化学物联合作用combined effect of chemi-cals

多种化学物同时或先后作用于机体，对机体所引起的总效应。数种化学物对机体所产生的生物学作用与单一化学物有所不同。在机体中，这些化学物之间和它们与机体之间往往呈现十分复杂的相互作用，包括对吸收、分布、生物转化、排泄或毒效应的互相影响等。因此，在实际工作中，进行化学物的联合作用的卫生学评价对农药毒理学、工业毒理学、环境毒理学都具有现实意义。
作用方式 化学物的联合作用一般可分为四种作用方式： ❶相加作用(summation)。各化学物为化学同系物，具有相同的毒作用靶标器官，则其对机体产生的总效应，就等于各个化学物单独效应的总和。例如稻瘟净与乐果，许多刺激性气体如麻醉毒物多表现为相加作用；
❷协同作用。当两种化学物联合作用时，其中一个化学物可使另一化学物的毒性增强，其毒作用超过两者之和，也称增强作用或增效作用。例如苯硫磷与马拉硫磷、苯硫磷与乐果等；
❸颉颃作用。各化学物相互作用对机体产生的总效应，低于各化学物单独效应的总和。例如对硫磷与马拉硫磷，对硫磷与谷硫磷等；
❹独立作用。各化学物由于其各自毒作用受体、部位、靶器官的不同，所引起的生物效应也互不干扰，从而表现为各化学物的各自独立效应。例如酒精与氯乙烯等。许多研究结果证明，农药的联合作用多表现为相加作用。
作用机理 化学物对机体的联合作用机理极为复杂 ，至今仍在研究探讨。初步认为联合作用可能与酶的抑制、复能、诱导、化学物的相互竞争作用以及吸收、排泄等的影响有关。❶对酶的影响。例如氯化烃可以诱导肝微粒体酶系，增高酯酶活性，加速机体内有机磷农药的代谢率，降低其毒性； 又如已知马拉硫磷对哺乳动物是低毒的，因为哺乳动物体内有羧酸酯酶，能迅速地水解马拉硫磷，然而当苯硫磷存在时，它能抑制羧酸酯酶的活性，致使马拉硫磷显示出毒性。
❷竞争作用。当化学物以离子、分子或胶体状态参予循环时，主要与白蛋白结合。两种化学物同时存在时，常常争夺白蛋白。例如苯基丁氮酮可争夺已与杀鼠灵结合的白蛋白，使杀鼠灵在血浆中的浓度增高，抗凝血作用增强，使其毒性增高。又如敌枯双在体内代谢生成氨基噻二唑，可以取代辅酶Ⅰ 中的烟酰胺，形成辅酶Ⅰ的类似物，使辅酶Ⅰ失活。若同时给予烟酰胺，则可以与敌枯双的代谢物竞争辅酶Ⅰ，从而减弱了敌枯双的毒作用。
❸化学物的吸收、排泄可能受到另一化学物的干扰。在吸收过程中，一种化学物可以改变细胞膜的渗透性，使其他物质通过膜或其空隙时受阻，从而影响其他化学物的吸收。
评价方法 评价化学物的联合作用常用下述两种方法。
预期与实测LD₅₀的对比法 首先测出各化学物的LD₅₀，假设各化学物的联合作用是相加作用，计算出混合物的预期LD_50,其公式(自D.J.Finney)如下：

式中 A,B，……，N代表各化学物；a,b，……，n分别为化学物A,B，……、N各组分在混合物中所占的重量比例，所以a+b+……+n=1。通过动物试验测定出混合物的LD₅₀，然后再求出混合物的预期LD₅₀与实测混合物LD₅₀的比值。按比值的大小来确定化学物联合作用的方式。一般认为比值在0.4～2.5之间为相加作用； <0.4表示颉颃作用； >2.5表示协同作用。
如测得敌百虫经口LD₅₀为501毫克/千克体重，乙酰甲胺磷为353毫克/千克体重，敌百虫和乙酰甲胺磷的7:3混合物为630毫克/千克体重，可算出混合物的预期LD₅₀为445毫克/千克体重，比值为0.71，说明敌百虫与乙酰甲胺磷的联合作用为相加作用。
等效应线图法 利用两种化学物各自的等效应线与其混合物等效应线的关系，来判断两种化学物联合作用性质的方法。这种方法只能评价两个化学物的联合作用。用同种属动物，经相同途径给药，分别求出两种化学物的 LD₅₀及其95%可信限，然后以纵坐标表示A化学物的剂量范围；以横坐标表示B化学物的剂量范围。分别将两种化学物在纵坐标与横坐标上的LD₅₀值及95%可信限的上下限值连成三条直线（见图）。按混合物LD₅₀值中两个化学物各含的实际剂量，分别在相应的坐标线上找到各自的剂量位置。并由相应剂量点作垂直线，视其交点的位置进行评定。如交点落在两个化学物95%可信限的上下两条线之间，则为相加作用；落在95%可信限下限以下，则为协同作用； 落在95%可信限上限以上，则为颉颃作用。

等效应线示意图
（据刘毓谷等）

Su:相加作用；at:颉颜作用；S:协同作用

化学物联合作用

两种或两种以上的化学物同时或先后作用于生物体，其相互影响所引起的毒作用，称为化学物的联合作用。人们在生产或生活中所遇到的环境因素，常不是单一的。几个化学物可同时存在于生产环境中。生产环境中的化学物也可与生活环境中的吸烟、饮酒、药物等因素同时存在，起联合作用。此外，化学物还可与物理因素、生物因素以及社会因素有联合作用。本条主要阐述化学物之间联合作用的一般规律。
化学物对生物体的联合作用，按其剂量-效应关系的变化，大致有以下几种方式：
(1) 协同作用： 又分为
❶相加作用是指两种化学物联合作用时的毒作用为各单项化学物毒性的总和。多由于它们的化学结构比较近似，或属同系化合物，或对动物的毒作用相似，或均作用于同一器官、系统。例如丙烯腈与乙腈、氰化氢与丙烯腈、稻瘟净与乐果等。
❷增毒作用。当两种化学物联合作用时，其中某一化学物可使另一化学物的毒性增强，且其毒作用超过两者之和。例如稻瘟净与马拉硫磷、臭氧与硫酸气溶胶以及乙醇对铅、汞、四氯化碳、芳香族氨基、硝基化合物等均有增毒作用。
(2) 拮抗作用： 一化学物使另一化学物的毒作用减弱。例如酸与碱，二氯甲烷与乙醇以及药物中阿托品类对吗啡及毛果芸香碱等，它们之间有拮抗作用。
此外，还存在独立（或无关）作用这一表现形式，主要由于两种毒物的作用部位和机理不同。
化学物的联合作用可以在环境中或机体内发生。
在环境中，化学物之间发生物理-化学相互作用，使毒性增加或减少。例如，酸雾与碱气溶胶的中和作用； 甲基肼与氧作用产生无毒的甲烷和氮； 多种气体在紫外线作用下相互作用，形成光化学烟雾，后者毒性比单一气体为大。
在机体内，化学物可以在吸收、分布、排泄以及生化转化过程中发生相互作用。在吸收过程中，化学物可以改变细胞膜的结构，从而影响膜的渗透性，使其他物质通过膜或其空隙的弥散受阻，或载体运转受抑制。化学物还可改变体液的pH，从而影响其他物质的吸收。
不少化学物当以离子、分子或胶体状态存在于循环中时，主要与白蛋白结合。两种化学物同时存在时，往往竞争白蛋白，如一种化学物从另一有毒化学物上竞争已结合了的白蛋白，使有毒化学物在血浆中的浓度增加，从而增加了它的毒性。例如与白蛋白结合的杀鼠灵被苯基丁氮酮所取代时，则杀鼠灵的抗凝血作用大大增加。
在排泄过程中化学物也有相互作用，例如苯巴比妥可加速大鼠体内甲基汞经胆液排出，而减少其在体内的负荷。
在化学物生化转化过程中，也往往由于两种化学物相互作用，使毒性增加、减少，有时没有改变。例如氯化烃可以诱导肝微粒体酶系，使酯酶的活性增高，从而使进入人体的有机磷酸酯农药 （如对硫磷）的代谢率加速。再如羧酸酯酶能催化马拉硫磷水解，从而起到解毒作用。如果苯硫磷(EPN)先进入机体，它可抑制羧酸酯酶，致使马拉硫磷的毒性增加。
通过测定单一化学物和混合物的LD₅₀，可以初步判断联合作用的方式。在此基础上，进行混合物的亚急性和慢性试验，阐明联合作用的发生机理，对提供接触混合物的预防措施有很大帮助。
目前常采用计算混合物LD₅₀的方法来判断混合物联合作用的方式，要点如下：
❶按LD50常规测定方法，分别测得各受试化学物的LD₅₀。
❷按各化学物的等毒性比例混合。例如化学物A的LD50为100mg/kg，化学物B的LD50为400mg/kg，则混合物中A、B等毒性的重量比应为1:4，即混合物中A占1/5,B占4/5。
❸测定混合物的LD50，可以A和B各自LD50的1/2之和的剂量组作为中组，然后按等比级数向上、向下推算几组，与单项化学物LD₅₀测定的设计相同。如估计可能是相加作用，可向上、向下各推算两个组； 如可能是增毒作用，则可向下多设几个组； 如可能是拮抗作用，则可向上多设几个组。
❹混合物的LD50计算方法与单项化学物相同。由于混合物中各化学物有一定的比例，只要将上述剂量乘各化学物的比例，即可分别求得各毒物的剂量。
❺评价混合物联合作用的方式，可用下列公式计算混合物的预期LD50，然后求预期LD50与实测LD50的比值，按比值的大小来确定化学物联合作用的方式。

式中： a,b，……n分别为A,B……N各组份在混合物中所占的重量比例，a+b+……+n=1
如以上面
❷所述代入式中，其预期LD50应为：

根据预期LD₅₀与实测LD₅₀的比值来确定混合物的联合作用方式，目前可有两种标准，兹列入下表作参考。

确定联合作用方式的比值

	拮抗作用	相加作用	增毒作用
Smyth,HF Keplinger,ML	<0.4 <0.57	0.4～2.70 0.57～1.75	>2.70 >1.75

表中数值由Smyth,HF等将27种化学物配成350对混合物，Keplinger,ML等将15种农药(有机磷、有机氯及氨基甲酸酯)按其等毒性配成100余对混合物，分别求得预期LD50和实测LD50。然后，经统计学处理求得预期LD₅₀与实测LD₅₀之比值。
此外，还可利用等效应图判断两种化学物联合作用的特性。
在方格纸上画出坐标，纵坐标上标出A的LD50(或LC₅₀，以下同)及其95%可信限，横坐标上标出B的LD₅₀及其95%可信限，然后在A、B毒性参数的相应点之间作连线，如图。若实测混合物的LD50落在等效应线的可信限范围以内(图中线2与3之间)，则为相加作用；落在可信限范围以上(线3之上)为拮抗作用； 落在可信限范围以下(线2以下)为增毒作用。

举例： 某实验结果如下表

丙烯腈与乙腈的急性联合毒性

毒物 名称	单一毒物测定		联合毒物测定*
	LC50 (mg/m3)	95%可信限	LC50 (mg/m3)	95%可信限
丙烯腈 乙腈	571 9,651	450.2～709.9 7,930～11,700	5,200	4,457～6,067

^*联合测定配比浓度： 丙烯腈307.6mg/m³，乙腈4,892.4mg/m³。
根据表内结果制等效应图。C为两者联合作用LC50中丙烯腈与乙腈的配比浓度 (即丙烯腈为307.6mg/m³，乙腈为4892.4mg/m³)，从O点在等效应图上的位置，可知两者的联合作用为相加作用。
在动物实验中观察毒作用时，常采用ED50、死亡率、麻醉以及生理、生化等不同指标来评价混合物联合作用，而联合作用的方式又可随观察指标的不同而有差别，因此，实验结果不宜任意外延。
化学物的联合作用是一个比较复杂而目前尚未完全解决的问题。在实际工作中，对各种气体、蒸气、气溶胶同时存在的环境进行卫生学评价，较单一化学物困难得多。但这项研究对劳动卫生学、工业毒理学、食品毒理学、环境毒理学等都具有现实意义，应予以重视。