PLS come to huanjingdulixue@sohu.com Read:1. 化 学 药 物 急 性 毒 性 试 验 技 术 指 导 原 则
What is Proteomics? The identification, characterization and quantification of all proteins involved in a particular pathway, cell, tissue, organ or organism that can be studied in concert to provide accurate and comprehensive data about that system.
第 五 章 环 境 化 学 物 的 特 殊 毒 性 作 用 及 其 评 价 5-1 环 境 化 学 物 的 致 突 变 性 及 其 评 价 1. Introduciton 自 发 突 变 : 环 境 致 突 变 作 用 : 环 境 因 素 : 直 接 诱 变 剂 : 间 接 诱 变 剂 :
二 遗 传 损 伤 的 类 型 /Types of Heredity Damage ( 一 ) 基 因 突 变 /Gene Mutation 1. 碱 基 突 变 /Base mutation 可 分 为 : 碱 基 置 换 移 码 突 变 整 码 突 变 和 判 断 突 变 等 类 型 1. 碱 基 置 换 : 碱 基 置 换 可 分 为 : 转 换 和 颠 换 两 种 转 换 : 嘌 呤 与 嘌 呤 碱 基 嘧 啶 与 嘧 啶 碱 基 之 间 的 置 换 2. 移 码 突 变
极 少 数 不 能 修 复 的 DNA 损 伤 将 会 导 致 基 因 的 突 变, 其 中 一 部 分 突 变 将 有 利 于 物 种 的 进 化, 而 另 一 部 分 突 变 将 导 致 细 胞 恶 化 和 死 亡 每 一 个 世 代 由 于 碱 基 配 对 错 误 而 造 成 的 DNA 损 伤, 在 大 肠 杆 菌 中 约 为 百 亿 分 之 一, 若 某 一 个 因 素 发 生 障 碍, 错 误 频 率 就 提 高 大 肠 杆 菌 DNA 复 制 中 维 持 遗 传 稳 定 性 的 机 制. 机 制 累 积 错 误 频 率 碱 基 配 对 DNA 聚 合 酶 的 作 用 辅 助 蛋 白 复 制 后 的 错 配 校 正 约 10-1 --10-2 约 10-5 -10-6 约 10-7 约 10-10
DNA 修 复 一 般 是 指 DNA 受 到 损 伤 后 细 胞 使 DNA 的 化 学 组 成 和 核 苷 酸 序 列 重 新 恢 复 的 一 种 反 应 甲 醛 : 长 期 接 触 低 剂 量 的 甲 醛 会 引 起 慢 性 呼 吸 道 疾 病 女 性 月 经 紊 乱 妊 娠 综 合 征, 引 起 新 生 儿 体 质 降 低 染 色 体 异 常 甚 至 鼻 咽 癌 高 浓 度 的 甲 醛 则 对 神 经 系 统 免 疫 系 统 肝 脏 等 都 有 毒 害 甲 醛 还 有 致 畸 致 癌 作 用, 能 凝 固 蛋 白 质, 可 引 起 鼻 腔 口 腔 鼻 咽 皮 肤 和 消 化 道 的 癌 症 苯 : 属 芳 香 烃 类 化 合 物, 常 温 下 为 带 特 殊 芳 香 味 的 无 色 液 体, 极 易 挥 发 长 期 吸 入 苯 可 导 致 牙 龈 出 血 鼻 出 血 皮 下 出 血 点 或 紫 癜, 女 性 月 经 量 过 多 经 期 延 长 等 重 者 可 出 现 再 生 障 碍 性 贫 血 全 细 胞 减 少 等 苯 甚 至 可 引 起 各 种 类 型 的 白 血 病, 国 际 癌 症 研 究 中 心 已 确 认 苯 为 人 类 致 癌 物 甲 苯 和 二 甲 苯 主 要 影 响 中 枢 神 经 系 统, 并 对 呼 吸 道 和 皮 肤 产 生 刺 激
3. 整 码 突 变 又 称 为 密 码 子 的 插 入 或 缺 失, 指 在 DNA 链 中 增 加 或 减 少 的 碱 基 对 为 一 个 或 几 个 密 码 子, 此 时 基 因 产 物 多 肽 链 中 会 增 加 或 减 少 一 个 或 几 个 氨 基 酸 4. 片 断 突 变 指 基 因 中 某 些 小 片 断 核 苷 酸 序 列 发 生 改 变, 这 种 改 变 有 时 可 跨 越 两 个 或 数 个 基 因, 涉 及 数 以 千 计 的 核 苷 酸
染 色 体 简 介
细 胞 中 染 色 体 结 构 示 意 图
染 色 体 结 构 示 意 图 思 考 : 染 色 体 由 哪 些 成 分 组 成?
1888 年 瓦 尔 德 第 一 次 提 出 了 染 色 体 这 一 名 词 对 染 色 体 的 结 构 与 功 能 的 研 究 一 直 是 细 胞 学 遗 传 学 中 的 重 大 课 题 染 色 体 可 被 苏 木 精 蕃 红 结 晶 紫 吉 姆 萨 醋 酸 洋 红 地 衣 红 和 孚 尔 根 染 液 等 染 色 有 些 先 天 性 疾 病 是 由 于 染 色 体 数 目 的 变 异 引 起 的, 如 先 天 愚 型 是 由 于 第 21 对 染 色 体 上 多 了 一 条 染 色 体 所 引 起 的 因 此, 开 展 染 色 体 的 研 究, 在 临 床 上 对 疾 病 的 早 期 诊 断 以 及 开 展 产 前 遗 传 咨 询 和 对 提 高 民 族 的 素 质 等 十 分 重 要
染 色 体 突 变 的 常 见 类 型 (P87 课 本 上 讲 述 的 几 种 类 型 ): 1. 裂 隙 : 2. 断 裂 : 3. 断 片 : 4. 微 小 体 : 5. 无 着 丝 点 环 : 6. 环 状 染 色 体 : 7. 双 着 丝 点 染 色 体 : 8. 倒 位 9. 易 位 10. 插 入 和 重 复 11. 辐 射 体 : 指 染 色 单 体 间 的 不 平 衡 易 位 可 形 成 三 条 臂 构 型, 分 别 称 为 三 辐 射 体 和 四 辐 射 体
染 色 体 突 变 图
( 二 ) 染 色 体 突 变 指 染 色 体 结 构 的 改 变 染 色 体 畸 变 包 括 染 色 体 结 构 异 常 和 数 目 异 常 ( 一 ) 染 色 体 结 构 异 常 1. 染 色 体 畸 变 是 染 色 体 中 两 条 染 色 单 体 同 一 位 点 受 损 后 所 产 生 的 结 构 异 常, 可 分 为 下 列 类 型 : (1) 裂 隙 和 断 裂 : (2) 无 着 丝 粒 断 片 和 缺 失 : 微 核 (Micronucleus): 染 色 体 的 断 片 或 迟 滞 的 染 色 体 在 细 胞 分 裂 后 期, 由 于 不 能 进 入 子 带 细 胞 的 核 中 而 在 间 期 的 子 代 细 胞 胞 浆 内 形 成 的 游 离 团 块 物 质 如 断 片 很 小, 小 于 染 色 单 体 宽 度, 则 称 为 微 小 体
(3) 环 状 染 色 体 : (4) 倒 位 : (5) 插 入 和 重 复 : 2. 染 色 体 单 体 畸 变 : (1) 染 色 单 体 裂 隙 断 裂 和 缺 失 :
(2) 染 色 单 体 交 换 : (3) 姐 妹 染 色 单 体 交 换 (sister chromatid exchange, SCE): 1978 年 ISCN( 人 类 细 胞 遗 传 学 命 名 国 际 体 制 ) 将 SCE 列 入 染 色 单 体 型 畸 变 的 范 围, 但 其 发 生 机 理 目 前 倾 向 于 与 染 色 单 体 断 裂 无 关
( 二 ) 染 色 体 数 目 异 常 各 种 生 物 都 有 其 固 定 的 染 色 体 数 目 和 核 型 以 动 物 正 常 体 细 胞 染 色 体 数 目 2n 为 标 准, 染 色 体 数 目 异 常 可 能 表 现 为 整 倍 性 畸 变 和 非 整 倍 性 畸 变 整 倍 性 畸 变 可 能 出 现 单 倍 体 三 倍 体 或 四 倍 体 超 过 二 倍 体 的 整 倍 性 畸 变 也 统 称 为 多 倍 体 非 整 倍 性 畸 变 系 指 比 二 倍 体 多 或 少 一 条 或 多 条 染 色 体 例 如 : 缺 体 是 指 缺 少 一 对 同 源 染 色 体, 单 体 或 三 体 系 指 某 一 对 同 源 染 色 体 相 应 地 少 或 多 一 个, 四 体 则 指 其 比 同 源 染 色 体 多 一 对 ; 于 是 在 染 色 体 数 目 上 相 应 为 2n-2 2n-1,2n+1 和 2n+2
( 三 ) 基 因 组 突 变 基 因 组 突 变 的 原 因 : 1. 非 整 倍 体 : 形 成 的 原 因 : 后 果 : 2. 整 倍 体 : 成 因 : 危 害 :
三 致 突 变 作 用 机 理 从 遗 传 学 来 讲, 突 变 可 分 为 基 因 突 变 染 色 体 突 变 及 基 因 组 突 变 环 境 化 学 污 染 物 引 起 基 因 突 变 和 染 色 体 突 变 的 靶 主 要 是 DNA; 导 致 整 倍 体 或 非 整 倍 体 突 变 的 靶 主 要 是 有 丝 分 裂 或 减 数 分 裂 器 ( 一 ) DNA 损 伤 与 突 变 1. 碱 基 类 似 物 的 取 代 碱 基 类 似 物 : 示 例 : p89
2. 与 DNA 分 子 共 价 结 合 形 成 加 合 物 指 亲 电 性 化 学 物 与 DNA 作 用, 形 成 的 共 价 结 合 物 3. 改 变 碱 基 的 结 构 :
4. 大 分 子 嵌 入 DNA 链 一 些 具 有 平 面 环 状 结 构 的 化 学 物 可 以 非 共 价 结 合 的 方 式 嵌 入 核 苷 酸 链 之 间 或 碱 基 之 间, 干 扰 DNA 复 制 酶 或 修 复 酶, 引 起 碱 基 对 的 增 加 或 缺 失, 导 致 移 码 突 变 图 5-1 十 六 烷 基 溴 化 吡 啶 与 小 牛 胸 腺 DNA 形 成 加 合 物 的 吸 收 光 谱 Rutao Liu, et. al., Microchim. Acta 147, 105 109 (2004)
( 二 ) 非 整 倍 体 及 整 倍 体 的 诱 发 ( 三 )DNA 损 伤 的 修 复 与 突 变 (Ref: Word project) 环 境 因 素 致 突 变 作 用 的 模 式 为 : 1. 生 物 体 DNA 损 伤 修 复 系 统 (1) 直 接 修 复 : 分 为 核 苷 酸 切 除 修 复 ; 碱 基 切 除 修 复 ; 错 配 碱 基 修 复 (2) 切 除 修 复 2. DNA 损 伤 修 复 与 突 变
四 突 变 的 不 良 后 果 体 细 胞 : ( 一 ) 体 细 胞 突 变 的 不 良 后 果 1. 体 细 胞 突 变 与 癌 变 2. 体 细 胞 突 变 与 致 畸 : 3. 体 细 胞 突 变 的 其 他 不 良 后 果 动 脉 粥 样 硬 化 : 生 物 体 衰 老 :
一 体 细 胞 突 变 的 后 果 二 生 殖 细 胞 突 变 的 后 果 1. 致 死 性 突 变 : 2. 可 遗 传 的 改 变 : 基 因 库 是 指 一 种 物 种 的 群 体 中 在 生 殖 细 胞 内 具 有, 并 能 传 给 下 一 代 的 全 部 基 因 的 总 和
五 致 突 变 作 用 的 评 价 ( 一 ) 致 突 变 试 验 的 分 类 致 突 变 作 用 的 评 价 是 通 过 致 突 变 试 验 来 实 现 的 致 突 变 试 验 的 分 类 : 基 因 突 变 试 验 ; 染 色 体 损 伤 试 验 ; 非 整 倍 体 实 验 及 其 他 反 映 DNA 损 伤 的 实 验 ( 二 ) 常 用 的 致 突 变 试 验 1. 细 菌 回 复 突 变 试 验 : 使 用 细 菌 回 复 突 变 试 验 进 行 常 规 检 测 时, 应 使 用 以 下 的 试 验 菌 株 : TA98; TA100;TA1535; TA97 或 TA102 及 E.coli 等 Ames 试 验 方 法 : 点 试 验 法 平 板 掺 入 法 和 预 培 养 平 板 掺 入 法
2. 哺 乳 动 物 细 胞 基 因 突 变 试 验 主 要 用 啮 齿 类 动 物 和 人 的 培 养 细 胞 进 行 正 向 突 变 试 验 3. 染 色 体 畸 变 试 验, 亦 称 细 胞 遗 传 学 试 验 4. 微 核 试 验 : 微 核 (Micronucleus ) 是 染 色 体 的 断 片 或 迟 滞 的 染 色 体 在 细 胞 分 裂 后 期, 由 于 不 能 进 入 子 代 细 胞 的 核 中 而 在 间 期 的 子 代 细 胞 浆 内 形 成 的 游 离 团 块 物 质, 与 细 胞 主 核 着 色 一 致, 呈 圆 形 或 椭 圆 形 微 核 试 验 :
5. 显 性 致 死 试 验 实 验 方 法 : 6. 小 鼠 精 子 畸 形 试 验 7. 程 序 外 DNA 合 成 试 验 8. 转 基 因 动 物 致 突 变 试 验
( 三 ) 致 突 变 试 验 在 预 测 致 癌 性 及 遗 传 危 害 性 中 的 价 值 基 因 突 变 试 验 的 目 的 : 外 源 化 学 物 根 据 其 致 突 变 性 和 致 癌 性 可 分 为 : 遗 传 毒 性 致 癌 物 遗 传 毒 性 非 致 癌 物 非 遗 传 毒 性 致 癌 物 非 遗 传 毒 性 非 致 癌 物 四 类 标 志 物 : 体 内 外 源 化 学 物 原 型 及 其 代 谢 产 物 含 量 DNA 加 合 物 蛋 白 质 加 合 物 等 可 作 为 诱 变 剂 的 接 触 标 志 物 ;DNA 损 伤, 染 色 体 畸 变 微 核 等 细 胞 遗 传 学 指 标 和 细 胞 基 因 突 变 精 子 畸 形 等 致 突 变 试 验 指 标 可 作 为 致 突 变 作 用 的 效 应 标 记 物 ; 外 化 学 物 代 谢 酶 的 多 态 性 及 DNA 损 伤 修 复 酶 的 多 态 性 可 作 为 敏 感 性 标 志 在 人 群 流 行 病 学 研 究 中 应 用
( 四 ) 致 突 变 试 验 的 组 合 应 用 美 国 毒 物 处 1986 年 提 出 的 三 阶 段 试 验 方 案 第 一 阶 段 : 测 试 化 学 物 的 致 突 变 性 ; 第 二 阶 段 : 测 试 对 生 殖 细 胞 的 致 突 变 性 ; 第 三 阶 段 : 哺 乳 动 物 生 殖 细 胞 致 突 变 标 准 实 验 六 环 境 基 因 组 计 划 /Enviornmental Genomic Plan 研 究 内 容 : 基 因 多 态 性 : 指 在 人 群 中 同 一 个 基 因 位 点 存 在 个 体 差 异
环 境 基 因 组 计 划 实 施 的 四 个 阶 段 : 第 一 阶 段, 收 集 样 本, 利 用 高 效 测 序 技 术, 对 所 选 择 的 靶 基 因 进 行 再 测 序, 获 得 基 因 多 态 性 的 资 料, 并 建 立 统 一 的 数 据 库 ; 第 二 阶 段, 进 行 基 因 多 态 性 功 能 研 究, 确 定 其 生 物 学 意 义 ; 第 三 阶 段, 进 行 基 因 多 态 性 在 人 群 中 分 布 规 律 和 特 点 的 流 行 病 学 研 究 ; 第 四 阶 段, 改 进 危 险 度 及 环 境 暴 露 的 评 价 方 法, 确 定 高 危 人 群 并 对 其 进 行 特 定 疾 病 筛 查 和 预 防, 更 好 地 保 护 易 感 人 群
5-2 环 境 化 学 物 的 致 癌 作 用 及 其 评 价 一 环 境 致 癌 与 化 学 致 癌 环 境 因 素 : 物 理 因 素 生 物 因 素 化 学 因 素 Eg. 染 料 类 物 质 能 诱 发 膀 胱 癌 ; 煤 焦 油 中 含 有 的 芳 香 烃 也 具 有 致 癌 性
致 癌 因 素 外 因 环 境 因 素 (70%) 化 学 物 理 生 物 内 因 内 在 因 素 免 疫 激 素 代 谢 遗 传
化 学 致 癌 研 究 的 历 史 * 1775 年,Percivall Pott 发 现 扫 烟 囱 工 人 阴 囊 肿 瘤 发 病 率 高, 提 示 职 业 暴 露 与 肿 瘤 发 病 有 关 100 年 后,Volkman 和 Bell 观 察 到 长 期 与 石 蜡 油 和 焦 油 接 触 的 工 人 易 患 皮 肤 癌 德 国 化 学 家 Rehn 报 道 接 触 苯 胺 的 工 人 易 患 泌 尿 道 膀 胱 肿 瘤 1916 年, 日 本 的 山 极 与 市 川 成 功 地 使 用 煤 焦 油 擦 兔 耳 诱 发 了 兔 皮 肤 癌, 引 起 了 对 化 学 致 癌 物 进 行 实 验 研 究 的 重 视
化 学 致 癌 物 * 凡 能 引 起 人 或 动 物 肿 瘤 形 成 的 化 学 物 质, 称 为 化 学 致 癌 物 (chemical carcinogen) 现 已 证 明 2000 多 种 化 学 物 质 能 诱 发 动 物 肿 瘤
化 学 致 癌 物 的 分 类 直 接 致 癌 物 : 间 接 致 癌 物 : Eg. 多 环 芳 烃 类 芳 香 胺 类 黄 曲 霉 毒 素 促 癌 物 : Eg. 巴 豆 油 糖 精 苯 巴 比 妥 等
化 学 致 癌 作 用 的 生 物 学 特 征 1 致 癌 作 用 依 赖 于 致 癌 物 的 剂 量 : 2 致 癌 作 用 的 充 分 表 达 需 要 相 当 长 的 时 间, 无 论 致 癌 物 的 剂 量 和 性 质 如 何, 在 肿 瘤 形 成 之 前, 总 有 一 个 最 低 限 度 的 潜 伏 期, 在 细 胞 恶 变 以 前, 细 胞 存 在 多 阶 段 的 癌 前 期 变 化 3 致 癌 作 用 所 引 起 的 细 胞 变 化 可 传 到 子 细 胞 : 4 致 癌 作 用 可 被 非 致 癌 因 子 所 修 饰 : 5 细 胞 增 生 是 细 胞 癌 变 过 程 中 的 重 要 阶 段 :
物 理 致 癌 因 素 * Modon 等 研 究 了 以 色 列 儿 童 因 头 皮 癣 而 接 受 照 射 的 10834 名 15 岁 以 下 儿 童 进 行 了 32 年 的 随 访 观 察, 发 现 头 颈 部 肿 瘤 的 发 病 率 显 著 增 加 我 国 对 在 1950-1985 年 从 事 医 院 放 射 科 工 作 的 X 线 诊 断 工 作 者 共 计 27011 名 进 行 了 调 查, 发 现 男 性 恶 性 肿 瘤 的 危 险 性 高 于 女 性, 相 对 危 险 性 明 显 增 高 的 恶 性 肿 瘤 有 白 血 病 皮 肤 癌 肝 癌 食 管 癌 妇 女 乳 腺 甲 状 腺 也 是 辐 射 致 癌 的 敏 感 组 织, 小 剂 量 重 复 照 射 可 以 诱 发 人 类 的 乳 腺 癌 和 甲 状 腺 癌 胎 内 诊 断 性 X 线 照 射, 出 生 后 的 儿 童 肿 瘤 发 病 率 均 增 加 医 学 诊 断 与 治 疗 的 放 射 过 程 如 X 线 检 查 等 电 离 辐 射 是 引 起 医 源 性 肿 瘤 的 重 要 因 素
影 响 辐 射 致 癌 的 因 素 * 1 吸 烟 和 氡 照 射 的 相 互 作 用, 可 大 大 增 加 肺 癌 的 危 险 性 2 年 龄 : 儿 童 辐 射 的 敏 感 性 强, 主 要 是 乳 腺 癌 甲 状 腺 癌 和 白 血 病 3 性 别 : 在 辐 射 诱 导 甲 状 腺 癌 方 面, 女 性 是 男 性 危 险 度 的 4 倍, 当 然, 诱 导 乳 腺 癌 的 危 险 性 就 更 大 怀 孕 妇 女 敏 感 性 比 普 通 妇 女 强 4 其 他 : 化 学 物 质 的 使 用 可 以 增 加 辐 射 致 癌 的 危 险 性 人 体 不 同 组 织 器 官 对 辐 射 的 敏 感 性 不 同, 较 为 敏 感 的 器 官 依 次 为 乳 腺 甲 状 腺 骨 髓 和 肺
生 物 致 癌 因 素 * 在 发 展 中 国 家, 多 达 23% 的 恶 性 肿 瘤 是 由 于 感 染 因 子 引 起, 包 括 乙 肝 和 丙 肝 病 毒 ( 肝 癌 ) 人 类 乳 头 状 瘤 病 毒 ( 宫 颈 癌 和 肛 门 生 殖 器 癌 ) 和 幽 门 螺 杆 菌 ( 胃 癌 ); 在 发 达 国 家, 由 慢 性 感 染 引 起 的 癌 症 仅 占 所 有 恶 性 肿 瘤 的 8% 左 右 这 种 差 别 在 子 宫 颈 癌 特 别 明 显 80% 以 上 的 子 宫 颈 癌 发 生 在 发 展 中 国 家 子 宫 颈 癌 的 早 期 检 测 ( 巴 氏 涂 片 ) 使 其 病 死 率 明 显 下 降, 但 在 中 美 洲 东 南 非 洲 和 印 度, 其 发 生 率 和 病 死 率 仍 然 非 常 高 预 防 接 种 可 能 是 预 防 这 些 肿 瘤 的 关 键
与 人 类 肿 瘤 相 关 的 致 瘤 病 毒 乙 型 肝 炎 病 毒 70 年 代 发 现, 肝 细 胞 癌 与 慢 性 HBV 感 染 分 布 一 致 慢 性 HBV 感 染 人 群 与 无 感 染 的 正 常 对 照 相 比, 患 肝 细 胞 癌 的 危 险 性 高 100 倍 HBV 为 小 DNA 病 毒 HBV 感 染 后, 随 着 HBV 从 肝 脏 及 血 液 中 被 清 除, 以 及 持 久 免 疫 力 的 产 生,95% 的 感 染 可 消 退,5% 继 续 发 展 成 为 持 续 的 肝 脏 感 染 和 病 毒 血 症, 大 多 数 HCC 来 自 这 一 感 染 人 群 主 要 通 过 免 疫 介 导 的 损 害 反 应 间 接 刺 激 细 胞 增 殖 而 发 挥 致 癌 作 用 另 一 种 可 能 是 直 接 影 响 遗 传, 病 毒 DNA 整 合 入 肝 细 胞 并 持 续 存 在, 从 而 诱 发 HCC 在 大 多 数 HBV 诱 发 的 肝 癌 患 者 中, 大 部 分 肝 癌 细 胞 中 含 有 多 个 整 合 的 HBV 基 因 组 Note, HCC: 肝 细 胞 癌
与 人 类 肿 瘤 相 关 的 致 瘤 病 毒 人 乳 头 瘤 病 毒 (HPVS)* 乳 头 瘤 病 毒 是 一 类 在 脊 椎 动 物 中 广 泛 存 在 的 小 病 毒 主 要 感 染 上 皮 细 胞, 导 致 多 种 皮 肤 病 变, 如 寻 常 疣 乳 头 瘤 根 据 与 恶 性 肿 瘤 的 关 系 分 为 : 1 低 危 HPVS: HPV-6 11, 与 性 病 有 关 2 高 危 HPVS: HPV-16 18 等, 与 宫 颈 癌 有 关
与 人 类 肿 瘤 相 关 的 致 瘤 病 毒 HTLV-1 人 T 细 胞 白 血 病 病 毒 * 为 最 早 肯 定 的 人 肿 瘤 病 毒 1980 年 美 国 Poiesz 等 应 用 IL-2 培 养 T 淋 巴 细 胞, 首 先 从 一 恶 性 T 淋 巴 瘤 患 者 分 离 到 的 逆 转 录 病 毒 1981 年, 日 本 Hinuma 等 独 立 的 从 成 人 T 细 胞 白 血 病 细 胞 株 中 发 现 一 种 新 的 逆 转 录 病 毒, 称 为 成 人 T 细 胞 白 血 病 病 毒, 后 来 证 明 这 两 种 病 毒 为 同 一 种, 统 称 为 HTLV-1 HTLV-1 为 成 人 T 细 胞 白 血 病 的 病 原 从 感 染 到 发 生 白 血 病 可 长 达 数 十 年
与 人 类 肿 瘤 相 关 的 致 瘤 病 毒 -HIV Kaposi 肉 瘤 和 NHL
肿 瘤 遗 传 因 素 * 1866 年,Borca 发 现 一 家 族 中, 乳 腺 癌 和 结 肠 癌 连 续 传 递 了 4 代 1898 年, 认 识 到 视 网 膜 母 细 胞 瘤 有 显 性 遗 传 的 特 点 1914 年,Boveri 提 出 肿 瘤 发 生 的 体 细 胞 突 变 学 说 认 为 有 丝 分 裂 的 异 常, 引 起 个 别 染 色 体 数 目 的 改 变 Vinge 的 研 究 支 持 Boveri 的 突 变 学 说 并 认 为 肿 瘤 组 织 是 一 种 遗 传 上 异 质 的 细 胞 群 体
家 族 遗 传 扩 散 性 胃 癌, 目 前 全 球 仅 验 出 100 个 家 庭 患 这 型 胃 癌 布 莱 斐 尔 家 族 成 员 胃 癌 宿 命 的 是 CDH1 这 个 异 变 基 因 有 这 种 基 因 的 人, 日 后 发 生 胃 癌 的 风 险 是 70% *
肿 瘤 的 遗 传 易 感 性 * 有 某 些 遗 传 缺 陷 或 疾 病 的 个 体, 会 表 现 出 易 患 某 些 肿 瘤 的 倾 向 受 不 同 遗 传 因 素 的 影 响, 不 同 个 体 之 间 对 环 境 因 素 的 易 感 性 不 同,Peto1980 年 从 理 论 上 证 明, 有 遗 传 易 感 性 的 个 体 比 不 具 备 遗 传 易 感 性 的 个 体, 其 肿 瘤 发 生 率 高 10 100 倍 肿 瘤 的 遗 传 易 感 性 涉 及 到 代 谢 酶 系 统 DNA- 染 色 体 不 稳 定 性 免 疫 缺 陷 癌 基 因 / 抑 癌 基 因 的 结 构 改 变 及 其 遗 传 多 态 性 常 见 肿 瘤 如 肺 癌 乳 腺 癌 胃 癌 等 均 属 于 多 基 因 遗 传 的 范 畴, 涉 及 多 对 基 因
二 化 学 致 癌 的 机 制 ( 一 ) 化 学 致 癌 的 遗 传 机 制 学 说 1. 化 学 致 癌 的 多 阶 段 学 说 引 发 阶 段 : 促 长 阶 段 : 进 展 阶 段 : 完 全 致 癌 物 :
2. 化 学 致 癌 的 癌 基 因 学 说 癌 基 因 : 原 癌 基 因 是 一 种 显 性 基 因, 它 在 进 化 过 程 中 高 度 保 守, 具 有 正 常 的 生 物 学 功 能, 对 细 胞 增 殖 分 化 和 信 息 传 递 的 调 控 起 重 要 作 用 抑 癌 基 因 属 于 隐 性 基 因, 必 须 一 对 等 位 基 因 丢 失 或 突 变 后 失 活, 才 能 对 细 胞 的 恶 性 转 化 起 作 用 ( 二 ) 化 学 致 癌 的 非 遗 传 机 制 学 说
三 环 境 化 学 致 癌 物 的 分 类 ( 一 ) 按 致 癌 作 用 机 制 分 类 1. 遗 传 致 癌 物 : 直 接 致 癌 物 : 间 接 致 癌 物 : 无 机 致 癌 物 : 2. 非 遗 传 致 癌 物 促 长 剂 : 激 素 调 控 剂 : 细 胞 毒 剂 : 过 氧 化 物 酶 体 增 殖 剂 : 免 疫 抑 制 剂 ; 固 态 物 质 ; 助 癌 物
( 二 ) 按 致 癌 作 用 证 据 分 类,(See p113) 1 类 : 指 对 人 的 致 癌 性 有 足 够 证 据 的 因 子 2 类 : 2A 类 ; 2B 类 3 类 4 类 : 请 对 照 教 材, 搞 清 楚 不 同 类 致 癌 物 证 据 的 充 足 程 度
四 环 境 化 学 物 致 癌 物 的 评 价 环 境 化 学 物 致 癌 物 的 评 价 方 法 主 要 包 括 : 构 效 关 系 等 理 论 分 析 致 突 变 试 验 及 体 外 细 胞 转 化 试 验 短 期 动 物 致 癌 试 验 长 期 动 物 致 癌 试 验 和 人 群 流 行 病 学 调 查 等 ( 一 ) 哺 乳 动 物 致 癌 试 验 1. 实 验 动 物 的 选 择 需 要 考 虑 对 诱 发 肿 瘤 的 易 感 性 自 发 肿 瘤 率 及 代 谢 方 式 与 人 的 类 似 性 等 2. 剂 量 设 置 :
3. 染 毒 途 径 尽 可 能 模 拟 人 体 可 能 的 染 毒 途 径, 主 要 经 口 经 皮 和 吸 入 三 种 4. 试 验 期 限 : 5. 观 察 指 标 : 一 般 观 察 : 肿 瘤 发 生 情 况 : 病 理 检 查 : 6. 结 果 分 析 :
( 二 ) 致 突 变 试 验 用 于 致 癌 物 筛 选 灵 敏 性 : 特 异 性 : ( 三 ) 细 胞 恶 性 转 化 试 验 ( 四 ) 哺 乳 动 物 短 期 致 癌 试 验 ( 又 称 有 限 体 内 试 验 ) ( 五 ) 人 群 流 行 病 学 研 究 获 得 环 境 化 学 物 对 人 类 致 癌 性 的 最 可 靠 证 据 的 方 法 是 进 行 设 计 严 密 的 流 行 病 学 研 究
( 六 ) 转 基 因 动 物 致 癌 检 测 模 型 目 前 的 监 测 模 型 有 : (1) 过 量 表 达 癌 基 因 的 转 基 因 动 物 模 型, 这 些 转 基 因 动 物 对 化 学 试 剂 的 敏 感 性 提 高 了 许 多 倍 (2) 基 因 删 除 动 物 致 癌 检 测 模 型 用 同 源 重 组 的 方 法, 将 一 段 DNA 整 合 到 肿 瘤 抑 制 基 因 中, 使 该 肿 瘤 抑 制 基 因 不 能 表 达 具 有 正 常 功 能 的 蛋 白 质, 用 这 种 方 法 培 养 的 动 物 称 为 基 因 删 除 动 物 局 限 性 :
( 七 ) 结 构 与 生 物 活 性 关 系 分 析 如 果 在 定 量 结 构 - 活 性 关 系 研 究 中 发 现 化 学 物 具 有 某 些 可 引 起 肿 瘤 的 特 殊 结 构, 应 考 虑 进 行 进 一 步 的 相 关 试 验 或 不 将 其 应 用 于 药 品 及 工 业 生 产 中
第 三 节 环 境 化 学 物 的 生 殖 发 育 毒 性 及 其 评 价 生 殖 发 育 : 环 境 化 学 物 对 生 殖 发 育 损 害 作 用 的 分 类 : 1. 研 究 化 学 物 对 生 殖 过 程 的 影 响, 即 生 殖 毒 性 的 探 讨 ; 2. 研 究 化 学 物 对 生 长 发 育 过 程 的 影 响, 即 发 育 毒 性 的 研 究
一 生 殖 毒 性 及 评 价 生 殖 毒 理 学 : ( 一 ) 对 雄 性 生 殖 系 统 的 毒 害 作 用 1. 对 睾 丸 生 精 细 胞 的 影 响 棉 酚 是 影 响 睾 丸 功 能 的 典 型 环 境 化 学 物 之 一 多 种 农 药 都 能 引 起 精 子 数 目 减 少 畸 形 精 子 增 多 和 性 功 能 减 退 二 硫 化 碳 对 多 种 动 物 的 睾 丸 有 损 害 作 用, 表 现 为 睾 丸 明 显 萎 缩, 精 子 生 成 受 阻
2. 对 内 分 泌 功 能 的 影 响 如 铅 可 干 扰 丘 脑 - 垂 体 睾 丸 轴 的 正 常 功 能, 影 响 促 性 腺 激 素 的 释 放 3. 对 性 功 能 和 生 殖 功 能 的 影 响 雄 性 发 育 的 基 本 条 件 : 影 响 生 殖 毒 性 的 环 境 化 学 物 已 报 导 的 主 要 是 重 金 属 类 化 合 物 : 有 机 汞 铅 镉 锰 等
( 二 ) 对 雌 性 生 殖 系 统 的 损 害 作 用 1. 对 卵 细 胞 的 影 响 辐 射 和 二 硫 化 碳 对 卵 细 胞 都 有 明 显 影 响 2. 对 内 分 泌 功 能 的 影 响 凡 是 影 响 下 丘 脑 垂 体 性 腺 轴 内 分 泌 系 统 调 节 的 环 境 化 学 物, 都 将 影 响 到 卵 巢 的 功 能 和 生 殖 周 期 影 响 雌 性 内 分 泌 功 能 的 环 境 化 学 物 :
( 三 ) 生 殖 毒 性 及 其 评 定 1. 生 殖 毒 性 的 症 状 2. 生 殖 毒 性 作 用 的 评 定 评 定 原 则 : 染 毒 方 式 : 动 物 接 触 受 试 物 的 方 式 应 参 照 人 类 实 际 接 触 环 境 化 学 物 的 途 径 一 般 可 混 入 饲 料 或 饮 水 中, 由 动 物 摄 取, 也 可 采 用 灌 胃 的 方 式
(2) 试 验 方 法 生 殖 试 验 的 试 验 方 法 主 要 由 三 代 两 窝 生 殖 试 验 法 和 两 代 一 窝 生 殖 试 验 法 ; 此 外, 三 代 一 窝 两 代 两 窝 或 一 代 一 窝 法 可 以 参 照 执 行 三 代 两 窝 的 实 验 方 法 : 大 鼠 断 奶 或 出 生 8 周 后, 开 始 接 触 受 试 物 8-12 周, 直 到 性 发 育 成 熟, 相 当 于 出 生 4 个 月 左 右 每 周 至 少 称 一 次 体 重, 记 录 进 食 量 并 观 察 有 无 中 毒 症 状 或 死 亡 将 雌 雄 亲 代 动 物 同 笼 交 配, 雌 雄 比 列 为 1:1 或 2: 1, 直 到 受 孕, 雌 鼠 受 孕 后 将 进 行 单 笼 饲 养, 并 继 续 接 触 受 试 化 学 物 亲 代 动 物 所 生 仔 鼠 为 第 一 代, 出 生 后 应 检 查 每 窝 幼 子 数, 死 亡 及 畸 形 幼 子 数 等 ( 看 课 本 P124) F1a F2a F0 F1 F1b F2b F3a End of Experiment 三 代 两 窝 的 实 验 流 程
(3) 观 察 指 标 : 1. 受 孕 率 := 妊 娠 雌 性 动 物 数 / 交 配 雌 性 动 物 数 100% 2. 正 常 分 娩 率 : 反 应 雌 性 动 物 妊 娠 过 程 是 否 受 到 影 响 = 正 常 分 娩 雌 性 动 物 数 / 妊 娠 动 物 数 100% 3. 幼 仔 出 生 存 活 率 : 反 映 雌 性 动 物 分 娩 过 程 是 否 正 常 = 出 生 后 4 天 存 活 幼 仔 数 / 分 娩 时 出 生 幼 仔 数 100% 4. 幼 仔 哺 育 成 活 率 : 反 映 雌 性 动 物 授 乳 哺 育 幼 仔 的 能 力 =21 天 断 奶 幼 仔 存 活 数 / 出 生 后 4 天 存 活 幼 仔 数 100%
二 发 育 毒 性 及 评 价 ( 一 ) 胚 胎 毒 性 指 环 境 化 学 物 对 母 体 宫 内 的 胚 胎 或 胎 儿 产 生 的 毒 性 作 用 表 现 如 下 : 1. 胚 胎 死 亡 : 2. 生 长 迟 缓 : 3. 功 能 发 育 不 全 : 不 易 识 别 功 能 发 育 不 全 的 原 因 : 一 是 某 些 正 常 功 能 要 在 出 生 后 数 月 乃 至 更 长 时 间 才 渐 趋 完 善, 届 时 才 可 觉 察 出 某 些 功 能 是 否 发 育 不 全 ; 二 是 难 以 与 胎 儿 在 出 现 后 接 触 环 境 化 学 物 所 致 的 损 害 区 别
4. 畸 形 : 包 括 外 观 内 脏 和 骨 骼 畸 形 胚 胎 毒 性 是 由 环 境 化 学 物 对 母 体 胚 胎 的 损 害 所 引 起 的, 胚 胎 毒 性 也 与 遗 传 因 素 如 动 物 物 种 品 系 母 体 生 理 状 态 以 及 环 境 因 素 等 有 关 ( 二 ) 母 体 毒 性 指 环 境 化 学 物 在 一 定 剂 量 下 对 受 孕 母 体 产 生 的 损 害 作 用 母 体 毒 性 作 用 与 胚 胎 毒 性 作 用 的 关 系 : 1. 具 有 胚 胎 毒 性 作 用, 但 无 母 体 毒 性 出 现 2. 出 现 胚 胎 毒 性 作 用 的 同 时 也 表 现 母 体 毒 性 作 用 3. 不 具 有 特 定 致 畸 作 用, 但 可 破 坏 母 体 正 常 生 理 稳 态, 对 胚 胎 产 生 非 特 异 性 的 毒 害 作 用, 并 造 成 胚 胎 毒 性
4. 仅 具 有 母 体 毒 性, 但 不 具 有 致 畸 作 用 5. 在 一 定 剂 量 下, 既 不 表 现 母 体 毒 性, 也 未 见 致 畸 作 用 等 胚 胎 毒 性 ( 三 ) 发 育 毒 性 及 其 评 价 环 境 化 学 物 的 发 育 毒 性, 主 要 是 通 过 致 畸 试 验 来 评 定 1. 致 畸 试 验 : 检 查 受 试 化 学 物 能 否 通 过 妊 娠 母 体 而 引 起 胚 胎 畸 形 的 动 物 实 验 通 过 致 畸 试 验 可 以 确 定 一 种 受 试 物 是 否 具 有 致 畸 作 用, 诱 发 何 种 畸 形 以 及 出 现 畸 形 的 主 要 靶 器 官, 并 确 定 其 域 剂 量 (1) 动 物 选 择 : 原 则 : 食 性 和 对 受 试 物 的 代 谢 过 程 与 人 类 接 近 体 型 小 驯 服 容 易 饲 养 和 繁 殖 以 及 价 廉, 妊 娠 过 程 较 短 每 窝 产 仔 较 多 胎 盘 构 造 和 人 类 接 近 等 特 点 (2) 剂 量 分 组 : 致 畸 试 验 剂 量 分 组 是 关 键 和 复 杂 的 问 题 一 般 原 则 是 : 一 方 面 找 出 最 大 吴 作 用 剂 量 和 致 畸 域 剂 量 ; 另 一 方 面, 应 不 影 响 母 体 生 育 能 力, 避 免 和 减 少 大 量 流 产 胚 胎 死 亡 和 母 体 死 亡
对 照 组 : 阴 性 对 照 组 : 用 溶 剂 做 对 照 阳 性 对 照 组 : 用 维 生 素 A, 乙 酰 水 杨 酸 敌 枯 双 五 氯 酚 钠 等 做 对 照 每 组 所 需 动 物 数 : 大 鼠 或 小 鼠 12-20 只 ; 家 兔 8-12 只 ; 狗 等 大 动 物 3-4 只 (3) 动 物 交 配 处 理 (4) 胎 仔 检 查 :p128
(5) 结 果 评 定 活 产 幼 仔 平 均 畸 形 出 现 率 = 畸 形 总 数 / 活 产 幼 仔 总 数 100% 畸 胎 出 现 率 = 出 现 畸 形 的 胎 仔 总 数 / 活 产 仔 总 数 100% 母 体 畸 胎 出 现 率 = 出 现 畸 胎 的 母 体 数 / 妊 娠 母 体 数 100% 此 外, 还 常 计 算 雌 性 动 物 的 受 孕 率 平 均 体 重 和 妊 娠 增 长 体 重 数 ; 对 于 胎 仔, 可 计 算 每 窝 的 活 产 胎 仔 数 死 胎 率 吸 收 胎 率 平 均 胎 仔 体 重 活 产 胎 仔 雌 雄 性 别 比 例 以 及 剂 量 效 应 关 系 的 分 析 等
2. 致 畸 物 体 内 筛 检 试 验 法 在 受 孕 小 鼠 或 大 鼠 中 进 行, 最 少 设 两 个 剂 量 组 和 一 个 对 照 组 该 法 的 特 点 : 3. 致 畸 和 发 育 毒 性 体 外 试 验 法 体 外 培 养 试 验 的 优 点 :
体 外 试 验 法 的 类 型 1. 全 胚 胎 培 养 法 : 2. 器 官 培 养 法 : 3. 细 胞 培 养 法 : 原 代 细 胞 对 致 畸 物 较 为 敏 感, 与 机 体 细 胞 实 际 情 况 相 符 合
4. 生 殖 毒 性 和 发 育 毒 性 三 阶 段 一 代 试 验 法 (1) 第 一 阶 段 试 验 : 即 生 育 力 与 生 殖 功 能 试 验 目 的 : 检 验 环 境 化 学 物 对 受 孕 能 力 和 生 殖 功 能 的 影 响 着 床 前 死 亡 率 =( 黄 体 数 - 着 床 数 )/ 黄 体 数 100% 着 床 后 死 亡 率 = 子 宫 内 吸 收 胎 数 / 着 床 数 100% (2) 第 二 阶 段 试 验 : 致 畸 作 用 和 胚 胎 毒 性 的 评 定 (3) 第 三 阶 段 试 验 : 围 产 期 及 出 生 后 发 育 情 况 试 验
5. 人 群 调 查 对 环 境 化 学 物 生 殖 毒 性 和 发 育 毒 性 作 用 的 评 定 除 需 进 行 动 物 实 验 外, 还 应 采 用 流 行 病 学 调 查 方 法, 在 接 触 环 境 化 学 物 的 人 群 中 进 行 调 查
( 四 ) 致 畸 作 用 机 理 1. 基 因 突 变 和 染 色 体 突 变 2. 生 物 合 成 的 原 料 和 能 量 不 足 畸 形 可 因 细 胞 内 各 种 生 物 合 成 必 须 的 能 量 和 原 料 供 应 不 足 或 代 谢 异 常 而 发 生 3. 细 胞 毒 作 用 4. 酶 的 抑 制 5. 细 胞 膜 损 伤 6. 非 特 异 性 发 育 毒 性 作 用 7. 母 体 及 胎 盘 的 正 常 功 能 受 到 干 扰
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Questions: 1 常 用 的 致 突 变 试 验 有 哪 些? 他 们 是 怎 样 设 计 实 验 的, 举 例 说 明 2. 简 述 三 代 两 窝 生 殖 试 验 的 设 计 方 法.