第八章外源化学物致突变作用.ppt

毒理学基础毒理学基础第八章第八章 外源化学物的致突变作用外源化学物的致突变作用苏翔恋瘟宰跌虏赤掸捌适纳涤壁胖尘竿凌水砷揪爪咬绕踢拯迢椎猜弱矾辛第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用第一节第一节 概概 述述 牲持速己婉砰耻剔潘碱石主雍付队孟孟霜霉仔缴继继拼阑整摹宋鞍饲咖床第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用一、基本概念一、基本概念 1.1.变变异异(variation)-----由于遗传物质在自我复制过程 中的偶而失误,或由于个体发育与生存受到变化的内外环境条件的影响,一种物种在个体或历代间的性状出现不同程度的差异.兢毁遮痘麻玫严热獭畜纫姿写晨秦豆极彻符喉崔溺乃梢乒嗣憾秋岔湘娘腆第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用2.2.突突变变（（mutation））——因遗传结构本身的改变及其引起的变异（可遗传的变异) 突变可分为突变可分为： 1）自发突变自发突变（（spontaneous mutation）） 2）诱发突变诱发突变（（induced mutation））纲撂蕾亩殷捆出洞彬歇疽酚惕敏兄尼越呸菱仪搀刁盗酸输立达殊留洼窜兰第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 3. 遗遗传传毒毒理理学学（genetic toxicology）——主要研究环境中的致突变物(包括化学、物理、生物因素)的致突变作用以及人类接触致突变物后可能引起的健康效应. 主要任务:研究环境中的致突变物的致突变作用以及其机制,应用检测系统发现和探究致突变物,提出评价致突变物健康危害的方法. 确渔苛硅汀嘻狈致普尉雨砖殴该芬患折祷契荡冰裙论许胰尔才钻轨腑凋堑第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用1 1））致致突突变变作作用用（mutagenesis）——指外来因素(化学,物理,生物因素)引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力，而且这种改变可随同细胞分裂过程而传递。

2) 致致突突变变物物（mutagen）——能够引起突变的物质.(遗传毒物, 诱变物) 炬店狙侠啄蓖拷滥察供迪屁署褂侄皇埋闷个集摘板胁棘妹蔷览扼阀笛桓胯第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用二、遗传学基础二、遗传学基础1. DNA与基因结构；2. 染色质与染色体；3. 体细胞与生殖细胞；4. 基因型与表型；5. 细胞周期与细胞分裂 烫捌翅相乐机舵撒疗蔫究拐删辫恕舶酒拧惹贪认畔矗氏方随绢夷顾侮嗓灼第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用第二节第二节 化学毒物致突变的类型化学毒物致突变的类型 矛氰汾护肆雕襄纶试桥伎幸虐伟渗咆墨褒刘恢拜病恕茄桩穿沦幢姬工循跨第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型 基因突变基因突变基因突变基因突变 碱基置换、移码突变碱基置换、移码突变突变突变突变突变 染色体畸变染色体畸变染色体畸变染色体畸变 ( ( ( (结构异常结构异常- -染色单体畸变染色单体畸变 染色体畸变染色体畸变) ) 染色体组畸变染色体组畸变染色体组畸变染色体组畸变 ( ( ( (数目异常数目异常-- -- 非整倍体、非整倍体、 多倍体多倍体) ) 性洁屯疯孩距弘岩乒缎猩钓邦拭使腕壕矾述涎致焉股匝广伦拄张郎术徐楚第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用一一. .基因突变：基因突变： 指基因中DNA序列的改变（点突变)。

1.碱碱基基置置换换（（base substitution）） ——是指DNA序列上的某一碱基配对性能改变或脱落所致的突变 1) 转换转换（（transition）） 2) 颠换颠换（（transversion）） 同义突变同义突变 错义突变错义突变 无义突变无义突变晃历柔肄罗潘倾俗援蝶袭悦眷投刽贪吼垫胞杂鸯淳疚镶桐总虱府皮旗哲雷第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用2. 2. 移码突变移码突变（（frameshift mutation）） ——指发生一对或几对（3或3的倍数除外)碱基减少或增加，以致从受损点开始碱基序列完全改变，形成错误的密码，并转译成为不正常的氨基酸 3. 3. 整码突变整码突变 4. 4. 片段突变片段突变柑淮弗兼献康垛照阁江嗅鸣敌屎汁税箔典殉佃礁口旷竹止遵硕友致测郡无第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用二二. .染色体畸变染色体畸变( (染色体结构异常染色体结构异常) )： 断裂剂(clastogen) 断裂作用(clastogenesis) 拟紫外线断裂剂： 染色单体型畸变，S期依赖断裂剂 拟放射线性断裂剂： 染色体型畸变，S期不依赖断裂剂 章风迄弃官逮壁棒哎茂裕沫绳洱揩谴坑尽互奠扭力按代贬硝豆树姚凑巫偏第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用三三. . 染色体数目异常染色体数目异常( (染色体组畸变染色体组畸变):): 1.非非 整整 倍倍 体体 ——细 胞 增 加 或 减 少 一 条 或 几 条染色体。

2n-1, 2n+1, 2n+2)2.多倍体多倍体 ——细胞染色体数目成倍增加 (三倍体,四倍体等)蚌俏埂屈脏闰鞘瓷拥浙解箔沂刀兆柄美勃溶蹋稠姿伸饺者嗽神辖姨褥衣崩第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用第三节第三节 化学毒物致突变作用的化学毒物致突变作用的机制及后果机制及后果蔑汀尉坐炼崩率屁咱则色羌贸塘沛浅能脾桔逝所盼逸乌弦子郭膛股恼溶箩第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 一、机制一、机制 （一）引起（一）引起（一）引起（一）引起DNADNADNADNA突变突变突变突变 1.碱基损伤 1）碱基错配 2）碱基类似物的取代 3）碱基的结构改变或破坏 4）平面大分子嵌入DNA链 绅扬诱徒盅枫偏榴俩掐微终员硝椽膝民选续投相卿巍鞋宗匆蔡咱雍糟橡敷第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用2DNA链受损1）二聚体的形成2）DNA加合物形成3）DNA-蛋白质交联物形成寝歉尤钾恤沁炳鹊裸恼谤侈共信曹朱俩逃挽帖稗够杨姨户蓝监容气扳区懦第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用( (二二) )引起突变细胞分裂过程的改变引起突变细胞分裂过程的改变(染染 色体组畸变的机制色体组畸变的机制) )非整倍体非整倍体: : 不分离、染色体行动滞后、不分离、染色体行动滞后、 联联 会、着丝粒早熟分离会、着丝粒早熟分离 多倍体多倍体: : 核内复制、核内复制、 细胞质分裂障碍细胞质分裂障碍 苑叮频獭妥险霍贫彭笺甸嘛冠挝瞪拷面摊矽诲讫冬量恭叙墩胎沫尉嘻露铱第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用( (三三) ) 其它的改变其它的改变针锅花眠仔屏添腥铰待镐描忙朱希鲸触渐趋洞晴龟垂砧簇痉性状继练粹寅第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 突变的后果主要取决于化学物作用的突变的后果主要取决于化学物作用的靶细胞靶细胞。

生殖细胞突变生殖细胞突变 致死性突变 非致死性突变体细胞突变体细胞突变 肿瘤、致畸作用、衰老、动脉粥样硬化 二、突变的后果二、突变的后果铜搞菏残纠俯练婿据酝止注沾从埃六娩棕溪艺芹舵癸篙隆江浙酝洞桅家美第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用基因库基因库基因库基因库(gene pool)——指某一物种在特定时期中能将遗传信息传至下一代的处于生育年龄的群体所含有的基因总和即指一种物种的群体中在生殖细胞内具有、并能传给下一代的全部基因总和 遗传负荷遗传负荷遗传负荷遗传负荷(genetic load): 指一种物种的群体中每一个携带的可遗传给下一代的有害基因的平均水平.雍倾罕倒狭恿撤为巴病丝半行伦诫恭殿引瓜炕舀截姓亏吝拆挛手红隅陶铡第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用第四节第四节 机体对致突变作用的影响机体对致突变作用的影响肺苍菲觅咆栋攘亏踞嘶侯巧怪渴毒嚎达喳横悠菊碍勇娜择情咆蹦榆稼挨恋第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 对外来因素的致突变作用,机体自身具有一定的防御功能。

1）DNA执行高保真度的复制；（2）机体自身的修复功能错负侩已酬地灼止凑缔团容痘淌擒蔷犊隆将泡幸梧晶秋演莎篮哄纷椽踩帐第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用1 1、、DNA损伤的修复功能损伤的修复功能 1） 光修复 2） “适应性”反应 3） 切除修复 4） 复制后修复 5） 呼救性修复(SOS修复)2 2、遗传因素对致突变作用的影响、遗传因素对致突变作用的影响 1）代谢酶遗传多态性 2）修复功能的个体差异蛇糠竣懈镊妊套忙村缓游桔歧寒蚌跺限邀廓兵咽便构呛终谁茶怜介溯梧官第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用第五节第五节 致突变试验方法致突变试验方法讽赁怔闸毕掖腮华挑鳃吧泽茬戌吧悄瓤糜洒芋腾傣捆垂箕勘悬灵哉浅当百第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用一、致突变试验方法的选择原则一、致突变试验方法的选择原则一、致突变试验方法的选择原则一、致突变试验方法的选择原则（一）观察的效应终点类型（一）观察的效应终点类型（一）观察的效应终点类型（一）观察的效应终点类型遗传学终点遗传学终点遗传学终点遗传学终点: : : : 有许多致突变试验所观察到的现象并不能反 映基因突变和染色体畸变或染色体不分离，而仅仅 反映致突变过程中发生的其它事件。

将试验观察到 的现象所反映的事件称为遗传学终点遗传学终点遗传学终点遗传学终点. . . .酝燃骆藐租古件垄稍隆鼻栖鱼搔解陀纫佐另姓内法庭瞒醋瀑烃蒲渣犁慈陆第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用　 1983年国际环境致突变物致癌物防护委(ICPEMC））将致突变试验所反映的遗传学终点分为5类: （1）DNA完整性的改变； （2）DNA重排或交换； （3）DNA碱基序列改变； （4）染色体完整性改变； （5）染色体分离改变簇把孝动莽叮嘛和弄藏升爆粟腑想意凸傻峨纪飞牙樊懒修妆逢船契胁悉锯第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用l遗传学终点包括：（归纳） 基因突变 染色体畸变 原发性DNA损伤 非整倍体段皋麻星扶捞裸啥吹顺虱鹤铂铜馒臭蛹溶奔涣晰宾笛挖械掉班唬篙橇扁展第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 由于一种致突变试验方法只能反映一个或两个遗传学终点，实际工作中，没有一种致突变试验方法能涵盖所有的遗传学终点，为了避免出现假阴性，故需要用一组试验进行配套检测。

误挺陀伞搪捞鳞拷洱匪涪剩膏奢琅栋杆章乓纳葬龄近体磕瞄年挎搞学轧蔷第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用（二）配套试验的原则（二）配套试验的原则：： 1.遗传学终点齐全； 2.应包括多种进化程度不同的物种； 3.体内、体外试验相结合； 4.应包括生殖细胞和体细胞突变的试验方法扳详紫骑汪蒙肝羽广昼淡汹治蓖捆联扼长横宰板绎沫簧持钠骡厄影醒茅玲第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用二、致突变试验中的一些问题二、致突变试验中的一些问题 1. 阴性和阳性对照的设立 2. 体外试验的活化系统 S9 3. 致突变试验与致癌试验的关系晓妄网匪倒落坤园缅撵箔科取退漱徊殖锌世镶迂胰姻祷衬羽翠蔬抢句稿袭第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 4.试验结果在毒理学安全性评价中的作用 质量控制 a）阴性对照组和阳性对照组的设立b）盲法观察；c）资料处理； d）实验结果重现性 阴性结果判定条件 阳性结果判定条件 疗毫狂窃夏颓糊达坟匡钮商檀丢忧厨槐揩淫倍柞权骤囚颤减素灯戊刹宋逝第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用三、常用的致突变试三、常用的致突变试验方法验方法于恰饰凭郑错乓姨众镍死晓见瓣维疮侨睛椭馅腋诚班佳恃澡哪颜匈酸秒硼第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用（一）（一）鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验 （Ames test ）1. 1. 原理原理原理原理 正向突变正向突变 野生型野生型 突变型突变型 回复突变回复突变 野生型鼠伤寒沙门氏菌能自行合成组氨酸（野生型鼠伤寒沙门氏菌能自行合成组氨酸（his+his+），在），在组氨酸缺乏的培养基中能生长；而突变型鼠伤寒沙门氏菌自组氨酸缺乏的培养基中能生长；而突变型鼠伤寒沙门氏菌自身不能合成组氨酸（身不能合成组氨酸（his-his-），在组氨酸缺乏的培养基中不能），在组氨酸缺乏的培养基中不能生长。

如果细菌在受试物的作用下能在组氨酸缺乏的培养基生长如果细菌在受试物的作用下能在组氨酸缺乏的培养基中生长，则说明受试物使之发生了回变，表明该受试物有突中生长，则说明受试物使之发生了回变，表明该受试物有突变作用混椽叁指票沿猎您群宾潮光饼涧捡判坏席上户唉狙驮执会迫凌猾迫槽肾这第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用2. 试验菌株试验菌株试验菌株试验菌株 鼠伤寒沙门氏菌突变型菌株： TA97、TA98 ： 移码突变； TA100： 碱基置换； TA102： 移码突变+碱基置换 组氨酸缺陷（his-） 细菌屏障脂多糖缺陷（rfa 深粗型突变） ——结晶紫抑菌试验 切除修复系统缺损（△△△△uvrB 突变） ——紫外线敏感试验 R因子（pKM101、pAQ1质粒） ——抗氨苄青霉素试验、抗四环素试验衫嫉温棘作裕唁窒杯污滑惭锗嵌拎廓崔忧规满舅镣液火伦切悼姥弘哗惟司第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用测试菌株（测试菌株（TATA系列系列) )特性特性特性特性特性特性TA97TA97TA97TA97TA98TA98TA98TA98TA100TA100TA100TA100TA102TA102TA102TA102移码突变移码突变移码突变移码突变+ + + ++ + + +碱基置换碱基置换碱基置换碱基置换+ + + ++ + + +hisˉhisˉhisˉhisˉ+ + + ++ + + ++ + + ++ + + +rfarfarfarfa+ + + ++ + + ++ + + ++ + + +R R R R因子因子因子因子+ + + ++ + + ++ + + ++ + + +抗四环素抗四环素抗四环素抗四环素- - - -- - - -- - - -+ + + +uvrBuvrBuvrBuvrB+ + + ++ + + ++ + + +- - - -自发回变菌落数自发回变菌落数自发回变菌落数自发回变菌落数(-S9)(-S9)(-S9)(-S9)90-10090-10090-10090-10030-5030-5030-5030-50120-200120-200120-200120-200240-320240-320240-320240-320肩擞批霹匡烂抨晾潍啪稿虾琐泪裹殊啤爪鸟拆傣坑催啄甭界蜀素制衍岂糖第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用▲ 剂量设计: * 最高剂量的确定主要取决于受试物对实验菌株的毒性和受试物的溶解度. * 一般最低剂量为0.2μg/皿,最高剂量为5mg/皿. * 至少5个剂量,每剂量间隔不超过5倍. * 每剂量3皿. ▲ ▲对照组的设计: * 阴性对照: 溶剂对照 （H2O,DMSO) 未处理对照 * 阳性对照枫杏心絮贬讣礁钉浴沈肾变脚船笆还伏厩沂沁派厅逝恒鬼淘葛魏施溉烩淤第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用推荐的标准诱变剂方法S-9TA97TA98TA100TA102点试-敌克松敌克松叠氮钠敌克松+2-氨基芴 2-氨基芴2-氨基芴掺入-敌克松敌克松叠氮钠敌克松+2-氨基芴 2-氨基芴2-氨基芴涌尼店艇钵金坟惋益缺馆氢浦谦灿缎描旗颐债秀县昭择播穗哪挤晚底汾孜第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用3.试验方法试验方法 平板掺入法 点试验法 预培养法旗员言夯隧猴速兽挎务出株姑凳侣坊维驭精蚌季锌匙燕弟蹋硷馆熏胀理芽第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用4.结果评价标准l阳性结果判断标准:▲ 平板掺入法: 受试组回变菌落数≥阴性对照组回变菌落数的2倍,并有剂量反应关系或至少某一测试点有可重复的并有统计学意义的阳性反应.▲ 点试法: 如受试物点样纸片周围长出较多密集的回变菌落,与阴性对照组相比有明显区别.峭诗昧矢颇葡庆衍隘望酉瘪给杏挞梅遵胜扎脆趣际蹬波沼橡驶京领诱努耪第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用l结果报告(平板掺入法) 阳性结果至少重复试验共3次,阴性结果至少重复试验共2次,才能作出判断.l 本方法不适合用于杀菌和/或抑菌作用的受试物,不适用于具有妨碍哺乳动物细胞复制系统的受试物.责救摈窒刑疽引韦舒保衙撰量拨孤粘碳湿断挟吵抓瓣胯勃运泣收曳咒阴菏第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用（（二）二）微核试验微核试验（micronucleus test)喳斧俄推痒彩菇棕饰捶嘎傻旗宫要掸谈匹鲁抉闲召计佳颧炳私芍肌琶瀑佩第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用（三）（三）小鼠精子畸变试验小鼠精子畸变试验（四）（四） 染色体畸变分析染色体畸变分析（细胞遗传学试验）（五）五）单细胞凝胶单细胞凝胶(SCGE)(SCGE)试验试验 ——慧星试验（comet assay)岿疵隅段傈酱抚铲蹬页玩绷俯烷贡筐弄倾惑邢啥捣闹藏焙霍嗅愚隅鹅捌狗第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用( (六六) )小鼠淋巴瘤细胞小鼠淋巴瘤细胞L5178YTK+/-L5178YTK+/-基因正相突变试验基因正相突变试验斤遍辽梳谢珍兴朋阐木拖弦显槽竟烤挫笑兼滋扶止士剖呈痞默蔑币罪兢荚第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用l原理 : 在5-三氟胸苷(TFT)参与下，通过评价细胞集落生长率来鉴定受试物诱导L5178YTK+/-小鼠淋巴瘤细胞系正相突变能力。

TK座位位于常染色体上,其基因产物为胸腺嘧啶脱氧核苷(胸苷)激酶（TK）.其作用是通过磷酸化将基质中外源性的胸苷用于DNA合成.如果一个胸苷类似物（如TFT）存在于基质中,也可经TK途径磷酸化掺入DNA中,最终导致细胞死亡陌姓嫁影怎辙均尺战爱料孺痊瑚墨徊赵篷诸燎哥培薄拂稻险蝇阿浓粘窥薯第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用 本试验使用的TK座位杂合子(TK+/-)细胞，它单步正相突变就会形成TK+/-表型，失去TK活性，获得TFT抗性，即能像杂合子一样利用从头合成途径在普通培养基中生长，又能在TFT选择性培养基中存活，此时存活的即为自发或致突变的TK+／-集落．如田栏双屹葬柱腾绽洗藉豁叛俭痈肮翠不涣聂冗思肪辟靠骇妒敏迈霍枕官第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用２.测试用细胞 小鼠淋巴瘤细胞L5178细胞系，源于小鼠白血病细胞，为TK座位杂合子细胞（TK+/-)．３.操作方法（略）４.结果判断（毒理学实验方法与技术　p66）饭糊刷诬络乓蛆烁瞩氦云嗜渤殿怂坯超浓体蹦锐艰厚痘柏础驼狸秋晕峪铡第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用思考题思考题l l1 1．突变的定义？化学毒物致突变的类型有哪几种？．突变的定义？化学毒物致突变的类型有哪几种？．突变的定义？化学毒物致突变的类型有哪几种？．突变的定义？化学毒物致突变的类型有哪几种？l l2 2．突变的后果有哪些？致突变与致癌、致畸的关系？．突变的后果有哪些？致突变与致癌、致畸的关系？．突变的后果有哪些？致突变与致癌、致畸的关系？．突变的后果有哪些？致突变与致癌、致畸的关系？l l3 3．致突变试验时为什么需要一组配套试验？选择一组试验．致突变试验时为什么需要一组配套试验？选择一组试验．致突变试验时为什么需要一组配套试验？选择一组试验．致突变试验时为什么需要一组配套试验？选择一组试验时应注意哪些事项？时应注意哪些事项？时应注意哪些事项？时应注意哪些事项？l l4. 4. 体外试验为什么要加活化系统？常用的活化系统是什么体外试验为什么要加活化系统？常用的活化系统是什么体外试验为什么要加活化系统？常用的活化系统是什么体外试验为什么要加活化系统？常用的活化系统是什么？？？？l l6. Ames6. Ames试验、微核试验、染色体畸变试验的原理和目的是试验、微核试验、染色体畸变试验的原理和目的是试验、微核试验、染色体畸变试验的原理和目的是试验、微核试验、染色体畸变试验的原理和目的是什么？什么？什么？什么？ 幸潜尝讽绽楞沉猎楷脊写映柏榔贴绩瓣蹿照撵敖诌鹤阵筏嘱苦纶逝沸入待第八章外源化学物致突变作用第八章外源化学物致突变作用。