有機物毒性作用機制

在水體毒理學中針對現在的有機物的性質分類出多種機制， 而大多 數 的 分 類 法 是 將 化 學 物 質 分 成 反 應 性 物 質 (Reactive) 與 非 反 應 性 物 質 (Non-reactive)兩類型。而非反應性物質(Non-reactive)又可分為非極性麻醉 型(nonpolar narcotic)和極性麻醉型(polar narcotic)，圖 2.4.1 是最常見的有機 物分類方式:

非極性麻醉型 (nonpolar narcotic) 非 反 應 性 有 機 物

(Non-reactive)

極性麻醉型 （polar narcotic)

親電型 （electrophilic nonelectrolytes)

前親電型（proelectrophilic nonelectrolytes) 反 應 性 有 機 物

(Reactive)

具氰基型（cyanogenic nonelectrolytes)

多機制型（multiple mechanisms)

圖 2.4.1 有機毒物的分類

(1)非反應有機物(Nonreactive)毒性機制

一般又可稱為麻醉效應毒性（Narcosis Effect），本機制符合辛醇-水係 數模式，即與親脂力有關，而親脂力屬於物理作用，其描述生物暴露於某 一程度的劑量內，當毒性物質移去，生物原有抑制反應因此消失，毒性呈 現可逆反應，該現象也因此可稱為可逆性生理效應 (reversible physiological effect)，在 Veith et al.(1983)^[43]的 fathead minnow(鰷魚)針對屬非極性麻醉 型工業化學物質的急毒性詴驗中，就觀察到這類可逆型的效應，該效應產 生與通常非共價鍵交互作用（non-covalent interactions）有關，即細胞膜內 的 脂 質 或 蛋 白 質 或 兩 者 間 的 凡 得 瓦 爾 力 的 交 互 作 用 (van der Waals interactions)^[44]瓦解有關。

現 今 工 業 中 所 使 用 的 有 機 化 學 物 質 大 多 是 屬 於 麻 醉 型 式 (narcotic mode)毒性物質^[45]，且又以非極性麻醉型有機物占的量又最多，下列針對 麻醉型有機物進行分類探討：

 非極性麻醉型 (Nonpolar narcotic or Narcosis I)

Schultz et al.(1998)^[46]的實驗結果發現，屬於這類型的化學物質所觀測 到的毒性會與 QSAR 模式之辛醇-水係數所預測到的毒性有良好的相關性，

換句話說，其毒性與辛醇與水分佈係數成正比，顯示毒性作用主要來自親 脂性，藉由覆蓋於細胞膜上造成生化通徑阻塞，或造成細胞膜的「非極化」

而形成毒性，因此我們可稱這類型有機物為「非極性麻醉」型。此外因為 這類型毒物的毒性與辛醇-水係數迴歸有較佳相關性的毒性，且毒性較與其 它類型毒物還要低，學者便將其定義成基線毒性（baseline toxicity），而常 見化學物質有烷類、醇類、醚類、苯類或帶有鹵素取代基等製藥業、農藥 和染料等工業常用的物質。Cronin and Schultz(1997)^[47]由其弧菌實驗中，

發現此類物質不發生生物性的反應，它們的毒性強弱和在作用位置（site of actionor reaction site）的濃度有關。

 極性麻醉型（Polar narcotic or Narcosis II)

Ren and Frymier (2002)^[48]認為這類型的化學物質毒性會較 Narcosis I 的毒性要高一些，而常見的毒物包含了的酚類、苯胺類、硝基苯類等。由 於這類毒物毒性較 baseline toxicity 還高，原因推測可能與其取代基的不同 或是取代機的數目有關。在 Jawecki and Sawicki(2002)^[49]則指出這類型毒 物主要是含有可強烈釋放電子的氨基或氫氧根的芳香族，其表現的毒性約 為 nonpolar narcotic compounds 的 2 倍以上，Liao et al.^[50]則認為其稍高的 毒性可能和電荷有關，而常見化學物質有脂肪胺、芳香胺、亞硝苯胺、啶 類和酚。

(2)反應有機物(Reactive)毒性機制

這類型有機物除了具有非反應有機物毒性機制即分子之疏水結構具 有麻醉效應毒性外，其官能基和生物體內所產生之化學變化為主要之毒性 來源，通常此類有機物質的毒性超過基線毒性，比非反應有機物還要毒。

Verhaar et al. (1992)^[51]發現 reactive compounds 的毒性會大於 baseline toxicity 有數個 order 以上。

反應性有機物其官能基具有親電性（Electrophile）能與生物體內之酵 素、反應位址之氨基及硫基產生鍵結、取代、錯合等之化學變化，促使養 分吸收、物質傳遞等新陳代謝循環之生化路徑因而受到破壞，造成生命功 能損壞。由於有機物質及生物體內之反應位址皆已產生化學變化，無法像 非反應有機物具有可逆性的效應，因此反應性有機物質是屬於「不可逆毒 性」。 Lipnick (1991)^[52]將反應性有機物分為四類，分別為反應性親電型毒 性 （Electrophilie toxicity）、反應性前親電型毒性（Pro-electrophilie toxicity）、

反 應 性 具 氰 基 型 毒 性 （ Cyanogenic toxicity ） 和 反 應 性 多 機 制 型 毒 性

（Multiple toxicity），而這四類代表生化作用如下:

 Electrophilie toxicity：

主要由於有機物擁有的親電基(Electrophilic group)和生物體內大型分

子上的硫氧基等親核部分(Nucleophilic moiety )，產生取代或相加反應而造 成毒性。

 Pro-electrophilie toxicity：

該類有機物原本為非反應性物質，但經由一連串生化作用，將原來物 質轉變為 Electrophilie toxicity 的物質。

 Cyanogenic toxicity：

由於毒物由水解或酵素活化放出氰酸離子而造成毒性。

 Multiple toxicity：

這類物質的毒性作用機制較為複推，可能是因為毒性的產生是必頇經 過數階段或多重作用而形成毒性的。