毒理学的核心内容是剂量效应关系，以进行风险评估与管理。剂量效应关系通常采用阈值模型（主要应用于非致癌物）和线性非阈值模型（主要应用于致癌物）。近年来，一种新的剂量效应关系模型即低剂量刺激、高剂量抑制的双相剂量效应（毒物兴奋效应）模型引起了广泛关注。双相剂量效应模型推翻了传统毒理学关于可通过毒物在高剂量下的效应外推其在低剂量时的效应的假设，因而对当前的风险评估工作是一种挑战。近几十年来，基于生物（如老鼠、细菌、微藻、细胞等）的生长、繁殖、寿命、生物发光等指标，建立的活体与离体生物实验模型被广泛用于毒理学研究，使得毒性测试快速、廉价、可重复、稳定、灵敏、可靠，因而已被应用于实际的毒性测试和生态风险评价。肺是高度血管化的器官，暴露于大量通过呼吸和血液循环进入的异生质化合物如多氯联苯(Polychlorinatedbiphenyls，PCBs)，因此，肺易受这些有毒化学品的侵害。本文以不同氯代数和不同结构的四种PCBs同系物为受试化合物，包括2，2，3，3-tetrachlorobiphenyl(PCB40，非共平面4氯)，3，3，4，4-tetrachlorobiphenyl(PCB77，共平面4氯)，2，2，4，5，5-pentachlorobiphenyl(PCB101，非共平面5氯)和2，3，4，4，5-pentachlorobiphenyl(PCB118，共平面5氯)，采用人类肺成纤维细胞（Human lung fibroblast cells，HELF）为模型，以细胞生长为终点，考察了不同氯代、不同结构PCBs同系物的双相剂量效应及其机理。　　本研究表明，低氯代和高氧代的共平面和非共平面的PCBs同系物都表现出了对HELF细胞增殖和凋亡的毒性效应，并且与氧化应激、细胞周期蛋白和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路有关。但是，从与共平面低氧代PCB77和高氧代PCB118的比较来看，非共平面的低氧代PCB40和高氧代PCB101具有更低的毒性。在不同时期，PCB40和PCB77分别在4-34.97％和6.98-45％高浓度下，PCB101和PCB118分别在9.51-46.03％和11.48-71.01％浓度下，对成人胚肺成纤维细胞的增殖造成影响。　　这些化合物表现出对HELF细胞的低剂量(10-4，10-3，10-2 and10-1μg/mL)刺激生长，和高剂量（5，10 and20μg/mL）促进死亡的双相剂量效应关系。HELF细胞氧化应激和抗氧化反应的双相特征，证明了PCB101和PCB118的毒性效应。随着暴露时间的延长，高浓度PCB101和PCB118与低浓度相比，活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)的含量显著增加。而同样在PCB101和PCB118暴露下，谷胱甘肽(GSHPx)含量则呈现出随浓度和时间下降的趋势。此外，彗星实验表明，高剂量的PCB101和PCB108与低剂量及空白对照相比，能引发HELF细胞的遗传毒性。总之，活性氧在较低水平下，HELF增殖更快，反之亦然，揭示了细胞信号介导的低剂量刺激机制。　　细胞毒性MTT测试及细胞凋亡、细胞周期检测结果表明，共平面的PCB77和非共平面的PCB40诱导细胞凋亡的细胞毒性机制是不同的。流式细胞术分析表明非共平面的PCB40(12％)改变细胞膜完整性，诱导细胞凋亡，属于线粒体凋亡途径;而共平面的PCB77(25％)则通过细胞核凋亡途径诱导细胞凋亡，因此，PCBs诱导细胞凋亡的机制与其分子结构相关。　　细胞周期调整可能是PCBs诱导HELF细胞双相剂量效应的机制之一。低剂量PCB40或PCB77暴露时，HELF细胞S期细胞比例显著增加，刺激细胞增殖;而细胞暴露于高剂量PCB40或PCB77时，G1期细胞大量积累，可能导致细胞在G1期停滞，造成细胞生长受到抑制。免疫印迹实验结果表明，HELF细胞暴露于PCB40或PCB77时可增加细胞周期蛋白E、CDK2、p21（它们可被生长因子受体激活，在G1期末期和S期初期表达）和caspases-9（凋亡蛋白，可被细胞因子及死亡因子受体激活）的表达，两种PCBs引起的细胞凋亡均为caspases-9凋亡蛋白依赖。PCB101或PCB118暴露下的HELF细胞丝裂原活化蛋白激酶MAPK研究结果表明,ERK1/2信号转导通路激活可能诱导PCB101和PCB118低剂量下HELF细胞的增殖。PCBs低剂量暴露下的细胞周期调控，可能归因于共平面PCBs的AhR受体激动剂特征和非共平面PCBs的CAR受体激动剂特征，导致的对HELF细胞的接触抑制作用的解除。