毒理学专题1课件

1、毒理学专题主讲：肖希龙硕士研究生学位课：教材与参考书教材： 分子毒理学基础 湖北科技出版社 2001年参考书： 卫生毒理学基础 人民卫生出版社 2001年 毒理学 北京医大、协科医大联合出版社 1997年 Toxicology GARY D. OSWEILER 1996年主讲内容：概 论第一章 化学物的毒作用机制第二章 化学物的致突变作用第三章 化学致癌作用第四章 免疫毒理学第五章 神经系统毒理学概 论一、毒理学发展慨况二、毒理学的主要任务与研究内容三、毒理学的分支学科 毒理学： 研究外源性化学物质通过各种途径进入机体后与生物体相互作用的一门科学 1、毒物对机体的损害作用 2、机体对毒物的解毒

2、与排泄作用Toxicology “Toxikon” 与 “Logols”发展慨况动物毒理学 20世纪80年代在我国产生20世纪50年代特殊毒性 20世纪70-80年代预防的道路产业革命以来一般毒性二、毒理学的主要任务与研究内容研究内容：外源性化学物质 一定条件 生物学效应谱化学结构构-效关系理化性质死亡中毒亚临床变化过量负荷致突变作用致畸作用致癌作用繁殖毒性其他接毒剂量、时间、浓度动物品种、年龄、性别接毒途径、联合作用等气象条件、迁移、转化防制措施三、毒理学的分支学科 1、按研究学科的领域分：卫生毒理学 Hygienic Toxicology动物毒理学 Animal Toxicology植物毒

3、理学 Plant Toxicology昆虫毒理学 Insect Toxicology食品毒理学 Food Toxicology环境毒理学 Environmental Toxicology生态毒理学 Ecological Toxicology工业毒理学 Industrial Toxicology军事毒理学 Military Toxicology法医毒理学 Forensic Toxicology管理毒理学 Regulatory Toxicology分析毒理学 Analycal Toxicology血液毒理学 Blood Toxicology肺脏毒理学 Lung Toxicology肝脏毒理学 Li

4、ver Toxicology肾脏毒理学 Kidney Toxicology眼毒理学 Eye Toxicology皮肤毒理学 Dermal Toxicology3、按外源化合物的类型分：药物毒理学 Drug Toxicology金属毒理学 Metal Toxicology农药毒理学 Pesticide Toxicology放射毒理学 Radio Toxicology第一节 概述一、毒作用机制研究内容1、毒物如何进入机体2、怎样与靶分子相互作用3、怎样表现其毒作用4、机体对损害作用的反应第一节 概述二、毒作用机制研究的意义1、可阐明描述性毒性资料2、估计化学物所致有害作用的可能性3、建立预防和解毒

5、措施4、设计危害较小的药物和工业化学品5、开发对靶生物具有强列选择毒性的化学物质 第二节 对生物膜的损害机制膜毒理学： 主要研究化学毒物对生物膜的组成成分、生物物理功能、膜上的酶或受体、信息物质的转运与代谢和信息转递过程的影响和损伤第二节 对生物膜的损害机制一、对膜组成成分的影响1、对膜蛋白质的影响 膜蛋白的位置： 大部分在膜外侧：受体位点/细胞的标志 大部分在胞内：细胞色素b5、跨膜大分子 第二节 对生物膜的损害机制一、对膜组成成分的影响1、对膜蛋白质的影响 对膜结合酶的作用 ： 农药DDT Na、K、ATPase 有机磷乙酰胆碱酯酶（ACHE） 对膜结构破坏、使膜结合酶改变第二节 对生物膜

6、的损害机制一、对膜组成成分的影响2、对膜脂质的影响 膜脂质： 膜磷脂：磷脂酰胆碱、磷酯酰乙醇胺、磷脂 酰丝氨酸、磷脂酰肌醇及 鞘磷脂 胆固醇：与磷脂结合、调节磷脂分子流动性 其他脂类第二节 对生物膜的损害机制一、对膜组成成分的影响3、对膜糖的影响 膜糖参与细胞识别、受精、细胞分化、器官发生及宿主与寄生物之间的相互作用等许多生理和病理过程第二节 对生物膜的损害机制二、对膜生物物理性质的影响 生物膜的生物物理性质 通透性、 流动性、 膜电荷和膜 电位 第二节 对生物膜的损害机制2、对膜流动性的影响流动性： 脂质分子的旋转，沿长轴的伸缩和振荡 侧向扩散运动及翻转运动 蛋白质分子侧向扩散和旋转运动 二

7、、对膜生物物理性质的影响 第二节 对生物膜的损害机制膜流动性研究方法： 荧光偏振、核磁共振、激光拉曼光谱、 激光漂白荧光恢复法和电镜冷冻蚀刻技术 溴氰菊酯与极性头部或极性基因相互作用二、对膜生物物理性质的影响 2、对膜流动性的影响第二节 对生物膜的损害机制3、对膜表面电荷的影响： SiO2硅醇基与磷脂结合正电荷减少降低水化度二、对膜生物物理性质的影响 第三节 对细胞钙稳态的影响一、细胞内钙稳态 1、细胞内钙稳态的概念 细胞内游离 Ca2+ 10-7mol/L 细胞外液 Ca2+ 10-3mol/LCa2+: 10-7mol/L细胞处于兴奋状态第一信使 完成信息转递10-5mol/L第三节 对细

8、胞钙稳态的影响一、细胞内钙稳态 2、细胞内钙激动途径 激动剂刺激 细胞Ca2+动员： 肌肉收缩、神经转导、细胞分泌、 细胞分化和增殖第三节 对细胞钙稳态的影响一、细胞内钙稳态 钙激动途径： Ca2+与钙结合蛋白 如CaM Ca2+与cAMP Ca2+与蛋白激酶C（PKC）、磷脂酶C(PLC) Ca2+与离子通道第三节 对细胞钙稳态的影响二、细胞钙稳态紊乱与细胞毒性 1、重金属离子： Pb、Cd等 与Ca2+和CaM结合，激活Ca-CaM依赖酶 高浓度时与细胞内巯基激活，可抑制Ca-CaM依赖酶系 后果： 免疫系统、雄性生殖系统和心肌的改变第三节 对细胞钙稳态的影响二、细胞钙稳态紊乱与细胞毒性

9、2、农药： 如拟除虫菊酯 抑制Ca2+ 、Mg2+-ATPase、CaM和磷酸二酯酶 使细胞内游离钙浓度增高 产生神经毒性 第三节 对细胞钙稳态的影响二、细胞钙稳态紊乱与细胞毒性 3、四氯化碳： CCl4 肝细胞氧化产生自由基 攻击Ca2+ -ATPase上的巯基 抑制肝细胞微粒体Ca2+ -ATPase的活性和钙的蓄积 第三节 对细胞钙稳态的影响三、钙稳态失调机制 、钙稳态失调学说细胞受损：可导致Ca2+内流增加、或Ca2+从细胞内贮存部位释放增加、或抑制细胞膜向外逐出Ca2+细胞内Ca2+浓度不可控制的持续增加使细胞内钙稳态失调完全破坏由各种刺激而产生的短暂Ca2+ 瞬变危及细胞器的功能和

10、细胞骨架结构最终激活细胞成分的分解代谢过程第三节 对细胞钙稳态的影响三、钙稳态失调机制 、钙的浓度变化，造成细胞损伤的途径： 正常的激素和生长因子刺激的Ca2+信号受损 钙依赖性降解酶的活化 损伤细胞骨架 损害线粒体 与细胞凋亡有关第四节 生物大分子的氧化损伤一、自由基的来源与类型1、自由基的概念与类型 概念：是指含有一个或一个以上未配对电子的任何分子或离子 自由基的特点：顺磁性、化学反应性极高，作用半径短，半衰期极短第四节 生物大分子的氧化损伤一、自由基的来源与类型1、自由基的概念与类型 自由基的类型 主要的是以氧为中心的自由基 活性氧族（reactive oxygen species，RO

11、S ） 还包括：某些含氧的非自由基衍生物，如H2O2、单线态氧、次氯酸、过氧化物、氢过氧化物和内源性脂质及外来化合物的环氧代谢产物第四节 生物大分子的氧化损伤一、自由基的来源与类型2、自由基的来源 产生自由基的途径： 酶反应 内源性物质的氧化反应 内质网膜或线粒体第四节 生物大分子的氧化损伤一、自由基的来源与类型2、自由基的来源 产生自由基的化学物质： 醌类：丝裂霉素、阿霉素、博莱霉素 硝基化合物 双吡啶化合物 甲基汞、氰化物等第四节 生物大分子的氧化损伤二、机体内自由基的清除系统第四节 生物大分子的氧化损伤二、机体内自由基的清除系统1、酶性抗氧化系统 SOD（super-oxide dimu

12、tase）：CuZn-SOD，Fe-SOD，Mn-SOD 过氧化氢酶 GSH-Px（glutathione peroxidase） 谷胱甘肽还原酶( glutathione reductase)第四节 生物大分子的氧化损伤二、机体内自由基的清除系统2、非酶性抗氧化系统 GSH 维生素C、维生素E 尿酸、牛磺酸和次牛磺酸第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 1、脂质过氧化损害 脂质过氧化（lipid peroxidation）是指多不饱和脂肪酸的氧化破坏 脂质过氧化过程：第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 1、脂质过氧化损害 脂质过氧化的后果：

13、细胞膜结构的改变和功能障碍 脂质过氧化物的分解产物具有细胞毒性 对DNA影响 对LDL的作用 第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 2、蛋白质的氧化损害 机制： 对脂肪族氨基酸氧化损伤： -位去HC中心自由基加氧生成过氧基衍生物分解成NH3及酮酸，或生成NH3、CO2与醛类或羧酸第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 2、蛋白质的氧化损害 芳香氨基酸羟基衍生物苯环打开或交联 有过液金属介导出现氧化损伤 脂质过氧化的自由基中间产物作用后果：凝集与交联、蛋白质降解或断裂第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 3、核酸的氧化损伤 碱

14、基损伤：靶位点：嘌呤C8、嘧啶C5与C6双键 氧自由基直接作用于双键 使脱氧核苷脱嘌呤 使胸嘧啶的甲基中除去H原子 第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 3、核酸的氧化损伤 DNA链断裂： 对DNA分子中的核糖攻击 对胸腺嘧啶碱基损伤 氧化应激可启动代谢过程，激活核酸酶第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 3、核酸的氧化损伤 引起突变： 部分碱基缺失 修复过程的DNA碱基的错误掺入和错误编码 癌基因的活化或抑癌基因的失活第四节 生物大分子的氧化损伤三、自由基对生物大分子的损害作用 4、活性氧与神经毒性 5、活性氧与细胞凋亡 6、自由基对细胞损害的

15、机制第五节 生物大分子的共价结合共价结合： 化学毒物或其活性代谢产物与机体的一些重要大分子共价结合，从而改变核酸、蛋白质、酶、膜脂质等生物大分子的化学结构与生物学功能。如：前致癌物生成有活性的代谢产物 DNA发生共价结合 DNA烷基化或芳基化 DNA错误复制 超过机体的修复能力点突变 引起癌变第五节 生物大分子的共价结合一、与蛋白质的共价结合 1、可与蛋白质结合的化学毒物第五节 生物大分子的共价结合一、与蛋白质的共价结合 2、机制与后果 组织细胞毒性与坏死 免疫反应：细胞毒性反应、过敏反应或免疫复合物形成 致癌作用：非突变致癌物的作用机制或致癌物转运所必需或促癌作用的原因 与酶蛋白和血红蛋白共价结合 第五节 生物大分子的共价结合二、与核酸分子的共价结合加合物（adducts）： 指活性化学物与细胞大分子之间通过共价键形成稳定复合物，为主要的生物标志物之一。DNA加合物： 烷化DNA加合物、多环芳径的DNA加合物、 环化DNA加合物、DNA链间和链内交联、DNA与蛋白质的交联 第五节 生物大分子的共价结合二、与核酸分子的共价结合 1、DNA加合物的形成及其结构： 第五节 生物大分子的共价结合二、与核酸分子的共价结合 2、DNA加合物的来源及分类： 内源性或叫自发性的DNA加合物 外源性DNA加合物 DNA加合物的分类：7-甲基G、 O6-甲基G、 7-乙