7动物学研究--毒性机制的研究-左.ppt

毒性机制（Mechanisms of Toxicity） 研究毒性机制应明确以下几点 ： 毒性效应是由毒物引起正常细胞发生生理和生化改变的结果。 毒性效应的程度除毒物本身外，还与剂量及靶部位有关。 靶组织和靶器官具有代偿能力，可发挥解毒功能。 毒性效应包括一般毒性效应和特殊毒性效应研究 。 研究毒性机制步骤： 找出靶器官、靶组织 进一步找出受损的细胞、亚细胞 分子水平：DNA、RNA或蛋白质等 毒性机制可涉及多个层次和步骤，毒物被转运到一个或多个靶部位，毒物或代谢产物与内源性靶分子相互作用。毒物引起的靶分子结构改变或功能紊乱超过修复能力或修复本身障碍时，即产生毒性效应机制毒理学（Mechanistic toxicology） 主要研究化学物对生物体产生毒性作用的细胞、生化和分子机制。为建立敏感、特异的预测实验，开展安全性评价与管理，以及疾病的诊断和治疗提供科学依据。 细胞受信号分子调节，它激活与信号转导网络所联系的细胞受体，而信号转导网络将信号传递给基因的调节区域和（或）功能蛋白。 一、毒物引起的细胞调节功能障碍 ① 改变基因的表达，增加或减少特定蛋白的功能； 受体激活的结局 ② 通过磷酸化使特定蛋白发生化学修饰，从而激活或抑制蛋白质。 基因表达调节障碍可发生于直接负责转录的元件上、细胞内信号转导途径的成员以及细胞外信号分子的合成、贮存或释放过程中。 （一）基因表达调节障碍 外源化学物可与基因的启动子区域、转录因子或前起始复合物的其他元件交互作用。转录因子激活作用的改变是最常见的方式。 1．转录调节障碍 部分天然化合物通过结合与激活而影响基因的表达。 外源化学物可模拟天然配体。 祛脂酸类（fibric acid）降血脂药和邻苯二甲酸酯替代多不饱和脂肪酸作为过氧化物酶体增殖物激活性受体（PPAR）的配体。 有两种类型的TF：配体激活的TF和信号激活的TF。 雌激素在表达雌激素受体的细胞可促进有丝分裂。长期暴露时，由雌激素诱导的增殖引起肿瘤形成。 外源雌激素，如DDT、多氯联苯、双酚A和莠去津（atrazine）促使乳腺癌发生率增加； 玉米赤霉烯酮（zearalenone）污染饲料引起猪阴道下垂（雌激素受体介导）。 作用于配体激活的TFs的化合物也能使各种不同基因过度表达而改变细胞分化的类型。 PPAR-配体祛脂酸衍生物刺激编码过氧化物酶体酶的基因，在啮齿动物肝诱导过氧化物酶体增生。 细胞外信号分子，如生长因子、细胞因子、激素和神经递质能利用细胞表面受体和细胞内信号转导网络激活TFs。这些TFs控制着影响细胞周期进展、决定细胞结局的基因的转录活性。 2．信号转导调节障碍 c-Fos和c-Jun蛋白，以二聚体的形式（AP-1）结合到十四烷酰佛波醇乙酸酯[tetrade-conoyl phorbol acetate(TPA)]应答元件(TRE)，如细胞周期蛋白D基因启动子中的TRE。 c-Myc与Max蛋白二聚化并结合于其同源的核苷酸序列时，能激活细胞周期蛋白D和E基因，接着细胞周期蛋白通过活化细胞周期蛋白依赖的蛋白激酶而加速细胞分裂周期。 第二节 终毒物与靶分子的反应 终毒物与靶分子的交互作用触发毒性效应需考虑以下几个方面： ① 靶分子的属性； ② 终毒物与靶分子之间反应的类型； ③ 毒物对靶分子的效应； ④ 生物学微环境改变所引起的毒性。 所有的内源化合物都是毒物潜在的靶标，最相关的靶标是大分子。在小分子中，膜脂质最为常见。此外，辅因子如辅酶A和吡哆醛也被涉及。 一、靶分子的属性 内源性分子作为一个靶分子必须具有合适的反应性和（或）空间构型，以容许终毒物发生共价或非共价反应。 靶分子必须接触足够高浓度的终毒物。处于反应活性化学物邻近或接近它们形成部位的内源性分子常常是靶分子。 成为靶标的条件 活性代谢物的第一个靶分子常常是催化这些代谢物形成的酶或邻近的细胞内结构， 在密切靠近其形成部位未能找到合适内源性分子的活性代谢物时，可发生扩散直至它们遇到这样的反应物。 负责甲状腺激素合成的酶——甲状腺过氧化物酶将某些亲核的外源化学物[如甲巯咪唑（methimazole）、氨基三唑（amitrole）和间苯二酚（resorcinol）]转变为活性自由基代谢物，这些自由基代谢物又使甲状腺过氧化物酶失活，这是这些化学物抗甲状腺作用以及诱发甲状腺肿瘤的基础。 四氯化碳由细胞色素P-450活化后破坏细胞色素P-450酶本身及其邻近的微粒体膜。几种线粒体酶是肾毒性半胱氨酸结合物如二氯乙