《Toxicology》：Mixture toxicity revisited: A translational review of experimental evidence from animal models to human health risk assessment
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这篇综述系统回顾了混合物毒理学实验证据，批判性分析了传统单一物质风险评估框架的局限。文章指出真实环境中生物体持续暴露于复杂化学组合，常产生协同作用（synergism）和拮抗作用（antagonism）等交互效应。作者强调需采用基于机制（mechanism-based）的评估框架，整合高通量组学技术、计算模型和分层累积风险评估（cumulative risk assessment, CRA）方法，推动毒理学从过时的单一物质范式向全面评估化学混合暴露的转化研究迈进。
引言
生物圈正面临来自工业、农业、医药和消费品中合成化学物的广泛污染，几乎所有生物都处于复杂化学混合物的持续暴露中。传统单一化学物评估方法可能低估或高估同时暴露的风险，因此需要针对混合物的特定评估策略。化学物在混合物中可能通过加和、协同或拮抗等方式相互作用，这些结果并非随机，而是受化合物理化特性、浓度比例、暴露时间顺序以及生物体特征等多种相互关联因素影响。
理论和方法学框架
理解用于预测和解释混合物效应的概念模型至关重要，其中两个主要参考模型是浓度相加（Concentration Addition, CA）和独立作用（Independent Action, IA）。CA假设所有混合物组分通过相同机制起作用，而IA适用于不同作用机制的化学物混合物。Martin等人（2021）的meta分析发现，尽管大多数观察到的混合物剂量落在预测加和剂量的两倍范围内，但协同和拮抗相互作用经常被报道。
在方法学进展方面，Sasso等人（2010）开发了混合物通用毒代动力学建模系统（GTMM），这是一个生理学基础框架，能够模拟多种金属的同时吸收、分布、代谢和排泄过程。Hertzberg等人（2013）引入了评估化学混合物数据与剂量相加一致性的四步方法，为研究人员提供了系统框架来识别偏离加和模型的情况。
实验动物研究：非加和相互作用的证据
哺乳动物研究为了解混合物毒性机制和剂量反应关系提供了重要见解。Sánchez等人（2001）研究了汞和铀同时暴露在大鼠中的肾毒性后果，发现联合暴露导致的肾脏损伤比个体效应简单相加预测的要严重得多，表明了强烈的协同相互作用。
在发育毒理学中，Bellés等人（2002）评估了铅、甲基汞和砷在妊娠小鼠中的联合影响，发现共同暴露导致个体金属毒代动力学改变，并加剧了某些发育毒性，表明存在协同相互作用。Heredia等人（2015）研究了铯-137和百草枯在发育期小鼠中的联合暴露，发现共同暴露的小鼠表现出更显著或性质不同的焦虑相关行为和空间学习记忆改变。
农药混合物研究也揭示了相互作用的复杂性。Moser等人（2012）使用N-甲基氨基甲酸酯组合发现，剂量相加原则能合理预测胆碱酯酶抑制，但不同化学比例可能导致一些偏差，强调相对贡献和效价是关键因素。
非化学应激物在改变毒性中的作用
真实世界的暴露场景因非化学应激物而更加复杂，这些应激物可以显著调节化学混合物的毒性。母体束缚应激已被证明会加重有毒元素的 detrimental 影响，尽管相互作用的程度因汞和砷暴露而异。研究表明，环境和生理应激物可以作为混合物毒性的调节因素，使仅基于化学相互作用的风险评估预测复杂化。
关于全氟辛烷磺酸（PFOS）暴露和母体束缚应激的交互效应研究显示，PFOS和束缚应激均诱导母体毒性，而PFOS暴露增加了产前死亡率。长期行为评估揭示了复杂的相互作用，同时暴露于PFOS和束缚应激的动物表现出活动性降低和性别特异性学习障碍。
人体证据和监管影响
人体研究为混合物对健康结果的影响提供了最直接的证据。Huang等人（2021）研究了中国矿区人群多种重金属暴露对肝功能的影响，发现砷、铅和镉的累积暴露与肝功能受损显著负相关。这些结果与许多证明金属混合物具有协同或加和肝毒性的动物研究一致，突出了转化相关性。
在监管方面，农药混合物的评估格局自1996年《食品质量保护法》以来发生了显著演变，该法要求考虑具有共同毒性机制的化学物的累积效应。欧洲食品安全局（EFSA）和美国环境保护署（US EPA）都制定了混合物评估的综合指南，采用分层方法进行整体混合物和基于组分的评估。
神经发育和致癌效应
神经毒性和致癌作用是特别容易受到化学混合物影响的健康终点。Dórea（2019a）回顾了生命早期含铅神经毒物混合物，发现产前暴露引起的铅相关效应对可测量的神经发育产生持续负担。发育中的大脑特别容易受到多种暴露的影响。
Goodson等人（2015）在"哈利法克斯项目"中调查了低剂量化学混合物对致癌作用的贡献，提出作用于不同途径的单个化学物的累积效应可能产生致癌协同作用。这一假设引起了关于环境相关低剂量下推断强度的科学讨论。
统计方法和数据分析
稳健的统计方法对于评估混合物组分之间的毒理学相互作用至关重要。Gennings等人（2005）引入了评估毒理学相互作用的统一统计概念，侧重于混合物剂量反应曲线斜率与单个组分相比的变化。机械模型，如生理毒代动力学/毒效动力学（PBTK/PD）模型，因其包含明确的相互作用机制描述而被强调为优越方法。
讨论
实验动物研究的大量证据一致表明，同时化学暴露的生物学和毒理学后果极其复杂，并且经常偏离简单的加和假设。尽管剂量相加和独立作用作为重要的理论锚点和默认起点，但观察到的协同相互作用和拮抗相互作用的普遍存在凸显了仅依赖这些理想化模型的固有局限性。
组分的机制是相互作用特征的关键决定因素。扰动相同靶点的化学物更容易出现剂量相加，但涉及ADME改变的毒代动力学相互作用可能导致非加和结果。发育阶段（产前和早期产后）是对化学混合物高度敏感的时期。非化学应激物，如母体应激，会加剧这些影响。
方法学进步对于该领域的进展至关重要。PBTK建模可以预测内部靶组织浓度并有效解释动力学相互作用。现代组学技术和系统生物学为识别生物标志物和阐明通路带来了希望。
不良结局通路和机制框架
不良结局通路（Adverse Outcome Pathway, AOP）框架提供了一种结构化方式来组织混合物毒性的机制信息，将分子起始事件通过可测量的关键事件与不良结局联系起来。对于混合物，互连的AOP网络可以揭示组分之间共享的关键事件，支持当几种化学物扰动相同关键通路时预测累积效应。
混合物研究的实验设计原则
为支持监管使用，混合物研究的设计应围绕风险评估需求，包括基于环境监测或生物监测数据得出的环境相关剂量比，而非任意的等份混合物。应事先规定加和性的参考模型和检测偏差的定量标准，并将毒代动力学测量与外部给药相结合有助于区分动力学和动态相互作用。
环境现实混合物评估
环境现实混合物评估可以通过确定的基于组分的方法或整体环境样品进行，每种方法服务于不同的监管和科学目的。基于组分的设计使用已知化学物在环境相关比例下，非常适合机制分析、模型验证和剂量反应表征。整体混合物测试在生物测定中捕获已知和未知成分的综合效应，特别适用于筛选、基于效应的监测和触发值设定。
结论和未来方向
关于同时化学暴露的实验证据描绘了一个复杂且动态的混合物毒性图景，通常无法通过简单的加和模型准确表征，从而强调了传统风险评估范式的局限性。虽然剂量相加仍然是许多混合物情况的合理默认假设，但根据化学组成、暴露条件、生物学终点和时间因素，会出现显著偏差。
未来研究重点应集中在开发混合物测试的标准化方法，将研究扩展到包括环境相关暴露场景，并研究复杂混合物的低剂量效应。实验数据与流行病学证据的整合对于验证发现和改进风险评估模型至关重要。此外，监管框架必须发展以纳入能更好反映真实世界暴露场景的累积风险评估方法。
