第三章 基本理論
3.2 混合毒性理論
3.2.1 反應性毒物反應機制
對於許多有機物，當以辛醇與水分配係數去描述時，常呈現出比預估毒性更激烈的毒性反應，超過原本的基線毒性 (baseline toxicity),，可稱此種有機物為模式的”outlier ”，其具有超額毒性 (exceed toxicity) ，此類具有超額毒性的有機物被歸納為反應性有機物。反 應性有機物的毒性機制為化學物質直接參與生物體內之生化反應，奪取其 他物質反應的位置，藉由阻絕生化作用來造成毒性。由於生物體內反應位 置均已產生化學變化，故其毒性反應為不可逆。腈類和殺蟲劑均屬反應性 有機物。
3.2.2 非交互作用混合毒性理論
Hewleet & Plackett (1959)最早提出非交互作用(Non-interaction)混合毒
性模式，是一種二維的混合模式，亦即假設兩種毒性物質之間沒有任何交 互作用發生，並假設生物反應為非生及死(quantal)，亦即另一種毒性物質 加入不影響原毒性物質與受體的結合能力，而當生物反應與毒性物質劑量 呈一常態分布時，其二維毒性試驗之不反應率(Non-response fraction ,Q) 如 下：
Q Pr [𝛿𝜆12 + 𝛿2𝜆12 ≤ ]
𝛿 𝑍 𝑍̅
其中：
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Q：毒性試驗中，生物不反應部份分率(non-response fraction)，由 機率分布函數內的積分區間決定其大小。
Pr：機率分布函數(可能為常態分布或其他機率分佈)，生物體對 兩種毒性物質的容忍度分布，而這兩種不同的容忍度分布有 一相關係數ρ 存在。
𝑍：毒性物質 i 之試驗濃度。
𝑍̅：單一生物體對毒性物質 i 之毒性容忍濃度。
λ12：相似係數(Similarity)，在混合毒性理論中，為兩者毒性作用 系統相似度的度量指標，而0 < λ12 < 1。相似係數越趨近於 1 時代表兩毒性物質作用系統越相近，即作用位置越相近。
3.2.3 交互作用毒性理論
Hewlett 的交互作用理論擴充非交互作用理論，提出交互作用混合毒
性模式，因在某些情形下，不同毒性物質間的會產生交互作用造成毒性增 強。Hewlett 認為相關係數λ 可為0到無限大，λ介於零到一之間為毒性減 弱作用，λ等於一為毒性相加作用，λ大於一則為毒性增強作用，值的大小 即為這些混合毒性效應強弱的度量。交互作用混合毒性模式積分區間定義 式為:
𝛿𝜆+ 𝛿2𝜆 ≤
，
3.2.4 混合毒性效應與 ρ、λ 的關係
毒性容忍度之相關係數(correlation coefficient, ρ)和作用位置之相似係 數(similarity coefficient, λ)兩參數為混合毒性效應的指標，以下為 ρ 和 λ 兩 參數的介紹：
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(1) Correlation coefficient： 相關係數最早由 Hewlett & Plackett (1959)提出，
其假設兩毒性物質的機率分佈函數為二維常態分佈，而其毒性容忍相關係 數為 ρ，即描述單一生物體對毒性物質 1（EC50,1）和毒性物質 2（EC50,2） 毒性容忍濃度的相關性; ρ 值範圍介於 -1 至 1 之間，ρ= 1 表示兩毒性物 質容忍分布為正相關，ρ= -1 表示兩毒性物質之容忍分布為負相關，ρ= 0 則表示兩毒性物質之容忍分布為不相關。
(2)
Similarity coefficient：相似係數為用來描述兩毒性物質作用在生物體的 位置或生化系統(biological system)相似程度的度量指標，範圍為 0＜λ＜1，當 λ 越接近 1，表示毒性物質的作用位置越相近，在 λ 為 1 時，代表兩 種毒性物質共同作用在同一個生化系統，在此情形的反應下可通稱為相似 型式的共同作用（similar joint action）。當 λ 為 0 時，則代表兩種毒性物 質作用在不同的生化系統上，在此情形的反應下可通稱為獨立型式的共同 作用（independent joint action），在混合效應鑑別方面，當λ 介於 0 到 1 之 間， 為毒性拮抗（Antagonism），λ 等於 1 為毒性相加作用（additivity）。
將其相互配對會產生四種主要的混合毒性效應模式的 active mode：
Response Multiplication (RM)、No Addition (NA)、Concentration Addition (CA)、Response Addition (RA)，這四種 action mode 與 ρ、λ 的關係如表 3.2.4.1 所示。
表 3.2.4.1 四種基本混和效應
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Parameter values
Types of action Abbreviation Response ρ λ
0 0 Response multiplication RM 1-(1-P1)(1-P2)
1 0 No addition NA Max(P1 ,P2)
1 1 Concentration addition CA
-
-1 0 Response addition RA Min(1, P1+P2)