ความเป็นพิษ ข้อห้ามใช้ และความปลอดภัย
พิษวิทยา — การศึกษาผลเสียของสาร
Toxicology is the study of adverse effects of chemical or physical agents on living organisms. Key distinctions exist between toxicants (substances producing any adverse biological effect), toxins (specific proteins produced by living organisms, such as mushroom and tetanus toxins), and poisons (toxicants causing immediate death or illness at very small amounts). A toxic agent is anything that produces an adverse biological effect, whether chemical, physical, or biological in nature.
Toxicology คือการศึกษาผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ (adverse effects) ของสารเคมีหรือสารกายภาพต่อสิ่งมีชีวิต เนื้อหาในส่วนนี้จะให้ภาพรวมของประเด็นที่ต้องพิจารณาเมื่อประเมินความเป็นพิษ (toxicity) และความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง คำว่า toxicant, toxin และ poison มักใช้แทนกันในภาษาทั่วไป แต่ในทางวิชาการมีความหมายที่แตกต่างกันดังนี้:
- สารพิษทั่วไป (Toxicant): สารที่ก่อให้เกิดผลเสียทางชีวภาพ (adverse biological effect) ทุกประเภท อาจเป็นสารเคมีหรือสารกายภาพก็ได้
- สารพิษจากสิ่งมีชีวิต (Toxin): โปรตีนจำเพาะที่สร้างโดยสิ่งมีชีวิต เช่น สารพิษจากเห็ด (mushroom toxin) และสารพิษบาดทะยัก (tetanus toxin) โดยส่วนใหญ่จะออกฤทธิ์ทันที
- ยาพิษ (Poison): สารพิษที่ทำให้เสียชีวิตหรือเจ็บป่วยทันทีเมื่อได้รับสัมผัสในปริมาณเพียงเล็กน้อย
- สารพิษ (Toxic agent): สิ่งใดก็ตามที่ก่อให้เกิดผลเสียทางชีวภาพ ไม่ว่าจะเป็นสารเคมี สารกายภาพ หรือสารชีวภาพ
Systemic toxicity affects multiple sites in the body, not just one target organ. It can be classified by timing: acute toxicity occurs within hours or days of a single exposure; subchronic toxicity results from repeated exposure over weeks or months (the usual pattern for medicinal plant harm); chronic toxicity builds up over months or years of cumulative damage, as with pyrrolizidine alkaloids. Developmental toxicity can impact the fetus, causing birth defects (teratogenicity), abortion, or growth retardation. Genetic toxicity (mutagenesis) alters DNA expression — mutations in germ cells are inherited, while somatic cell mutations can cause cancer.
ความเป็นพิษอาจมีผลต่อเพียงตำแหน่งเดียวในร่างกาย หรืออวัยวะเป้าหมาย (target organ) เพียงอวัยวะเดียว หรืออาจมีผลต่อหลายตำแหน่ง ซึ่งเรียกว่า systemic toxicity ระยะเวลาของการเกิดอาการมีความสำคัญในการจำแนกประเภท:
- พิษเฉียบพลัน (Acute toxicity): เกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมงหรือวันหลังจากได้รับสัมผัส การสัมผัสแบบเฉียบพลันมักเป็นการได้รับเพียงครั้งเดียวหรือหลายครั้งภายใน 24 ชั่วโมง
- พิษกึ่งเรื้อรัง (Subchronic toxicity): เกิดจากการสัมผัสซ้ำในช่วงหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน ซึ่งเป็นรูปแบบการสัมผัสที่พบบ่อยที่สุดเมื่อพืชสมุนไพร (medicinal plants) เกี่ยวข้อง
- พิษเรื้อรัง (Chronic toxicity): เกิดจากความเสียหายสะสมต่อระบบอวัยวะจำเพาะ อาจใช้เวลาหลายเดือนหรือหลายปีกว่าจะสังเกตเห็น ดังเช่นกรณีของ pyrrolizidine alkaloids ความเสียหายจากการสัมผัสในระดับต่ำกว่าค่าทางคลินิก (subclinical) อาจไม่ถูกสังเกตเห็น แต่เมื่อสัมผัสซ้ำ ผลกระทบจะค่อยๆ สะสมจนตรวจพบได้
พิษต่อพัฒนาการ (Developmental toxicity): ผลพิษสามารถส่งผลกระทบต่อทารกในครรภ์ (fetus) ได้ โดยอาจเกิดจากการสัมผัสของพ่อหรือแม่ก่อนการปฏิสนธิ หรือจากการสัมผัสของแม่และทารกในครรภ์หลังการปฏิสนธิ พิษต่อพัฒนาการอาจแสดงอาการเป็น:
- การไม่สามารถตั้งครรภ์ได้ (failure to conceive)
- การแท้งบุตร (spontaneous abortion) หรือทารกตายในครรภ์ (stillbirth)
- การเจริญเติบโตช้าหรือการพัฒนาของอวัยวะล่าช้า (growth retardation)
- ความพิการแต่กำเนิดถาวร (teratogenicity)
พิษต่อพันธุกรรม (Genetic toxicity): ความเสียหายต่อ DNA ทำให้การแสดงออกของยีนเปลี่ยนแปลง กระบวนการนี้เรียกว่า mutagenesis และสารที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเรียกว่า mutagen
- หากการกลายพันธุ์เกิดใน germ cell — ผลกระทบจะถูกถ่ายทอดไปยังรุ่นถัดไป โดยไม่ส่งผลต่อผู้ที่ได้รับสัมผัส
- หากการกลายพันธุ์เกิดใน somatic cell — อาจทำให้เซลล์เจริญเติบโตผิดปกติหรือเซลล์ตาย ซึ่งอาจนำไปสู่มะเร็ง
Organ-specific toxicity targets particular body systems. Blood and cardiovascular toxicity affects blood cells, bone marrow, or heart (e.g., carbon monoxide binding hemoglobin causes hypoxia; benzene causes leukemia). Dermal toxicity ranges from mild irritation to corrosion, hypersensitivity, or skin cancer. Eye toxicity can cause conjunctivitis, corneal erosion, cataracts, and optic nerve damage. Hepatotoxicity is especially common due to the liver's large blood supply and metabolic role. Immunotoxicity includes hypersensitivity, immunodeficiency, and uncontrolled cell proliferation. Nephrotoxicity results from the kidney filtering large quantities of toxins. Neurotoxicity includes neuron injury, axon injury, demyelination, and neurotransmission interference. Reproductive toxicity affects fertility, pregnancy, and offspring health.
ความเป็นพิษของสารอาจจำกัดอยู่เฉพาะระบบหรืออวัยวะใดอวัยวะหนึ่งในร่างกาย ตารางต่อไปนี้แสดงประเภทของ organ-specific toxicity ที่สำคัญ:
| ระบบ/อวัยวะ | ชื่อภาษาอังกฤษ | ผลกระทบที่สำคัญ |
|---|---|---|
| เลือดและหัวใจหลอดเลือด | Blood & Cardiovascular | ภาวะขาดออกซิเจน (hypoxia) จากคาร์บอนมอนอกไซด์จับฮีโมโกลบิน; มะเร็งเม็ดเลือดขาว (leukemia) จากเบนซีนทำลายไขกระดูก |
| ผิวหนัง | Dermal | ตั้งแต่การระคายเคืองเล็กน้อยไปจนถึงการกัดกร่อน (corrosion), ภูมิไวเกิน (hypersensitivity), หรือมะเร็งผิวหนัง |
| ตา | Eye | เยื่อบุตาอักเสบ (conjunctivitis), กระจกตาสึก, ต้อกระจก (cataracts), เส้นประสาทตาเสียหาย |
| ตับ | Hepatotoxicity | ตับอักเสบ, ตับแข็ง (cirrhosis), เซลล์ตับตาย (hepatic necrosis), มะเร็งตับ, ภาวะน้ำดีคั่ง, ไขมันสะสมในเซลล์ตับ (steatosis) |
| ระบบภูมิคุ้มกัน | Immunotoxicity | ภูมิไวเกิน, ภูมิคุ้มกันบกพร่อง (immunodeficiency), เซลล์แบ่งตัวเกินควบคุม |
| ไต | Nephrotoxicity | ความสามารถในการขับของเสียลดลง, ไม่สามารถรักษาสมดุลของเหลวและอิเล็กโทรไลต์, การสังเคราะห์ฮอร์โมน (เช่น erythropoietin) ลดลง |
| ระบบประสาท | Neurotoxicity | เซลล์ประสาทบาดเจ็บ (neuronopathy), แอกซอนบาดเจ็บ (axonopathy), ปลอกไมอีลินหลุด (demyelination), รบกวนการส่งสัญญาณประสาท |
| ระบบสืบพันธุ์ | Reproductive | ภาวะมีบุตรยาก (infertility), แท้งบุตร, ความผิดปกติของโครโมโซม, ความพิการแต่กำเนิด |
| ระบบทางเดินหายใจ | Respiratory | หลอดลมอักเสบ (bronchitis), โรคหอบหืด, ถุงลมโป่งพอง (emphysema), โรคปอดจากฝุ่น, มะเร็งปอด |
ตับมีความเสี่ยงต่อ hepatotoxicity เป็นพิเศษ เนื่องจากมีเลือดมาหล่อเลี้ยงปริมาณมากและมีบทบาทสำคัญในกระบวนการ metabolism ทำให้อวัยวะนี้ได้รับสัมผัสกับสาร toxic metabolites ในขนาดที่สูง พิษต่อตับมีได้หลายรูปแบบ:
| ผลต่อตับ | ชื่อภาษาอังกฤษ | คำจำกัดความ |
|---|---|---|
| ตับอักเสบจากสารเคมี | Chemical hepatitis | การอักเสบของตับ (inflammation of the liver) |
| ตับแข็ง | Cirrhosis | พังผืดเรื้อรัง (chronic fibrosis) |
| มะเร็งตับ | Hepatic cancer | มะเร็งของเนื้อเยื่อตับ |
| เซลล์ตับตาย | Hepatic necrosis | การตายของเซลล์ตับ (hepatocytes) |
| ปฏิกิริยาภูมิไวเกิน | Hypersensitivity | ปฏิกิริยาทางภูมิคุ้มกันที่ส่งผลให้เกิดเนื้อตับตาย |
| น้ำดีคั่งในตับ | Intrahepatic cholestasis | เกลือน้ำดี (bile salts) สำรองเข้าสู่เซลล์ตับ |
| ไขมันสะสมในตับ | Steatosis | ไขมัน (lipid) สะสมในเซลล์ตับ |
ขนาดยา — แนวคิดเรื่องขนาดยาและการทดสอบในสัตว์
The toxicity of a substance is determined mainly by dose — it is a function of the quantity absorbed, not an independent property. Both acute and chronic data must be considered. A total dose that would be harmful at once may be nontoxic when given over time (e.g., 30 mg strychnine at once can be fatal, but 3 mg daily for 10 days is not). Clinical and toxic effects relate to age and body size, so dose is measured in mg/kg body weight. Effective Dose (ED) indicates therapeutic efficacy at a given percentage of the population (ED50 = effective in 50%). Toxic Dose (TD) indicates doses causing adverse effects. LD50 is the statistically derived dose at which 50% of test subjects die.
ความเป็นพิษของสารถูกกำหนดโดย dose เป็นหลัก ความเป็นพิษจึงไม่ใช่คุณสมบัติอิสระของสาร แต่เป็นฟังก์ชันของปริมาณสารที่ถูกดูดซึม (quantity absorbed) เมื่อประเมินความเป็นพิษ จำเป็นต้องพิจารณาข้อมูลทั้งพิษเฉียบพลัน (acute) และพิษเรื้อรัง (chronic) เนื่องจากการสัมผัสระยะสั้นที่ความเข้มข้นสูงมักทำให้เกิดอาการที่แตกต่างจากการสัมผัสระยะยาวที่ความเข้มข้นต่ำ
Dose คือปริมาณสารที่ให้ในครั้งหนึ่ง แต่ยังต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นด้วย ได้แก่ จำนวนครั้งที่ให้ (number of doses) ความถี่ (frequency) และระยะเวลาการรักษาทั้งหมด (duration of treatment) ขนาดยารวมที่เป็นอันตรายหากได้รับทั้งหมดในครั้งเดียว อาจไม่เป็นพิษเมื่อให้ในช่วงเวลาที่นาน ตัวอย่างเช่น สตริกนิน (strychnine) 30 มิลลิกรัมที่กลืนในครั้งเดียวอาจทำให้ผู้ใหญ่เสียชีวิต แต่สตริกนิน 3 มิลลิกรัมต่อวันเป็นเวลา 10 วันจะไม่ถึงแก่ชีวิต เนื่องจากร่างกายมักจะซ่อมแซมความเสียหายจากขนาดยาที่ต่ำกว่าระดับเป็นพิษได้ หากมีเวลาเพียงพอก่อนได้รับยาครั้งถัดไป
ผลทางคลินิกและพิษของยาสัมพันธ์กับอายุและขนาดร่างกาย วิธีหนึ่งในการเปรียบเทียบประสิทธิภาพและความเป็นพิษคือการคิดปริมาณสารต่อน้ำหนักตัว หน่วยวัดขนาดยาที่ใช้ทั่วไปคือ mg/kg (มิลลิกรัมของสารต่อกิโลกรัมของน้ำหนักตัว) สารเคมีบางชนิดเป็นพิษในปริมาณที่น้อยมาก จึงใช้หน่วยที่เล็กกว่า เช่น ไมโครกรัม (microgram)
| ระดับความเป็นพิษ | ชื่อภาษาอังกฤษ | ขนาดยาทางปาก (ต่อ kg น้ำหนักตัว) |
|---|---|---|
| เป็นพิษอย่างยิ่ง | Extremely toxic | ไมโครกรัม (micrograms) |
| เป็นพิษมาก | Very toxic | มิลลิกรัม (milligrams) |
| เป็นพิษปานกลาง | Moderately toxic | หลายร้อยมิลลิกรัม |
| เป็นพิษเล็กน้อย | Slightly toxic | กรัม (grams) |
Effective dose (ED): เป็นคำที่ใช้ระบุประสิทธิภาพของสาร โดยปกติหมายถึงผลที่เป็นประโยชน์ แต่ก็อาจหมายถึงผลที่เป็นอันตรายได้ จึงต้องระบุจุดสิ้นสุดของผล (endpoint) ให้ชัดเจน ขนาดยาที่มีประสิทธิผลสัมพัทธ์มีดังนี้:
- ED0: มีประสิทธิผลใน 0% ของประชากร
- ED10: มีประสิทธิผลใน 10% ของประชากร
- ED50: มีประสิทธิผลใน 50% ของประชากร
- ED90: มีประสิทธิผลใน 90% ของประชากร
Toxic dose (TD): ระบุขนาดยาที่คาดว่าจะก่อให้เกิดผลพิษ (adverse toxic effects)
ความสำคัญของ LD50: LD ย่อมาจาก lethal dose LD50 เป็นขนาดยาที่ได้จากสถิติ ซึ่งคาดว่า 50% ของผู้ได้รับจะเสียชีวิตหลังได้รับสาร ค่านี้เป็นเพียงการแสดงออกทางสถิติที่อธิบายผลที่ทำให้ตาย (lethality) ของสารต่อประชากรบางกลุ่มภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง ไม่ใช่คุณสมบัติพื้นฐานของสาร
- LD0: ขนาดยาที่ไม่คาดว่าจะมีผู้เสียชีวิต — ต่ำกว่าเกณฑ์ความเป็นอันตรายถึงชีวิต
- LD10: ขนาดยาที่ 10% ของผู้ได้รับจะเสียชีวิต
- LD50: ขนาดยาที่ 50% ของผู้ได้รับจะเสียชีวิต
ข้อจำกัดของ LD50: แม้จะให้ข้อมูลที่มีค่าภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด แต่เกี่ยวข้องเฉพาะด้านการทำให้เสียชีวิตเท่านั้น สิ่งที่สำคัญกว่ามากคือ ผลกระทบที่เกิดขึ้น อัตราที่เกิดผล และอาการทางพยาธิวิทยา นอกจากนี้ ยังยากที่จะอนุมานค่า LD50 ของสารในประชากรสัตว์ชนิดหนึ่งไปยังชนิดอื่น การอนุมานข้ามสปีชีส์จะให้ผลลัพธ์ที่ไม่แน่นอนอย่างยิ่ง
The Therapeutic Index (TI) compares the therapeutically effective dose to the toxic dose. It is calculated as LD50/ED50. For example, if LD50 is 200 mg and ED50 is 20 mg, the TI is 10. A higher TI indicates a safer drug with a larger therapeutic window. The Margin of Safety (MOS) is a more conservative measure: MOS = LD01/ED99. A drug with MOS lower than 1 is dangerous to prescribe. The dose-response relationship correlates exposure with the spectrum of induced effects — generally, higher dose means more severe response. A threshold occurs when the body's ability to detoxify or repair damage is exceeded.
Therapeutic index (TI) ใช้เปรียบเทียบขนาดยาที่มีประสิทธิผลในการรักษากับขนาดยาที่เป็นพิษ TI เป็นตัวบ่งชี้ความปลอดภัยสัมพัทธ์ของยา แสดงเป็นอัตราส่วนของขนาดยาที่ก่อพิษต่อขนาดยาที่ให้ผลการรักษาที่ต้องการ
วิธีทั่วไปในการคำนวณ TI คือใช้จุด 50% ของความสัมพันธ์ขนาดยา-การตอบสนอง ตัวอย่างเช่น หาก LD50 เท่ากับ 200 มก. และ ED50 เท่ากับ 20 มก. อัตราส่วน 200:20 ให้ค่า TI เท่ากับ 10 แพทย์จะถือว่ายาที่มี TI เท่ากับ 10 ปลอดภัยกว่ายาที่มี TI เท่ากับ 3 ดังนั้น ยิ่ง TI สูง ยายิ่งปลอดภัย และ therapeutic window ยิ่งกว้าง
อย่างไรก็ตาม การใช้ ED50 และ LD50 อาจทำให้เข้าใจผิดได้ จึงมีการใช้คำว่า margin of safety (MOS) ซึ่งมักคำนวณจากอัตราส่วนของขนาดยาที่อยู่ในช่วงทำให้ตาย (LD01) ต่อขนาดยาที่มีประสิทธิผล 99% (ED99) กล่าวคือ MOS = LD01/ED99 แพทย์ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการสั่งยาที่มี MOS ต่ำกว่า 1
ความสัมพันธ์ระหว่างขนาดยากับการตอบสนอง (dose-response relationship) เชื่อมโยงการสัมผัสกับผลกระทบที่เกิดขึ้น โดยทั่วไป ยิ่งขนาดยาสูง การตอบสนองยิ่งรุนแรง ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์นี้มีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ:
- สร้างความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ (causality) — พิสูจน์ว่าสารเคมีนั้นทำให้เกิดผลกระทบที่สังเกตได้จริง
- กำหนดขนาดยาต่ำสุดที่อาจเกิดผลกระทบ หรือ threshold effect
- กำหนดอัตราที่การบาดเจ็บเพิ่มขึ้น หรือ ความชัน (slope) ของกราฟขนาดยา-การตอบสนอง
Threshold ของผลพิษเกิดขึ้นที่จุดซึ่งความสามารถของร่างกายในการกำจัดพิษ (detoxify) หรือซ่อมแซมการบาดเจ็บจากสารพิษถูกเกินขีดจำกัด อวัยวะส่วนใหญ่มีความสามารถสำรอง (reserve capacity) ดังนั้นการสูญเสียการทำงานของอวัยวะบางส่วนอาจไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น การเกิดตับแข็ง (cirrhosis) อาจไม่ส่งผลทางคลินิกจนกว่าเนื้อตับมากกว่า 50% จะถูกแทนที่ด้วยเนื้อเยื่อพังผืด
Animal testing for toxicity is controversial. Tests are conducted before human clinical trials, using standardized procedures for specific effects (dermal irritation) or general effects (unknown chronic toxicity). No single species is appropriate for all tests. Key problems include inter- and intraspecies differences in sensitivity (e.g., mice are more sensitive than rats to butadiene carcinogenicity due to producing more toxic metabolites), variations in body-surface-to-volume ratio affecting dose absorption, and selective toxicity due to physiological differences. Factors affecting toxicity in humans include genetic differences (e.g., G6PD deficiency), age (babies more sensitive to nitrates), dietary habits, and internal absorption versus external exposure — the crucial factor is often the concentration at the target organ, not the external dose.
การทดสอบความเป็นพิษในสัตว์ (animal testing) ดำเนินการก่อนการทดลองทางคลินิกในมนุษย์ (clinical investigations) สำหรับสารกำจัดศัตรูพืชและสารเคมีอุตสาหกรรม มักไม่มีการทดสอบในมนุษย์ ดังนั้นผลการทดสอบในสัตว์จึงถูกนำมาใช้ทำนายพิษในมนุษย์ การทดสอบควรจำลองการสัมผัสในมนุษย์ให้ใกล้เคียงที่สุด ทั้งเส้นทางการสัมผัส อายุของสัตว์ทดสอบ และเพศ
นอกเหนือจากข้อกังวลทางศีลธรรมและจริยธรรม ยังมีข้อกังวลทางวิทยาศาสตร์หลายประการ:
- ความแตกต่างระหว่างและภายในสปีชีส์ (inter- and intraspecies differences): อาจมีความแตกต่างอย่างมากในความไวต่อสารพิษระหว่างสัตว์ต่างสปีชีส์ ตัวอย่างเช่น หนูเมาส์ (mice) มีความไวต่อผลก่อมะเร็ง (carcinogenic) ของบิวทาไดอีน (butadiene) มากกว่าหนูแรท เนื่องจากหนูเมาส์สร้าง toxic metabolites ในปริมาณที่สูงกว่ามาก โดย butadiene diepoxide มีความเป็นพิษต่อ DNA มากกว่า butadiene monoepoxide ถึงประมาณ 100 เท่า
- ความแตกต่างทางกายวิภาคและขนาดร่างกาย: สัตว์ขนาดเล็กมี body-surface-to-volume ratio ค่อนข้างใหญ่ หมายความว่าการสัมผัสสารผ่านผิวหนังอาจนำไปสู่การดูดซึมในปริมาณที่สูงตามสัดส่วน อัตราเมแทบอลิซึม (metabolic rate) ก็สูงกว่า ทำให้กินอาหารมากขึ้น — หากอาหารปนเปื้อน จะได้รับสารพิษในปริมาณที่สูง
- ความเป็นพิษจำเพาะจากสรีรวิทยา (selective toxicity): ความเป็นพิษของสารกำจัดแมลงหลายชนิดขึ้นอยู่กับผลต่อระบบประสาท ดังนั้นพืชจึงค่อนข้างไม่ไวต่อสารเหล่านี้ ในทางกลับกัน สัตว์ค่อนข้างไม่ไวต่อสารกำจัดวัชพืช (herbicides) ซึ่งมีผลต่อกลไกทางสรีรวิทยาเฉพาะของพืช เช่น การสังเคราะห์แสง (photosynthesis)
ปัจจัยหลายประการมีผลต่อระดับ toxicity ที่สารเคมีจะก่อให้เกิดในมนุษย์:
- ความแตกต่างทางพันธุกรรม (Genetic differences): ความไวอาจขึ้นอยู่กับความแปรปรวนทางพันธุกรรมในกิจกรรมของเอนไซม์ ผู้ที่ขาดเอนไซม์ glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) ในเม็ดเลือดแดงจะมีความไวเกินต่อสารออกซิเดชัน เช่น ยาต้านมาลาเรีย (antimalarial agents) และไกลโคไซด์จากถั่วปากอ้า
- อายุ (Age): ทารก (babies) มีความไวต่อผลพิษของไนเตรต (nitrates) มากกว่าผู้ใหญ่ เนื่องจากมีภาวะขาดเอนไซม์ NADH-methemoglobin reductase ชั่วคราว จึงถือว่าทารกเป็นกลุ่มเสี่ยงสูง (high-risk group)
- พฤติกรรมการบริโภคและวิถีชีวิต (Dietary habits): อาหารมีความสำคัญอย่างมากในการพัฒนาของมะเร็ง (cancer) ในร่างกาย สารก่อมะเร็ง (carcinogenic substances) หลายชนิดถูกกระตุ้นให้กลายเป็นเมแทบอไลต์ที่มีปฏิกิริยา (reactive metabolites) โดยเอนไซม์การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ
- การดูดซึมภายในเทียบกับการสัมผัสภายนอก (Internal absorption vs external exposure): บ่อยครั้งที่ปัจจัยสำคัญไม่ใช่ปริมาณสารที่ได้รับสัมผัส แต่เป็นความเข้มข้นในร่างกาย โดยเฉพาะที่อวัยวะเป้าหมาย หากอัตราการดูดซึมเกินอัตราการขับออกและการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพ (biotransformation) จะเกิดการสะสม และปริมาณสารในร่างกายทั้งหมด (เรียกว่า body burden) จะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น DDT พบได้ส่วนใหญ่ในเนื้อเยื่อไขมัน (adipose tissue)