Sammenfatning

Statistisk analyse og biologisk tolkning af toksicitetsdata

I dette projekt er det undersøgt hvordan man ved at anvende egnede statistiske metoder kan optimere anvendelsen af eksisterende eksperimentelle toksikologiske og økotoksikologiske data for pesticider. Projektet beskæftiger sig overvejende med sigmoide dosis-responsmodeller, såvel symmetriske som asymmetriske. Disse er anvendt på både på data med kontinuerte udfald, som for eksempel resultater af test med vækst af planter, mikroorganismer eller dyr, og test med binære udfald, som for eksempel antallet af døde eller immobile dyr. Dosis-responskurver er karakteriseret ved enten at være monotont stigende eller faldende fra en øvre/nedre asymptote til en nedre/øvre asymptote. Man er ofte interesseret i at bestemme den dosering eller koncentration, der medfører en virkning/effekt som ligger midt mellem doseringskurvernes øvre og nedre asymptote. Denne dosering eller koncentration benævnes EC50, ED50, LC50 eller LD50 afhængigt af om man anvender koncentrationer (EC50, LC50), doser (ED50, LD50) og om man er interesseret i letale (LC50, LD50) eller andre typer af effekter (EC50, ED50). Kvantificering af toksicitet i administrativ sammenhæng er ofte knyttet til EC50/LC50/ED50/LD50, og inden for økotoksikologien også til de doser/koncentrationer, der giver 10% effekt (EC10/LC10/ED10/LD10). Disse værdier er alle estimater, der baserer sig på en matematisk beskrivelse af dosis-respons forløbet samt en statistisk kvantificering af variansen på estimaterne hørende til kurvebeskrivelsen. Kvantificering af lave effekt-niveauer er også vigtige inden for humantoksikologien, men her benyttes ofte variansanalyse for at finde den såkaldte NOEL (No Observable Effect Level),. Herved udnytter man ikke hele dosis-respons forløbet, og en langt bedre dataudnyttelse kan opnås ved at forlade denne praksis og i sted bruge regressionsanalyse. Det skal nævnes, at man af og til opnår resultater, der udviser ikke-monotone kurveforløb. Denne type resultater komplicerer definitionerne af estimater som EC50/LC50/ED50/LD50, og denne type data er behandlet særskilt i rapporten.

De udførte simuleringer af eksisterende dosis-respons kurver påviser, at præcisionen af toksicitetsparametrene bliver forbedret ved at sænke antallet af gentagelser indenfor doseringerne og i stedet udvide antallet af doseringer. Dette er særdeles relevant i praksis, da man ofte vil have have begrænsninger i antallet af forsøgsenheder på grund af plads eller økonomi. I det foreliggende datamateriale påviste vi desuden, at for EC50 fås stort set samme værdier og usikkerheder uanset om der benyttes en symmetrisk eller en asymmetrisk dosis-responskurve. Derimod kan valget af model få en betydning for estimation af effektkoncentrationer, der er placeret i yderenderne af kurven (fx EC10 og EC90).

Ved statistisk analyse af kontinuerte responsdata er det vigtigt at undersøge, om der er variansheterogenitet i datasættet. For de datasæt hvor dette var tilfældet, er der i denne rapport benyttet den såkaldte Box-Cox transformation af såvel venstre som højre side af regressionsmodellen med henblik på at sikre, at variansen på responsen er konstant uanset responsniveau. Selve parameterestimaterne, f.eks. EC50 og EC10, ændrer sig ikke synderligt, hvis man analyserer data uden at tage højde for variansheterogenitet. Derimod vil usikkerheden på EC50 og EC10 være påvirket, og usikkerheden på parametrene bliver ikke bestemt korrekt. Det samme gør sig gældende, hvis man fejlagtigt analyserer binomialfordelte data, som om de er kontinuerte. Da ikke blot de nævnte parameterestimater, men også den tilhørende usikkerhed er af afgørende betydning for de vurderinger man foretager i forbindelse med pesticiders registrering, er det bydende nødvendigt, at data analyseres med de korrekte statistiske analyser..

I rapporten behandles også semi- og ikke-parametriske analyser, dvs. analyser hvor der ikke på forhånd er nogen klar forestilling om, hvorledes dosis-responsforløbet bør modelleres. Ligeledes indeholder rapporten en gennemgang af problemstillinger, der opstår med dosis-responskurvers forskellige nedre og øvre asymptoter samt problemstillinger vedrørende sammenligning af data fra forsøg med flere forskellige responsvariable. Som eksempel anvendes et to-generationers reproduktionsforsøg med rotter designet til at blive analyseret efter NOEL principper. Her viste en analyse med en log-logistisk model, at der var store forskelle mellem NOEL og en bench mark dosis baseret på dosis-responsmodellen.

Flere af de i dag anvendte statistiske metoder til vurderingen af toksikologiske og økotoksikologiske data i administrativ sammenhæng er ofte utidssvarende – og i visse tilfælde endda ukorrekte. For at ændre den gængse praksis kræves det at de regulerende myndigheder presser på i internationale fora. De statistiske analyser, der er gennemført i denne rapport, kan danne det videnskabelige grundlag for at foreslå ændringer af gammel, men velgennemprøvet praksis, således at det fulde potentiale af resultater af eksisterende toksikologiske og økotoksikologiske tests udnyttes. Dette kan f.eks. være ved at revidere fastlåste meninger om antallet af gentagelser i regressionssammenhæng og ved at sikre at datas beskaffenhed (binomialt eller normalt fordelte data) analyseres med korrekte statistiske metoder.