（七）生物學標誌（Biomarker，Biological marker）
生物學標誌又可稱為生物學標記或生物標誌物，是指針對通過生物學屏障進入組織或體液的化學物質及其代謝產物，以及它們所引起的生物學效應而采用的檢測指標。生物學標誌的研究與應用可準確判斷機體接觸化學物質的實際水平，有利於早期發現特異性損害並進行防治，對於闡明毒作用機製、建立劑量-反應關係、進行毒理學資料的物種間外推具有重要意義，是闡明毒物接觸與健康損害之間關係的有力手段。
生物學標誌可分為接觸生物學標誌、效應生物學標誌和易感性生物學標誌三類。
（1）接觸生物學標誌（Biomarker of exposure）是對各種組織、體液或排泄物中存在的化學物質及其代謝產物，或它們與內源性物質作用的反應產物的測定值，可提供有關化學物質暴露的信息。接觸生物學標誌又分為體內劑量標誌和生物效應劑量標誌。
①體內劑量標誌：可以反映機體中特定化學物質及其代謝物的含量，即內劑量或靶劑量，如檢測人體的某些生物材料（如血液、尿液、頭發中的鉛、汞、鎘等重金屬含量）可以準確判斷其機體暴露水平。
②生物效應劑量標誌：可以反映化學物質及其代謝產物與某些組織細胞或靶分子相互作用所形成的反應產物含量。如苯並［a］芘可與DNA結合形成加合物，又如環氧乙烷可與血紅蛋白形成加合物。這些加合物的形成往往預示著毒效應的起始，而加合物的數量則決定了毒效應的強度。故生物效應劑量標誌的使用有助於準確地建立劑量-反應關係。
（2）效應生物學標誌（Biomarker of effect）是指可以測出的機體生理、生化、行為等方麵的異常或病理組織學方麵的改變，可反映與不同靶劑量的化學物質或其代謝產物有關的健康有害效應的信息。
效應生物學標誌包括早期效應生物學標誌、結構和功能改變效應生物學標誌和疾病效應生物學標誌。早期效應生物學標誌主要反映化學物質與組織細胞作用後，在分子水平產生的改變。結構和功能改變效應生物學標誌反映的是化學物質造成的組織器官功能失調或形態學改變。
（3）易感性生物學標誌（Biomarker of susceptibility）是反映機體對化學物質毒作用敏感程度的指標。
二、劑量-反應關係
（一）劑量（Dose）
劑量通常可指機體接觸化學物質的量或在試驗中給予機體受試物的量（外劑量），也可指化學物質被吸收入血的量（內劑量）或到達靶器官並與其相互作用的量（靶劑量、生物有效劑量）。單位可用mg/kg體重、mg/cm2皮膚等表示。
（二）反應（Response）
反應是指化學物質與機體接觸後引起的生物學改變。反應分為量反應（Graded response）和質反應（Quantal response）兩類。
量反應屬於計量資料，有強度和性質的差別，可以某種測量數值表示。如有機磷農藥抑製血中膽堿酯酶活性，其程度可用酶活性單位的測定值表示。
質反應通常用於表示化學物質在個體中引起的毒效應強度的變化。質反應屬於計數資料，沒有強度的差別，不能以具體的數值表示，而隻能以“陰性或陽性”、“有或無”來表示，如死亡或存活、患病或未患病等。質反應用於表示化學物質在群體中引起的某種毒效應的發生比例。
（三）劑量-反應關係
劑量-量反應關係和劑量-質反應關係統稱為劑量-反應關係。化學物質的劑量越大，所致的量反應強度應該越大，或出現的質反應發生率應該越高。在毒理學研究中，劑量-反應關係的存在被視為受試物與機體損傷之間存在因果關係的證據。
（1）劑量-量反應關係（Graded dose-response relationship）表示化學物質的劑量與個體中發生的量反應強度之間的關係。如空氣中的CO濃度增加導致紅細胞中碳氧血紅蛋白含量隨之升高。
（2）劑量-質反應關係（Quantal dose-response relationship）表示化學物質的劑量與某一群體中質反應發生率之間的關係。如在急性吸入毒性實驗中，隨著苯的濃度增高，各試驗組的小鼠死亡率也相應增高。
（四）劑量-反應曲線
（1）劑量-反應曲線以表示量反應強度的計量單位或表示質反應的百分率為縱坐標、以劑量為橫坐標繪製散點圖，可得到一條曲線，即劑量-反應曲線。
（2）劑量-反應曲線的形式常見的劑量-反應曲線有以下幾種形式：
①S形曲線：是典型的劑量-反應曲線，多見於劑量-質反應關係中，分為對稱S形曲線和非對稱S形曲線兩種形式。
對稱S形曲線：當群體中的全部個體對某一化學物質的敏感性差異呈正態分布時，劑量與反應率之間的關係表現為對稱S形曲線。
非對稱S形曲線：曲線在靠近橫坐標左側的一端曲線由平緩轉為陡峭的距離較短，而靠近右側的一端曲線則伸展較長。它表示隨著劑量增加，反應率的變化呈偏態分布。
對稱和非對稱S形曲線在50%反應率處的斜率最大，劑量與反應率的關係相對恒定。因此，常用引起50%反應率的劑量來表示化學物質的毒性大小。如半數致死劑量（LD50）、半數中毒劑量（TD50）、半數效應劑量（ED50）等。
②直線：化學物質劑量的變化與反應的改變成正比。
③拋物線：為一條先陡峭後平緩的曲線，類似於數學中的對數曲線，又稱為對數曲線型。這種曲線隻需將劑量換算為對數即可轉變為一條直線。
（3）劑量-反應曲線的轉換當把縱坐標的標識單位反應率改為反應頻率時，對稱S形曲線轉換為高斯曲線。當縱坐標標識單位用概率單位（見表10-3），對稱形曲線即轉換為直線（圖10-3的上圖）。如非對稱S形曲線轉換為直線：先把橫坐標的劑量單位換算為相應的對數，再把縱坐標的反應率改為概率單位，即可得到一條直線。
轉換而來的直線可以建立數學方程，計算出各劑量對應的反應率及曲線斜率。LD50、TD50、ED50等隻是引起50%反應率發生的一個點劑量，不能全麵反映化學物質的毒性特征，而曲線斜率可反映這方麵的情況。A、B兩化學物質的LD50相同，但其曲線斜率不同。A物質的曲線斜率小，需要有較大的劑量變化才能引起明顯的死亡率改變；而B物質的曲線斜率大，相對小的劑量變化即可引起明顯的死亡率改變。在較低劑量時，A物質的危險性較大，而在較高劑量時，B物質的危險性較大。
三、表示毒性常用指標
毒理學中常用的毒性指標包括致死劑量、閾劑量、最大無作用劑量和毒作用帶等。當受試物質存在於空氣或水中時，上述各指標中的劑量改稱為濃度（Concentration）。
（一）致死劑量
（1）絕對致死劑量（Abaolute lethal dose，LD100）指化學物質引起受試對象全部死亡所需要的最低劑量或濃度。
（2）最小致死劑量（Minimal lethal dose，MLD或LD01）指化學物質引起受試對象中的個別成員出現死亡的劑量。從理論上講，低於此劑量即不能引起死亡。
（3）最大耐受劑量（Maximal tolerance dose，MTD或LD0）指化學物質不引起受試對象出現死亡的最高劑量。若高於該劑量即可出現死亡。
（4）半數致死劑量（Median lethal dose，LD50）指化學物質引起一半受試對象出現死亡所需要的劑量，又稱致死中量。LD50是評價化學物質急性毒性大小最重要的參數，也是對不同化學物質進行急性毒性分級的基礎標準。化學物質的急性毒性越大，其LD50的數值越小。
（二）閾劑量和最大無作用劑量
（1）閾劑量（Threshold dose）指化學物質引起受試對象中的少數個體出現某種最輕微的異常改變所需要的最低劑量，又稱為最小有作用劑量（Minimal effect level，MEL）。
閾劑量分為急性和慢性兩種：急性閾劑量（Acute threshold dose，Limac）為與化學物質一次接觸所得；慢性閾劑量（chronic threshold dose，Limch）則為長期反複多次接觸所得。
最低劑量（Lowest observed adverse effect level，LOAEL）：由於實際工作中，化學物質所致的損害作用受到所選觀察指標、檢測技術的靈敏度和精確性、試驗設計的劑量組數以及每組受試對象數等多種因素的影響，準確地測定閾劑量是很困難的，故該概念隻有理論上的意義。在毒理學試驗中獲得的類似參數是觀察到損害作用的最低劑量。
（2）最大無作用劑量（Maximal _disibledevent=1
混合物預期LD50/混合物實測LD50比值：采用Smith H.F法進行聯合作用方式的製定，即該比值小於0.4為有拮抗作用，0.4～2.7為有相加作用，大於2.7為有協同作用。
（二）亞慢性毒性作用及其試驗方法
（1）亞慢性毒性（Subchronic toxicity）是指實驗動物或人連續較長期（通常為1～6個月）接觸外源化學物所產生的中毒效應。所謂“較長期”是相對於急性、慢性毒性而言，並沒有統一的、嚴格的時間界限。
（2）亞慢性毒性試驗的目的①研究受試物亞慢性毒性劑量-反應（效應）關係，確定未觀察到有害作用的劑量（NOAEL）和其觀察到有害作用的最低劑量（LOAEL），提出安全限量參考值；②觀察受試物亞慢性毒性效應譜、毒作用特點和毒作用靶器官；③觀察受試物亞慢性毒性作用的可逆性；④為慢性毒理試驗的劑量設計和觀察指標選擇提供依據；⑤為在其他試驗（急性、亞急性、其他動物物種的亞慢性試驗等）中發現的或未發現的毒作用提供新的信息，比較不同動物物種毒效應的差異，為受試物毒性機製研究和將研究結果外推到人提供依據。
（3）亞慢性毒性試驗的原理亞慢性毒性試驗以化學毒物連續反複的染毒、比較充分而適當的接觸時間、較大範圍的劑量和廣泛深入的檢測，可以觀察實驗動物所產生的生物學效應，獲得豐富的毒理學信息。在實際工作中應用很多，特別是在評價新化學物的毒性方麵，目前尚無法替代。
（4）亞慢性毒性試驗方法的要點
①實驗動物的選擇：
a.物種和品係：一般要求選擇兩種實驗動物，一種是齧齒類，一種是非齧齒類，以便全麵地了解受試物的毒性。根據受試物的重要性和試驗條件，可使用大鼠和犬，有時用猴。亞慢性經皮毒性試驗，可用兔或豚鼠。大鼠常用Wistar和Sprague-Dawley。犬常用Beagle犬。