毒物兴奋效应（Hormesis）是指细胞、生物体或生物群体暴露于低剂量胁迫因子（化学试剂、感官刺激、代谢压力等）时引起适应性促进效应，而在高剂量暴露时引发抑制或毒性效应的双相效应的过程。毒物兴奋效应在生物学、毒理学、临床医学、环境风险评估及工农业应用中具有重要作用。
德国生物医学教授Hugo Schulz（1853-1932）[1]第一次发现了藜芦碱可对肠胃细菌产生低剂量促进、高剂量抑制的双相剂量效应，但这并没有动摇他对藜芦碱杀菌机制的信念。数年后，当Schulz多次观察到多种化学消毒剂均对酵母代谢产生双相剂量效应时，他逐渐确定只有低剂量的药物才可以帮助肠胃炎患者抵抗感染，恢复健康。同时，Schulz认为该双相效应可用来解释诸多医学现象，他坚信自己找到了顺势疗法的基本原则，但他也因此成为了传统医学界的众矢之的[2][3]。之后Branham等[4]科学家也相继表示支持抗菌剂双相剂量效应的推广。直至1943年，Chester M. Southam和John Erhlich[5]在研究红雪松提取物对多种真菌代谢的作用时也观察到了类似现象，同时将这一剂量效应概念重命名为“hormesis”，希腊语“hormaein”意为“产生刺激”，即毒物兴奋效应。但在20世纪，药学和毒理学主流始终拒绝承认毒物兴奋效应，美国国家癌症研究所（National Cancer Institute）规定将毒性效应的研究范围控制在最大耐受剂量（maximum tolerated dose, MTD）的一半与最大耐受剂量之间[2]。20世纪70年代中期至今，随着生物医学不同领域众多学者对双相剂量效应关系的报道逐年增多，Calabrese等[6][7][8][9]将毒物兴奋效应称为最根本的剂量效应，美国食品药品监督管理局（U.S. Food and Drug Administration）、美国国家环境保护局（U.S. Environmental Protection Agency）等政府部门也开始以考虑其应用价值。
目前有关毒物兴奋效应的机制主要有过度补偿、DNA 损伤修复、氧化应激机制、免疫功能增强以及基因表达与调控作用等几种理论。
（1）过度补偿理论：过度补偿机制已有较长历史，它主要认为毒物对机体的刺激作用显示了一种过度补偿效应，低剂量有害物质刺激机体产生有益反应，使机体的正常功能得以加强，从而更好地抵御之后的刺激[10]。按照这一观点，生物体受到刺激，最初的抑制反应之后会出现一个补偿过程，使有益反应轻微地过度表达。
（2）DNA损伤修复作用：由于细胞DNA 损伤修复是影响细胞存活的主要因素，目前认为低剂量刺激通过激活多种信号转导通路，最终激活DNA修复基因，使其转录[11][12][13][14]。研究表明，有的个体在受到低剂量毒物作用后，原初的DNA损伤量会减少[15]。此外，重金属汞可以刺激金属硫蛋白的合成，这种蛋白能清除环境中的有毒金属，使细胞免受正常新陈代谢所产生的自由基损害。
（3）氧化应激机制：有资料表明，重金属能够引起机体和细胞内活性氧（ROS）升高，以前认为ROS是一种破坏性极大的毒性物质，将引起生物大分子氧化性损伤[16]。但是近年来还发现，ROS也是对细胞具有广泛调节作用的信息分子，参与细胞信号转导、激活转录因子，影响基因表达，从而促使细胞增殖和分化，所以适度的ROS水平对机体有一定的保护作用。
（4）免疫功能增强机制：Arinaga S等[17]报道低剂量MMC可激活机体的免疫系统，产生IL-2，诱导LAK细胞，增强机体对外源性化学物的抵抗力。动物实验资料表明毒物低剂量刺激效应可能通过以下机理增强机体的免疫功能：1）增强T细胞对丝裂原刺激的增殖性反应；2）促进IFN-γ的激活和IL-2的产生；3） 使T细胞膜IL-2受体的表达增加；4）增加脾脏儿茶酚胺含量, 降低血清皮质酮水平。
（5）基因表达与调控作用：研究表明，毒物低剂量刺激效应与多种基因的表达和调控密切相关，如DNA修复基因、应激蛋白基因、生长调节基因、启动子或转录因子的激活、与细胞凋亡有关的基因等[18]。REV3L基因参与编码的DNA 聚合酶ζ具有跨损伤修复功能，紫外线照射造成MRC-5细胞DNA的损伤后，机体产生的应激使信号转导途径激活，REV3L 基因表达改变，迅速编码大量DNA聚合酶ζ以跨过这种损伤继续DNA的复制，这是对动态平衡破坏后的一种适度补偿而产生的刺激效应，对细胞的存活至关重要[19].
（6）受体机制：该理论认为，激动剂（agonist）与不同亲和力（affinity）和容力（capacity）的两种受体亚型的结合差异导致了刺激和抑制两种相反的效应。低浓度时激动剂与具有高亲和力的受体亚型起作用，机体表现出刺激效应；高浓度时，随着激动剂分子数目的增加，亲和力低但却具备更高容力（如数目更多）的受体渐渐占据主导作用，从而表现出与低浓度条件下相反的抑制作用。比如高常安等[20]认为，双酚A等酚类化合物对鲫鱼体外淋巴细胞增殖率的毒物兴奋效应源于高低剂量效应机制的差异，在低剂量时雌激素受体的介导起主要作用，促进淋巴细胞增殖，而在高剂量时化合物表现出一定的急性毒性机制，抑制了淋巴细胞的增殖。
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