致突变、致畸、致癌效应的区别和联系.doc

.致突变、致畸、致癌效应的区别和联系致突变效应：是指环境污染物或其他环境因素引起生物细胞的遗传物质发生突然改变的一种作用，这种变化的遗传物质，在细胞分裂繁殖过程中可传递给子代细胞，使其具有新的遗传特性。可分为基因突变和染色体变异致畸作用：环境中某些物质或因素通过母体影响胚胎的发育，使细胞分化和器官发育不能正常进行，以致出现器官或形态结构上的畸形，此种作用称为致畸作用或致畸胎作用。可引起致畸作用的物质称致畸物。广义的致畸应包括生化、生理功能或行为方面的发育缺陷在内。致癌作用：环境中致癌物诱发肿瘤的作用。肿瘤有良性和恶性之分，恶性肿瘤又称癌。估计8085%的人类肿瘤与环境中的致癌物有关。这三者（突变、致畸、致癌效应）的联系：（1） 化学物质，物理因素和生物因素都有可能引起三致作用（2） 致突变作用如影响生殖细胞而发生突变时，可影响妇女的正常妊娠，而出现不孕、早期流产、畸胎或死胎，还可以发生遗传特性的改变而影响下一代。致突变作用如发生在体细胞时，则不具有遗传性质，而是使细胞发生不正常的分裂和增生，其结果可能表现为癌的形成（3） 致突变与致癌之间的关系非常密切，很多致突变物能引起实验动物的癌症，同样很多动物致癌物也为致突变物。这三者（突变、致畸、致癌效应）的区别：（1） 致突变作用可分为基因突变和染色体畸变两大类。基因突变只涉及染色体的某一部分，并未涉及整个染色体，是属于分子水平的变化，因此不能用普通光学显微镜直接观察，只能借助其他方法加以测定。染色体畸变是一个或几个染色体的结构或数目发生变化，这种变化可用光学显微镜进行直接观察。这两种突变类型仅有程度之分，而无本质差别。 致畸作用可用肉眼进行观察，而致癌作用可用光学显微镜进行直接观察。（2） 基因突变的机理是在致突变物的作用下，DNA中碱基对的排列顺序发生变化，造成基因控制下蛋白质合成错误，可表现为酶功能或结构功能的破坏和丧失，导致细胞的遗传性状发生变化而引起突变。 染色体畸变包括染色体数目和结构的变化。染色体的畸变，将影响机体的形态结构和功能，可产生某些遗传性疾病。（3） 突变是自然界的一种正常现象，从进化的观点，就整个生物群体而言，生物的进化和新品种的出现，都与突变有密切关系，在这种情况下突变往往是有利的。但在大多数情况下，对大多数生物个体而言，突变是有害的。而致畸致癌都是有害的。（4） 致畸作用的机理尚未完全阐明，一般认为主要有以下几种可能： 生殖细胞或体细胞受各种致畸物的作用而引起突变，可使胚胎发育异常产生各种缺陷：如作用于生殖细胞引起基因突变，可遗传给子代; 如仅作用于体细胞，则不遗传给子代。致畸物质进入胚胎后，使细胞分裂和核酸完整性与功能破坏，引起细胞增殖减慢或死亡，使某些组织生长迟缓、变性或坏死，此时胚胎达不到正常的发育水平，致使组织器官伴有肉眼可见的结构上或在功能上的异常。母体正常代谢过程被破坏，使子代细胞的生物合成过程中缺乏必需的物质，也可影响胎儿正常发育。 （5） 致癌作用是一个复杂的过程，一般具有两个阶段：第一是引发阶段，即在致癌物作用下，引发细胞基因突变。第二为促长阶段，主要是突变细胞改变了遗传信息的表达，致使突变细胞和癌变细胞增殖成为肿瘤。目前认为致癌与致突变有密切关系，凡是可引起突变的物质，绝大部分有致癌作用。而基因突变可能是致癌的主要机理，即致癌物与DNA的相互作用，使DNA受到损伤而导致基因突变。人类机体具有监视和控制癌细胞的各种防御功能。人体营养、免疫和内分泌状况，均可影响癌细胞的生长和发展。（6） 检测的方法：致突变试验致突变试验的目的是检验受试物有无致突变作用，也可用作致癌物快速筛检试验。致突变试验方法很多，常用的有： 艾姆斯(Ames)试验法 即鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验法，亦称微粒体间介法，是一种利用微生物进行的体外基因突变试验法。此法由Ames氏首创，因之而命名。本法是利用突变型微生物，即组氨酸缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌菌株(这些菌株丧失合成生长所必需的组氨酸的能力，在组氨酸缺乏的培养基上不能生长)，在缺乏组氨酸的琼脂平皿上培养，如果受试物不具致突变性，则突变型鼠伤寒沙门氏菌不能正常生长。如果受试物具有致突变作用，则可使此种突变型菌株发生回复突变，成为野生型，恢复其合成组氨酸的能力，故可在组氨酸含量不足的培养基上生长并形成菌落。 染色体畸变分析试验 直接观察在受试物作用下，生物细胞染色体所发生的结构或数目的改变。试验可用体细胞或生殖细胞进行。一般以骨髓细胞或外周血细胞代表体细胞，以睾丸精原细胞代表生殖细胞。通常设23个试验组和一个对照组，必要时设阳性对照组。在最后一次饲喂受试物后6小时，给动物注射秋水仙碱，使细胞有丝分裂停留在中期，以利观察。23小时后宰杀动物，取出胸骨(或股骨)骨髓或睾丸，将骨髓细胞或精原细胞经制片处理和染色，镜检染色体有无结构异常和数目改变，计算细胞畸变率和染色体畸变率。 骨髓细胞微核试验 微核是骨髓中正在分裂的细胞经致突变物作用后，染色体发生断裂，有一部分断片存留在间期细胞内形成的一个或几个圆形结构，较普通细胞核小，故称微核。微核的出现，表明遗传物质已发生突变。试验按一定剂量与次数给予受试物后，将动物宰杀，取出骨髓，混以胎牛或小牛血清，制片染色后镜检，计数多染红细胞中的微核，求出微核出现率。 显性致死突变试验 其原理是根据哺乳动物的生殖细胞发生突变时，常不能与异性生殖细胞结合，易出现受精卵在着床前死亡或着床后胚胎早期死亡现象。试验时先使成年雄性大鼠或小鼠摄入受试物，然后将其与未摄入受试物的雌性动物按1雄2雌的比例同笼交配。小鼠连续交配68周，大鼠812周，每周更换一批雌鼠。在雌鼠受孕后1213天，将其剖腹取出子宫，检查并记录活胎数、早期死亡胚胎数和晚期胚胎死亡数。由于显性致死突变主要表现为早期胚胎死亡，故一般以每剂量组受孕雌鼠平均早期胚胎死亡数来表示受试物致突变作用的强弱。 姊妹染色单体交换试验 简称SCE试验。一般每条染色体是由两个染色单体组成。很多化学致突变物可使两个染色单体中的脱氧核糖核酸发生互换。因此，姊妹染色单体交换出现频率如果增高，即表明受试物具有致突变作用。试验可在体外也可在体内进行。体外试验法常用外周血淋巴细胞，将经不同剂量受试物处理的细胞在含有5-溴脱氧尿嘧啶核苷的培养液中作短期培养，再加入秋水仙碱培养，然后制片、染色镜检，求出平均每个细胞姊妹染色单体互换的数目。体内试验法常用哺乳动物，饲喂受试物后，取骨髓细胞制片、染色和镜检计数。 DNA修复合成试验 致突变物及致癌物可使细胞DNA (脱氧核糖核酸)受到损伤，然后还将发生修复合成。但此时的DNA合成不是发生在细胞周期的S期(正常的DNA合成期)，而是在S期以外，区别于正常合成程序，所以称为程序外DNA合成。试验多用大鼠原代肝细胞或二倍体人类成纤维细胞，在体外进行细胞培养时加入受试物，并加入DNA合成所需的胸腺嘧啶核苷，根据DNA中参入胸腺嘧啶核苷的数量来判断DNA受损情况。 致癌试验 检验受试物及其代谢物是否会诱发癌或肿瘤的试验。可分为长期致癌试验和短期快速筛检试验。 长期致癌试验 一般选用年幼(初断奶)的大鼠或小鼠，也可用兔和豚鼠。设3个剂量组和一个对照组。剂量选择时，可采用亚慢性毒性试验的最小有作用剂量作为最高剂量组，再以其1/41/3作为低剂量组。试验期限，大白鼠一般为2年，小鼠一年半，狗为58年。主要观察指标为肿瘤的出现情况(包括肿瘤出现时间、种类和数量)，并计算肿瘤总发生率、各种肿瘤发生率和从开始摄入受试物到出现肿瘤的时间。 短期快速筛检试验 长期致癌试验结果可靠，但所需时间长，费用也较高，故短期快速方法日益发展。通常采用致突变试验中所用的多种方法(其中以Ames试验最为常用)。还可采用哺乳动物细胞体外转化法，即将受试物在体外与哺乳动物细胞株接触，如果受试物有致癌作用，则细胞发生“癌变”，可与正常细胞相区别。 致畸试验 检查受试物是否通过妊娠母体引起胎儿出现畸形的试验。试验可用大鼠、小鼠或家兔。先将性成熟的雌性动物按二雌一雄的比例交配。受孕后，将孕鼠随机分组。一般可采用亚慢性毒性试验中的最大无作用剂量作为高剂量组，以其1/3左右为低剂量组。或以1/31/2 LD50为高剂量组，1/501/30LD50为低剂量组，另设中间剂量组及对照组。于受精卵着床后开始饲喂受试物，例如大鼠为受孕后第78天，每天一次可持续至受孕后1