第二章 文獻回顧
2.5 混合毒性
2.5.1 非交互作用(Non-interactive)及交互作用(Interactive)
混合毒性的研究早期由 Bliss (1939) 首先提出辨別混合毒性作用的量 化方法，針對單一毒性物質配合 probit 模式(常態分布函數)得到劑量-反應 曲線，依照曲線的平行與否來判定化學物質的混合毒性，並將毒性作用分
成二種:
(1) 簡單相似作用(Simple similar action, simple joint action or concentration/
dose addition)：用來描述混合過程中化學物質間不會交互影響，且各化學 物質各會提供等比例的毒性單位，可用於了解同分異構物(isomer)和結構相 似物(analogue)。
(2) 簡單非相似作用(Simple dissimilar action, simple independent action or response addition)：指化學物質間不會影響彼此的在生物反應位置(reaction site)產生的反應，活體動物所受的毒性是各混合物的總和，而反應相加 (response addition)指生物產生的毒性反應必須等到毒物的劑量大於生物容 忍度才會顯現出來。
Plackett & Hewltt (1952) 提出擴充 Bliss 的理論，討論混合毒性作用的 相似性(similarity)和獨立性(independence)與毒性作用的關係，並使用二維 的常態分布函數計算，明確地定義出四種反應作用的型式:
(1) 以兩化學 品首要 反應的作用 位置和 型式的相同 和不同 可分為相似 (similar)和不相似(dissimilar)
(2) 在兩化學品前提下，其中一個化學品是否會或者不會去干擾另一化學 品 所 引 發 的 生 化 反 應 ， 而 可 分 為 交 互 作 用 (interactive) 和 非 交 互 作 用 (Non-interactive)
而基本上 Plackett & Hewltt (1952) 提出的混合毒性理論即是以非交互作用 形式的混合理論 (Non-interactive multiple toxicity theory) 為主，此理論表 示只討論化學物質與生理系統間的作用，而不討論化學物質間的作用，當 只討論兩種化學物質共同導致反應的發生，稱此特殊的反應為共同效應 (joint effect)。
Christensen & Chen (1985) 年再擴充 Plackett & Hewltt (1952) 的理 論，使其可應用於多維的混合毒性效應，並假設基本條件為皆為非交互作 用(Non-interactive)，遵循非交互作用理論 (Non-interactive multiple toxicity theory)。
但在近年來，有許多文獻也從化學反應和生化反應方面去研究混合毒 性 的 效 應 ， 即 表 示 有 些 毒 性 研 究 發 現 化 學 物 間 有 可 能 產 生 交 互 作 用 (interactive)，也就是在兩化學物間會互相干擾，進行反應產生新物質而對 毒性造成其他影響。Chen & Yeh (1996) 研究結果發現 malononitrile 與反應 性醛混合時，會產生明顯的協同情形；Lin et al. (2003) 將 Chen & Yeh (1996) 之研究結果作進一步分析，並利用高效率液相層析儀 HPLC 作為偵測儀 器，發現當 malononitrile 與長鏈醛同時存在時，醛易被 O2 氧化形成 carboxylic acids，此反應的生成物 pH 值極低，造成 Microtox 螢光菌的發光 抑制率上升，使得混合結果為毒性協同的現象。而 Lin et al. (2004) 對混合 毒性的研究中也提到，phenol 和 aniline 的二元混合中，可能也由於酸鹼中 和的化學反應而使實驗的毒性結果比預測的毒性來的低。以及在 Chen et al.
(2010) 利用枯草芽孢桿菌所進行的三種苯二酚毒性化學物的混合毒性試 驗中，也提到了鄰苯二酚和對苯二酚混合時，會產生一種強親電性、強反 應性、會和蛋白質硫醇基反應的醌類物質，使得混合毒性呈現協同效應，
但與間苯二酚一貣混合的組別卻不會發生此種反應，而作者也把會產生醌 類物質的反應歸納為鄰苯二酚和對苯二酚產生了交互作用，如此一來，並 不符合混合毒性研究中非交互作用的假設。並且在 aniline 類的毒化物方 面，有部份也有降解的情況發生，在 Gosetti et al. (2010) 對 4-chloroaniline 的陽光降解毒性研究當中，有提到 4-chloroaniline 經由陽光照射後，會降 解產生複雜的聚合物，使得含有 4-chloroaniline 的廢污水排放更加複雜，
原物質和降解物混合之後的毒性也難以掌握。而在 Neuwoehner et al. (2010) 對農藥 diuron 所進行的降解毒性研究中，也提到了 diuron 會降解成 aniline 類的物質，並且降解物和原物質對藻類和水蚤所表現的毒性機制不同，顯 現出更複雜的混合毒性效應。因此，化學物在混合毒性研究中的複雜表現 使得預測混合毒性所要考慮以及研究的層面更多更廣。
2.5.2 混合毒性研究之重要性 論為 Concentration addition (CA) 以及 Independent action (IA)。CA 表示混 合的毒物機制相同，毒性物質在生物體上作用位置相同，CA 的觀念可用 在預測有機物的混合毒性這領域上，許多學者認為 Concentration addition(CA)模式擁有較高的預測能力，至於 IA model 則往往會低估混合 毒性 (Greco et al., 1995)。Broderius et al. (2005) 文獻中以 fathead minnow 作為有機物混合毒性試驗物種，以混合毒性結果比較 CA 與 IA model 的預 測能力。結果發現相同機制的毒性物質混合時，適用於 CA model，並且當 反應物質與其他作用機制毒物混合時，CA 預測出的毒性結果大部分較符 合實際實驗的結果，此結論與其他文獻結果ㄧ致，皆認為 CA 是個較恰當 的預測模式。Backhaus et al. (2004) 對殺蟲劑和抗菌劑進行的 Microtox 混
合毒性試驗，以及 Olmstead & LeBlanc (2005) 利用 Daphnia magna 對多環 芳香族的混合毒性試驗皆發現 CA model 對混合毒性的預測有高估的現 象，Arrhenius et al. (2006) 也發現 CA model 有高估毒性的現象，而認為 CA model 較適合用於環境風險的評估上。
但是在 Cedergreen et al. (2006) 用四種試驗物種對殺蟲劑和抗真菌劑 的混合毒性結果，評估 CA 及 IA model 的預測能力。Cedergreen 多考慮了 相似係數(λ)，其比較結果發現，當毒物的劑量-反應關係曲線(sigmoid log-logisitic dose-response curve)斜率落在 1.25 時 IA 與 CA 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。
在 Lin et al. (2004) 對 14 種非反應性有機毒化物做二元混合的毒性試 驗結果中發現，這些非反應性的毒性物質混合後多呈現相加性(additive)的 毒性反應。而在不同機制毒物間的混合試驗，Chen & Chiou(1995) 對非反 應性及反應性有機物，以 Microtox 做混合毒性研究。其結果發現，非反應 性有機物彼此的混合，若此兩種有機物具有近似平行的劑量-反應曲線，則 發生毒性減弱的機率最大;而非反應性和反應性有機物混合時，由於有機物 間兩種機制毒性反應位置差別大，故其實驗結果大致上為毒性消減作用 (antagonism)。Chen & Yeh (1996) 針對反應性有機物的混合情形做研究，
將反應性有機物依 Lipnick (1991) 的毒性作用機制分類將反應性有機物再 細分為四類(反應性親電型毒性、反應性前親電型毒性、反應性具氰基型毒 性和反應性多機制型毒性)。研究結果發現，機制相同之反應性有機物混合 時，以發生毒性相加及毒性減弱為主;不同機制且兩種反應有機物的劑量-反應曲線斜率甚小時，則出現毒性加強(synergism)的機率很高。而當此兩 種反應有機物中一者其劑量-反應曲線斜率為高時，易呈現毒性減弱的效 應。
本研究選取反應性毒化物與極性麻醉性毒化物做 Microtox 混合毒性 試驗，和上述文獻中的混合毒性結結果做比較，探討毒性物質的劑量-反應
曲線斜率和混合毒性效應間的關係是否和上述文獻中的結果一致。反應性 物質選用醛類及腈類作研究，極性麻醉性物質則選擇重要的化工原料-含鹵 素取代基之苯胺類。