甲氨蝶呤的细胞毒作用,是由很多因素决定的。其中最重要的是细胞接触到的药物浓度和接触时间。血清药物浓度低于1 × 10 - 8M时,既不会出现毒性反应,也不会出现治疗作用。由于存在这一阈值,大多数化疗方案中所使用的甲氨蝶呤剂量均能使血药浓度至少超过1 × 10 - 6M,随着血药浓度增高,抗肿瘤作用增强。甲氨蝶呤抗肿瘤作用的强度与靶细胞周围药物浓度超过阈值的持续时间成正比,这与细胞的增殖周期相关,细胞与药物接触时间越长,进入S期被杀伤的细胞越多。