《毒作用機(jī)制》PPT課件.ppt

1,2,毒理學(xué) TOXICOLOGY,3,第四章 毒作用機(jī)制 Mechanisms for Toxicity,4,毒理學(xué)研究的三個主要研究領(lǐng)域：,機(jī)制毒理,管理毒理,描述毒理,5,化學(xué)暴露后毒性發(fā)展可能存在的階段,河豚毒素,乙二醇,組織壞死、癌癥和纖維化,6,第四章 毒作用機(jī)制,第一節(jié) 終毒物的形成 第二節(jié) 與靶分子的反應(yīng) 第三節(jié) 細(xì)胞功能障礙 第四節(jié) 修復(fù)障礙 第五節(jié) 表觀遺傳機(jī)制,7,第一節(jié) 終毒物的形成,8,概念： 終毒物（ultimate toxicant）是指直接與內(nèi)源靶分子（如受體、酶、DNA、微絲蛋白、脂質(zhì)）反應(yīng)或引起機(jī)體生物學(xué)微環(huán)境改變、導(dǎo)致機(jī)體結(jié)構(gòu)和功能紊亂并表現(xiàn)毒物毒性的物質(zhì)。,9,終毒物可為機(jī)體所暴露的原化學(xué)物（母化合物）；而另外一些毒物的毒性主要是由于其代謝物引起，生物轉(zhuǎn)化為有害產(chǎn)物的過程稱為增毒（toxication）或代謝活化（metabolic activation）。 最為多見的情況是增毒形成：親電子、自由基、親核物、氧化還原性反應(yīng)物。,10,毒物的轉(zhuǎn)運過程毒性 發(fā)展的第一階段,吸收,分布到靶器官,重吸收,增毒作用,暴露位點 皮膚、胃腸道、呼吸道 注射/叮咬位點、胎盤,毒物,轉(zhuǎn)運,進(jìn)入大循環(huán)前清除,由靶部位向外分布,排泄,解毒作用,終毒物,靶分子,（蛋白質(zhì) 脂質(zhì) 核酸大分子復(fù)合物）,靶部位,11,終毒物主要類型：,外源化學(xué)物在體內(nèi)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化為終毒物的過程稱為增毒（toxication）。,12,1.親電子劑的形成,親電子劑是含有一個缺電子原子（帶部分或全部正電荷）的分子。該缺電子原子中的部分或全部正電荷使其很容易通過共享電子對的方式與親核劑中富含電子的原子反應(yīng)。 化學(xué)物在代謝活化時形成非離子親電子劑。親電子劑經(jīng)常是在外源化合物被細(xì)胞色素P-450或其他酶氧化成酮類、環(huán)氧化物及芳烴氧化物、,-不飽和酮及醛類、醌類或醌亞胺類以及?；u等過程中形成的。,13,苯并(a)芘benzo (a) pyrene，BaP,7,8-環(huán)氧苯并(a)芘,7,8-二羥-BaP,7,8-二羥基-9,10-環(huán)氧BaP,P-450,環(huán)氧化物 水解酶,(終致癌物),苯并(a)芘benzo (a) pyrene，BaP,7,8-環(huán)氧苯并(a)芘,7,8-二羥-BaP,苯并(a)芘benzo (a) pyrene，BaP,7,8-環(huán)氧苯并(a)芘,7,8-二羥基-9,10-環(huán)氧BaP,7,8-二羥-BaP,苯并(a)芘benzo (a) pyrene，BaP,7,8-環(huán)氧苯并(a)芘,14,親電物的形成涉及許多化學(xué)物的增毒作用，這種產(chǎn)物常常是通過插入一個氧原子而產(chǎn)生，該氧原子從其附著的原子中抽取一個電子，使其具有親電性。 另一種情況是共軛雙鍵形成，它通過氧的去電子作用而被極化，使得雙鍵碳之一發(fā)生電子缺失（即成為親電子的）。 汞氧化為二價汞離子；CrO42- Cr3+等 化學(xué)鍵的異裂（C-O,N-O),親電子劑的形成,15,2.自由基形成,自由基（free radicals）是外層軌道中含有一個或多個不成對電子的分子或分子片段。自由基主要是由于化合物接受一個電子、丟失一個電子或共價鍵發(fā)生均裂而產(chǎn)生。其共同特點是：具有順磁性、其化學(xué)性質(zhì)十分活潑、反應(yīng)性極高，因而半減期極短，一般僅能以s計，作用半徑短。,16,自由基的來源與類型,以氫為中心 以碳為中心 以硫為中心 以氮為中心 以氧為中心 過渡金屬離子,H原子（一個質(zhì)子，一個 原子） 三氯甲基自由基CCL3 （由H 抽出形成膜脂質(zhì)中的碳中心 自由基L ） 烷留自由基R-S 苯基二肼自由基C6H5N=N 無機(jī)：超氧陰離子（O2 ） 羥基自由基( OH) 有機(jī)：烷氧自由基（LO ) 過氧自由基（LO2 ) Cu+/Cu +。Fe +/Fe +. Ti()/Ti（）,從含碳化合物抽出H原子常啟動自由基的 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。例如，HO+能通過從膜脂質(zhì)的 脂肪酸側(cè)鏈抽出H而啟動脂質(zhì)過氧化L-H+OH -L+H2O CCL4毒性的主要原因 硫基化合物氧化時產(chǎn)生的活性自由基（由過渡 金屬促進(jìn)） 參與苯肼的紅細(xì)胞毒性 氧化應(yīng)激的主要動因：-OH十分活躍，O2-較 弱。由L與O2反應(yīng)產(chǎn)生（LO和LO2);任何碳 中心自由基通常迅速與O2反應(yīng)產(chǎn)生過氧自由基。 如CCL3+O3-O2CCL3 接受和供給電子的能力使它們成為自由基反應(yīng) 的重要催化劑,2,2,3,注：O2本身是自由基；雙原子氧分子有2個不配對電子，所以氧經(jīng)單電子還原02-（一個不配對電子）故H2O2不是合格的自由基，雖然它能形成OH而成為重要的氧化劑。,17,在與生物體有關(guān)的自由基中，最主要的是氧中心自由基，這類自由基持續(xù)不斷地在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生?；钚匝?reactive oxygen species,ROS)這個術(shù)語實際上是一個集合名詞，不僅包括氧中心自由基如O2-，和OH，而且也包括某些氧的非自由基衍生物，如H2O2、單線態(tài)氧和次氯酸，甚至還包括過氧化物、氫過氧化物和內(nèi)源性脂質(zhì)及外來化合物的環(huán)氧代謝物，因為它們都含有化學(xué)性質(zhì)活潑的含氧功能基團(tuán)。,18,自由基形成 自由基在生物體內(nèi)來源有二：一是細(xì)胞正常生理過程產(chǎn)生；二是化學(xué)毒物在體內(nèi)代謝過程產(chǎn)生。 許多外來化合物可通過各種不同途徑產(chǎn)生自由基，但其中最主要的途徑是通過氧化還原反應(yīng)（redox cycling）。它通過加入一個單電子使化學(xué)物還原為不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，隨后這個電子轉(zhuǎn)移給分子氧而形成超氧陰離子自由基(O2-)，而中間產(chǎn)物則再生為原化學(xué)物。如：百草枯(PQ+)、阿霉素(DR)和硝化呋喃托英(NF)可從還原酶接受一個電子形成自由基。,19,20,親核物在過氧化物酶催化下失去一個電子而形成自由基：酚類，氫醌，氨基酚等 共價鍵的均裂：水在電離輻射作用下均裂為OH，CCl4形成CCl3，H2O2均裂為OH和 OH,21,3.親核物的形成 親核物的形成是毒物活化作用較少見的一種機(jī)制。例如： 苦杏仁經(jīng)腸道糖苷酶催化形成氰化物；丙烯腈環(huán)氧化和隨后谷胱甘肽結(jié)合形成的氰化物；以及硝普鈉經(jīng)巰基誘導(dǎo)降解后形成氰化物，等。,22,4.活性氧化還原反應(yīng)物 除了上述那些機(jī)制外，還存在著一種特殊的產(chǎn)生氧化還原活性還原劑的機(jī)制。引起高鐵血紅蛋白的亞硝酸鹽，既可在小腸中由硝酸鹽經(jīng)細(xì)菌還原生成，也可由亞硝酸酯與谷胱甘肽反應(yīng)而生成。還原性化合物如抗壞血酸等以及NADPH依賴性黃素酶等還原酶可使Cr6+還原為Cr5+，Cr5+反過來又可催化HO生成。,23,二 解 毒,消除終毒物或阻止終毒物生成的生物轉(zhuǎn)化過程稱為解毒（detoxication）。 在某些情況下，解毒過程與代謝活化過程競爭同一外源化學(xué)物。,24,（1）無功能基團(tuán)毒物的解毒：,一般情況下，苯和甲苯等不含功能基團(tuán)化學(xué)物的解毒分兩相。首先，通常由細(xì)胞色素P450將羧基和羥基等功能基團(tuán)引入分子中。隨后，通過轉(zhuǎn)移酶將內(nèi)源性酸如葡糖醛酸、硫酸或氨基酸結(jié)合到這些功能基團(tuán)上。除了某些例外，多數(shù)化合物的最終產(chǎn)物無反應(yīng)活性，是易于排泄的高度親水的有機(jī)酸。,25,（2）親電子劑的解毒：,親電性毒物較為普遍的解毒方式是與親核劑谷胱苷肽結(jié)合。該結(jié)合反應(yīng)可以是自發(fā)的，也可由谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶催化。Ag+、Cd2+、Hg2+和CH3Hg+等金屬離子易與谷胱甘肽結(jié)合而解毒。親電子劑較為特殊的解毒機(jī)制是環(huán)氧化物和芳烴環(huán)氧化物被環(huán)氧化物水化酶催化分別生成二醇類及二氫二醇類化合物。,26,其他的解毒方式還有，由DL-黃遞酶催化氫醌的雙電子還原反應(yīng)；醇脫氫酶催化,-不飽和醛還原成醇，或醛脫氫酶催化,-不飽和醛氧化成酸;金屬硫蛋白與有巰基反應(yīng)活性的金屬離子形成復(fù)合物；具有氧化-還原活性的亞鐵離子可為鐵蛋白結(jié)合解毒。,27,（3）親核劑的解毒：,親核劑一般通過親核性功能基團(tuán)的結(jié)合反應(yīng)進(jìn)行解毒。如羥基化合物與硫酸或葡糖醛酸結(jié)合，硫醇類與葡糖醛酸結(jié)合，胺類和肼類化合物被乙?；?。這些結(jié)合反應(yīng)可防止過氧化物酶催化親核劑生成自由基，也可防止酚類、氨基酚類、兒茶酚類以及氫醌類化合物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化形成親電性醌類及醌亞胺類化合物。,28,（4） 自由基的解毒： 酶性抗氧化系統(tǒng) a SOD：是一類含有不同輔基的金屬結(jié)合酶家族，如Cu、Zn-SOD與Mn-SOD。它們在細(xì)胞內(nèi)定位變化很大，Cu、ZnSOD存在多種臟器內(nèi)如肝臟、紅細(xì)胞，而Mn-SOD主要在線粒體。它的唯一生理功能是歧化超氧陰離子(O2-)，生成H2O2和O2。 b 過氧化氫酶（CAT）：位于肝細(xì)胞和紅細(xì)胞內(nèi)過氧化小體中，其主要功能是將H2O2轉(zhuǎn)化為水。,29,超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽氧化酶（GPO）和過氧化氫酶（CAT）對超氧陰離子自由基（O2）的解毒作用。,30,c GSH-Px（GPO）：在機(jī)體內(nèi)廣泛存在，能特異地催化谷胱苷肽過氧化物的還原反應(yīng)，使過氧化物轉(zhuǎn)化為水或相應(yīng)的醇類?？勺钄嘀|(zhì)過氧化的鏈鎖反應(yīng)。 d 谷胱苷肽還原酶（GR）：其分布同GSH-Px，主要功能是產(chǎn)生還原型的谷胱苷肽(GSH)，以保護(hù)機(jī)體解毒功能的執(zhí)行。 e 心肌黃酶(DT diaphorase):葡萄糖-6-磷酸脫氫酶。,31,非酶性抗氧化系統(tǒng) 在生物體系中廣泛分布著許多小分子，它們能通過非酶促反應(yīng)而清除氧自由基。例如，維生素C、維生素E、GSH、尿酸、?；撬岷痛闻；撬岬取?32,蛋白質(zhì)毒素的解毒,胞內(nèi)或胞外的蛋白酶可能在毒性多肽的解毒中起作用。在蛇毒中發(fā)現(xiàn)的幾種毒素(如,-銀環(huán)蛇毒素，永良部海蛇毒素，磷酯酶)中含有分子內(nèi)二硫鍵，這些二硫鍵是其保持活性必不可少的。硫氧還蛋白可使上述幾種蛋白失活。硫氧還蛋白是一種可還原必需二硫鍵的內(nèi)源性二巰基蛋白。,33,解毒過程失效,解毒能力耗竭：毒物可能使解毒過程失效，引起解毒酶耗竭、共底物（cosubstractes）的消耗、胞內(nèi)抗氧化劑如谷胱甘肽耗竭，最終導(dǎo)致終毒物的蓄積（溴化苯 ）。 解毒酶失活：偶爾可見某種具有反應(yīng)活性的毒物使解毒酶失活。例如，ONOO使Mn-SOD失效。正常情況下，Mn-SOD對抗ONOO的形成。 某些結(jié)合反應(yīng)可被逆轉(zhuǎn)。 解毒過程有時產(chǎn)生潛在有害副產(chǎn)物，如自由基解毒過程中產(chǎn)生的谷胱甘肽自由基和谷胱甘肽二硫化物。,34,第二節(jié) 與靶分子的反應(yīng),35,毒理學(xué)上相關(guān)的靶標(biāo)是大分子，如核酸（特別是DNA）和蛋白質(zhì)。在小分子中，膜脂質(zhì)最為常見。 內(nèi)源性分子作為一個靶分子必須具有合適的反應(yīng)性和（或）空間構(gòu)型，以容許終毒物發(fā)生共價或非共價反應(yīng)。為了發(fā)生這些反應(yīng)，靶分子必須接觸足夠高濃度的終毒物，因此，處于反應(yīng)活性化學(xué)物鄰近或接近它們形成部位的內(nèi)源性分子常常是靶分子。,36,共價結(jié)合（convalent binding）: 指化學(xué)毒物或其具有活性的代謝產(chǎn)物與機(jī)體的一些重要大分子發(fā)生共價結(jié)合，從而改變核酸、蛋白質(zhì)、酶、膜脂質(zhì)等生物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)與其生物學(xué)功能。加合物(adducts)指活性化學(xué)物與細(xì)胞大分子之間通過共價鍵形成的穩(wěn)定復(fù)合物。 親電子劑對親核原子表現(xiàn)出某些選擇性，取決于它們的電荷/半徑比。一般而言，軟親電物較易與軟親核物（二者均具有較低的電荷/半徑比）反應(yīng)，而硬親電子較易與硬親核物（二者均具有較高的電荷/半徑比）反應(yīng)。,反應(yīng)的類型：,37,中性自由基如HO、NO2和Cl3C也能共價結(jié)合于生物分子。Cl3C加入到脂質(zhì)的雙鍵碳或脂質(zhì)自由基產(chǎn)生含有氯甲基脂肪酸的脂質(zhì)。 HO加入到DNA堿基導(dǎo)致許多產(chǎn)物的形成，包括8-羥嘌呤、5-羥甲基嘧啶以及胸腺嘧啶和胞嘧啶的乙二醇。,共價結(jié)合是不可逆的。,38,反應(yīng)的類型：,非共價結(jié)合（nonconvalent binding）: 通過非極性交互作用或氫鍵與離子鍵的形成，具有代表性的是毒物與膜受體、細(xì)胞內(nèi)受體、離子通道以及某些酶等靶分子的交互作用。 去氫反應(yīng)； 電子轉(zhuǎn)移： 酶促反應(yīng),39,毒物對靶分子的影響,毒物對靶分子的影響主要包括兩種主要機(jī)制： （1）通過作用于靶分子，引起靶分子功能失調(diào) （2）破壞靶分子的結(jié)構(gòu),40,（一）靶分子的功能失調(diào),以蛋白質(zhì)為靶 與酶結(jié)合；與受體結(jié)合（活化或抑制）；與微管蛋白或肌動蛋白結(jié)合；毒物與蛋白質(zhì)交互作用而改變其結(jié)構(gòu)時，蛋白質(zhì)的功能即發(fā)生損害 以DNA為靶： 干擾DNA的模板功能:如黃曲霉毒素、化療藥多柔比星,41,（二）靶分子的結(jié)構(gòu)破壞,毒物通過與內(nèi)源性分子形成加合物、發(fā)生交聯(lián)和斷裂而改變內(nèi)源性分子的一級結(jié)構(gòu)。 某些靶分子在外源化學(xué)物作用下引起自發(fā)性降解。自由基（如CL3COO和HO）引起脂肪酸脫氫而啟動脂質(zhì)的過氧化降解。 毒物可引起幾種形式的DNA斷裂。,42,（三）新抗原形成,盡管外源化學(xué)物及其代謝產(chǎn)物與生物大分子的共價結(jié)合對多數(shù)個體免疫系統(tǒng)并不產(chǎn)生嚴(yán)重后果，但在某些個體，與外源化學(xué)物共價結(jié)合的蛋白質(zhì)作為新抗原，激發(fā)免疫應(yīng)答。,43,靶分子的屬性： 反應(yīng)性 易接近性 關(guān)鍵功能,終毒物,靶分子,反應(yīng)類型 非共價結(jié)合 共價結(jié)合等,結(jié)果 功能障礙 結(jié)構(gòu)破壞 新抗原形成,44,第三節(jié) 細(xì)胞調(diào)節(jié)功能障礙,45,毒性發(fā)展的第三階段：細(xì)胞調(diào)節(jié)或維持功能的改變,靶分子作為效應(yīng)的決定因素,靶分子 的作用,細(xì)胞調(diào)節(jié) （信號）,細(xì)胞 維持,基因表達(dá)的 調(diào)節(jié)障礙,瞬間細(xì)胞功能 的調(diào)節(jié)障礙,損害內(nèi)部的維持,損害外部的維持,不適當(dāng) 細(xì)胞分裂形成腫瘤，形成畸胎 凋亡組織退化，形成畸胎 蛋白合成如，過氧化物酶體增生,如，不適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)肌肉活動 震顫，抽搐，痙攣，心律失常 昏迷狀態(tài)，麻痹，感覺異常,損害整合系統(tǒng)功能 如，止血功能損害出血,損害 ATP合成 鈣離子調(diào)節(jié) 蛋白合成 細(xì)胞損傷/死亡 微管功能 膜功能,46,細(xì)胞功能障礙的發(fā)生遵循一定的先后次序，通常細(xì)胞在受到外界有害刺激下，首先會發(fā)生細(xì)胞應(yīng)激；若細(xì)胞損傷進(jìn)步加重，則會引起細(xì)胞調(diào)節(jié)功能障礙，最終導(dǎo)致細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失調(diào)，甚至出現(xiàn)細(xì)胞死亡。,47,一、細(xì)胞應(yīng)激,概念：細(xì)胞處于不利環(huán)境和遇到有害刺激時產(chǎn)生的防御或適應(yīng)性反應(yīng)。 熱應(yīng)激、缺氧應(yīng)激、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和遺傳毒性應(yīng)激。,48,導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞應(yīng)激的情況： 接觸某些外源性物理因素，化學(xué)物或生物因素（應(yīng)激原） 機(jī)體某些必需物質(zhì)的缺乏 機(jī)體內(nèi)環(huán)境失平衡,49,應(yīng) 激 原,DNA損傷性應(yīng)激原,非DNA損傷性應(yīng)激原,基因毒性應(yīng)激,紫外線、化學(xué)致畸、致癌和致突變劑等,非基因毒性應(yīng)激,缺氧、創(chuàng)傷、感染、 熱應(yīng)激等,50,熱應(yīng)激 氧化應(yīng)激 缺氧應(yīng)激 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 遺傳毒性應(yīng)激,51,細(xì)胞應(yīng)激意義,是機(jī)體面對有害因素刺激的防御性反應(yīng)，有利于維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定； 引起細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的迅速改變， 某些重要的信號分子或信號通路改變可能損害細(xì)胞的正常功能。,52,二、毒物引起的細(xì)胞調(diào)節(jié)功能障礙：,（一）基因表達(dá)調(diào)節(jié)障礙：,1.轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)障礙： 遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)錄給mRNA 主要受轉(zhuǎn)錄因子（TFs）與基因的調(diào)節(jié)或啟動區(qū)域間的相互作用所控制。通過與這一區(qū)域的核苷酸序列相結(jié)合，激活的轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)前起始復(fù)合物的形成，促使相毗鄰的基因的轉(zhuǎn)錄。外源化學(xué)物可與基因的啟動子區(qū)域、轉(zhuǎn)錄因子或前起始復(fù)合物的其他元件交互作用，然而，轉(zhuǎn)錄因子激活作用的改變似乎是最常見的方式。,53,54,模擬天然配體：TCDD與AhR；Cd2+模擬Zn2+；DDT與雌激素受體結(jié)合等 通過配體激活的TF介導(dǎo)引起毒性 通過作用于配體激活的TF使其活化而致基因的過度表達(dá)：PCB可以使細(xì)胞色素氧化酶誘導(dǎo),55,56,2、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)障礙： 細(xì)胞外信號分子，如生長因子、細(xì)胞因子、激素和神經(jīng)遞質(zhì)能利用細(xì)胞表面受體和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)激活TFs。這些TFs控制著影響細(xì)胞周期進(jìn)展、決定細(xì)胞結(jié)局的基因的轉(zhuǎn)錄活性，如c-Fos 和c-Jun蛋白等。,57,58,化學(xué)物可通過多種途徑引起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的異常，最常見的是通過改變蛋白磷酸化，偶爾也通過干擾G蛋白（Ras）的GTPase活性、破壞正常的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)交互作用、建立異常的交互作用、改變信號蛋白的合成與降解。,59,60,3. 細(xì)胞外信號產(chǎn)生的調(diào)節(jié)障礙 腦垂體前葉激素通過作用于細(xì)胞表面受體，促進(jìn)外周內(nèi)分泌腺細(xì)胞有絲分裂并調(diào)控外周腺體激素的分泌；而外周腺體激素負(fù)反饋調(diào)控腦垂體激素的產(chǎn)生。 除草劑amitrole抑制甲狀腺激素分泌、苯巴比妥促進(jìn)甲狀腺激素代謝，繼而降低甲狀腺激素水平，通過反饋調(diào)控增加垂體促甲狀腺激素（TSH）的分泌，過量TSH刺激甲狀腺細(xì)胞的分裂，導(dǎo)致甲狀腺腫或甲狀腺腫瘤的發(fā)生。,61,（二）細(xì)胞瞬息活動的調(diào)節(jié)障礙：,特定細(xì)胞正常運行的控制是通過作用于膜受體的信號分子來實施的，這些受體通過調(diào)節(jié)Ca2+進(jìn)入胞漿或刺激細(xì)胞內(nèi)第二信使的酶促形成而傳遞信號。 Ca2+或其他第二信使最終改變功能蛋白質(zhì)的磷酸化，改變其活性，隨后幾乎立即引起細(xì)胞功能的變化。毒物可通過中斷信號連接過程中的任何一個步驟而影響細(xì)胞的瞬息活動。,62,電可興奮細(xì)胞的調(diào)節(jié)障礙:,其他細(xì)胞活動的調(diào)節(jié)障礙,63,三、毒物引起的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失調(diào),（一）細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失調(diào)的機(jī)制,1. 危害細(xì)胞存活的原發(fā)性代謝紊亂：ATP耗竭、細(xì)胞內(nèi)Ca2+蓄積、ROS/RNS過度生成 ATP耗竭： ATP作為生物合成的重要原料和能量的主要來源，在細(xì)胞維持中起核心作用。它對肌肉收縮和細(xì)胞骨架的聚合作用、細(xì)胞運動、細(xì)胞分裂、離子，囊泡轉(zhuǎn)運提供能量和維持細(xì)胞形態(tài)都是必不可少的。,64,65,細(xì)胞內(nèi)Ca2+持續(xù)升高 ROS與RNS的過度產(chǎn)生 原發(fā)性代謝紊亂之間的相互關(guān)系 ATP耗竭與細(xì)胞內(nèi)高鈣 細(xì)胞內(nèi)高鈣與ROS、RNS產(chǎn)生 ROS、RNS產(chǎn)生與ATP,66,(二）細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失調(diào)的后果： 細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失調(diào) 細(xì)胞損傷 細(xì)胞死亡 壞死（necrosis） 線粒體Ca2+攝取、m下降、ROS和RNS生成、ATP耗竭和原發(fā)性代謝紊亂（如：無機(jī)磷、游離脂肪酸和溶血磷脂的蓄積）均是引起線粒體內(nèi)膜滲透性（稱之為MPT）突然升高的重要因素。,67,細(xì)胞凋亡（apoptosis） 對細(xì)胞能量代謝、Ca2+穩(wěn)態(tài)和氧化還原狀態(tài)造成不良影響并最終引起細(xì)胞壞死的外源化學(xué)物也可誘發(fā)另一種形式的細(xì)胞死亡細(xì)胞凋亡。 引起細(xì)胞凋亡的途徑主要有：線粒體途徑，死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑,68,ATP的利用度決定細(xì)胞死亡的形式 ATP的利用度是決定細(xì)胞死亡形式的關(guān)鍵。Ca2+暴露的肝細(xì)胞、Fas刺激的T淋巴細(xì)胞和HOOH暴露的內(nèi)皮細(xì)胞等不同實驗?zāi)Ｐ椭?，?dāng)細(xì)胞耗竭ATP時出現(xiàn)壞死，但當(dāng)提供ATP生成的基質(zhì)而使ATP耗竭得以緩解時，則發(fā)生凋亡。,69,細(xì)胞壞死 細(xì)胞和細(xì)胞器腫脹、核染色質(zhì)邊集 細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜破裂、崩解、自溶,細(xì)胞凋亡 細(xì)胞和細(xì)胞器皺縮，胞質(zhì)致密，核染色質(zhì)邊集 胞質(zhì)分葉狀突起并形成多個凋亡小體，并與胞體分離，鄰近巨噬細(xì)胞等包裹、吞噬凋亡小體,70,受損細(xì)胞命運的“決定方案”,71,細(xì)胞程序性壞死,72,細(xì)胞外部維持的損害,毒物也能干擾給其它細(xì)胞、組織或整個機(jī)體專門提供支持的細(xì)胞。 例如，肝細(xì)胞產(chǎn)生并釋放多種蛋白質(zhì)和營養(yǎng)素進(jìn)入血液循環(huán)，將循環(huán)中膽固醇和膽紅素分別轉(zhuǎn)化為膽汁酸和膽紅素葡萄糖醛酸酯，這些過程發(fā)生障礙對機(jī)體和肝臟自身均是有害的 ；殺鼠靈滅鼠機(jī)制,73,靶分子作為效應(yīng)的決定因素,靶分子 的作用,細(xì)胞調(diào)節(jié) （信號）,細(xì)胞 維持,基因表達(dá)的 調(diào)節(jié)障礙,瞬間細(xì)胞功能 的調(diào)節(jié)障礙,損害內(nèi)部的維持,損害外部的維持,不適當(dāng) 細(xì)胞分裂形成腫瘤，形成畸胎 凋亡組織退化，形成畸胎 蛋白合成如，過氧化物酶體增生,如，不適當(dāng)?shù)纳窠?jīng)肌肉活動 震顫，抽搐，痙攣，心律失常 昏迷狀態(tài)，麻痹，感覺異常,損害整合系統(tǒng)功能 如，止血功能損害出血,損害 ATP合成 鈣離子調(diào)節(jié) 蛋白合成 細(xì)胞損傷/死亡 微管功能 膜功能,74,第四節(jié) 修復(fù)障礙,75,一 損傷修復(fù)機(jī)制,76,二 修復(fù)障礙,首先，修復(fù)機(jī)制保真度并非絕對，某些損傷的修復(fù)可能被遺漏； 其次，損傷程度超過機(jī)體修復(fù)能力時，修復(fù)失效； 此外，修復(fù)所必需的酶或輔因子被消耗時，修復(fù)能力耗竭； 最后，某些毒性損害不能被有效地修復(fù)，例如當(dāng)出現(xiàn)外源化學(xué)物共價結(jié)合于蛋白質(zhì)時，機(jī)體不能有效地修復(fù),（一）修復(fù)障礙,77,DNA修復(fù)失效,細(xì)胞凋亡失效,終止細(xì)胞增生失效,非遺傳毒性致癌物,78,化學(xué)暴露后毒性發(fā)展可能存在的階段,河豚毒素,乙二醇,組織壞死、癌癥和纖維化,79,第五節(jié) 表觀遺傳機(jī)制,80,表觀遺傳調(diào)控機(jī)制,表觀遺傳學(xué)是研究從基因演繹為表型的過程和機(jī)制的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科。 表觀遺傳信息提供何時、何地和如何應(yīng)用遺傳信息指令，在時空順序上調(diào)控基因表達(dá)。 表觀遺傳修飾不涉及DNA序列改變，但可以通過細(xì)胞分裂遺傳給子代細(xì)胞。,81,真核細(xì)胞的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制,D