化学毒物的致突变作用
Ames实验解析
化学毒物致突变作用的后果
观察化学毒物致突变作用的基本方法
------致突变试验
遗传学终点(genetic endpoint)： 在致突变试验中观察到的现象所反映的各种 事件的统称。
一、观察项目的选择
1.观察效应终点的类型：
(1)DNA完整性改变
(2)DNA重排或交换 (3)DNA碱基序列改变（基因突变） (4)染色体完整性改变（染色体畸变） (5)染色体分离改变（非整倍体和多倍体）
❑非整倍体(aneuploid)
❑多倍体(polyloid)
❑非整倍体(aneuploid)
含义：指细胞丢失或增加一条或几条染色体。 类型：缺体(2n-2)、单体(2n-1)、 三体(2n+1)、四体(2n+2) 后果：染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可能 影响细胞的生存或造成形态及功能上的异常。
❖致突变物(mutagen)：凡能引起生物体遗传物质 发生改变的化学物质或任何环境因子，又称诱变 剂。 ❖遗传毒物(genotoxic agent)：由于致突变物能损 伤遗传物质，因此致突变物又称为遗传毒物。
化学毒物致突变的类型
染色体改变
基因突变
碱 基 置 换
移 码 突 变
染 色 体 结 构 畸 变
突变依其发生的方式分为：
1.自发突变 (spontaneous mutation) 2. 诱发突变 (induced mutation)
➢自发突变 (spontaneous mutation)
❖概念：是由于普遍存在的未知因素作用 下，在自然条件下发生的突变。 ❖特点：发生过程长、频率很低，与物种 进化有关。
例如： 21-三体综合征(Down氏综合征、先天愚型）
❑多倍体(polyloid)
毒理学名词解释
毒物：是指在较低的剂量下可导致生物体损伤的物质增毒：外源化学物在体内经生物转化为终毒物的过程称为增毒。
解毒：消除终毒物或阻止终毒物生成的生物转化过程称为解毒。
治疗指数：是指半数致死量与半数有效量的比值,表示为TI=LD50/ED50。
因此一般说,治疗指数大者,药物的安全度就大,反之则小。
生物转化：是指化学毒物在细胞内发生一系列化学结构和理化性质改变而转化为新的衍生物的过程。
即代谢。
终毒物：指直接与内源靶分子反应或引起机体生物学微环境改变、导致机体结构和功能紊乱、表现毒物毒性作用的化学物。
细胞应激：指细胞处于不利环境和遇到有害刺激时所产生的防御或适应性反应。
氧化应激：是指由于氧自由基过量生成而导致细胞内抗氧化防御系统受损，导致氧自由基及其相关代谢产物过量聚集，从而对细胞产生多种毒性作用的病理状态。
急性毒性：是指实验动物在一次接触或24小时内多次接触一定剂量的某种外源化学物短期内所产生的健康损害作用和致死效应。
突变：遗传物质本身的变化及引起的变异，一般指基因的变化。
致突变作用：广义概念是外来因素特别是化学物引起细胞核遗传物质发生改变的能力，且该改变可随同细胞分裂过程而传递。
致突变物：能够引起突变的物质。
基因突变：是基因中DNA序列的变化。
基因突变可分为碱基置换和移码突变。
AP位点：丧失碱基的DNA留下一个无嘌呤或无嘧啶的位点微核：与染色体损伤有关，是染色体或染色单体的无着丝点断片或纺锤丝受损伤而丢失的整个染色体，在细胞分裂后期遗留在细胞质中，末期之后，单独形成一个或几个规则的次核，包含在子细胞的胞质内，比主核小，故称微核。
促癌剂：本身不致癌但对致癌物有促进作用。
促癌剂单独用时不致癌，却可使启动的突变细胞克隆扩增，促进肿瘤的发展。
胚胎毒性：对孕体器官形成期结束以后的有害影响叫胎体毒性或胎儿毒性，在实验动物发育毒性试验中，往往笼统地称为胚胎毒性。
发育毒性：指出生前后接触有害因素，子代个体发育为成体之前诱发的任何有害影响。
第七章外源化学物致突变作用(共56张PPT)
2. 常用菌株：鼠伤寒沙门菌组氨酸缺陷型突变株为指示微生物。 目前推荐使用
TA100 TA102
特点：它主要含有混合功能氧化酶(MFO)，是国内常规应用于体外致突变试验的代谢活化系统。
第四节
机体对致突变作用的影响
对标准致突变实验组合的结果进一步研究时，可以 缺点：S9随实验动物种属或器官不同而有差异；
有些中药能够抗突变作用，而其他一些则具有诱导突变的作用，如抗肿瘤药山慈菇能诱导小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率增加；
过程。
碱基切除修复是细胞对碱基氧化损伤的主 要防御系统。
（三）核苷酸切除修复
使细胞具有从DNA上移除较大损伤。
所有生物体最常见的修复机制。基本可以修复所有种
类的DNA损伤。 过程：内切酶， ①损伤识别；②损伤两侧切除
损伤链；③切除寡聚核苷酸；④修复合成填补产 生的缺口；⑤DNA连接酶封闭，恢复原有DNA序列。
骨髓细胞微核试验的不足
某些化ห้องสมุดไป่ตู้物在骨髓难以达到有效浓度。
骨髓中的SCE是动态平衡，其不断成熟为红细胞
，红细胞又衰老死亡。 化学物毒物主要在肝脏活化，其活化中间产物可
能在到达骨髓之前消失。
仅观察体细胞其结果外推其他组织应慎重。
微核实验进展
体外微核试验：中国仓鼠肺细胞/中国仓鼠卵巢细胞/中国仓
检测化学物的致突变性的目的：
3、谷胱甘肽硫转移酶 缺点：S9随实验动物种属或器官不同而有差异；
鉴定生殖细胞和体细胞的致突变物； －基因突变和染色体畸变的检测可直接反映外源化学物的致突变性，是评价化学物致突变性唯一可靠的方法。
毒理学基础
毒理学基础第一章绪论1、卫生毒理学（Health /hygienic Toxicology）是利用毒理学的概念和方法，以预防医学角度，研究人类生活和生产活动中可能接触到的外来化合物对机体损害作用及其机理的学科。
卫生毒理学属于预防医学的范畴，也是毒理学的重要分支学科。
2、毒理学（Toxicology）是研究外源化学物对生物体损害作用及其毒作用机制的科学。
3、现代毒理学：是研究外源性有害物质（包括化学、物理和生物因素）对生物体及生物系统的损害作用、生物学机制、进行安全性评价和危险度管理的科学。
其基本任务是发现毒性、探讨机制、有效预防和科学管理。
4、现代毒理学依据其研究内容和研究目的可分为描述毒理学、机制毒理学和管理毒理学三个分支领域。
5、描述毒理学(descriptive toxicology)：指利用毒理学原理及方法，研究外源化学物对机体损害作用，对其毒性进行描述及鉴定。
6、机制毒理学(medchanistic toxicology)：是在毒性鉴定基础上，采用生物化学、细胞生物学、分子生物学、基因组学、蛋白组学、代谢组学等“组学”方法及其他研究方法，在细胞和分子层面上对外源化学物毒性作用机制及调控机制进行的系统研究。
7、毒理学研究方法：实验研究（体内实验、体外实验）和人群调查（流行病学调查、毒性临床观察、志愿者试验）。
8、Paracelsus提出所有物质都是毒物，不存在非毒物质，剂量决定一种物质是毒物还是药物。
9、意大利医生Pamazzini被誉为职业医学的创始人。
10、近代毒理学之父Orfila。
11、美国于1906年通过第一部《美国食品与药品法》。
12、1937年发生磺胺导致患者急性肾衰竭和死亡的“磺胺事件”。
13、毒理学展望：⑴从高度综合到高度分化；⑵从整体动物实验到替代实验；⑶从毒性定量描述到毒理作用机制探讨；⑷从构效关系到毒性预测；⑸从危险度评定到危险度管理；⑹从现代毒理学到系统毒理学。
第七章外源化学物致突变作用详解演示文稿
第二十七页，共100页。
染色体插入和重复示意图
染色体的臂间倒位
第二十八页，共100页。
染色体相互易位示意图
第二十九页，共100页。
三、非整倍体和多倍体 (aneuploidy and polyloid) 细胞的染色体数目不同于正常的染 色体数目。 或称为基因组突变（genomic mutation) 即基 因组中染色体数目的改变 • 染色体数目异常以二倍体细胞为标准进行命 名。 • 非整倍体指增加或减少一条或几条染色体； • 多倍体指以染色体组为单位的增加。
变作用。这项研究结果不但有助于研究基因的本 质和基因如何控制代谢作用及个体发育，有利于 通过突变基因进行染色体结构分析研究，而且在 诱变育种发展农业生产方面也有重要意义。
1946年获诺贝尔
生理学医学奖。
第五页，共100页。
突变作用的研究史
20世纪50年代，Watson 和Crick阐明了DNA的结构，为研 究突变机理开辟了一条新的途径。
指染色体结构改变，它是指遗传物质大的改变。一般可用 光学显微镜检查适当有丝分裂中期的染色体来发现。分染 色单体型畸变和染色体型畸变。
结构异常:缺失 (deletion)
重复 (duplication) 倒位 (inversion)
易位 (translocation)
第二十六页，共100页。
染色体缺失及环状染色体的形成图
产生原因：基因重组、基因突变、染色体成分 改变、细胞质变化。
• 突变（Mutation）遗传物质自身发生改变 及其引起的变异。分为自发突变和诱发突 变
第九页，共100页。
• 遗传毒理学 (genetic toxicology) 属毒理学下属三级学科,是研究化学性和 放射性物质对机体遗传物质的损害作用 （致突变作用）及可能引起的健康效应。
第七章__化学毒物致突变作用(1)
能引起妊娠的人或试验动物产生畸胎的外源化学物称为致畸 物。它通过胎盘直接作用于发育的胚胎和胎儿而产生后果。通过
动物试验和体外致畸试验方法，可检测外源化学物能否引起胚胎
毒性或后代畸形。
第一节
一、基本概念
概
述
生物在世代繁衍中存在着遗传与变异，它是普遍存在于生物界
的生命现象。在亲子之间或子代个体之间出现不同程度的差异，这
而涉及两条染色单体，称为染色体型畸变(chromosome-type
aberration)。
染色体结构异常的类型：
(1)缺失(deletion)：染色体上丢失了一个片段。
(2)重复(duplication)：在一套染色体里，一个染色体片段出现 不止一次。 (3)倒位(inversion)：一个染色体片段被颠倒了，如颠倒的片段 包括着丝点，称为臂间倒位(pericentric inversion)；如不包 括着丝点则称为臂内倒位(paracentric inversion)。
酸，形成双螺旋结构。基因
(gene)是DNA分子中最小的完整功能单位基因的基本作用在于决 定蛋白质的一级结构，即每个基因决定一条多肽链或者说一个基 因决定一种酶。基因是生物遗传信息的携带者，细胞或生物体的 一套完整单体的遗传物质称基因组(genome)。 2.染色质与染色体 在间期细胞的细胞核中，通过光镜可见一种能被碱性染料着 色的物质，即染色质(chromatin)。它由DNA、组蛋白、非组蛋白 及少量的RNA组成，形似串珠状的复合体。
每个子细胞各具有与亲代细胞完全相同的染色体。
减数分裂(meiosis)指通过两个细胞周期使染色体数目减少一
半的细胞分裂方式。它是一种特殊的有丝分裂。其细胞核分裂两
次，而染色体只复制一次，经过分裂后染色体数目减少一半，变 成单倍体(haploid)。
毒理学复习
第一章绪论1.毒理学（toxicology）：研究所有外源因素（如化学、物理和生物因素）对生物系统的损害作用、生物学机制、安全性评价与危险性分析的科学。
2.毒理学三个研究领域①描述毒理学（Descriptive toxicology）：直接研究的是毒性鉴定（毒性实验），以期为安全性评价和危险度管理提供信息；还可为化学物的毒作用机制研究提供重要线索。
②机制毒理学（Mechanistic toxicology）：研究化学物质对生物机体产生毒性作用的细胞、生化和分子机制。
③管理毒理学（Regulatory toxicology）3.替代法（alternatives）：又称“3R”法，即优化（refinement）试验方法和技术，减少（reduction）受试动物的数量和痛苦，取代（replacement）整体动物实验的方法。
4.毒理学研究方法：体内试验（特殊毒性试验）、体外试验（游离器官、细胞或细胞器）、人体观察（临床毒理学研究、志愿者研究—低浓度、短时间、可逆性）、流行病学研究。
第二章毒理学基本概念1.★毒物（toxicant / poison）：是指在一定条件下，以较小剂量进入机体就能干扰正常的生化过程或生理功能，引起暂时的或永久性的病理改变，甚至危及生命的化学物质。
2.毒性（toxicity）：是指化学物引起有害作用的固有能力。
毒性是物质一种内在的，不变的性质，取决于物质的化学结构。
毒效应：化学物对机体健康引起的有害作用。
毒性和毒效应区别：毒性是化学物固有的生物学性质，我们不能改变化学物的毒性，而毒效应是化学物毒性在某些条件下引起机体健康有害作用的表现，改变条件就可能影响毒效应。
3.★影响化学物毒效应的因素①剂量：任何化学物只要到达一定的剂量，在一定条件下都可能对机体产生有害作用。
②接触途径：同一种化学物质经由不同途径与机体接触时，其吸收系数不同。
静脉、口、皮肤、呼吸道。
③接触期限、吸收速率和频率：急性（一次或24 h内多次）、亚急性（小于或等于1个月）；亚慢性（3个月左右）；慢性（大于6个月）。
毒理学基础-名词解释和简答题
毒理学基础第五版，王心如名词解释一．绪论1、毒理学（toxicology）：毒理学的传统定义是研究外源化学物对生物体损害作用的学科。
010012、现代毒理学：它已发展为所有外源因素对生物系统的损害作用，生物学机制，安全性评价与危险性分析的学科。
01001二．毒理学基本概念1、易感生物学标志（biomarker of susceptibility）：是关于个体对外源化学物的生物易感性的指标，即反应机体先天具有或后天获得的对暴露外源物质产生反应能力的指标。
020202、外源化学物（xenobiotic）：是在人类生活的外界环境中存在可能与机体接触并进入机体在体内呈现一定生物学作用的化学物质，又称为“外源生物活性物质”。
020143、生物学标志（biomarker）：是指外源化学物通过生物学屏障进入组织或体液后，对该外源化合物或其生物学后果的测定指标，可分为暴露标志效应标志易感性标志。
020194、暴露生物学标志（biomarker of exposure）：是测定组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物、其代谢物或与内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标，提供关于暴露于外源化学物的信息。
020195、效应生物学标志（biomarker of effect）：机体中可测出的生化、生理、行为或其他改变的指标，包括反映早期的生物效应、结构和（或）功能改变、及疾病的三类标志物，提示与不同靶剂量的外源化学物或其代谢物有关联的对健康有害效应的信息。
020206、阈值（threshold）：为一种物质使机体开始发生效应的剂量或浓度，即低于阈值时效应不发生，而达到阈值时效应将发生。
020297、致死剂量或浓度：指在急性毒性试验中外源化学物引起受实验动物死亡的剂量或浓度，通常按照引起动物不同死亡率所需剂量来表示。
020288、生物有效剂量（biologically effictive dose）/ 靶剂量（target dose）：是指送达剂量中到达毒作用部位的部分。