽樣分配。本法雖然做到絕對隨機，但在例數不多時，往往難以保證各組中性別、年齡、病情輕重等的構成比基本一致，在藥理實驗中較少應用。

2.2 均衡隨機

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

二、藥理實驗設計中的劑量問題

1、安全劑量的探索：

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

2、劑量遞增方案：

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

劑量遞增表：

The Increasing of dosage

實驗次數（Experiment No） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

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

3、不同種屬動物間的劑量換算：

對于文獻中有在其它種屬動物使用劑量的藥物，可通過劑量換算過渡到實驗需用動物上來。以往常用的標準動物的等效劑量折算系數法，簡便適用，但不宜用于體重不標準的動物。

不同種屬標準體重動物整體（只）劑量折算倍數K

Times（K）of Dosage Conversion Between Various Standard WeightAnimals

動物種屬 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

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

現介紹一種對任何體重動物都適用的“等效劑量直接折算法”：后面的表列出了不同動物的公斤體重劑量折算的有關系數和標準體重整體劑量折算倍數，供計算時使用。

不同種屬動物單位體重（kg）劑量折算系數

動物種屬 小鼠 大鼠 豚鼠 兔 貓 猴 犬 人

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

動物體型系數R 0.059 0.09 0.099 0.093 0.082 0.111 0.104 0.1

標準體重（kg） 0.02 0.2 0.4 1.5 2 4 12 70

標準體重動物： DB ＝ DA×KB/KA

非標準體重動物： DB ＝ DA×RB/RA×（WA/WB）1/3

三、藥理實驗設計中的預試問題

在正式實驗前應充分重視預實驗的重要性，它可大大提高實驗的效率，避免盲目性。通過預試應建立并改進實驗方法、選擇最佳實驗對象、條件及指標。通過預試應對于干擾實驗的因素有明確的了解。通過預試應盡可能提高實驗的穩(wěn)定性和靈敏性。

1、實驗的穩(wěn)定性及其選擇

實驗穩(wěn)定性通�？捎猛�一樣本重復實驗結果的變異系數CV表示：

CV＝SD / X

實驗變異系數小于0.05表示穩(wěn)定性好， 大于0.2則表示波動太大， 需改進實驗方法。藥理實驗中可利用CV的測定選擇適當的動物模型。

2、實驗的靈敏性及其選擇

用藥劑量稍有變化，反應強度即出現明顯差異，說明靈敏度較高。靈敏度可用因變系數C.C.表示：

C.C.＝|（R1－R2）/（logD1－log D2）|

式中R1、R2為反應強度，D1、D2為相應的藥物劑量。

藥理實驗中可利用CV和C.C.的測定選擇最佳的實驗動物、實驗臟器或實驗條件。

3、預試的任務及預試結果的意義

預試中應有計劃地查明與保證正式實驗成功有關的各種重要信息，如：動物品種、臟器類型、實驗條件、實驗方法、藥物用量、觀察指標等等。用于預試所得數據是在逐步改進的過程中陸續(xù)收集的，時間差異較大，一般不宜將預試結果并入正式實驗結果。

通過預備實驗，可擬出實驗記錄的內容，以保證正式實驗能有條理、按順序進行，不致遺漏重要的觀察項目，便于對結果進行統計分析。實驗記錄一般包括以下內容

（1）實驗標本的條件：如動物的種類、來源、體重、性別、編號等。

（2）實驗藥物的情況：如藥物的來源、批號、劑型、濃度、劑量及給藥途徑等。

（3）實驗的環(huán)境條件：如實驗日期、時間、溫度、濕度等。

（4）實驗進度、步驟及方法的詳細記錄。

（5）觀察指標的變化情況：包括原始記錄和相關描記圖紙或照片。

（6）資料整理、數據統計分析及其結果。

（7）實驗中存在的問題、改進措施，需要進一步探討的問題。

每次實驗都必須隨時記錄，每一階段結束時，都要對及時進行分析結果、整理數據，并畫出必要的統計圖表，作出結論，寫出報告。