所有毒理學實驗設計都必須符合隨機、對照、重復三個基本原則。
(一)隨機的原則
隨機化( randomization)是指在抽樣時,使總體中每一個體都有同等的機會被抽取;在分配樣本時,確保樣本中的每一個體都有同等的機會被分入任何一個組中。隨機化的目的是使樣本具有極好的代表性,使一切干擾因素分配到各組時只受純機遇抽樣誤差的影響,而不受實驗者主觀因素或其他偏性誤差的影響。在進行毒理學動物實驗時,動物必須隨機分組,最常用的方法是完全隨機或隨機區組的方法。完全隨機即將研究對象隨機地分配到各個處理組中,可通過隨機數字表或抽簽的方式進行。隨機區組即將可能影響實驗結果的非處理因素均衡地分配到各組,如動物體重、性別等,具體做法是將條件相近的實驗對象配成一組(配伍組) ,再將每個配伍組中的實驗對象隨機分配到各個處理組中。隨機不等于隨便、隨意,在動物分組時若不采用適當的隨機方法,而是抓取動物隨意放在各組,不能排除動物機敏性等因素對選擇動物的影響,不能滿足隨機化的要求。
(二)對照的原則
對照( contro1)是指在實驗時針對實驗組設立的可以對比的組。對照的意義在于通過對照鑒別處理因素與非處理因素的差異及處理因素的效應大小,消除和減少隨機化原則所不能控制的抽樣誤差及實驗者操作熟練程度等所造成的差異。毒理學實驗中常用的對照形式有以下幾種。
1. 未處理對照(空白對照) :即不施加任何處理措施,用于確定實驗對象生物學特征的本底值,進行質量控制。
2. 陰性對照:不給要研究的處理因素,但給以其他的實驗因素,以排除這些實驗因素的影響。常用的陰性對照是溶劑/賦形劑對照,以此作為與染毒組比較的基礎。陰性對照除了要研究的因素外,其他處理應和實驗組完全相同。對照組與實驗組必須在同時、同地、同條件下進行處理,否則就失去了對照的意義。
3. 陽性對照:用已知的陽性物檢測實驗體系的有效性。陽性對照組的實驗因素與實驗組應盡可能一致,如與受試物采用相同的溶劑、染毒途徑及采樣時間。對于變異較大的實驗,必須設置陽性對照組。當同時進行的陽性對照組不能得到陽性結果時,說明此次實驗質量有問題,全部數據無效,必須重新進行實驗。有些文獻中,在需要設置陽性對照組的實驗(如遺傳毒理學、致畸、致癌和致敏實驗等)中,未設置陽性對照,或陽性對照的結果明顯不合理,此時的實驗結論是不可信的。
4. 自身對照:同一研究對象自身處理前后互為對照。采用這種對照時,要求研究因素處理前后的實驗條件必須一致,觀察指標應是穩定的。有些文獻中,在實驗過程中觀察指標本身可能有變化的情況下,仍用自身對照,不能說明是非研究因素(如動物周齡、季節等)還是研究因素的作用。
5. 歷史性對照:同一實驗室過去多次實驗的對照組數據組成的歷史對照可用于實驗室質量的控制和保證。過去的研究資料可用于研究結果的比較,但需注意資料的可比性。
(三)重復的原則
重復( replication)是指實驗組和對照組應有一定數量的重復觀察結果。隨機原則能在很大程度上抵消非處理因素所造成的偏性,但不能全部消除其影響。當觀測的結果具有變異性時,為了顯示隨機變量的統計規律性,必須有足夠例數的重復實驗數據。重復的原則大多數情況下通過各組適宜的樣本量來體現,樣本量越大,越能反映客觀、真實的情況。樣本量應考慮到統計學的要求,在保證實驗結果可靠性的前提下,選擇適宜的樣本量,以控制實驗規模和成本。
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