环境化学物的特殊毒性及其评价省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第五章第五章环境化学物特殊毒性及环境化学物特殊毒性及其评价其评价第一节第一节环境化学物致突变性及其评价环境化学物致突变性及其评价第1页一、引言一、引言物物种种各各个个体体和和各各代代之之间间种种种种改改变变称称为为变变异异。可可遗遗传变异即称为传变异即称为突变突变（mutation）。有自发和诱发。）。有自发和诱发。相相当当多多外外来来化化学学物物能能直直接接损损伤伤DNA或或产产生生其其它它遗遗传传学学改改变变而而使使基基因因和和染染色色体体发发生生改改变变遗遗传传毒毒物物或或致突变物致突变物或或诱变剂诱变剂。二、遗传损伤类型二、遗传损伤类型可分为三类：可分为三类：基因突变、染色体突变和基因组突变基因突变、染色体突变和基因组突变第2页（一）基因突变（一）基因突变指在基因序列中指在基因序列中DNA序列改变，也叫序列改变，也叫点突变点突变。1、碱基置换、碱基置换碱基置换指碱基置换指DNA序列上某个碱基被其它碱基取代。首先在序列上某个碱基被其它碱基取代。首先在DNA复制时会使互补链对应位点配上一个错误碱基，即发生错复制时会使互补链对应位点配上一个错误碱基，即发生错误配对。这一错误配上碱基在下一次误配对。这一错误配上碱基在下一次DNA复制时却能按正常规复制时却能按正常规律配对，于是一对错误碱基置换了原来碱基对，亦即最终产生律配对，于是一对错误碱基置换了原来碱基对，亦即最终产生碱基对置换或简称碱基置换。碱基对置换或简称碱基置换。转转换换（transition）：嘌嘌呤呤与与嘌嘌呤呤碱碱基基之之间间置置换换，或或嘧嘧啶啶与嘧啶之间置换与嘧啶之间置换颠换（颠换（transversion）：嘌呤与嘧啶碱基之间置换。）：嘌呤与嘧啶碱基之间置换。第3页第4页2、移码、移码移码是移码是DNA中增加或降低了一对或几对不等于中增加或降低了一对或几对不等于3倍数碱倍数碱基对所造成突变。基对所造成突变。第5页3、整码突变、整码突变指在指在DNA中增加或降低碱基对为一个或几个密码子。中增加或降低碱基对为一个或几个密码子。4、片断突变、片断突变指指基基因因中中一一些些小小片片断断核核苷苷酸酸序序列列发发生生改改变变。这这种种损损伤伤有有时时可可跨跨越越两两个个或或数数个个基基因因。片片断断突突变变包包含含缺缺失失、重复、重组、重排。重复、重组、重排。第6页（二）染色体突变（二）染色体突变也也称称染染色色体体畸畸变变，是是染染色色体体或或染染色色体体单单体体受受损损而而发发生生断断裂裂，且且断断端端不不发发生生重重接接或或虽虽重重接接却却不不在在原原处处。能能使使染染色色体体或或染染色色单单体体发发生生断断裂裂物物质质称称为为断断裂裂剂剂，这这种种作作用用发发生生及及其其过过程程称称为为断断裂裂作作用。断裂作用关键是诱发用。断裂作用关键是诱发DNA链断裂。链断裂。第7页（1）裂隙裂隙（gap）在在染染色色体体上上出出现现无无染染色色质质区区域域，但但该该区区域域两两端端染染色色体体仍仍保保持持线线状状连连接接者者为为裂裂隙隙。普普通通认认为为裂裂隙隙属属于于非染色质损伤。裂隙不计入畸变范围。非染色质损伤。裂隙不计入畸变范围。（2）断断裂裂（break）指染色体上狭窄指染色体上狭窄非染色带非染色带,无线状连无线状连接者为断裂接者为断裂.带宽超带宽超出染色单体宽度出染色单体宽度.第8页（3）断片断片（fragment）、）、缺失缺失（deletion）一一个个染染色色体体发发生生一一次次或或屡屡次次断断裂裂而而不不重重接接，而而且且这这些些已已断断裂裂节节段段远远远远分分开开，常常将将无无着着丝丝粒粒断断片片简简称称为断片。为断片。有有着着丝丝粒粒部部分分称称为为缺缺失失，缺缺失失有有末末端端缺缺失失和和中中间间缺缺失。失。第9页（4）微小体微小体（minutebody）中中间间缺缺失失如如断断片片很很小小，小小于于染染色色单单体体宽宽度度，呈圆点状，称为微小体。呈圆点状，称为微小体。（5）无着丝粒环无着丝粒环（acentricring）一一条条较较长长无无着着丝丝粒粒断断片片两两端端连连接接，就就形形成成无无着着丝丝粒环。粒环。第10页（6）环状染色体环状染色体（ringchromosome）染染色色体体两两臂臂各各发发生生一一次次断断裂裂，其其带带有有着着丝丝粒粒节节段段两断端连接形成一个环时，称为环状染色体。两断端连接形成一个环时，称为环状染色体。（7）双着丝粒染色体双着丝粒染色体（dicentricchromosome）两条染色体断裂后，两个有着丝粒节段重接形成。两条染色体断裂后，两个有着丝粒节段重接形成。第11页（8）倒位倒位（inversion）当当某某一一染染色色体体发发生生两两次次断断裂裂后后，其其中中间间节节段段倒倒转转180 再重接，称为倒位。再重接，称为倒位。臂臂间间倒倒位位：颠颠倒倒是是含含有有中中间间着着丝丝粒粒中中间间节节段段臂臂内内倒位倒位：颠倒是长臂或短臂内一段：颠倒是长臂或短臂内一段第12页（9）易位易位（translocation）两两个个非非同同源源染染色色体体断断裂裂后后，从从某某个个染染色色体体断断下下节节段段接到另一染色体上称为易位。接到另一染色体上称为易位。两两条条染染色色体体同同时时断断裂裂，相相互互交交换换断断片片并并重重接接相相互易位互易位仅仅一一个个染染色色体体节节段段连连接接到到另另一一染染色色体体上上单单方方易易位位；三个或三个以上染色体断裂、重接三个或三个以上染色体断裂、重接复杂易位复杂易位第13页（10）插入插入（insertion）和）和重复重复（duplication）当当一一个个染染色色体体发发生生三三处处断断裂裂，带带有有两两断断端端断断片片插插入入到到另另一一臂臂断断裂裂处处或或另另一一染染色色体体断断裂裂处处重重接接起起来来，称为插入。称为插入。如如此此时时有有缺缺失失染染色色体体和和有有插插入入染染色色体体是是同同源源染染色色体体，且且分分别别有有一一处处断断裂裂发发生生于于同同一一位位点点，则则插插入入将将使使该该染染色色体体连连续续出出现现两两段段完完全全相相同同节节段段，此此时时称称为为重复。重复。第14页（11）辐射体辐射体染染色色体体间间不不平平衡衡易易位位可可形形成成三三条条臂臂构构型型或或四四条条臂臂构构型型，分分别别称称为为三三辐辐射射体体和和四四辐辐射射体体。在在多多个个染色体间单体交换可形成复合射体。染色体间单体交换可形成复合射体。第15页（三）基因组突变 指基因组中染色体数目改变，也称染色体数目畸变。包括非整倍体和整倍体。第16页1、非整倍体、非整倍体指比二倍体多或少一条或多条染色体。指比二倍体多或少一条或多条染色体。缺体是指缺乏一对同源染色体，2n-2单体指某一对同源染色体对应地少一个，2n-1（X单体）三体指某一对同源染色体对应地多一个，2n+1（21三体）四体则指其比同源染色体多一对，2n+22、整倍体、整倍体指指染染色色体体数数目目标标异异常常是是以以染染色色体体组组为为单单位位增增减减，如如三倍体、四倍体。三倍体、四倍体。第17页三、致突变作用机理三、致突变作用机理外外源源化化学学物物引引发发基基因因突突变变和和染染色色体体突突变变靶靶部部位位主主要要是是DNA，而而造造成成染染色色体体数数目目异异常常靶靶部部位位主主要要是是有有丝丝分分裂裂和和减减数数分分裂裂器器，如纺锤丝。，如纺锤丝。（一）（一）DNA损伤和突变损伤和突变1、碱基类似物取代、碱基类似物取代有些化学物结构与碱基非常相同，称碱基类似物。它们能在有些化学物结构与碱基非常相同，称碱基类似物。它们能在S期中可与天然碱基竞争，并取代其位置。期中可与天然碱基竞争，并取代其位置。第18页2、与、与DNA分子共价结合形成加合物分子共价结合形成加合物许许多多亲亲电电子子性性化化学学物物可可与与DNA作作用用形形成成加加合合物物（adduction）。不不一一样样诱诱变变剂剂与与DNA作作用用碱碱基基位位置不一样，可引发不一样类型突变。置不一样，可引发不一样类型突变。烷烷化化剂剂可可提提供供甲甲基基或或乙乙基基等等烷烷基基，与与DNA发发生生共共价价结结合合。对对DNA和和蛋蛋白白质质都都有有强强烈烈烷烷化化作作用用。各各类类烷烷化化剂剂烷烷化化活活性性有有别别，普普通通情情况况下下甲甲基基化化乙乙基基化化高碳烷基化。高碳烷基化。第19页3、改变或破坏碱基化学结构、改变或破坏碱基化学结构对对碱碱基基氧氧化化作作用用结结构构破破坏坏或或改改变变或或链链断断裂裂碱碱基基置置换换。比比如如，亚亚硝硝酸酸根根能能使使腺腺嘌嘌呤呤和和胞胞嘧嘧啶啶发发生生氧化性脱氨，对应变为次黄嘌呤和尿嘧啶。氧化性脱氨，对应变为次黄嘌呤和尿嘧啶。4、大分子嵌入、大分子嵌入DNA链链如如吖吖啶啶类类染染料料（吖吖啶啶橙橙），是是一一个个平平面面型型三三环环分分子子，结结构构与与一一个个嘌嘌呤呤-嘧嘧啶啶对对十十分分相相同同，能能嵌嵌入入两两个个相邻相邻DNA碱基对之间，造成移码突变。碱基对之间，造成移码突变。第20页(二二)非整倍体及整倍体诱发非整倍体及整倍体诱发非整倍体畸变原因：非整倍体畸变原因：（1）不分离不分离：同源染色体在第一次减数分裂中不分离；同源染色体在第一次减数分裂中不分离；姐姐妹妹染染色色体体在在第第二二次次减减数数分分裂裂或或有有丝丝分分裂裂中中不不分分离离（2）染色体丢失染色体丢失因因为为纺纺锤锤体体形形成成不不完完全全或或着着丝丝粒粒受受损损使使得得染染色色体在分离过程中没有进入任一个子细胞核中。体在分离过程中没有进入任一个子细胞核中。第21页第22页整倍体诱发原因整倍体诱发原因1、有丝分裂染色体组不分离、有丝分裂染色体组不分离2、减减数数分分裂裂异异常常，形形成成二二倍倍体配子体配子3、卵子被多个精子受精、卵子被多个精子受精第23页（三）（三）DNA损伤修复和突变损伤修复和突变1、生物体、生物体DNA损失修复系统损失修复系统（1）复复制制前前修修复复过过程程准准确确修修复复，包包含含直直接接修修复复和和切切除除修复修复a、直接修复：包含、直接修复：包含光修复和光修复和O6甲基鸟嘌呤修复甲基鸟嘌呤修复光修复：光修复：修复过程是经过修复过程是经过在波长在波长范围为范围为320370mm（兰光）可（兰光）可见光中，二聚体可直接恢复成原见光中，二聚体可直接恢复成原来样子。催化光复活反应酶叫做来样子。催化光复活反应酶叫做光裂合酶光裂合酶第24页O6-甲基鸟嘌呤修复甲基鸟嘌呤修复：修复在：修复在O6位上含有烷基鸟嘌呤，靠位上含有烷基鸟嘌呤，靠O6-甲基鸟漂吟甲基鸟漂吟-DNA-甲基转移酶将甲基转移酶将O6-甲基鸟嘌呤甲基转移至该甲基鸟嘌呤甲基转移至该酶半胱氨酸残基上，而恢复鸟嘌呤正常碱基配对特征，该酶酶半胱氨酸残基上，而恢复鸟嘌呤正常碱基配对特征，该酶在修复过程中被不可逆地失活。在修复过程中被不可逆地失活。第25页b、切除修复、切除修复(excixion-repair)因因为为这这过过程程并并不不依依赖赖于于光光存存在在故故又又称称为为暗暗修修复复（darkrepair）。包包含含核核苷苷酸酸切切除除修修复复（大大段段异异常常核核苷苷酸酸）；碱碱基基切切除除修修复复（个个别别异异常常碱碱基基）；错错配配碱基修复碱基修复 核苷酸切除修复核苷酸切除修复(nucleotideexcisionrepair)是全部生物体内最常见是全部生物体内最常见修复机制。它可修复几乎全部修复机制。它可修复几乎全部DNA损损伤类型，包含其它修复机制不能修复加伤类型，包含其它修复机制不能修复加合物及合物及DNA链间交联等。链间交联等。第26页碱基切除修复：A：六边型表示错误碱基 B：DNA糖基化酶切除错误碱基 C：AP内切核酸酶及AP裂解酶切除磷酸二酯链及糖基 D：DNA聚合酶填补单一核苷酸。E：DNA连接酶封闭 缺口 错错配配碱碱基基修修复复(mismatch(mismatch base base repair)repair)是是一一个个特特殊殊切切除除修修复复形形式，经过该机制可去除不正确碱基配对，如式，经过该机制可去除不正确碱基配对，如G G：T T和和A A：C C。第27页（2 2）复制后修复）复制后修复这个系统是在这个系统是在DNA复制时复制时模板链上含有损伤碱基造成子模板链上含有损伤碱基造成子链产生裂缺，这是在复制时产链产生裂缺，这是在复制时产生，所此修复系统也属于复制生，所此修复系统也属于复制后修复。后修复。复制时新合成互补链对应部复制时新合成互补链对应部位出现空隙，随即以重组作用位出现空隙，随即以重组作用及链延长作用填补。经过此机及链延长作用填补。经过此机制，使制，使DNA合成得以经过损伤合成得以经过损伤部位，防止了致死性后果，但部位，防止了致死性后果，但存在存在DNA损伤并末移除，仍有损伤并末移除，仍有待经过其它修复机制而修复。待经过其它修复机制而修复。第28页（3）SOS修复修复易误修复易误修复是是DNA受受到到严严重重损损伤伤，细细胞胞处处于于应应急急状状态态时时所所诱诱导导一一个个DNA修修复复方方式式，结结果果是是只只能能维维持持基基因因组组完完整整性性，提提升升细细胞胞生生存存率率，但但留留下下错错误误较较多多。SOS修修复复必必须须在在损损伤伤原原因因诱诱导导下下发发生生，轻易出现修复错误。主要在复制时起作用。轻易出现修复错误。主要在复制时起作用。第29页2.DNA损伤修复与突变损伤修复与突变突突变变产产生生不不但但与与DNA受受损损情情况况相相关关，DNA损损伤伤修修复复也也是是决决定定突突变变发发生生是是否否主主要要原原因因。DNA损损伤伤修修复复功功效效缺缺失失或或修修复复能力降低都会使突变发生显著增加。能力降低都会使突变发生显著增加。切除修复缺点人二倍体成纤维细胞 正常人二倍体成纤维细胞第30页突变发生还与DNA损伤修复正确性亲密相关。太阳光照射诱发太阳光照射诱发M13mp2噬茵体基因突变在不一样宿主中表示噬茵体基因突变在不一样宿主中表示照射时间照射时间(min)突变频率突变频率(104)末诱导末诱导SOS功效宿主菌功效宿主菌诱导诱导SOS功效宿主菌功效宿主菌01.813.8609.665.018013.2100.2第31页四、突变不良后果四、突变不良后果突变靶细胞有体细胞和生殖细胞突变靶细胞有体细胞和生殖细胞（一）（一）体细胞突变体细胞突变后果后果1、癌变、癌变2、畸变：胚胎体细胞突变，造成畸胎、畸变：胚胎体细胞突变，造成畸胎3、其它不良后果：动脉粥样硬化、衰老。、其它不良后果：动脉粥样硬化、衰老。（二）（二）生殖细胞突变生殖细胞突变后果后果1、致死性、致死性2、可遗传改变：显性遗传病、隐性遗传病、可遗传改变：显性遗传病、隐性遗传病第32页五、致突变作用评价五、致突变作用评价（一）致突变试验分类（一）致突变试验分类 当当前前有有200200各各种种，主主要要和和常常规规使使用用大大约约2020各各种种。依依据据检检测测遗遗传传学学终终点点不不一一样样，可可分分为为四四类类：基基因因突突变变试试验验、染染色色体体损损伤试验、非整倍体试验和其它反应伤试验、非整倍体试验和其它反应DNADNA损伤试验。损伤试验。1、细菌回复突变试验、细菌回复突变试验细细菌菌回回复复突突变变试试验验是是以以营营养养缺缺点点突突变变体体菌菌株株为为试试验验系系统统，观察受试物引发其回复突变作用。观察受试物引发其回复突变作用。大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌回复试验大肠杆菌回复试验鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌Ames试验试验第33页原理：原理：Ames试试验验，检检测测受受试试物物诱诱发发鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门氏氏菌菌组组氨氨酸酸营营养养缺缺点点型型突突变变株株(his-)回回复复突突变变成成野野生生型型(his+)能能力力。试试验验菌菌株株都都有有组组氨氨酸酸突突变变(his-)，不不能能自自行行合合成成组组氨氨酸酸，在在不不含含组组氨氨酸酸最最低低营营养养平平皿皿上上不不能能生生长长，回回复复突突变变成成野野生生型型后后能能自自行行合合成成组组氨氨酸酸，可可在在最最低低营营养养平平皿皿上上生生长长成成可可见见菌菌落落。计计数数最最低低营营养养平平皿皿上上回回变变菌菌落落数来判定受试物是否有致突变性。数来判定受试物是否有致突变性。第34页第35页2.哺乳动物细胞基因突变试验哺乳动物细胞基因突变试验(mammaliancellgenemutationassay)哺乳动物细胞基因突变试验是利用啮齿类和人体外哺乳动物细胞基因突变试验是利用啮齿类和人体外培养细胞基因正向突变试验。培养细胞基因正向突变试验。惯用细胞株 选取基因座 小鼠淋巴瘤细胞L5178Y TK、HPRT 中国仓鼠卵巢组织细胞CHO HPRT 中国仓鼠肺组织细胞V79 HPRT 人淋巴细胞 HPRT第36页（1）TK基因座基因座TK：胸胸苷苷激激酶酶，催催化化胸胸腺腺嘧嘧啶啶脱脱氧氧核核苷苷ATP胸胸苷苷酸酸。存存在在嘧嘧啶啶类类似似物物5溴溴脱脱氧氧尿尿苷苷时时，产产生生异异常常核核苷苷酸酸使使细胞死亡。受试物存在时若细胞不死亡说明细胞死亡。受试物存在时若细胞不死亡说明TK发生突变。发生突变。（2）HPRT基因座基因座次次黄黄嘌嘌呤呤鸟鸟嘌嘌呤呤转转磷磷酸酸核核糖糖基基酶酶：催催化化次次黄黄嘌嘌呤呤鸟鸟嘌嘌呤呤磷磷酸酸核核糖糖焦焦磷磷酸酸核核苷苷-5-单单磷磷酸酸（NMP），补补充充路路径径。如如存存在在碱碱基基类类似似物物，生生成成对对应应NMP，掺掺入入到到DNA中中可可致致死死。加入受试物后能存活细胞表示发生基因突变加入受试物后能存活细胞表示发生基因突变HPRT-第37页3 3、染色体畸变试验、染色体畸变试验 制制备备细细胞胞分分裂裂中中期期相相染染色色体体标标本本，在在光光镜镜下下可可直直接接观观察察染染色色体体数数目目和和形形态态改改变变。染染色色体体畸畸变变试试验验也也常常称称为为细细胞胞遗遗传传学学试试验验(cytogenetic(cytogenetic assay)assay)。染染色色体体畸畸变变试试验验可可为为体体外外试试验验，也也可为体内试验，包含对体细胞和生殖细胞分析。可为体内试验，包含对体细胞和生殖细胞分析。结构畸变：结构畸变：可观察到裂隙、断裂、断片、微小体、环状染色可观察到裂隙、断裂、断片、微小体、环状染色体、双或多着丝粒染色体和射体。体、双或多着丝粒染色体和射体。数目畸变：数目畸变：需在染毒后经过一次有丝分裂才能发觉。不过经需在染毒后经过一次有丝分裂才能发觉。不过经过一次有丝分裂后，一些结构畸变可能因遗传物质丢失而致过一次有丝分裂后，一些结构畸变可能因遗传物质丢失而致细胞死亡，所以不能发觉。所以应安排屡次收获时间，方便细胞死亡，所以不能发觉。所以应安排屡次收获时间，方便分别检验断裂剂作用。分别检验断裂剂作用。第38页体体内内试试验验：多多观观察察骨骨髓髓细细胞胞，其其分分裂裂旺旺盛盛、易易于于取取得得和和制制备备，优优势势在在于于可可表表达达哺哺乳乳动动物物代代谢谢过过程程、DNADNA修修复复和和药药品品动动力力学学特特征征。但但应应注注意意受受试试物物或或其其活活性性代代谢谢产产物物有有可可能不易在骨髓中到达足够浓度。能不易在骨髓中到达足够浓度。体外试验体外试验：惯用中国仓鼠肺细胞：惯用中国仓鼠肺细胞(CHL)，以及中国仓鼠卵，以及中国仓鼠卵细胞细胞(CHO)和和V79等细胞系，但任何细胞系染色体皆不稳定，等细胞系，但任何细胞系染色体皆不稳定，不能准确地观察非整倍体，故在体外试验中，如考虑进不能准确地观察非整倍体，故在体外试验中，如考虑进行染色体数目观察，应该使用原代或早代细胞行染色体数目观察，应该使用原代或早代细胞第39页4 4、微核试验、微核试验 微微核核是是染染色色体体断断片片或或迟迟滞滞染染色色体体在在细细胞胞分分裂裂后后期期，因因为为不不能能进进入入子子细细胞胞核核中中而而在在间间期期子子细细胞胞胞胞浆浆内内形形成成游游离离团团块块物物质质，它与细胞主核着色一致，圆形或椭圆形。它与细胞主核着色一致，圆形或椭圆形。第40页惯惯用用啮啮齿齿类类动动物物骨骨髓髓嗜嗜多多染染红红细细胞胞(PCE)(PCE)或或外外周周血血细细胞胞进进行行微微核核试试验验。PCEPCE是是红红细细胞胞成成熟熟一一个个阶阶段段，此此时时红红细细胞胞主主核核已已排排出出，微微核核轻轻易易辩辩认认，PCEPCE胞胞质质含含RNARNA染染色色与与成成熟熟红红细细胞胞易易于于区区分分，故故为骨髓微核试验首选细胞群。普通采取屡次染毒后为骨髓微核试验首选细胞群。普通采取屡次染毒后24h24h采样。采样。第41页5.显性致死试验显性致死试验(dominantlethalassay)显显性性致致死死(dominantlethal)指指发发育育中中精精子子或或卵卵子子细细胞胞发发生生遗遗传传学学损损伤伤，造造成成受受精精卵卵或或发发育育中中胚胚胎胎死死亡亡。普普通通认认为为显显性性致致死死主主要要是是因因为为染染色色体体损损伤伤结结果果。显显性性致致死死试试验验以以胚胚胎胎死死亡亡为观察终点，用于检测受试物对动物性细胞染色体损伤作用。为观察终点，用于检测受试物对动物性细胞染色体损伤作用。普通采取性成熟雄性大鼠或小鼠接触受试物，然后使之普通采取性成熟雄性大鼠或小鼠接触受试物，然后使之与未染毒雌性交配，观察胚胎死亡情况。计算出受孕率、总与未染毒雌性交配，观察胚胎死亡情况。计算出受孕率、总着床数、早期和晚期胚胎死亡率给予评价。着床数、早期和晚期胚胎死亡率给予评价。第42页6 6、小鼠精子畸形试验、小鼠精子畸形试验 精精子子畸畸形形指指精精子子形形态态发发生生异异常常改改变变。可可造造成成生生育育能能力力改改变变。用用于于检检测测外外源源化化学学物物对对精精子子生生成成和和发发育育影影响响，也也可可用用于评价化学物对生殖细胞致突变作用。于评价化学物对生殖细胞致突变作用。惯惯用用6 68 8周周小小鼠鼠，连连续续5 5天天染染毒毒。在在染染毒毒后后不不一一样样时时间间（1 1、4 4、1010周）处死，取样检验镜子形态。周）处死，取样检验镜子形态。第43页7、程程 序序 外外 DNA合合 成成 试试 验验(unscheduled DNA synthesistest，UDS)正正常常细细胞胞在在有有丝丝分分裂裂过过程程中中，仅仅在在S期期进进行行DNA复复制制合合成。成。当当DNA受受损损后后，DNA修修复复合合成成可可发发生生在在正正常常复复制制合合成成期期(S期期)以以外外其其它它时时期期，称称为为程程序序外外DNA合合成成。用用同同时时培培养养将将细细胞胞阻阻断断于于Gl期期，并并将将正正常常DNA半半保保留留复复制制阻阻断断，然然后后用用受受试试物物处处理理细细胞胞，并并在在加加有有3H-胸胸腺腺嘧嘧啶啶核核苷苷培培养养液液中中进进行行培培养养。利利用用放放射射自自显显影影法法或或液液闪闪计计数数法法测测定定掺掺入入DNA放放射射活活性性，检检测测DNA修复合成，从而间接反应修复合成，从而间接反应DNA损伤程度。损伤程度。第44页8 8、转基因动物致突变试验、转基因动物致突变试验 近年来建立转基因动物致突变检测模型为研究哺乳动物体近年来建立转基因动物致突变检测模型为研究哺乳动物体内基因突变提供了有效伎俩，能够在动物个体水平研究突变内基因突变提供了有效伎俩，能够在动物个体水平研究突变器官、组织特异性，包含生殖细胞。并可比较轻易地从动物器官、组织特异性，包含生殖细胞。并可比较轻易地从动物基因组中重新回收导入基因，进行序列分析。基因组中重新回收导入基因，进行序列分析。转基因动物转基因动物指基因组中整合有用试验方法导入指基因组中整合有用试验方法导入DNA(能够能够是完整基因，也可是不完整是完整基因，也可是不完整DNA片段片段)，并能遗传给后代一类，并能遗传给后代一类动物。动物。在进行转基因动物致突变试验时，在染毒后先抽提不一样在进行转基因动物致突变试验时，在染毒后先抽提不一样器官或组织基因组器官或组织基因组DNADNA，然后把纯化基因组，然后把纯化基因组DNADNA与噬菌体体外与噬菌体体外包装抽提物混合，而将导入基因载体包装进噬菌体中，用这包装抽提物混合，而将导入基因载体包装进噬菌体中，用这些噬菌体感染大肠菌，可形成噬菌斑，经过噬菌斑颜色改变些噬菌体感染大肠菌，可形成噬菌斑，经过噬菌斑颜色改变进行突变判断并取得突变子。进行突变判断并取得突变子。第45页（三）致突变试验在预测致癌性及遗传危害性中价值（三）致突变试验在预测致癌性及遗传危害性中价值 致致突突变变试试验验主主要要目目标标是是研研究究外外源源化化学学物物引引发发人人类类生生殖殖细细胞胞突突变变并并传传递递给给后后代代可可能能性性；另另外外基基于于体体细细胞胞突突变变与与肿肿瘤相关认识，也可用于外源化学物潜在致癌性预测。瘤相关认识，也可用于外源化学物潜在致癌性预测。即即使使致致突突变变试试验验可可用用于于外外源源化化学学物物致致癌癌性性筛筛选选，但但也也存存在在不不足足。在在致致癌癌性性预预测测时时致致突突变变试试验验适适合合用用于于遗遗传传毒毒性性致致癌癌物物和和非非遗遗传传毒毒性性非非致致癌癌物物。对对于于遗遗传传毒毒性性非非致致癌癌物物会会出现假阳性，对于非遗传毒性致癌物则会出现假阴性。出现假阳性，对于非遗传毒性致癌物则会出现假阴性。第46页预预测测遗遗传传学学危危害害也也即即预预测测对对哺哺乳乳动动物物性性细细胞胞致致突突变变性性。哺哺乳乳动动物物性性细细胞胞致致突突变变物物标标准准体体内内试试验验需需较较大大动动物物数数量量，且且费费时时、费费钱钱，不不可可能能广广泛泛使使用用。可可利利用用短短期期致致突突变变试试验验对对哺乳动物性细胞致突变性及遗传危害性进行预测。哺乳动物性细胞致突变性及遗传危害性进行预测。生生殖殖细细胞胞致致突突变变试试验验在在预预测测遗遗传传危危害害性性中中含含有有主主要要意意义义。但但普普通通认认为为，体体细细胞胞致致突突变变试试验验阴阴性性化化学学物物，在在生生殖殖细细胞胞试试验验中中普普通通也也为为阴阴性性。所所以以，普普通通都都是是先先进进行行体体细细胞胞诱诱变变性性检检测测，发发觉觉部部分分试试验验结结果果阳阳性性或或有有生生殖殖细细胞胞接接触触证证据据时时，再进行生殖细胞诱变性检测。再进行生殖细胞诱变性检测。第47页 哺哺乳乳动动物物性性细细胞胞致致突突变变性性与与对对人人遗遗传传危危害害性性之之间间还还缺缺乏乏直直接接相相关关证证据据。为为评评价价外外源源化化学学物物对对人人类类遗遗传传危危害害性性，遗传流行病学研究是最直接、最可靠方法，但难度很大。遗传流行病学研究是最直接、最可靠方法，但难度很大。当当前前，评评价价遗遗传传危危害害主主要要还还是是依依据据致致突突变变试试验验结结果果，尤尤其其是是体体内内生生殖殖细细胞胞致致突突变变试试验验结结果果。假假如如一一个个化化学学物物在在多多项项致致突突变变试试验验中中证证实实有有致致突突变变性性，普普通通也也假假定定其其对对人人也也可能含有遗传危害性。可能含有遗传危害性。第48页第二节第二节 环境化学物致癌作用及环境化学物致癌作用及其评价其评价第49页一、环境致癌与化学致癌一、环境致癌与化学致癌 癌症发生癌症发生8090由环境原因引发，包含物理原因、生物由环境原因引发，包含物理原因、生物原因和化学原因。其中主要是原因和化学原因。其中主要是化学原因化学原因。在环境原因引发肿。在环境原因引发肿瘤中，瘤中，80以上由化学原因引发。以上由化学原因引发。化化学学致致癌癌(chemicalcarcinogenesis)是是指指化化学学物物质质引引发发正正常常细细胞胞发发生生恶恶性性转转化化并并发发展展成成肿肿瘤瘤过过程程，含含有有这这种种作作用用化化学学物物质质称称为为化化学学致致癌癌物物(chemicalcarcinogen)。在在此此，“癌癌”含含义义包包含上皮含上皮恶恶性性变变(癌癌)，也包含，也包含间质恶间质恶性性变变(肉瘤肉瘤)及良性及良性肿肿瘤。瘤。第50页癌细胞生物学特点：1、连续性增殖，分化不良，体外培养无接触性抑制。永生性。2、浸润性生长：可侵入其它组织，并发生转移3、过分旺盛地合成核酸和氨基酸4、强烈有氧酵解：在供氧充分时，仍能将葡萄糖转化为乳酸，大量乳酸使pH下降，影响细胞酶活力，破坏内稳态维持。5、可将上述特征遗传给子代细胞第51页二、化学致癌机制二、化学致癌机制 还还未未彻彻底底说说明明，大大致致可可分分为为遗遗传传机机制制学学说说和和非非遗遗传机制学说传机制学说。（一）化学致癌遗传机制学说（一）化学致癌遗传机制学说 该学说认为，化学致癌物进入细胞后作用于遗传该学说认为，化学致癌物进入细胞后作用于遗传物质，经过引发细胞基因改变而发挥致癌作用。相关物质，经过引发细胞基因改变而发挥致癌作用。相关学说最主要是学说最主要是多阶段学说多阶段学说和和癌基因学说癌基因学说。第52页1 1、化学致癌多阶段学说、化学致癌多阶段学说（1 1）引引发发阶阶段段：化化学学致致癌癌第第一一阶阶段段，是是化化学学致致癌癌物物本本身身或或其其活活性性代代谢谢物物作作用用于于DNADNA，诱诱发发体体细细胞胞突突变变过过程程，可可能能包包括括原原癌癌基因活化和肿瘤抑制基因失活。基因活化和肿瘤抑制基因失活。含含有有引引发发作作用用化化学学物物称称为为引引发发剂剂。引引发发剂剂本本身身有有致致癌癌性性，大大多多数数是是致致突突变变物物，没没有有可可检检测测阈阈剂剂量量，引引发发作作用用是是不不可可逆逆而而且且是是累累积积性性。但但并并非非全全部部引引发发细细胞胞都都将将组组成成肿肿瘤瘤，因因其其中中大大多多数数将将经经历历程程序序性性细细胞胞死死亡亡(凋凋亡亡)。引引发发细细胞胞不不含含有有生生长长自自主性，所以不是肿瘤细胞。主性，所以不是肿瘤细胞。第53页（2 2）促促长长阶阶段段：促促长长阶阶段段是是引引发发细细胞胞增增殖殖成成为为癌癌前前病病变变或或良良性性肿肿瘤瘤过过程程。促促长长剂剂单单独独使使用用不不具具致致癌癌性性，必必须须在在引引发发剂剂后后使使用用才才发发挥挥促促长长作作用用.促促长长剂剂通通常常是是非非致致突突变变物物,影影响响引引发发细细胞胞增增殖殖，造造成成局局部部增增殖殖并并引引发发良良性性局局灶灶性性病病理理损损害害如如乳乳头头瘤瘤、结结节节或或息息肉肉。这这些些病病损损很很多多会会消消退退，仅仅少少数数细细胞胞发发生生深深入入突突变变引引成成恶性肿瘤。恶性肿瘤。特点特点：历时较长，早期有可逆性，晚期为不可逆历时较长，早期有可逆性，晚期为不可逆 对生理原因调整敏感性，衰老、饮食和激素可对生理原因调整敏感性，衰老、饮食和激素可影响促长作用。影响促长作用。第54页（3 3）进进展展阶阶段段：进进展展阶阶段段是是从从引引发发细细胞胞群群(癌癌前前病病变变、良良性性肿肿瘤瘤)转转变变成成恶恶性性肿肿瘤瘤过过程程。在在进进展展期期肿肿瘤瘤取取得得生生长长加加紧紧、侵侵袭袭、转转移移和和抗抗药药性性等等特特征征。这这些些特特征征是是因因为为在在进进展展阶阶段段核核型型不不稳稳定性定性。肿瘤染色体发生断裂、断片易位和非整倍体。肿瘤染色体发生断裂、断片易位和非整倍体。使细胞由促长阶段进入进展阶段化学物称为使细胞由促长阶段进入进展阶段化学物称为进展剂进展剂(progressor)。进展剂可引发染色体畸变，但不一定含有引。进展剂可引发染色体畸变，但不一定含有引发活性。发活性。引发、促长及进展都可自发发生。有些化学致癌物可同时含引发、促长及进展都可自发发生。有些化学致癌物可同时含有引发、促长及进展作用，称为有引发、促长及进展作用，称为完全致癌物完全致癌物。第55页化化学学致致癌癌是是长长久久、复复杂杂多多阶阶段段过过程程，最最少少包包括括引引发发、促促长长和和进进展三个展三个阶阶段。段。在在引引发发阶阶段主要是段主要是细细胞原癌基因和胞原癌基因和肿肿瘤抑制基因突瘤抑制基因突变变在在促促长长阶阶段主要是段主要是遗传遗传外机制外机制在在进进展展阶阶段主要是核型不段主要是核型不稳稳定性。定性。正常正常细细胞胞经过遗传经过遗传学改学改变积变积累才能累才能转变为转变为癌癌细细胞。胞。第56页第57页2 2、化学致癌癌基因学、化学致癌癌基因学说说 调调控控细细胞胞增增殖殖和和分分化化基基因因发发生生异异常常，可可造造成成细细胞胞连连续续增增殖殖，不不能能及及时时分分化化和和凋凋亡亡，形形成成肿肿瘤瘤。与与细细胞胞恶恶性性转转化化相相关关基基因因主主要要有有癌癌基基因因和和肿肿瘤抑制基因瘤抑制基因。第58页癌基因癌基因：能引发细胞恶性转化及癌变基因。通常以原癌基因：能引发细胞恶性转化及癌变基因。通常以原癌基因形式存在正常动物细胞基因组中。形式存在正常动物细胞基因组中。原癌基因原癌基因：最早在：最早在1968年年Duesberg发觉发觉Rous肉瘤病毒致癌是肉瘤病毒致癌是因为携带能致癌基因片段，称为因为携带能致癌基因片段，称为病毒癌基因病毒癌基因（Vonc），以），以后发觉在正常细胞中也存在与病毒癌基因高度相同后发觉在正常细胞中也存在与病毒癌基因高度相同DNA序列，序列，称为原癌基因（称为原癌基因（C-onc）。正常细胞中原癌基因表示并不引发）。正常细胞中原癌基因表示并不引发恶性病变，其表示受到严格控制，通常与机体生长和发育相恶性病变，其表示受到严格控制，通常与机体生长和发育相关。原癌基因必须经过激活才能造成细胞恶性转化。原癌基关。原癌基因必须经过激活才能造成细胞恶性转化。原癌基因是一个显性基因，当其两个等位基因之一发生突变，即可因是一个显性基因，当其两个等位基因之一发生突变，即可被激活。被激活。第59页 肿肿瘤瘤抑抑制制基基因因：即即抗抗癌癌基基因因。抗抗癌癌基基因因可可能能是是编编码码抑抑制制生生殖殖、促促进进分分化化基基因因，也也可可能能是是一一些些基基因因负负控控制制调调整整基基因因，并并是是维维持基因组织定性一些基因。持基因组织定性一些基因。抗抗癌癌基基因因可可抑抑制制肿肿瘤瘤细细胞胞肿肿瘤瘤性性状状表表示示，只只有有当当自自己己不不能能表表示示或或其其基基因因产产物物去去活活化化才才允允许许肿肿瘤瘤性性状状表表示示。染染色色体体缺缺失失而而诱诱发发肿肿瘤瘤基基因因都都可可能能是是肿肿瘤瘤抑抑制制基基因因。属属隐隐形形基基因因，必必须须一一对对等等位位基基因因丢丢失失或或突突变变后后失失活活，才才能能对对细细胞胞恶恶性性转转化化起起作作用。用。第60页（二）化学致癌非遗传机制学说（二）化学致癌非遗传机制学说 一一部部分分致致癌癌物物用用当当前前致致突突变变试试验验不不能能检检出出其其致致突突变变性性。这这些非遗传毒性致癌物促进细胞分裂增殖机制各种多样：些非遗传毒性致癌物促进细胞分裂增殖机制各种多样：含含有有细细胞胞毒毒性性致致癌癌剂剂可可引引发发细细胞胞变变性性坏坏死死，细细胞胞释释放放出出物物质含有刺激细胞分裂增殖作用。质含有刺激细胞分裂增殖作用。激激素素失失调调造造成成肿肿瘤瘤发发生生，与与经经过过细细胞胞内内对对应应受受体体刺刺激激细细胞胞分裂相关分裂相关 免疫抑制剂可降低机体对癌前细胞监视和去除能力免疫抑制剂可降低机体对癌前细胞监视和去除能力第61页三、环境化学致癌物分类三、环境化学致癌物分类（一）按致癌作用机制分类（一）按致癌作用机制分类 可分为可分为遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物和和非遗传毒性致癌非遗传毒性致癌物两类。物两类。1 1、遗传毒性致癌物、遗传毒性致癌物（1)1)直接致癌物直接致癌物：不需代谢活化直接与亲核分子共价结合形：不需代谢活化直接与亲核分子共价结合形成加合物。这类化合物为亲电子剂，大多数为合成有机物。成加合物。这类化合物为亲电子剂，大多数为合成有机物。（2 2）前致癌物前致癌物：多多数数有有机机致致癌癌物物需需代代谢谢活活化化才才含含有有致致癌癌活活性性，称称为为间间接接致致癌癌物物。间间接接致致癌癌物物原原型型称称为为前前致致癌癌物物。前