第六章--致突变作用及其评价-毒理学课件.ppt

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1、第六章第六章 外来化合物致外来化合物致突变作用及其评价突变作用及其评价一、诱发突变的类型一、诱发突变的类型（一）基因突变（一）基因突变（genemutation）（二）染色体畸变二）染色体畸变基因突变基因突变是染色体上一个或几个基因的变化，是染色体上一个或几个基因的变化，即遗传物质在分子水平上的改变，有碱基置换，即遗传物质在分子水平上的改变，有碱基置换，移码和大段损伤移码和大段损伤2移码：是移码：是DNA中增加或减少了一对或几对不中增加或减少了一对或几对不等于等于3的倍数的碱基对所造成的突变。的倍数的碱基对所造成的突变。3大段损伤：是大段损伤：是DNA链大段缺失或插入。链大段缺失或插入。1碱基

2、置换：是某一碱基对性能改变或脱落而引碱基置换：是某一碱基对性能改变或脱落而引起的突变起的突变转换（转换（transition）：）：原来的嘌呤被另一种嘌原来的嘌呤被另一种嘌呤置换或一种嘧啶置换另一嘧啶。呤置换或一种嘧啶置换另一嘧啶。颠换（颠换（transversion）：）：一种嘌呤被一种嘧啶一种嘌呤被一种嘧啶置换或与此相反。置换或与此相反。（二）染色体畸变二）染色体畸变1、染色体结构异常、染色体结构异常A、染色体型畸变：两条染色单体同一位点受损染色体型畸变：两条染色单体同一位点受损B、染色单体型畸变：某一位点损伤只涉及姐妹染色单体型畸变：某一位点损伤只涉及姐妹染色单体中一条。染色单体中一条。

3、（1）裂隙和断裂。）裂隙和断裂。（2）无着丝粒断片和缺失。）无着丝粒断片和缺失。（3）环状染色体。）环状染色体。（4）倒位。）倒位。（5）插入、重复。）插入、重复。2、染色体数目异常、染色体数目异常A、整倍性畸变：单倍体、三倍体、四倍体等整倍性畸变：单倍体、三倍体、四倍体等B、非整倍性畸变非整倍性畸变：比二倍体多或少一条染：比二倍体多或少一条染色体。色体。如：缺体：缺少一对同源染色体。如：缺体：缺少一对同源染色体。2n2单体：指某一对同源染色体少一个。单体：指某一对同源染色体少一个。2n1三体：指某一对同源染色体多一个。三体：指某一对同源染色体多一个。2n1四体：比同源染色体多一对。四体：比同

4、源染色体多一对。2n2三、三、突变的后果突变的后果（一）体细胞突变的后果（一）体细胞突变的后果1致癌问题致癌问题2导致畸形导致畸形3可能与动物粥样硬化症有关可能与动物粥样硬化症有关4可能是衰老的起因：可能是衰老的起因：（二）生殖细胞突变（二）生殖细胞突变1、致死性影响、致死性影响A、显性致死：突变配子与正常配子结合后，在着床前显性致死：突变配子与正常配子结合后，在着床前或着床后的早期胚胎死亡或着床后的早期胚胎死亡B、隐性致死：需要出现纯合子或半合子，才能出现死隐性致死：需要出现纯合子或半合子，才能出现死亡之效应。亡之效应。2、非致死性、非致死性可能出现显性或隐性遗传性疾病，包括先天性畸形，可能

5、出现显性或隐性遗传性疾病，包括先天性畸形，在遗传性疾病频率与种类增多的同时，突变的基在遗传性疾病频率与种类增多的同时，突变的基因以及染因以及染色体的损伤将使基因库（色体的损伤将使基因库（genepool）的遗传负荷（的遗传负荷（genticload）增加。增加。*基因库：指一种物种的群体中，在生殖细胞具有，并能遗基因库：指一种物种的群体中，在生殖细胞具有，并能遗传给下一代的全部基因的总和。传给下一代的全部基因的总和。*遗传负荷：指一种物种的群体中每一个体携带的可遗传给遗传负荷：指一种物种的群体中每一个体携带的可遗传给下一代的有害基团的平均下一代的有害基团的平均水平。水平。1983年重新提出将致

6、突变试验所反应的遗传学终点年重新提出将致突变试验所反应的遗传学终点分为分为5类：类：（1）DNA完整性的改变（形成加合物断裂、交联）；完整性的改变（形成加合物断裂、交联）；（2）DNA重排或交换；重排或交换；（3）DNA碱基序列改变；碱基序列改变；（4）染色体完整性改变；）染色体完整性改变；（5）染色体分离改变。）染色体分离改变。其中（其中（3）实际指基因突变，而（）实际指基因突变，而（4）、（）、（5）依次）依次指染色体指染色体结构改变和数目改变。结构改变和数目改变。2配套的原则：配套的原则：v原核细胞与真核细胞相结合原核细胞与真核细胞相结合v生殖细胞与体细胞相结合生殖细胞与体细胞相结合v体

7、内试验与体外试验相结合体内试验与体外试验相结合其中心原则就是其中心原则就是遗传学终点的齐全遗传学终点的齐全。2Ames试验：试验：指鼠伤寒沙门氏菌哺乳动物微粒指鼠伤寒沙门氏菌哺乳动物微粒体酶试验，由体酶试验，由Ames首先建立。首先建立。原理：原理：在细菌回变试验的基础上，首先将受试在细菌回变试验的基础上，首先将受试物与肝微粒体在体外进行代谢活化，再以营养缺物与肝微粒体在体外进行代谢活化，再以营养缺陷型鼠伤寒沙门氏菌作为指示微生物进行观察。陷型鼠伤寒沙门氏菌作为指示微生物进行观察。肝微粒体制备：肝微粒体制备：大鼠生前一般用多氯联苯进行肝微粒体酶诱大鼠生前一般用多氯联苯进行肝微粒体酶诱导，然后取

8、肝脏组织制备匀浆，导，然后取肝脏组织制备匀浆，9000g离心，上离心，上清液为清液为S-9组分组分。使用时，再加入微粒体酶催化。使用时，再加入微粒体酶催化作用中的辅助因子，即辅酶作用中的辅助因子，即辅酶与与6-磷酸葡萄糖，磷酸葡萄糖，此种混合物简称此种混合物简称S-9混合液混合液。优缺点：优缺点：vAmes试验试验4872小时可观察结果，费用较低。小时可观察结果，费用较低。v与哺乳动物体内突变实际情况可能有差异，与哺乳动物体内突变实际情况可能有差异，如：微生物细胞中遗传密码仅为哺乳动物如：微生物细胞中遗传密码仅为哺乳动物16，数，数量少而简单。哺乳动物量少而简单。哺乳动物DNA修复系统远较微生

9、物为复杂修复系统远较微生物为复杂而精巧。微生物无免疫机能，而哺乳动物则具备。而精巧。微生物无免疫机能，而哺乳动物则具备。v肝微粒体酶虽然是外来化合物在体内代谢转化中最肝微粒体酶虽然是外来化合物在体内代谢转化中最重要的酶类。但也有少数外来化合物代谢转化不在肝脏重要的酶类。但也有少数外来化合物代谢转化不在肝脏进行。进行。例如致癌物苏铁素是在肠道中被活化，单独用例如致癌物苏铁素是在肠道中被活化，单独用Ames法则不能检出其致突变性。法则不能检出其致突变性。3姊妹染色单体交换姊妹染色单体交换（sisterchromatidexchange，SCE）试验试验遗传学终点：遗传学终点：染色体完整性改变染色体

10、完整性改变DNA重排或交换重排或交换3.观察指标观察指标雌鼠受孕后雌鼠受孕后1213天剖腹取出子宫，检查并记录天剖腹取出子宫，检查并记录活胎数活胎数、早期死亡胎数早期死亡胎数、晚期死亡胎数晚期死亡胎数，并计算，并计算总着床数总着床数（可按早（可按早期与晚期死亡胎数和活胎数计算）以及期与晚期死亡胎数和活胎数计算）以及每只受孕动物平均每只受孕动物平均着床数着床数。致突变指数致突变指数=早期死亡胚胎数早期死亡胚胎数总着床数总着床数100早期死亡胚胎率早期死亡胚胎率=早期死亡胚胎数早期死亡胚胎数受孕雌性动物数受孕雌性动物数100%颜色颜色器官外形器官外形自然自然运动运动对机械刺激的反应对机械刺激的反应

11、胎盘胎盘活产活产胎仔胎仔肉红色肉红色完整成形完整成形有有有运动反应有运动反应红色红色较大较大晚期晚期死胎死胎灰红色灰红色完整成形完整成形无无无运动反应无运动反应灰红灰红较小较小早期早期死胎死胎乌紫色乌紫色未完整成未完整成形形无无暗紫暗紫吸收吸收台台暗紫或暗紫或浅紫点浅紫点块块不能辨认不能辨认胚胎和胎胚胎和胎盘盘不能辨认不能辨认胎仔活产、死亡和吸收的特征胎仔活产、死亡和吸收的特征5微核试验微核试验遗传学终点：遗传学终点：染色体完整性改变染色体完整性改变染色体分离改变染色体分离改变原理：原理：正常细胞在有丝分裂中期时，染色体均排列在赤道正常细胞在有丝分裂中期时，染色体均排列在赤道板附近，分裂后期便

12、分成两份向两极移动，并在末期形成板附近，分裂后期便分成两份向两极移动，并在末期形成两个子细胞核。微核是由于某些物理或化学因素的作用，两个子细胞核。微核是由于某些物理或化学因素的作用，使细胞内染色体断裂产生无着丝点断片或纺锤体受影响而使细胞内染色体断裂产生无着丝点断片或纺锤体受影响而在有丝分裂时，使遗传物质滞留在核外而产生的细胞中主在有丝分裂时，使遗传物质滞留在核外而产生的细胞中主核之外的遗传物质的颗粒，染色与细胞核一致，大小相当核之外的遗传物质的颗粒，染色与细胞核一致，大小相当于细胞直径的于细胞直径的1 120201 15 5。多数呈圆形，也有椭圆形，肾。多数呈圆形，也有椭圆形，肾形、环形等结

13、构，边缘光滑整齐。形、环形等结构，边缘光滑整齐。观察对象：嗜多染红细胞（观察对象：嗜多染红细胞（PECPEC）中的微核发生率，中的微核发生率，PEC PEC是红细胞成熟发育过程中的一个阶段，此时红是红细胞成熟发育过程中的一个阶段，此时红细胞主核已经排出，因细胞质内含有核糖体，细胞主核已经排出，因细胞质内含有核糖体，GiemsaGiemsa染色染色后呈兰灰色，便于与成熟红细胞鉴别（成熟红细胞后呈兰灰色，便于与成熟红细胞鉴别（成熟红细胞GiemsaGiemsa染色后呈桔红色），微核与细胞核一致，呈紫红色或紫兰染色后呈桔红色），微核与细胞核一致，呈紫红色或紫兰色。色。每只小鼠要求观察每只小鼠要求观察

14、10001000个个PCEPCE，记录其微核发生率，记录其微核发生率，结果阳性说明受试物具有致突变作用。结果阳性说明受试物具有致突变作用。正常小鼠正常小鼠PCEPCE发生率为发生率为1 133。6精子畸形试验精子畸形试验原理：原理：KrzzanowskaKrzzanowska认为认为“Y-Y-性连锁基因控制畸形精子的性连锁基因控制畸形精子的数量，常染色体控制精子的表形，如上述基因发生突变，数量，常染色体控制精子的表形，如上述基因发生突变，或性或性-常染色体易位，就是化合物诱发精子畸形率增高的主常染色体易位，就是化合物诱发精子畸形率增高的主要因素。要因素。阳性只能说明精子发生过程受到干扰或损害，即间阳性只能说明精子发生过程受到干扰或损害，即间接推断其原因可能与控制精子形成过程的基因突变有关，接推断其原因可能与控制精子形成过程的基因突变有关，故必须结合其它诱变试验结果综合考虑。故必须结合其它诱变试验结果综合考虑。