剂量-反应关系

剂量-反应关系描述了效应的概率或程度如何随作用剂剂量的增加而变化。在环境健康领域，它是估计暴露与预期健康效应之间的量化桥梁，并影响着阈值和可接受水平的推理方式。

Definition

剂量-反应关系是指所接受的作用剂数量（剂量）与由此产生的生物反应之间的关联，表示为将剂量与效应的概率（量化）或程度（分级）相关联的曲线。

Scope

本主题涵盖了剂量-反应（和暴露-反应）曲线的形状和解释，阈值模型与非阈值模型（线性无阈值）之间的区别，用于总结这些模型的出发点，例如未观察到不良效应水平（NOAEL）和基准剂量（BMD），以及关于低剂量行为的争论。它是一种参考性处理，不设定或推荐暴露限值。

Core questions

• 效应的程度或概率如何随剂量变化？
• 是否存在一个低于该剂量就没有效应的阈值，还是风险延伸到最低剂量？
• 剂量-反应数据如何总结为评估的出发点？
• 为什么低剂量外推具有最大的不确定性？

Key concepts

• 分级与量化剂量-反应
• 阈值剂量
• 未观察到不良效应水平（NOAEL）
• 最低观察到不良效应水平（LOAEL）
• 基准剂量（BMD）
• 线性无阈值模型
• 低剂量外推和不确定性

Mechanisms

随着剂量的增加，更多的分子靶点被激活，反应也随之增加，从而产生一条在对数剂量尺度上通常呈S形的曲线。分级反应描述了个体或群体平均值中程度的增加；量化反应描述了达到特定效应的群体比例的增加。对于许多非致癌效应，通常假设存在一个阈值，通过NOAEL/LOAEL来概括，或者更可靠地通过模型化的基准剂量（Crump 1984; Klaassen 2018）来概括。对于某些作用剂，特别是遗传毒性致癌物，采用线性无阈值模型，这意味着在低剂量下风险依然存在。从经验上看，暴露-反应梯度，例如水体锰与儿童认知分数之间的负相关关系，说明了观察数据如何影响曲线的形状（Bouchard 2011）。

Clinical relevance

剂量-反应关系决定了暴露估计如何转化为预期的群体健康效应，并决定了是否可以定义一个“安全”水平。本条目解释了这种推理如何用于评估证据；它不提供暴露限值、筛查阈值或个体治疗建议。

Epidemiology

观察到的暴露-反应梯度是环境致病性证据的关键组成部分，因为单调关系增强了因果解释（Bouchard 2011）。在群体层面，疾病的巨大环境贡献意味着即使是适度的单位风险也可能带来巨大的总负担（Rappaport & Smith 2010）。

Evidence & guidelines

剂量-反应评估是1983年NRC风险评估框架的第二个正式步骤，其中推导出NOAEL和基准剂量等出发点，并明确了低剂量外推假设（NRC 1983; Crump 1984）。

History

剂量-反应的概念源于帕拉塞尔苏斯“剂量决定毒性”的格言，并在二十世纪的药理学和毒理学中得到正式化。NOAEL/LOAEL方法在监管实践中占据主导地位，直到Crump于1984年提出的基准剂量方法提供了一种基于模型的替代方案，该方案使用了整个曲线，并且关于低剂量下阈值与线性无阈值行为的争论一直持续至今。

Debates

阈值与非阈值（和兴奋效应）低剂量行为

效应是否存在真正的阈值、遵循线性无阈值关系，甚至在极低剂量下反转方向，这些问题尚未解决且因作用剂而异；选择强烈影响估计的低剂量风险和对“安全”水平的解释。

Key figures

• Kenny Crump
• Maryse Bouchard
• Curtis Klaassen

Seminal works

• crump-1984
• nrc-1983

Frequently asked questions

分级剂量-反应和量化剂量-反应有什么区别？

分级剂量-反应衡量的是效应的程度如何随个体或群体平均剂量增加而增加，而量化剂量-反应衡量的是随着剂量增加，达到特定全或无效应的群体比例。

什么是基准剂量？

基准剂量是根据整个剂量-反应曲线模型估计出的剂量，旨在产生少量预定义的反应增加；它比单一的NOAEL更具统计学基础，因为它使用了所有数据。