一、战斗性能
芥子气于WWⅠ后期（1917年7月)首先由德军大量使用，其后各国军队相继效仿，造成大量人员伤亡。其伤亡率占毒剂总伤亡人数130万的88.7％，故有“毒剂之王”之称。从WWⅠ到“两伊”战争使用证明，芥子气是经过“战争考验”的最有效的化学战剂之一。
二、体内代谢特点
吸收快、局部少量固定、全身均匀分布，血循环中消失迅速、代谢产物无毒，主要由尿中排泄等。
芥子气与皮肤粘膜接触后2～3分钟尚滞留于体表（此时用消毒剂可除去)，至10～15分钟大部被吸收。吸收速度为1～4μg/(cm2·min)。其中约12％的芥子气“固定”于局部引起损伤，其余大部进入血循环并分布全身。肾、肺、肝含量较多，可能与供血量有关。全身吸收作用与组织器官的敏感性相关。游离状态的芥子气在血液中存留时间一般不超过30分钟（半值期为14分钟)。但近来Drasch等报道，人严重中毒后芥子气在体内组织器官中可滞留7天。目前认为芥子气吸收作用与氮芥不同，主要由于其脂溶性扩散被动性吸收所致。
（二)芥子气的主要代谢产物及排泄途径
1．与体内多种生物大分子反应（如DNA、RNA、蛋白质、氨基酸等)形成烃化产物。
2．大部分与谷胱甘肽（50％)或半胱氨酸结合生成无毒的代谢产物排出体外。
3．经水解或氧化生成二羟二乙硫醚、芥子砜或芥子亚砜。测定前者含量可辅助诊断。
4．少部分芥子气转变为羟乙磺酸、羟基乙酸及无机硫酸盐等。
5．大部分代谢产物经尿液排出。尿放射性测定表明，大鼠和小鼠在注射后6h排出的约50％、24h达80％左右。
三、中毒机理
芥子气中毒机理虽早有研究，但迄今尚未完全阐明。目前认为，芥子气在体内主要与核酸、酶、蛋白质等生物大分子结合，特别对DNA的烃化作用是引起机体广泛损伤的生物学基础，它与抗癌化疗药物烃化剂（或烷化剂)具有类似的药理学与毒理学性质。
（一)烃化作用
芥子气是典型的双功能烃化剂（bifunctional alkylating agent)，具有广泛的烃化作用。芥子气分子中的硫原子具有两对未共用的电子；氯是电负性较强的原子。由于氯原子的诱导效应，硫原子上的未共用电子对沿着氯诱导效应的方向移动，促进氯原子分离。所以，溶解于水或体液等极性溶液中的芥子气迅速解离，内部电子重新排列，形成正碳离子或正硫离子。正硫离子又称锍离子（sulfonium ion)具有很强的亲电性（electrophilicity)极易与生物大分子的亲核性原子（nucleophilic atom)S、N、O等起烃化反应，形成以共价键结合的不同逆性的烃化产物（图13-1)。
细胞内许多重要成分含有S、N、O等亲核中心（nucleophilic center)，它们对烃化剂具有强度不同的亲和力，其顺序为S＞N＞O。生理条件下，芥子气与体内许多亲核性基团如氨基、巯基、羟基、羧基、磷酸基及咪唑基等反应。所以，芥子气具有广泛和复杂的生物学作用。
（二)对核酸的作用
DNA对芥子气极为敏感，是芥子气攻击的主要对象，也是芥子气基因毒性和细胞毒性的物质基础。DNA中的碱基极易被芥子气烃化，此一作用主要发生在鸟嘌呤的N7、O6、N2与腺嘌呤的N1、N6等位置。在碱性条件下，胞嘧啶的O2亦可被烃化。其中在鸟嘌呤的N7与O6位置上的烃化最为重要。核酸链中的磷酸二酯烃化可形成不稳定的磷酸三酯。
图13-1 亲核中心（Y-、Z-)与芥子气的烃化反应
芥子气为双功能烃化剂，具有两个烃化功能基团（或臂)。因此，它与DNA的烃化作用可能有双烃化（bifunctional alkylation)和单烃化（monofunctional alkylation)两种方式。双烃化又有链间交联（interstrand crosslinking)和链内交联（intrastrand crosslinking)之分。前者发生在两条互补链之间，后者则发生于同一链内（图13-2)。双烃化也可发生在DNA与蛋白质之间（。至于单烃化则是芥子气单臂与DNA成分之间的联结。
DNA鸟嘌呤N7位烃化产物不稳定，通过固有或酶促作用从脱氧核糖—磷酸键上脱落（脱嘌呤反应)，形成无嘌呤DNA。随之在无嘌呤核酸内切酶的作用下，切除无嘌呤部位，致使脱氧核糖—磷酸主键断裂，结果在DNA两条螺旋链上出现单链或双链断裂。
DNA烃化损伤的毒理学作用主要有两方面：细胞毒作用和遗传信息障碍。
图13-2 芥子气（H)与DNA链中鸟嘌呤（G)可能的联结方式
a 单烃化 b 链内交联 c 链间交联 d H与G的双烃化产物
由于DNA烃化反应和链断裂，引起DNA分子扭曲变形与DNA模板损伤。尤其是链间交联的存在，严重影响DNA复制时两条配对链的裂开，因而使正常半保留复制过程发生障碍（即DNA失去模板功能)，或使复制后DNA分子结构与生化功能发生改变。结果导致细胞有丝分裂抑制（DNA复制是细胞有丝分裂的前提)和细胞分裂增殖阻抑，严重者导致细胞死亡（图13-3)。一般认为，DNA链间交联是细胞毒作用的主要原因，而链内交联和DNA与蛋白质交联则是细胞毒作用的次要因素。有人认为，DNA鸟嘌呤N7位置烃化是细胞毒作用的始发部位，而O6位置烃化与致突、致癌、致畸等遗传信息障碍密切相关。
图13-3 DNA烃化损伤导致细胞毒作用机理示意图
业已证明，DNA双烃化（链间交联)主要引起细胞毒作用，导致细胞死亡；单烃化则较少引起细胞死亡，但能导致DNA遗传信息障碍，如DNA鸟嘌呤N7位置单烃化产物脱落后遗留下一个空隙（gap)，该空隙在复制和转录过程中，可能导致错误碱基的掺入，因而引起突变、癌变和畸变等遗传信息障碍。
芥子气对RNA作用与DNA相似，主要也作用于鸟嘌呤的N7位置。RNA烃化影响氨基酸缩合，致使蛋白质合成代谢障碍干扰细胞功能（图13-3)。实验表明，无论原核或真核细胞本身都具有DNA修复能力，在一定的程度上能切除DNA的损伤部位，恢复DNA正常结构与功能。
（三)对蛋白质的作用
芥子气除通过对核酸的作用影响蛋白质合成外，还可与蛋白质肽链中的亲核基团直接发生烃化作用，特别与细胞内结构蛋白的烃化反应具有重要的毒理学意义。芥子气烃化作用的主要功能基团是：赖氨酸的氨基、谷氨酸的羧基以及谷胱甘肽和半胱氨酸的巯基等。用标记芥子气（35S)与酵母实验表明，有50％与35S与谷胱甘肽结合，10％35S结合的细胞膜上，其余40％与细胞微细胞结构结合。芥子气还易与血清蛋白及核蛋白作用。烃化后的蛋白质发生变性、补体失活以及免疫功能下降等。
