毒理学在解决21世纪人类面临的健康挑战中起着越来越重要的作用。作为保护人类免受环境有害因素影响，并促进人类健康的一门学科，它必须继续研究和解决一些热点问题，以满足时代的要求及人们的期望。

1外源化学物的毒作用机制

毒作用机制的认识是一个不断发展和深入的过程，又是解决中毒防治问题的关键。20多年来，我国在这方面的研究工作已陆续开展，导致细胞损害的几种机制如脂质过氧化、大分子共价结合、钙稳态失调等，已有颇多研究报道，但尚欠系统和深入。目前，国外这方面的研究方向已渐有转移，以氧应激机制为例，从观察氧应激的一般反应规律，转入研究导致细胞和生化反应甚至损害的内在联系及与其他生物结构和功能的相互作用。关于毒物靶器官的机制，近期通过生化、分子和免疫化学等现代手段业已证明，器官或组织中有一种特定靶蛋白，能选择性地与外源化学物共价结合，使本身成为该毒物的靶器官。当然这类共价结合对靶器官结构、功能以及其毒性的可能作用，尚待进一步研究。肾毒作用的分子机制亦有新进展，肾毒性的早期改变，往往累及肾脏近曲小管的有机阴离子和阳离子转运系统。最近有机阳离子转运使I(OCTI)已克隆成功，大大促进了肾毒作用机制的研究。

对于细胞凋亡形成的机制，不乏探索，罗马尼亚学者研究缺氧是否能导致细胞凋亡，当与非缺氧的对照组作比较时，发现凡具有血管紧张肽Ⅱ(AngⅡ)受体的组织，凋亡形成率明显增高，同时，可见血管紧张肽转换酶(ACE)的抑制作用减少。因此认为，AngⅡ参与了缺氧导致组织细胞凋亡的过程，而ACE则起到限制作用。德国学者还发现，细胞内ATP含量似可成为决定凋亡和坏死的按钮。预先除去ATP的人体细胞并未见核浓缩和DNA分裂，而死亡却在进行；但补充ATP后，坏死可被防止，而细胞发展为凋亡的趋势得到恢复。

由于基因水平的信息增长迅速，生物工程所起的作用愈来愈明显：Lauf fenbur ger提出，下一世纪应致力于把来自基因水平的信息与生理水平结合起来，以分子-细胞、细胞-组织作为基因-生理新体系的中心环节，旨在了解分子性能如何影响细胞功能，而细胞性能又如何影响组织功能，这一类结合性研究将大大促进医学诊断和治疗的技术进步，了解环境对人类健康影响的实质。

2毒物低水平接触的生物效应

外源化学物的低水平、长期、慢性接触，将是新世纪中各种环境污染物对人体影响的基本方式。要解决这类接触的生物效应问题，并不容易，因为，时间长，剂量不明显，容易忽略，且各种混杂因素大量存在，难以准确认定是何种效应。例如：一些癌变或畸变虽可测知其本底发生率，但当发生率比本底值略高时，难以评定其有何意义。又例如：评定环境化学物对生殖能力的影响时，健康人群中的变异度相当大，往往使低水平接触所致的改变受到掩盖。此外，动物实验多提供高剂量接触数据，低水平接触的剂量-反应数据极小，甚至缺少。从高水平向低水平外推时，又可增加许多不肯定因素。

尤其值得提出的是，在研究低剂量接触效应时，必须考虑并纳入下列两类机制：

2.1适应性反应与防御性反应机体对化学物低水平接触后，凡能维持自稳状态者可称为适应性反应，在该反应过程中，机体可出现某些生化或结构的改变，例如肝脏或其他器官内混合功能氧化酶(MFOs)中细胞色素P450受诱导以及肝内谷胱甘肽减量或合成增加，结构上亦可见组织萎缩，肥大，增生。适应性反应一般被视为增加了机体对毒物的耐受能力，实际上，其中有些改变已属潜在的不良影响。例如一旦MFOs被诱导，所导致的适应性改变可增强或抑制以后接触化学物的毒性反应。有人甚至提出，肝脏细胞色素P450一旦被诱导，所出现的效应不管有利或有害，均应一律视为有害反应，因它已改变器官的正常功能。又有认为，凡对环境毒物的接触，带有强迫性或属非自愿的，其接触水平不应达到能改变机体正常状态的程度。肝内谷胱甘肽减量是另一种生化适应性反应，亦应视为有害反应，因为它降低了肝脏对其他化学物的正常反应能力。显然，上述两者从整个机体或整个器官水平来看，并无明显损害，充其量不过是一种极轻微的有害效应，但适应性反应，无疑可成为选择毒性终点的基础，对它应有进一步的理解或解释。从另一角度看，大多数化学物可理解为一类对人体的入侵物，在体内可引起防御反应，形成一种入侵物/防御物的作用模式，毒物低水平接触的结局，要视该两股对应力量谁占优势而定。例如，肝细胞色素P450受低水平接触诱导后，增加肝内抗坏血酸及葡糖二酸合成量，从而抑制某些癌变过程。同时，P53基因受活化后，亦可使细胞周期停止及出现细胞凋亡而起到防御作用。过去认为，癌变过程中，其低剂量反应往往呈线性关系，但按入侵物/防御物模式则显示，就算DNA加合物的形成量呈直线，但在低剂量时可受其他许多因素影响而不呈直线反应。此外，防御机制有时可主导有害效应。例如，对致癌原的接触量虽无增加，但肿瘤发生率却可增加，原因是机体的防御能力下降。

2.2毒阈下诱发反应许多物质在高接触水平时呈毒性，但毒阈下(亚毒性剂量)却可诱发出有利反应，这类物质不仅包括食物中必需微量元素如锰、氟、铬、锌和硒等，还包括许多公认毒物如四氯化碳、氯仿、氰化物、重金属、多氯联苯及农药等。虽然毒阈下诱发反应的概念近年来在国际上广泛引起争议，迄今仍未弄清该反应是否在大多数具有毒性终点(例如致癌、免疫抑制、致突变、致畸变等)的毒物均可发生，是否发生在高水平接触的同一作用部位。晚近发现毒阈下诱发反应，以水生生物毒理研究及生长、生殖动物实验最为常见，因这类研究的实验设计，提供显露这类反应的方便条件。

从上可见，毒物低水平接触的生物效应问题，远未解决，关键在于建立新的剂量-反应模型。趋向是在生理性药物动力学模型基础上，纳入上述两类机制，以使低水平接触生物效应的预测有所遵循。

3生物标志物

生物标志物是毒理学的前沿性研究。在发现低水平接触生物效应及深入探讨毒作用机制方面，均离不开生物标志物。我国学者近年来在生物标志物研究工作中已经取得了一些成就。一些新的分子生物标志物已有所开展。例如DNA加合物、蛋白质加合物、DNA蛋白质交联物及其他DNA损害指标(DNA链断裂、8-OHdG、DNA交联等)；外来化学物引起基因变化的指标(P₂₁、P₅₃、HGPRT等)、HSPs、MT以及DNA修复及代谢酶多态的指标［(CYPs、谷胱甘肽硫转移酶（GSTs）、乙酰化酶（NAT_S）等］。但无论在数量与质量、广度与深度上与国外均有较大差距。

在接触标志物方面，国外已能应用高级技术测定甚低水平的化学物及其代谢产物，由于靶接触剂量最接近有效效应剂量，通常靠测定组织和体液的特定加合物予以确定，迄今已发现各种烷化剂、多环芳烃、芳香胺和黄曲霉素等100多种致癌物和诱变剂可导致加合物的形成。利用加速电子质谱测量术(accelerator mass spectrometry)，配合放射标记化合物进行测量，极为灵敏，可检出10¹⁴碱基中的1个加合物，比每个细胞1个加合物还要微量。免疫化学技术也颇灵敏和特异。近期，尿5-羟甲基尿嘧啶被提出作为人类氧应激的一般生物标志物，在低接触剂量的人群中可用，亦可测知一些毒物的潜在毒性。

在效应标志物方面，国内已有较大量工作。血清酶技术已深入到同工酶，认为能更清楚显示损害定位。免疫指标也有较广泛的开展，认为能较灵敏地反映低水平效应。但是，应用特定化学物所产生的抗体作为标志物，仍未广泛开展研究；可以说迄今免疫功能的生物标志在国内外仍属不成熟，有必要发展一种成套指标以适应需要。

尿液效应标志物的测定有前途。国外发展到用NMR来测定体液和尿液。该法出结果迅速，受试物不易降解，又能提供受试外源物及其代谢物的全面资料。尿液NMR分析支持了尿液牛磺酸水平可作为肝功能状态的标志物，肝的坏死和脂变可改变其尿中水平，且与血清有关标志物有良好相关。NMR检测还能从尿中找出睾丸损害的新标志物，大、小鼠尿肌酸增高，可反映各种睾丸毒物所致的损害。

在易感性标志物方面，国内外研究均较活跃，因易感性人群检出问题，备受关注。由于许多代谢酶具有遗传多态性，而体内代谢是产生变异的最重要来源。迄今，确有遗传多态性的一相代谢酶已超过20种，二相代谢酶则有2种。缺乏GSTs时能使肺瘤和膀胱癌肿发生增加，而NATs有不同表型，慢型者易患膀胱癌，快型者易患大肠直肠癌。

分子生物学的迅速发展，使有可能通过基因分析(基因定型)来确定易感性，较易从图谱上界定敏感基因的范围。国外某实验室通过其国际电脑联网，利用所收集到的辐射杂化物，建立了含30 000个互补脱氧核糖核酸(cDNA)的图谱。测序工作也在积极进行。这对解决污染物、药物及其他毒物的遗传敏感性问题，均大有帮助。

综上所述，目前确有不少能标志接触、反应和易感性的生物标志物，但困难在于如何将测定的结果与危险度挂钩；再者，有些生物标志物与毒性无关，有些则过于敏感，有时难以鉴别所测知的改变是适应性和可逆的，还是病理性和不可逆的。

因此各类生物标志物必须根据适当和可行而加以应用，尤其是分子生物标志物用于肿瘤流行病学研究时，一定要符合流行病学调查的各种规律和要求，参考毒物化学分析的各种特点，否则容易产生误导。

4毒物的混合接触效应

随着国家经济