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化学物联合作用
 
摘要: 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。



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①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。②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:①按LD50常规测定方法,分别测得各受试化学物的LD50。②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。③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。④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。⑤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②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。

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  • 发布时间: 2013-01-06
  • 更新时间: 2013-01-06

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