毒理学基础 第7章外源化学物的致突变作用及检测方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第7章 外源化学物的致突变 作用及检测方法,卫生毒理学教研室,第一节 概述,一.根本概念,1.遗传(heredity)：生物物种可以通过各种繁殖方式来保证世代间生命的延续,这个过程就是遗传。,2.变异(variation)：亲子之间或子代个体之间出现不同程度的差异,称为变异。,生物变异的原因：,父母本杂交产生子体,由于重组而发生,基因突变而发生,生物的染色体组成或细胞质发生变化而带来,3.,突变(mutation)：,遗传结构本身的变化及引起的变异。,1)自发突变(spontaneous mutation),2)诱发突变(induced mutation),4.,遗传毒理学(genetic toxicology):,它是研究化学性和放射性物质的突变作用以及人类接触致突变物可能引起的健康效应。,5.,致突变作用(mutagenesis):,广义概念是外来因素,特别是化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力,而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。,6.,致突变物(mutagen):,能够引起突变的物质。,第二节 化学毒物致突变的类型,一、基因突变,1.概念：基因突变是指基因中DNA序列的变化.因基因突变限制在一特定的部位,故称为点突变。,2.基因突变的种类：,(1)碱基置换:,指DNA核苷酸链上出现错误配对，某一碱基被,另一碱基所致取代。,转换,：,同类碱基间的取代。,颠换,：,不同类碱基间的取代,。,2移码突变(frameshift mutation)在DNA碱基序列中，插入或丧失一对或几对碱基,以致从受损点开始碱基序列完全改变,形成错误的密码,并转译成为不正常的氨基酸。,二、染色体畸变,染色体畸变(chromosome aberration)指染色体的结构改变,它是指遗传物质大的改变,一般可用光学显微镜检查适当细胞有丝分裂中期的染色体来发现。,内 互 换,正常,末端缺失,中间缺失,着丝点环和断片,无着丝点环,臂间倒位,间 互 换,正常,双着丝点和断片,对称互换,染色体畸变,三、非整倍体和多倍体,非整倍体和多倍体的细胞的染色体数目是不同于正常的细胞染色体数目。,非整倍体(aneuploidy)：,指增加或减少一条或几条染色体;,多倍体(polyploidy)：,指染色体数目成倍增加。,第三节 化学毒物致突变作用的机理及后果,一.引起突变的DNA变化,(一)碱基损伤,1.碱基错配,2.平面大分子嵌入DNA链,3.碱基类似物取代,4.碱基的化学结构改变或破坏,1.二聚体的形成,2.DNA加合物形成,3.DNA-蛋白质交联物 形成,(二)DNA链受损,生化机理研究情况：,1.与微管蛋白二聚体结合,2.与微管蛋白二聚体结合,3.已组装好的微管的破坏,4.中心粒移动受阻,5.其它作用,二.引起突变的细胞分裂过程的改变,(一)生殖细胞突变,1.遗传病,2.增加下一代基因库的遗传负荷,基因库:指某一物种在特定时期中能将遗传信息传至下一代的处于生育年龄的群体所含有的基因总和。,遗传负荷：指一种物种的群体中每一个携带的可遗传给下一代的有害基因的平均水平。,三.其它的改变,四.突变的后果,3.生殖毒性:胚胎死亡,畸胎,胚胎功能不全及生长缓慢,(二)体细胞突变,肿瘤、衰老、动脉粥样硬化及致畸等,最受注意的是肿瘤。,第四节 机体对致突变作用的影响,自 学,第五节 致突变作用的检测方法,一.观察工程的选择,1.观察的效应终点类型,遗传学终点(genetic endpoint)：有许多试验所观察到的现象并不反映基因突变,染色体畸变和染色体别离异常,而仅反映致突变过程中发生的其他事件，将试验观察到的现象所反映的各种事件统称为遗传学终点。,国际环境致突变物致癌物防护委员会(ICPEMC)于1983年提出致突变试验的遗传学终点分为5类:,DNA完整性的改变(形成加合物,断裂,交联);,DNA重排或交换;,DNA碱基序列改变;,染色体完整性改变;,染色体别离改变。,其中实际上指基因突变,指染色体畸变。,2.选成套观察工程的原那么,选择的遗传毒性试验应包括5种类型的遗传学,终点。,应包括多种进化程度不同的物种,如原核细胞,低等和高等真核细胞。,体内试验与体外试验配合。,应包括生殖细胞和体细胞。,二.常用的致突变试验,(一)细菌回复突变试验(Ames试验),正向突变,回复突变,诱变物,人工诱变,原理：,野生型细菌,(原养型),突变型细菌,(组氨酸缺陷型),(二)微核试验(micronucleus test,MNT),原理：,(三)染色体畸变分析(chromosome aberration analysis),观察在受试物作用下，中期相细胞染色体形态结构和数目的改变。,哺乳动物试验,小鼠骨髓细胞染色体畸变试验,小鼠睾丸细胞染色体畸变试验,体外试验：,(四)姐妹染色单体交换试验(sister-chromatid exchange,SCE),指染色体同源座位上DNA复制产物的相互交换,其频率 与DNA断裂和修复有关。,原理：,姐妹染色单体交换试验,方法：,体内试验,体外试验,三.致突变试验中的一些问题,(一)阴性,阳性对照的设立,(二)体外试验的活化系统,1.哺乳动物细胞介导,2.S9,3.纯化酶和基因工程,三 致突变试验与致癌试验的关系,四试验结果在毒理学平安性评价中的作用,四、观察方法的新进展,1.转基因小鼠致突变检测系统,2.微核自动化检测技术,3.荧光原位杂交技术,