第二章 文獻回顧
2.6 混合毒性
2.6.1 聯合效應
混合毒性理論的發展已有數十年的時間，研究者致力於開發預測化學物混毒效應的 方法。最早在 1939 年，Bliss 以 Probit 模式畫出毒物的劑量反應曲線（dose-response curve）， 並且依兩毒物之曲線平行與否，首先提出混合毒性作用所產生的兩種基本聯合效應
（joint effect）：相似作用（simple similar action）和獨立作用（independent joint action）
。兩個化學物混合若為相似作用，表示兩者有相同作用機制，不會影響彼此的毒性；若 是獨立作用，意即兩者有不同的作用機制，但是並不會干擾彼此在生物反應位置（reaction site）的作用。
在 1952 年，Plackett and Hewltt (1952)擴展 Bliss 的理論，根據混合毒性作用的相似 性和獨立性與化學物之間交互作用的關係，提出四種聯合效應的型式（表 2.6.1）。以兩 化學物影響相同生理系統與否分為相似（similar）和不相似（dissimilar）。若兩化學物為 相似作用，混合後的效應來自兩者貢獻的毒性相加（additive）。以一化學物會改變另一 個在其生化反應位置的作用與否，分為交互作用（interactive）和非交互作用
（non-interactive）。若兩化學物有交互作用，使得混合效應大於毒性相加，則稱為協同 作用（synergism），反之，則稱為拮抗作用（antagonism）。
之後於 1985 年，Christensen and Chen (1985)延伸 Plackett 和 Hewltt 的理論，使其可 應用於探討多種化學物的非交互作用混合效應，並可使用 Probit、Logit 和 Weibull 三種 劑量反應模式。
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表 2.6.1 四種聯合效應型式
Similar Dissimilar Non-interactive Simple similar Independent
Interactive Complex similar Dependent
2.6.2 混合毒性預測模式
預測非交互作用混合物毒性的兩個常用參考模式（reference model）為 Loewe 和 Muischnek 提出的濃度相加（concentration addition, CA）模式以及 Bliss 提出的獨立作用
（independent action, IA）模式。CA 表示毒物機制相同，有相同的作用位置，可用數學 式表示：
而不同作用機制相混時，雖然不完全符合 CA，但仍優於 IA 的預測。Backhaus (2004) 用綠藻（Scenedesmus vacuolatus）進行作用機制相同的除草劑之混合毒性試驗，發現 CA 及 IA 都有很好的預測效果。然而，Olmstead andLeBlanc (2005)用水蚤（Daphnia magna）
對機制相同的多環芳香烴的混合毒性試驗，卻發現 CA 高估混合毒性效應，反而 IA 預
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測效果較佳。因此大部分的研究都會同時使用 CA 和 IA 兩個模式，來預測化學物的混 合毒性效應並比較兩模式的預測能力。Cedergreen et al. (2006)選四種試驗生物評估抗真 菌劑和八種殺蟲劑的混合毒性效應，並且比較 CA 及 IA 模式的預測能力。結果發現，
當毒物的的劑量反應曲線的斜率為 1.25 時，CA 與 IA 模式的預測能力幾乎相同；若斜 率小於 1.25，IA 預測力較佳；反之，CA 則為較適當的預測模式。
Chen and Chiou (1995)以 Microtox 對非反應性及反應性有機物進行混合毒性試驗。
結果發現，當兩非反應性有機物的斜率相近，意即兩劑量反應曲線平行，則混合後大多 數產生相加作用。若劑量反應曲線非平行，則會產生 complex joint action 現象，也就是 斜率大的毒物會大幅減弱另一個斜率較小的毒物之毒性。當混合物含有反應性有機物時，
混合毒性效應多為拮抗作用，而且由於作用機制不同，導致預測效果不佳。Chen and Yeh (1996)用 Microtox 研究反應性有機物的混合毒性，並且根據作用機制將有機物分為四類：
親電型毒性、前親電型毒性、具氰基型毒性和多機制型毒性。結果顯示，機制相同的有 機物混合時，產生相加作用或拮抗。不同機制且兩種有機物的劑量反應曲線斜率甚小時，
發生協同的機率很高。若兩種有機物斜率為一高一低時（斜率比大於 1.5），明顯產生拮
抗效應。
2.6.3 抗生素之混合毒性效應
近年來，水體環境中殘留的抗生素對生態造成的影響已受到重視，許多文獻研究這 類藥物對水體生物的急慢毒性。然而，環境中同時存在多種抗生素，混合後可能產生更 強的毒性效應，因此評估風險時不可忽視混合毒性。
目前探討抗生素混合對水體生物影響之研究極少，而且大部分是以作用機制相同的 藥物相混。Backhaus et al. (2000)將十種喹諾酮（quinolone）類藥物混合，對海洋螢光菌
（V. fischeri）進行 24 小時試驗，結果顯示符合 CA 模式預測。另外，作者也發現以 NOEC 濃度混合下仍會嚴重抑制螢光菌生長。Zou et al. (2012)使用另一種海洋螢光菌（P.
phosphoreum）
，並將七種磺胺（sulfonamide）類抗生素分別和增效劑 TMP（trimethoprim）23
混合，發現急毒試驗結果都是拮抗作用，而慢毒試驗卻產生協同作用。作者利用定量活 性關係（QSAR）和分子對接（molecule docking）方法證明這是由於磺胺類抗生素在急 毒和慢毒混合時，和不同的受體蛋白質（receptor protein）結合所致，因為暴露時間長 短的作用機制不同，所以產生不同混毒效應。De Liguoro et al. (2009; 2010) 用水蚤（D.
magna）
探討磺胺類抗生素兩兩混合之毒性效應，透過 isobologram 可發現皆為拮抗作用。Christensen et al. (2006)研究養殖漁業使用的五種抗生素之混合毒性，其中三種藥物的機 制為抑制蛋白質合成，其餘兩種為抑制 DNA 複製，並且以月芽藻和活性污泥微生物進 行試驗。從 isobologram 可知大多數不符合 CA 或 IA 模式的預測，而且月芽藻的混毒能 產生協同、相加和拮抗三種不同的作用，無法歸納出機制和混毒效應的相關性，因此認 為生物利用度（bioavailability）可能是影響的因素。另外，活性污泥微生物的混毒則皆 是協同作用。Hagenbuch et al. (2012)選擇三種廣泛使用的抗生素，對兩種海洋矽藻 C.
closteriumc 和 N. ramosissima 進行混毒試驗。結果發現對 C. closteriumc 皆為協同，而對 N. ramosissima 則是相加作用，但是並沒有探討作用機制的影響。Yang et al. (2008)選十
二種抗生素，試驗物種為月芽藻。抗生素依照同類別、不同類別和常用的藥物分成三組，將同組的藥物兩兩混合，並使用總毒性單位判斷混毒效應。同類別和常用抗生素的混合 毒性幾乎都是協同作用，只有磺胺類相混產生相加作用，而不同類別混合，多數為相加，
拮抗和協同則占少部分。若以作用機制相同與否分類，相同機制抗生素大部分產生協同，
僅兩組為相加作用。不同機制混合，則是出現三種效應，其中大部分為相加作用。另外，
十二種抗生素以同濃度混合，其毒性單位接近 20，為強烈拮抗作用。
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