半数效应浓度 简介 EC50的求法 能引起一半受试生物某种效应变化的浓度

简介

半数效应浓度（median effect concentration；EC50）能引起50%受试生物某种效应变化的浓度。通常指非死亡效应。半数效应浓度与实验时间有关，常用24小时、48小时或96小时EC50表示。用来确定半数效应浓度的实验生物要有明显的反应特征，便于判断，如反应迟钝、运动能力降低，或有其他明显的生理、行为的改变。半数效应浓度可比较快速地判断被试物质对受试生物可能产生的影响，为进一步做慢性毒性研究提供参考。

EC50的求法

通常在用菌落直径法求EC50时需要作一条回归方程。

以菌丝净生量计算不同质量浓度药剂对各菌株生长的抑制率。计算公式如下：

抑制生长率(%)=（对照菌落直径-处理菌落直径）/(对照菌落直径-菌饼直径）×100%

真菌测得的数据以浓度取自然对数e的对数为横坐标，通过查生物统计机率值换算表，以抑制率对应的几率值作为纵坐标，求出每个试验浓度的回归方程和相关系数R，以抑制率为50%时对应的几率值求出EC50的值以及其95%的置信区间。

机率值就是几率的单位，共分为1-40，其实质就是正态分布的平均数加减标准误所得的数值范围，投射在肩线常态等差点上各个常态等差，就代表不同的死亡率，这样就可以把死亡率的累计曲线用常态等差来计算，从而化成直线。

应用GraphPad Prism 5.0软件计算药物的EC50

药物的量－效关系分析是药效评价中的基本分析之一，是以药效实验所得数据为基础而对药物作用进行科学评价的一种方法。药物的量－效关系反映了药效作用的剂量依赖性，因而可为药物使用剂量的确定提供依据。半数有效浓度(EC50)是指在药效实验中药物对相应症状产生50%最大效应时的浓度，为药效评价中的重要指标，其分析方法也属药物的量－效关系分析范畴。现行的EC50计算方法，根据原理可分为两类:一类是绘制曲线读点法，另一类是几率单位加权回归法。下面介绍应用GraphPad Prism 5.0软件计算EC50的方法。GraphPad Prism 5.0软件是由GraphPad Software公司开发的基础生物统计及绘图综合软件，于2007年8月推出，其对生物统计方法进行了更合理细致的分类。GraphPad Prism 5.0软件在计算EC50方面比人工绘图读点法更精确、快捷，并可重现，它能根据量－效关系方程：Y=Bottom+(Top-Bottom)/(1+10^((LogEC50－X)*HillSlope))，对数据进行拟合，直接得到量－效曲线和EC50。与其他统计学软件相比，该软件在使用过程中无需人工对数据进行标准化或加权回归，能真实再现实测值，操作简便，结果直观、全面、准确，可广泛用于药物的量－效关系研究及量－效曲线的绘制。

采用曲线读点法计算EC50，是通过手工绘制作图或利用统计学软件拟合量－效曲线，进而确定量－效曲线的基线位置(Baseline)和最大效应位置(EMAX)，在基线和最大效应值平均值处作X轴平行线，与量－效曲线相交，再自交点作X轴垂线，其在与X轴上的截距即为EC50值。该方法的优点是完全遵循量－效曲线的走势，但因手工作图易出现偏差以及以指数为坐标的X轴为非线性轴，手工作图读点法所得结果仅仅是一个接近真实结果的估测值；此外，常用统计学软件在拟合EC50曲线和读点过程中也存在诸多不便，如无法同时获得EC50和曲线。而另一种较常用的EC50计算方法是几率单位加权回归法，如经典的Bliss法或以Bliss法为原理开发的工具或软件，其将反应率转化为几率单位，并予以数学纠正，再进行加权回归，得出校正后的线性方程，从而计算出EC50。此方法的优点是能够得到校正线性方程，且可带入数据进行运算，编程的几率单位法工具还可使计算过程简单化，而处理过程需要加权回归，并不能完全再现实测结果，其结果也仅是接近EC50真实值的估计值。此外，以往处理药效实验数据的方法大多存在着各种不便，如陈俊秀等早期采用的计算器编程法，操作繁琐，对操作者的经验要求高，总步骤达38步之多，且数据处理过程中的错误和结果的偏差不易发现。而应用GraphPad Prism5.0软件处理药物的量－效关系数据并计算EC50时，步骤简单，可直接复制常见文档中的数据，且处理过程中的图表和数据直观清晰，有效避免了错误的发生。其中，在数据输入设置上，可根据数据处理要求，选择不同的数值，包括平均值、中位数或每个重复值，而误差自动计算功能可选择标准差、标准误、95%置信区间和实际数据范围进行计算和表示。在原理上，该方法与经典的量－效曲线绘制和读点法相一致，曲线的拟合绘制符合统计学规律，读点无需估计，结果准确，并能够直接输出。在结果输出上，除了文中截取的关键数据和结果外，该软件还可直接输出计算结果的标准差、95%置信区间及曲线的拟合优度，并同时得到能够复制到常用文档中的量－效曲线图。熟练操作的情况下，该方法的整个处理过程仅需约0.5min即可完成，比周一平介绍的软件处理过程更简单。可见，此法简捷、易操作，能够胜任大批量药物筛选时的数据处理，是较为理想的EC50计算工具。在实验数据的处理过程中，常会遇到量－效曲线的基线位置并不位于X轴、最大反应值也不位于100%反应率位置的情况。对此，一般处理方法是，将数据标准化，使其在Y轴方向伸展以尽量充满整个图表。而GraphPad Prism 5.0的处理方法为，直接运算并重新定义Top值和Bottom值，无需人工对数据进行标准化。因为数据的标准化程度不同，所得EC50值可能会出现误差，并不一定与Y为50%时所对应的药物浓度相一致。而经GraphPad Prism 5.0处理数据后所得EC50则定义为Y是Top值和Bottom值的平均值时所对应的药物浓度，如果在数据处理时将曲线标准化到Bottom值为0及Top值为100%时，EC50就是曲线上Y为50%时所对应X轴上的浓度值。[1]