ĐỘ BỀN SINH HỌC CỦA SỢI KHOÁNG TỔNG HỢP TRONG VAI TRÒ LÀ MỘT BIẾN ĐỘC LẬP ĐỐI VỚI ĐỘC TỐ KHI HÔ HẤP TRÊN CHUỘT

Trong bối cảnh như vậy, độ bền sinh học của các sợi dài hơn 20µm được phát hiện là một biến độc lập tốt đối với gánh nặng phổi phải chịu và các thay đổi sớm về mặt bệnh lý trong các nghi

ĐỘ BỀN SINH HỌC CỦA SỢI KHOÁNG TỔNG HỢP TRONG VAI TRÒ LÀ MỘT BIẾN ĐỘC LẬP ĐỐI VỚI ĐỘC TỐ KHI HÔ HẤP TRÊN CHUỘT

David M Bernstein

Cố vấn chất độc học, Geneva, Thụy Sĩ

Juan M Riego Sintes

Trung tâm Hợp tác Nghiên cứu, Viện Bảo vệ Sức khỏe và Người tiêu dùng, Phòng Hóa chất Châu Âu, Ispra, Ý

Bjarne Kjaer Ersboell

Đại học Công nghệ Đan Mạch, Lập hình hóa Tin học và Toán học, Lyngby, Đan Mạch

Joachim Kunert

Đại học Dortmund, Fachbereich Statistik, Dortmund, Đức

Tháng 12 năm 1997, Ủy ban Châu Âu (EC) thông qua Hướng dẫn 97/69/EC (O.J.L 343/19 ngày

13 tháng 12 năm 1997) theo đó tiêu chí phân loại và dán nhãn sợi khoáng tổng hợp đã được tạo lập Hướng dẫn này được bắt nguồn dựa trên một chương trình mở rộng đánh giá kiến thức khoa học hiện hành về khả năng gây bệnh của sợi và mối quan hệ của nó với độ bền sinh học của các sợi dài Trong bối cảnh như vậy, độ bền sinh học của các sợi dài hơn 20µm được phát hiện là một biến độc lập tốt đối với gánh nặng phổi phải chịu và các thay đổi sớm về mặt bệnh lý trong các nghiên cứu hô hấp mãn tính với sợi cũng như của phản ứng của khối u trong các nghiên cứu màng bụng mãn tính với sợi Phân tích cung cấp căn cứ khoa học cho mối quan hệ giữa độ bền sinh học với các kết quả hô hấp mãn tính đã được trình bày cụ thể Kỹ thuật hồi quy tỷ lệ dư đã được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa thời gian bán đào thải tính bền vững sinh học khi hít thở và nhỏ vào khí quản cũng như sự lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang như đã được xác định sau 24 tháng trong các nghiên cứu độc tính do hô hấp mãn tính Các kết quả chỉ ra rằng tất cả các chỉ số độ bền sinh học được xem xét đều là các biến độc lập tốt như nhau đối với thay đổi trong dài hạn xảy ra trong phổi để phản ứng lại với các sợi bền Collagen lắng đọng trong ngã ba phế quản – phế nang là một điềm báo cho sự xơ hóa mô kẽ, là điều đã được cho thấy có liên quan đến phản ứng khối u đối với các cá thể động vật phơi nhiễm sợi Kết quả cho thấy rằng loạt thời gian bán đào thải được thiết lập trong hướng dẫn của Ủy ban Châu Âu nằm trong đường cơ sở cho tham số này

Được nhận ngày 25 tháng 4 năm 2001; gửi để điều chỉnh ngày 11 tháng 5 năm 2001; bản sửa đổi được nhận ngày 16 tháng 5 năm 2001; được chấp nhận ngày 18 tháng 5 năm 2001

Quan điểm thể hiện trong bài viết này hoàn toàn là của người viết và không được coi là tuyên bố lập trường chính thức của Ủy ban Châu Âu trong bất kỳ tình huống nào

Địa chỉ thư gửi TS David Bernstein, Cố vấn Chất độc học, số 40 đường Petite-Boissière, CH -

1208 Geneva, Thụy Sĩ E-mail: davidb@itox.ch

Tháng 12 năm 1997, Ủy ban Châu Âu (EC) thông qua Hướng dẫn 97/69/EC (O.J.L 343/19 ngày

13 tháng 12 năm 1997; Hội đồng Châu Âu, 1997) theo đó tiêu chí phân loại và dán nhãn sợi khoáng tổng hợp đã được tạo lập Hướng dẫn này được bắt nguồn dựa trên một chương trình mở rộng đánh giá kiến thức khoa học hiện hành về khả năng gây bệnh của sợi và mối quan hệ của nó với độ bền sinh học của các sợi dài Trong bối cảnh như vậy, độ bền sinh học của các sợi dài hơn 20µm được phát hiện là một biến độc lập tốt đối với gánh nặng phổi phải chịu và các thay đổi sớm về mặt bệnh lý trong các nghiên cứu hô hấp mãn tính với sợi cũng như phản ứng của khối u trong các nghiên cứu màng bụng mãn tính với sợi Những kết quả này được thể hiện sơ bộ trong một báo cáo nội bộ gửi Phòng Hóa chất Châu Âu (1997b, ECB/TM/15(97)) Bài viết này tổng kết báo cáo và mở rộng phân tích cung cấp căn cứ khoa học cho mối quan hệ của độ bền sinh học với kêt quả hô hấp mãn tính Một ấn bản song song thể hiện căn cứ cho mối quan hệ của độ bền sinh học với kết quả màng bụng mãn tính (ip) (Bernstein và đồng nghiệp, 2001)

Quần hợp mà các sợi dài (20 - 50µm) có cả bệnh về phổi và màng bụng trái ngược với các sợi ngắn được nghiền thành hạt tròn (3µm hoặc ngắn hơn) đã được ghi nhận như đầu năm 1951 (Vorwald và đồng nghiệp, 1951) Một trong những nghiên cứu trước đây điều tra về độ bền sinh học của sợi khoáng tổng hợp (SMF), Hammad (1984) phát hiện ra rằng các sợi có chiều dài

<5µm giữ lại lâu nhất sau khi hít phải trong thời gian ngắn, các sợi dài hơn đào thải nhanh hơn

và sợi có chiều dài >30µm đào thải rất nhanh Ông đề xuất rằng sự đào thải bông khoáng là một kết quả của sự đào thải sinh học và sự loại bỏ các sợi bằng cách phân hủy và làm gãy về sau Tuy nhiên, không có mối liên hệ nào của những hiện tượng này với tác động độc hại trong thời gian dài

Các nghiên cứu ban đầu về hô hấp mãn tính với sợi thường được thể hiện mà không xem xét khả năng hô hấp của các sợi đối với các cá thể chuột và không duy trì phân bổ độ dài của các sợi Do các sợi khoáng tổng hợp cách nhiệt thương mại thường dày và dài, các nhà nghiên cứu thường nghiền các sợi để tạo thành phần nhỏ để dễ hít vào hơn Quá trình này thường xuyên nghiền nhỏ phần sợi dài để chuột có thể hô hấp

Năm 1988, một loạt nghiên cứu hô hấp mãn tính được thiết kế tốt đối với sợi khoáng tổng hợp đã được khởi xướng tại Công ty TNHH Nghiên cứu và Tư vấn (Itingen, Thụy Sĩ) bởi Hiệp hội Các nhà sản xuất Vật liệu cách nhiệt, TIMA (Hesterberg và đồng nghiệp, 1993, 1995, Mast và đồng nghiệp, 1995a, 1995b, McConnel và đồng nghiệp, 1994, 1995) Những nghiên cứu này thuộc nhóm đầu tiên tính đến khả năng hô hấp các sợi khoáng trong các cá thể chuột và tầm quan trọng của độ dài sợi Kết quả của các nghiên cứu này chỉ ra rằng các sợi dễ tan hơn đã được kiểm tra

có ít hoặc không có phản ứng gây bệnh, trong khi những sợi khó tan hơn cho thấy một số phản ứng

Để nghiên cứu kỹ hơn điều này, một giao thức đã được phát triển để đánh giá độ bền sinh học của SMF (Bernstein và đồng nghiệp, 1994; Musselman và đồng nghiệp, 1994), và độ bền sinh học của tất cả các sợi từ nghiên cứu TIMA mãn tính Sau đó, một vài nghiên cứu bổ sung đã được thực hiện trên một số sợi khoáng tổng hợp có trong phân tích này (Bernstein và đồng nghiệp, 1996; Hesterberg và đồng nghiệp, 1998) Trong những nghiên cứu ban đầu này, không

có tiêu chuẩn cho phương thức thống kê để xác định thời gian bán đào thải của các sợi được kiểm tra Điều này khiến không phải lúc nào cũng có thể so sánh được các giá trị giữa các nghiên cứu với nhau, do những giao thức này chưa được chuẩn hóa

Để giải quyết khó khăn này và cho phép xác định mối quan hệ giữa độ bền sinh học và độc tính, giao thức độ bền sinh học chuẩn hóa đã được phát triển tại Phòng Hóa chất Châu Âu (ECB)

(“Giao thức Ispra”) và sau đó được công bố là các giao thức tạm thời (Bernstein & Riego – Sintes, 1999) Song song với đó, tất cả các bên quan tâm đã thực hiện nghiên cứu độ bền sinh học qua đường hô hấp và nhỏ vào khí quản cơ bản bằng giao thức được phát triển tại ECB được

đề nghị cơ hội gửi những dữ liệu trên để phân tích dữ liệu thống nhất Quy trình phân tích dữ liệu được sử dụng đã được nêu ra ở đây và tuân theo những gì được miêu tả trong Giao thức Độ bền sinh học tạm thời Kết quả được tập hợp trong báo cáo của Ủy ban Châu Âu ECB/TM/11(97) (Phòng Hóa chất Châu Âu, 1997a), và chỉ những kết quả trong báo cáo này được sử dụng trong việc phân tích độ bền sinh học đối với độc tính mãn tính

Sau giai đoạn này, một yêu cầu đã được ban hành cho các bên liên quan yêu cầu nộp dữ liệu nghiên cứu hô hấp mãn tính và ip để sử dụng trong việc nghiên cứu mối quan hệ giữa kết quả các nghiên cứu độ bền sinh học và các nghiên cứu chất độc mãn tính của sợi

DỮ LIỆU

Dữ liệu độ bền sinh học

Đã nhận được dữ liệu riêng lẻ về số sợi theo loại kích thước (< 5µm, 5 - 20µm, > 20µm, và sợi WHO) cho việc phân tích từ Fraunhofer – Viện Nghiên cứu Chất độc và Khí dung, Hiệp hội các nhà sản xuất vật liệu cách điện Bắc Mỹ và Isover Saint Gobain Dữ liệu đã được phân tích sử dụng kỹ thuật hồi quy phi tuyến tính, sử dụng chương trình máy tính thống kê Statistica (StatSoft, Inc., 1997) Dữ liệu được làm cho phù hợp với một hàm mũ kép, hoặc một hàm mũ đơn nếu hàm mũ đơn cung cấp một sự phù hợp tương đương với dữ liệu Trong tất cả các trường hợp khi thực hiện hồi quy, hàm tổn thất được làm trọng số bằng nghịch đảo của biến và sai số tiêu chuẩn tiệm cận có được

Nghiên cứu độc chất khi hô hấp mãn tính

Số lượng sợi và nhóm phơi nhiễm được đưa vào trong phân tích bị giới hạn bởi dữ liệu hiện có

về độ bền sinh học Đối với mối quan hệ của độ bền sinh học và hô hấp mãn tính, các nghiên cứu mãn tính được đưa vào là các nghiên cứu ban đầu của TIMA được liên hệ đến trước đó Năm loại sợi đã được đánh giá trong những nghiên cứu này với tổng số 15 nhóm phơi nhiễm Thành phần sợi có khả năng hòa tan dao động từ sợi gốm sứ (RCF 1) đến len xỉ (MMVF 22) Vì vậy, bộ

dữ liệu hô hấp cung cấp một phạm vi thích hợp đối với khả năng hòa tan của sợi để đánh giá mối quan hệ của chất độc mãn tính với độ bền sinh học

Các loại sợi riêng lẻ được đưa vào trong phân tích hô hấp được thể hiện trong báo cáo này như sau: RCF (gốm), MMVF 21 (len đá), MMVF 11 (len thủy tinh), MMVF 10 (len thủy tinh), MMVF 22 (len xỉ)

Như đã đề cập từ trước, ở đây bao gồm kết quả của các nghiên cứu hô hấp bụi mãn tính được thực hiện tại Công ty TNHH Nghiên cứu và Tư vấn (RCC), tài trợ bởi Hiệp hội Các nhà sản xuất Vật liệu cách nhiệt (TIMA) Loạt nghiên cứu này được khởi xướng năm 1987, sử dụng các giao thức theo đó những sợi đã kiểm tra được lựa chọn trước để nhìn chung chuột có thể hô hấp và với tiêu chí độ dài tối thiểu Thêm vào đó, các phổi được kiểm tra về gánh nặng phải chịu liên tục trong suốt nghiên cứu, vì vậy, cho phép việc nghiên cứu mối quan hệ giữa gánh nặng của phổi tại một phần kích thước và tác động cụ thể Trong khi không nhiều nghiên cứu hô hấp sợi khác đã được thực hiện, những nghiên cứu này không được đưa vào đây do các khác biệt rõ ràng trong tiêu chí phơi nhiễm, quy trình, và phân tích

Các nghiên cứu hô hấp mãn tính đánh giá năm loại sợi sử dụng phơi nhiễm đa liều lượng, như đã được liệt kê từ trước Hai thành phần phần RFC bổ sung đã được nghiên cứu; tuy nhiên, dữ liệu

độ bền sinh học không có sẵn Thêm vào đó, sợi RFC 1a được đánh giá trong nghiên cứu độ bền sinh học qua đường hô hấp có cùng thành phần với RFC 1 được kiểm tra trong nghiên cứu hô hấp mãn tính nhưng rõ ràng ít hạt phi sợi xuất hiện hơn

Gánh nặng của phổi được xác định trên một tập hợp con các cá thể động vật mỗi lần hi sinh trong nghiên cứu Phổi được gỡ ra khi mổ khám nghiệm, được đông lạnh tại -70°C, và sau đó thủy phân sử dụng phương pháp sấy thành than bằng plasma nhiệt độ thấp Hai biến phân bổ độ dài và đường kính sợi được xác định bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét Các phương pháp được mô tả trong tài liệu tham khảo tương ứng đã được trích dẫn

Phản ứng gây khối u thường được xem là chỉ số quan trọng nhất đối với khả năng gây bệnh trong các nghiên cứu về sợi Tuy nhiên, trong các nghiên cứu mãn tính của TIMA, chỉ có RFC 1 ở mức liều lượng cao nhất mới gây ra một số lượng thống kê rõ ràng về các khối u phổi so với nhóm không khí chứng (Lượng lớn hạt phi sợi xuất hiện trong mẫu RCF 1 có thể đã góp phần gây nên phản ứng gây khối u của chúng) Như vậy, số lượng khối u không thể được sử dụng để xác định một quần hợp với độ bền sinh học May mắn là TS Jorg Chevalier (Cơ quan Bệnh lý Thực nghiệm, Muttenz/Basel, Thụy Sĩ), nhà bệnh lý học là người đã đọc những nghiên cứu này từ lúc đầu, đã đưa vào một số chỉ số phản ứng gây bệnh ban đầu Một trong số này, sự lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang là một thước đo của phản ứng ban đầu tại nơi có thể xảy

ra xơ hóa do phơi nhiễm với sợi Trong báo cáo bệnh lý, sự lắng đọng collagen đã được cho điểm trong phạm vi từ 0 đến 5, với 2,9 là giá trị riêng lẻ cao nhất quan sát được trong những nghiên cứu hô hấp mãn tính này Dữ liệu được sử dụng trong phân tích này được thể hiện trong phần phụ lục

Tham số “collagen lắng đọng tại ngã ba phế quản – phế nang” được mô tả theo đặc điểm phân

bổ, độ nghiêm trọng, và hình thái Phân bổ được mô tả theo tiêu điểm, đa ổ, hoặc sự khuếch tán Điểm độ nghiêm trọng cho tham số này được quy định như sau:

• Nhóm điểm 0 được đặc trưng là không có thay đổi đáng kể (ý nói đến một phổi bình thường)

• Nhóm điểm 1 được đặc trưng bởi điểm hội tụ lắng đọng collagen tối thiểu, vừa đủ phát hiện, rất ít, rất nhỏ (thường là 1 hoặc 2 điểm hội tụ) Một tổn thương ở độ nghiêm trọng này được coi là không đủ để áp dụng nhóm điểm 4 trong hệ thống điểm Wagner (McConnell và đồng nghiệp, 1984)

• Nhóm điểm 2 được đặc trưng bởi điểm hội tụ lắng đọng collagen nhẹ, khá dễ phát hiện,

ít, và nhỏ Các tổn thương ở mức độ nghiêm trọng này đại diện cho mức độ thấp nhất của nhóm điểm 4 trong hệ thống thang điểm Wagner Nhóm điểm 4 trong thang điểm Wagner thể hiện điểm thấp nhất chỉ rõ sự thay đổi xơ hóa

• Nhóm điểm 3 được đặc trưng bởi điểm hội tụ lắng đọng collagen vừa phải, dễ phát hiện trong khu vực được mở rộng đáng kể tại ngã ba phế quản – phế nang Những tổn thương

ở mức độ nghiêm trọng này cũng thể hiện nhóm điểm 4 trong hệ thống thang điểm Wagner

• Nhóm điểm 4 được đặc trưng bởi điểm hội tụ lắng đọng collagen rõ rệt, hiển nhiên hoặc

mở rộng từ ngã ba phế quản – phế nang đến khoang kẽ của các phần ngoại biên xa hơn của nhu mô phổi Những tổn thương ở độ nghiêm trọng này cũng thể hiện nhóm điểm 4 trong hệ thống thang điểm Wagner

• Nhóm điểm 5 được đặc trưng bởi sự lắng đọng collagen nghiêm trọng, lan rộng với sự hợp nhất tại ngã ba phế quản – phế nang, đôi khi có liên kết gian tiểu thùy Những tổn thương ở độ nghiêm trọng này cũng thể hiện nhóm điểm 4 trong hệ thống thang điểm Wagner

Phương pháp thống kê

Phân tích quần hội giữa độ bền sinh học và ảnh hưởng mãn tính: Như đã đề cập từ trước, sự

lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang sử dụng trong phân tích này được cho điểm trên thang điểm từ 0 đến 5 với giá trị trung bình cao nhất là 2,9 cho một nhóm trong những nghiên cứu hô hấp mãn tính này Giá trị trung bình được xác định là trung bình cộng của tất cả các điểm số Trong báo cáo ban đầu của Ủy ban Châu Âu cho ECB, sự liên kết giữa lắng đọng collagen và độ bền sinh học bán thời gian được xác định bằng việc làm cho phù hợp với đường logistic Bởi một đường logistic nhận giá trị từ 0 đến 1, số điểm lắng đọng collagen được chuẩn hóa bằng cách chia cho 2,9 và sau đó hàm logistic được thỏa mãn sử dụng hồi quy phi tuyến tính:

Lắng đọng collagen = (exp{b0 + b1[ln(NoFib24)]})/(1 + exp{b0 + b1[ln(NoFib24)]})

nơi lắng đọng collagen là collagen lắng đọng tại ngã ba phế quản – phế nang; NoFib24là số lượng sợi dài hơn 20µm còn lại trong phổi vào cuối tháng phơi nhiễm thứ 24; và b0 và b1 là các

hệ số hồi quy Hàm tổn thất sử dụng trong phân tích hồi quy này là bình phương nhỏ nhất thông thường như đã được định nghĩa (quan sát – dự đoán)

Thỏa mãn được logistic bằng cách bình phương phi trọng số nhỏ nhất, tuy nhiên, giả sử rằng tất

cả các giá trị trung bình đã quan sát được đều có cùng phương sai và không tính đến việc sai số nên phụ thuộc vào giá trị đã được dự đoán trước Lưu ý rằng điểm số trung bình luôn không âm

Vì vậy, nếu dự đoán một giá trị gần bằng không, thì sự quan sát đó nên có một sai số nhỏ hơn: Một biến số không âm chỉ có thể có kỳ vọng bằng 0 nếu nó luôn bằng 0 và vì vậy có sai số bằng

0 Tương tự như vậy, một biến số luôn không lớn hơn 1 chỉ có thể có kỳ vọng bằng 1 nếu nó cũng có sai số bằng 0 Vì vậy, để thỏa mãn dữ liệu một cách đúng đắn sử dụng hồi quy logistic, đường logistic nên được thỏa mãn bằng cách sử dụng bình phương trọng số nhỏ nhất, nơi khoảng cách giữa một điểm và đường cong có trọng số hơn nhiều bất kỳ khi nào đường dự đoán là 0 hoặc 1 Điều này có nghĩa là nếu được thỏa mãn đúng đắn, đường cong sẽ không đạt 0 điểm collagen tại mức giá trị số sợi thấp nhất và không đạt 1 điểm collagen tại mức giá trị số sợi cao nhất như tình huống trong phân tích được thể hiện trong báo cáo gửi ECB

Từ việc xem xét phản ứng sinh học, loại hàm bậc thang của đường cong bắt nguồn từ báo cáo ban đầu của ECB không liên kết hoàn toàn với các lý thuyết cơ chế đã được đề xuất để hiểu được khả năng gây ung thư của sợi Sự lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang là một tiền thân của những yếu tố sau này phát triển thành xơ hóa Sự xơ hóa được xem xét bởi hầu hết các nhà nghiên cứu là yếu tố cần thiết hoặc ít nhất là một sự kiện song song trong một môi trường liên lục sau này có thể dẫn đến các khối u Vì vậy, sẽ là vô lý để kỳ vọng chứng kiến việc đường cong sẽ ổn định ở mức giá trị collagen tối đa trong những nghiên cứu này

Một phương pháp phù hợp hơn để thỏa mãn dữ liệu là sử dụng mô hình tỷ lệ dư, điều này được xem xét một cách đầy đủ đến giới hạn trên và dưới của dữ liệu Mô hình này thêm vào một cách hiệu quả nhiều hàm logistic, mỗi hàm cho mỗi mức điểm lắng đọng collagen quan sát được Mô

hình tỉ lệ dư giả định rằng đối với cá thể chuột i, biến dự đoán có kích thức x i , có một biến ẩn zi

có phân bổ logistic với trung bình - αx i và phương sai bằng 1 Biến ẩn này xác định điểm collagen của chuột Điểm collagen quan sát được là:

0 if zi ≤ ξ1

1 if ξ1 ≤ zi ≤ ξ2

2 if ξ2 ≤ zi ≤ ξ3

3 if ξ3 ≤ zi (Nếu quan sát được nồng độ cao hơn, sẽ có nhiều giá trị chặn hơn) Các giá trị chặn chưa biết ξ1, ξ2, và ξ3 và tham số α được ước lượng từ các điểm số collagen đã quan sát được là y1 bằng khả năng tối đa Mô hình này hàm ý rằng đối với biến x cho trước, xác suất πj để quan sát thấy một

biến y nhỏ hơn hoặc bằng j hoàn thành phương trình

Với một x cho trước ta có

Từ đây định rõ tỉ lệ dư Nếu chúng ta muốn xác định tầm quan trọng của biến x đối với việc dự đoán điểm collagen, chúng ra so sánh mô hình vừa được mô tả với mô hình nơi x bị bỏ qua từ giá trị trung bình của hồi quy logistic, ví dụ như nơi chúng tôi giả sử rằng các biến số ẩn có trung bình bằng 0 với tất cả các cá thể chuột

Quy trình LOGISTIC của phần mềm thống kê SAS được sử dụng để phân tích

Phân tích dữ liệu đào thải tính bền vững sinh học : Như đã mô tả từ trước trong báo cáo phân

tích, dữ liệu được làm cho phù hợp với một hàm đào thải mũ kép bằng cách sử dụng hồi quy phi tuyến tính Một hàm đào thải mũ kép có dạng:

Phần trăm sợi còn lại = a1{exp[–b1(Thời gian)]} + a2{exp[–b2(Thời gian)]}

và được thỏa mãn dữ liệu sử dụng hồi quy phi tuyến tính (StatSoft, Inc., 1997), với hàm tổn thất

có trọng số bằng nghịch đảo của phương sai (Neter và đồng nghiệp, 1990)

Với mỗi đường, thu được 2 lần bán đào thải, một cho biến số b1 và một cho biến b2 như sau:

và Những thời gian bán đào thải này thường tương ứng với một giai đoạn đào thải “nhanh hơn”, theo sau là một giai đoạn đào thải “chậm hơn” Giai đoạn đào thải nhanh được coi là đại diện cho

sự đào thải các sợi dài hơn 20µm từ cây khí – phế quản và của những sợi ngắn hơn từ cả cây khí – phế quản cũng như sự đào thải nhanh chóng của đại thực bào khỏi phế nang Với các sợi ngắn hơn, giai đoạn chậm được cho là đại diện cho sự đào thải bằng sự phân hủy khỏi các sợi đã tích lũy trong cả u hạt cực nhỏ và mô bạch huyết liên quan đến phế quản và hạch bạch huyết Với các

sợi dài hơn 20µm, giai đoạn đào thải chậm được coi là đại diện cho sự đào thải những sợi dài để

bị loại bỏ bởi đại thực bào Sự loại bỏ những sợi này được cho là chủ yếu do sự phân hủy trong môi trường chất lỏng của phổi Chính là những sợi này được cho là có khả năng gây bệnh lớn nhất

Thời gian trung bình một sợi tồn tại trước khi phân hủy tỉ lệ thuận với bán thời gian T 1/2 (1) hoặc

T1/2 (2), phụ thuộc vào liệu sợi phân hủy nhanh hay chậm Vì vậy, thời gian trung bình trong hỗn hợp phụ thuộc vào thời gian bán đào thải có trọng số hỗn hợp (W – T1/2) được xác định bằng tổng hợp sản phẩm của mỗi lần bán đào thải có trọng số bằng hệ số ax của nó như sau :

Hàm đào thài “ nhanh” và “chậm” và hàm đào thải có trọng số được minh họa trong Hình 1 Đường nét liền thể hiện hàm tỷ lệ kép phù hợp với dữ liệu đào thải (được thể hiện là các điểm hình kim cương) Giai đoạn đào thải nhanh được thể hiện bằng đường gạch ngang và giai đoạn đào thải chậm được thể hiện bằng đường chấm

Trong những trường hợp này, nơi hàm mũ đơn được giải thích bằng hoặc nhiều sai số hơn trong

dữ liệu khi so sánh với với hàm mũ kép, thì chỉ một hàm mũ đơn được sử dụng để xác định thời

gian bán đào thải Thêm vào đó, nếu một hàm mũ kép được lắp với hệ số a2 và không khác nhau

về mặt thống kê với 0 (hệ số này cung cấp một chỉ số tỷ lệ phần trăm phạm vi đào thải mà hàm

mũ thứ hai đang giải thích), thì trong trường hợp này, bán thời gian cũng được xác định từ hàm

tế giới hạn có khả năng nhất là nằm trong khoảng dưới 20µm

Mối quan hệ của phản ứng bệnh lý và số lượng sợi dài trong phổi trong nghiên cứu mãn tính đã được xem xét Sau đó chúng tôi kiểm tra mối quan hệ của độ bền sinh học bán thời gian và số lượng sợi dài trong phổi, và tiếp đó chúng tôi kiểm tra khả năng của độ bền sinh học bán thời gian đối với việc dự đoán mức điểm collagen trong các nghiên cứu mãn tính Bán thời gian từ cả

độ bền sinh học qua đường hô hấp và độ bền sinh học khi nhỏ vào khí quản đều đã được xem

xét Với độ bền sinh học qua đường hô hấp, cả bán thời gian có trọng số và bán thời gian “giai đoạn xảy ra chậm” của các sợi dài hơn 20µm đều được thể hiện Với độ bền sinh học khi nhỏ vào khí quản, thời gian bán đào thải của cả sợi WHO và sợi dài hơn 20µm đều được thể hiện

HÌNH 1 Hàm đào thải “nhanh” và “chậm” và hàm đào thải có trọng số đã được minh họa

Đường nét liền thể hiện hàm mũ kép phù hợp với dữ liệu đào thải (thể hiện bằng các điểm hình kim cương) Giai đoạn đào thải nhanh được thể hiện bằng đường nét đứt và giai đoạn đào thải chậm được thể hiện bằng đường chấm Thời gian trung bình một sợi tồn tại trước khi phân hủy tỉ

lệ thuận với thời gian bán đào thải T 1/2 (1) hoặc T 1/2 (2) phụ thuộc vào việc liệu nó là một sợi phân hủy nhanh hay chậm Vì vậy, thời gian trung bình trong hỗn hợp phụ thuộc vào thời gian đào thải

có trọng số hỗn hợp (W – T 1/2) được xác định bằng tổng hợp sản phẩm của mỗi lần bán đào thải

có trọng số bằng hệ số ax của nó như sau:

Mối quan hệ của số sợi có độ dài lớn hơn 20µm trong phổi với phản ứng bệnh lý sau khi

phơi nhiễm hô hấp mãn tính

Trong nhóm độ dài <5 µm, 5–20 µm, và >20 µm, chỉ một số sợi dài hơn 20µm được tìm thấy còn lại trong phổi để cung cấp mối quan hệ mang tính thống kê rõ ràng với điểm số collagen, và như vậy, chỉ những kết quả từ những sợi dài này được thể hiện Như đã thảo luận từ trước, trong khi phản ứng gây khối u thường được coi là chỉ số quan trọng nhất về bệnh lý trong các nghiên cứu sợi, do bộ dữ liệu chỉ chứa một sợi khoáng tổng hợp tạo ra các khối u trong các nghiên cứu hô hấp mãn tính, sự lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang, là thước đo của phản ứng sớm tại những điểm mà sự xơ hóa có thể xảy ra do phản ứng với phơi nhiễm sợi, đã được sử dụng như một chỉ số thay thế của phản ứng bệnh lý sớm

Sử dụng mô hình tỷ lệ dư, chúng tôi đã kiểm tra mối quan hệ của số sợi có L > 20µm trong phổi sau 24 tháng phơi nhiễm trong nghiên cứu hô hấp mãn tính với sự lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang sau 24 tháng phơi nhiễm Đã phát hiện được mối quan hệ mang ý nghĩa thống kê rõ rệt, điều này được tổng kết trong Hình 2 và Bảng 1 (Ghi chú: Số lượng sợi được chia cho 1.000.000 để có con số nhỏ hơn) Trong khi tự điều chỉnh sự lắng đọng collagen với số sợi và không logarit, đồ thị nằm trong phạm vi logarit để làm rõ Hình 2 thể hiện điểm số collagen trung bình cho các nhóm sáu cá thể chuột được nhận cùng một loại sợi với cùng liều lượng (Lưu ý rằng mô hình dự đoán cùng số điểm collagen cho mỗi con chuột cho mỗi nhóm như vậy)

Môt hình điều chỉnh thông tin trong Bảng 1 cho thấy với ba thước đo sự phù hợp được chương trình sử dụng, sự phù hợp luôn kém hơn nhiều (ví dụ, thước đo sự phù hợp là lớn hơn) nếu số sợi

bị bỏ qua từ mô hình

Điểm collagen trung bình so với dự đoán từ một số nghiên cứu hô hấp sợi mãn tính

Average collagen score after 24 month of exposure: Điểm collagen trung bình sau 24 tháng phơi nhiễm

Number of fibers L > 20µm × 106 in the lung after 24 month of exposure: số sợi L > 20µm × 106 trong phổi sau 24 tháng phơi nhiễm

HÌNH 2: Đồ thị mối quan hệ giữa số sợi L > 20µm trong phổi sau 24 tháng phơi nhiễm trong

các nghiên cứu hô hấp mãn tính với sự lắng đọng collagen tại ngã ba phế quản – phế nang sau 24 tháng phơi nhiễm như đã được xác định sử dụng mô hình tỷ lệ dư Sự lắng đọng collagen được

tự điều chỉnh phù hợp với số sợi và không logarit; tuy nhiên, đồ thị nằm trong phạm vi logarit để làm rõ Đồng biến cao khi bình phương bằng 64,9 hàm ý rằng ảnh hưởng của số sợi lên số điểm

B Mô hình thông tin phù hợp và kiểm tra giả thuyết vô hiệu toàn cầu beta = 0

Tiêu chuẩn Chỉ số chặn Bị chặn và đồng tham

số

Đồng tham số khi bình phương

Sai số tiêu chuẩn

Wald khi bình phương

Pr > bình phương

Ướng lượng tiêu chuẩn

Vì vậy, rõ ràng là số lượng sợi là một yếu tố dự đoán có ích đối với điểm collagen Đồng biến cao khi bình phương bằng 64,9 hàm ý rằng ảnh hưởng của số sợi lên số điểm collagen là rất đáng

kể (một giá trị p bằng ,00001)

Việc phân tích các khả năng tối đa ước lượng trong Bảng 1 cho thấy sự gia tăng số sợi làm giảm khả năng có được điểm collagen Tỷ số chênh lệch bằng 0,005 có nghĩa là sự chênh lệch cho 1

điểm j hoặc ít hơn giảm xuống 0,5% nếu số lượng sợi tăng lên 1.000.000

Ngoài kết quả được tạo ra bởi chương trình, chúng tôi đã tính toán một thước đo R 2 cho sự phù

hợp Theo lập luận của Zheng và Agresti (2000), chúng tôi tính toán:

theo đó yi là số điểm của con chuột thứ I, trong khi yˆi là điểm số dự đoán cho con chuột thứ i được tạo ra từ mô hình Ở đây chúng tôi sử dụng ∑ (yˆ i - yi)2/(n-1) làm ước lượng của E[var(Y|X)]

và ∑(yi – yi)2/(n – 1) ước lượng của var(Y); so sánh với Zheng và Agresti (2000, mục 3) Nếu mỗi con chuột có chính xác điểm đã dự đoán, thì chúng ta sẽ có R 2 bằng 1 Lưu ý rằng với loại

biến phản ứng được xem xét ở đây, R 2 bằng 1 không phải lúc nào cũng có thể đạt được về mặt toán học, bởi tất cả các yi quan sát được phải là số nguyên Vì vậy R2 nên được chú ý giải thích

với điều này

Dự đoán tuyến tính số lượng sợi L > 20µm còn lại trong phổi từ độ bền sinh học khi hô hấp

T 1/2 có trọng số của sợi L > 20µm

Number of fibers L > 20µm remaining in the lung after 24 months exposure: Số lượng sợi L > 20µm còn lại trong phổi sau 24 tháng phơi nhiễm

Weighted T1/2 fibers L > 20µm multiplied by (aerosol concentration of fibers of L > 20µm): T1/2

có trọng số của sợi L > 20µm được tăng lên nhiều lần (nồng độ khí dung của các sợi L > 20µm)

Hình 3 Đồ thị dự đoán hồi quy của số lượng sợi với L > 20µm còn lại trong phổi sau 24 tháng

phơi nhiễm trong các nghiên cứu hô hấp mãn tính từ T1/2 có trọng số của sợi L > 20µm như đã được xác định trong các nghiên cứu độ bền sinh học qua đường hô hấp T1/2 có trọng số được

phát hiện là một biến độc lập tốt, giải thích 83% phương sai số lượng sợi (L > 20µm) ở trong

phổi Mối quan hệ được thể hiện trong những số liệu này là tuyến tính, nhưng để làm rõ, thời gian bán đào thải được biểu thị trên một phạm vi logarit

Dự đoán tuyến tính số lượng sợi L > 20µm còn lại trong phổi từ độ bền sinh học khi hô hấp

T 1/2 giai đoạn diễn ra chậm của sợi L > 20µm

Number of fibers L > 20µm remaining in the lung after 24 months exposure: Số lượng sợi L > 20µm còn lại trong phổi sau 24 tháng phơi nhiễm

Slow T1/2 fibers L > 20µm multiplied by (aerosol concentration of fibers of L > 20µm): T1/2 diễn

ra chậm của sợi L > 20µm được tăng lên nhiều lần (nồng độ khí dung của các sợi L > 20µm)

Hình 4 Đồ thị dự đoán hồi quy của số lượng sợi với L > 20µm còn lại trong phổi sau 24 tháng

phơi nhiễm trong các nghiên cứu hô hấp mãn tính từ T1/2 “giai đoạn diễn ra chậm” của sợi L > 20µm như đã được xác định trong các nghiên cứu độ bền sinh học qua đường hô hấp T1/2 giai đoạn diễn ra chậm” được phát hiện là một biến độc lập tốt, giải thích 86% phương sai số lượng

sợi (L > 20µm) ở trong phổi Mối quan hệ được thể hiện trong những số liệu này là tuyến tính,

nhưng để làm rõ thời gian bán đào thải được biểu thị trên một phạm vi logarit

Giá trị R 2 để phù hợp mô hình tỷ lệ dư lớn hơn một chút so với mô hình tuyến tính, và cả hai đều

có vẻ không lớn Tuy nhiên, do thực tế rằng R 2 của chúng tôi đo đạc số điểm dự đoán của từng con chuột đơn lẻ, không phải là con số trung bình Từ Hình 2 có thể thấy rõ ràng rằng giá trị được dự đoán bám sát chặt chẽ hơn với những giá trị quan sát được trong sự phù hợp mô hình tỷ

lệ dư hơn là sự phù hợp tuyến tính, đặc biệt là với số lượng sợi thấp hơn 0,6 × 106

Mối quan hệ giữa số lượng sợi với độ dài lớn hơn 20µm trong phổi với thời gian bán đào thải độ bền sinh học