北京大学《药物毒理学》5-遗传毒理学.ppt

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mutagenesis),诱变剂,(,mutagen),直接诱变剂,(,direct-acting mutagen),间接诱变剂,(indirect-acting mutagen,),3,整理课件ppt,死亡,中毒，患病,亚临床变化,体内过量负荷,致突变作用,致癌作用,毒作用效应谱,(spectrum of toxic effects),4,整理课件ppt,药物遗传毒性评价,5,整理课件ppt,致突变作用的分类,基因突变,（,gene mutation),base-pair substitution mutation,frame shift mutation,染色体突变,(chromosome mutation),chromosome aberration,chromatrid aberration,基因组突变,(genomic mutation),aneuploid,euploid,6,整理课件ppt,A,T,C,碱基置换,示意图,G,G,C,基因突变,G,T,G,A,C,G,A,T,C,A,T,A,T,A,T,7,整理课件ppt,8,整理课件ppt,9,整理课件ppt,致突变作用的分类,基因突变,（,gene mutation),base-pair substitution mutation,frame shift mutation,染色体突变,(chromosome mutation),基因组突变,(genomic mutation),10,整理课件ppt,11,整理课件ppt,致突变作用的分类,基因突变,（,gene mutation),染色体突变,(chromosome mutation),chromosome aberration,chromatrid aberration,基因组突变,(genomic mutation),aneuploid,euploid,12,整理课件ppt,13,整理课件ppt,14,整理课件ppt,致突变作用的分类,基因突变,（,gene mutation),染色体突变,(chromosome mutation),基因组突变,(genomic mutation),aneuploid,euploid,15,整理课件ppt,不同物种动物的染色体数目,物种 体细胞,(2n),性细胞,(n),物种 体细胞,(2n),性细胞,(n),人,46 23,猫,38 19,大鼠,42 21,兔,44 22,小鼠,40 20,狗,78 39,16,整理课件ppt,致突变作用机制,基因突变、染色体畸变,DNA,损伤,非整倍体、整倍体,有丝分裂或减数分裂器损伤,17,整理课件ppt,18,整理课件ppt,19,整理课件ppt,致突变作用机制,基因突变、染色体畸变,DNA,损伤,非整倍体、整倍体,有丝分裂或减数分裂器损伤,20,整理课件ppt,对纺锤体的毒作用机制,与微管蛋白二聚体结合，妨碍微管的正确组装，发生细胞分裂完全抑制。如秋水仙碱、长春花碱、长春新碱等。,与微管上的巯基结合，细胞分裂不完全抑制。如铅、锌、汞、砷等。,破坏已组装好的微管。如灰黄霉素、秋水仙碱、乙酰甲基秋水仙碱、长春花碱可导致组装好的微管解聚；毛地黄皂苷能通过非特异的蛋白质变性作用而破坏微管；异丙基,N,氨基甲酸苯酯和其它氨基甲酸酯能使微管失去定向能力。,妨碍中心粒移动。秋水仙碱能妨碍有丝分裂早期两对中心粒的分离和移向两极。,21,整理课件ppt,DNA,损 伤,DNA,损 伤 感 受 器,DNA,修复,转录应答,DNA,损伤关卡,凋亡,22,整理课件ppt,DNA,损伤修复途径,直接修复,光复活,嘧啶二聚体、,6-4,光化合物,O,6,-,甲基鸟嘌呤,DNA,甲基转移酶修复,-O,6,-,甲基鸟嘌呤,切除修复,碱基切除修复,嘧啶二聚体，氧化损伤，辐射、烷化剂引起的损伤,核苷切除修复,底物范围宽,错配碱基修复,错配碱基,双链断裂修复,同源重组,双链断裂,非同源末端连接,双链断裂,交联修复,DNA,链内交联,23,整理课件ppt,估计的人类内源性,DNA,损伤和修复过程,损伤类型 损伤发生率 最大修复速度,脱嘌呤,1 000 a,脱嘧啶,55 a,胞嘧啶脱氨,15 a,单链断裂,5000 210,5,N,7,甲基化鸟嘌呤,3500 a,O,6,甲基化鸟嘌呤,130 10,4,氧化性产物,120,10,5,注：损伤发生率以每小时每细胞发生次数计，最大修复速度以每小时每细,胞修复的碱基对数计，,a,指虽已测出实际的值，但估计最大修复速度,为发生率的,2,倍以上,24,整理课件ppt,致突变作用的不良后果,哺乳动物,诱发突变,体细胞突变 生殖细胞突变,动脉粥 未知 衰老 肿瘤 畸胎 显性致死 出生缺陷,样硬化 疾病,（胚胎接 （不可遗传,遗传负荷,触毒物）的改变）,先天疾病,(,基因突变,小的缺失,平衡易位,),给有效剂量的诱变剂,25,整理课件ppt,致癌作用多阶段模式图,26,整理课件ppt,化学因素,物理因素,生物因素,环境因素,原癌基因,癌基因,原癌基因点突变,原癌基因扩增,染色体易位与基因重排,原癌基因抑制解除,原癌基因缺失,27,整理课件ppt,人类单基因遗传病病种历年增加趋势,1966 1968 1971 1975 1978 1983 1986,常染色体显性,837 793 943 1 215 1 489 1 827 2 201,常染色体隐性,531 629 783 947 1 117 1 298 1 420,X,连锁,119 123 150 171 205 243 286,合 计,1 487 1 545 1 876 2 336 2 811 3 368 3 907,28,整理课件ppt,遗传性疾病发生率,在新生儿中,1,患有染色体显性突变的疾病,(,如家族性息肉、多发性神经纤维瘤等,),0.25,患者有常染色体隐性突变的疾病,(,如着色性干皮病、苯丙酮尿症等,),0.5%,患有性连锁的疾病,(,如假肥大性肌营养障碍、血友病等,),0.4%,的患有与易位及非整倍体等染色体异常有关的疾病,3,6,的新生儿患先天畸形,如果包括那些通常要在晚些时候才发生的和遗传有关的多病因疾病，如心脏病、高血压和糖尿病等，受影响的人群比例可达,60,以上。,29,整理课件ppt,致突变作用的不良后果,哺乳动物,诱发突变,体细胞突变 生殖细胞突变,动脉粥 未知 衰老 肿瘤 畸胎 显性致死 出生缺陷,样硬化 疾病,（胚胎接 （不可遗传,遗传负荷,触毒物）的改变）,先天疾病,(,基因突变,小的缺失,平衡易位,),给有效剂量的诱变剂,30,整理课件ppt,遗传毒理学试验,基于表型改变捡测基因突变及小缺失：通过细胞学的方法观察大的染色体损伤；直接检测,DNA,损伤（如,DNA,加合物测定，,DNA,链断裂测定等,),或间接反映,DNA,损伤,(,如,DNA,损伤修复发生的检测等）的试验方法。,目的：,评价遗传危害性,预测致癌性,分类：,基因突变试验,(assays for gene mutation),染色体损伤试验,(assays for chromosome damage),非整倍体试验,(assays for aneuploidy),DNA,损伤的试验,(assays for DNA damage),31,整理课件ppt,遗传毒理学试验的基本类型,32,整理课件ppt,细菌回复突变试验,Bacterial reverse mutation assay,-Ames Test,33,整理课件ppt,34,整理课件ppt,Ames,试验原理,鼠伤寒沙门氏菌 组氨酸营养缺陷型,原养型,(his,+,),突变株,(his,-,),代谢活化系统,受试物,正向突变,回复突变,35,整理课件ppt,Ames,试验标准试验菌株的基因型,菌株 组氨酸 靶部位的,DNA,序列 其他基因标志,突变部位 野生型 突变型,TA1537 C3076 -GGGG-,在,G,：,C,重复区域,rfa,uvrB,-CCCC-,移码突变,TA97 hisD6610 -GGGGGG-,在,G,：,C,重复区域,rfa,uvrB,pKM101,-CCCCCC-,移码突变,TA98 hisD3052 -ACC-GCC-CGG-CAG-G-ACC-GCC-GGC-AGG,-rfa,uvrB,pKM101,-TGG-CGG-GCC-GTC-C-TGG-CGG-CCG-TCC-,TA1535 hisG46 -GAG-GGG-rfa,uvrB,-CTC-CCC-,TA100 hisG46 -GAG-GGG-rfa,uvrB,pKM101,-CTC-CCC-,TA102 hisG428 -CAA-TAA-rfa,pKM101(pAQ1),-GTT-ATT-,TA104 hisG428 -CAA-TAA-rfa,uvrB,-GTT-ATT-pKM101(pAQ1),36,整理课件ppt,Ames,测试菌株的遗传特性,特性 选作测试菌株的理由,raf,改变 细菌荚膜脂多糖屏障,使致突变物有,更大的通透性,uvrB,切除修复系统缺失,增加对很多致突,变物的敏感性,pKM101,增强对某些其活性依赖于,SOS,系统的,致突变物的敏感性,pAQ1 pAQ1,上,hisG428,的回复性可被测试,37,整理课件ppt,仅诱发一种菌株回变的化学物数,时间 总数,TA98 TAl00 TAl535 TAl537 TAl538 WP2uvrA,19791987 105 14 31 13 8 14 2,(100,)(13.3,)(29.5,)(12.4,)(7.6,)(13.3%)(23.8,),19851989 174 33 62 30 14,未测,35,(100,)(19.0,)(35.6,)(17.2,)(8.0,)(20.1,),38,整理课件ppt,Maron and Ames(1983)TA97;TA98;TA100;TA102,ICH,TA98;TA100;TA1535;TA1537,或,TA97,或,TA97a;TA102,或,E.coli WP2uvrA,或,E.coli WP2uvrA(pKM101),39,整理课件ppt,Ames,试验原理,鼠伤寒沙门氏菌 组氨酸营养缺陷型,原养型,(his,+,),突变株,(his,-,),代谢活化系统,受试物,正向突变,回复突变,40,整理课件ppt,41,整理课件ppt,42,整理课件ppt,43,整理课件ppt,真核细胞与原核细胞,DNA,的特征,真核细胞 原核细胞,主要是二倍体 主要是单倍体,DNA,与蛋白质复合构成染色体 未与蛋白质复合,DNA,主要存在于细胞核中,DNA,在细胞质中不固定,DNA,是在有丝分裂特定时期中复制,DNA,复制不表现出形态学分期,叫,A,包含在线性染色体中,DNA,常形成一圈,染色体复制与分离须依赖名为 复制与细胞器无关,中心粒的细胞器,常见重复的无功能的基因序列,DNA,中全部编码基因都有功能,DNA,模型中存在非编码间隔序列 未发现间隔序列,(,内显子,),44,整理课件ppt,思考题,简述致突变作用的不良后果？,简述,AMES,试验的基本原理。,45,整理课件ppt,致突变作用的不良后果,哺乳动物,诱发突变,体细胞突变 生殖细胞突变,动脉粥 未知 衰老 肿瘤 畸胎 显性致死 出生缺陷,样硬化 疾病,（胚胎接 （不可遗传,遗传负荷,触毒物）的改变）,先天疾病,(,基因突变,小的缺失,平衡易位,),给有效剂量的诱变剂,46,整理课件ppt,Ames,试验原理,鼠伤寒沙门氏菌 组氨酸营养缺陷型,原养型,(his,+,),突变株,(his,-,),代谢活化系统,受试物,正向突变,回复突变,47,整理课件ppt,谢谢！,48,整理课件ppt,