生態(tài)毒理學 (11).ppt

致癌性多環(huán)芳烴PAHs種類,15H環(huán)戊并菲a,15H11,17二甲基環(huán)戊并菲a,15H11,12,17三甲基環(huán)戊并菲a,苯并菲c,3甲基膽蒽,苯并芘a,苯并戊芬rst,16種典型PAHs(I),16種典型PAHs(II),16種典型PAHs(III),16種典型PAHs(IV),多環(huán)芳烴的致癌作用和機理,部分具有高致癌活性的非取代PAHs苯并芘a；二苯并屈b,def；二苯并屈def,p；苯并戊芬rst；萘并屈1,2,3,4def。部分具有高致癌活性的取代PAHs如：單取代苯并蒽a；二甲基苯并蒽a。K區(qū)理論兩個反應中心，即K區(qū)(電子密度大，雙鍵性質(zhì))和L區(qū)；灣區(qū)理論形成類似海灣形狀的結構區(qū)域。雙區(qū)理論我國學者戴乾圜提出，PAHs分子顯示致癌活性的必要和充分條件是分子中存在兩個親電活性區(qū)域。影響多環(huán)芳烴致癌性的因素(1)激素(2)維生素：維生素A和維生素E；(3)微量元素。,苯并芘a,K區(qū),灣區(qū),L區(qū),7,12,致癌物的代謝活化,P450,P450,鳥嘌呤,正碳離子,7,8羥基9,10環(huán)氧苯并芘a最終致癌物,7,8環(huán)氧苯并芘a,7,8環(huán)氧苯并芘a,硫化乙?；?葡萄糖醛酸化,N羥基2乙酰氨基芴,N羥基2乙酰氨基芴二相結合物最終致癌物,細胞色素,細胞色素,(I),(II),(III),代表性鹵代芳香族化合物的異構體數(shù)目,(1)有機鹵化物隨鹵化程度增加，水溶性降低；(2)持久性和親脂性是生物濃縮性能的主要決定因素，而水溶性和揮發(fā)性是有機污染物在生態(tài)環(huán)境中遷移的主要決定因素；(3)非常相似的鹵代芳香族化合物，即使位置異構之間的細微差別，也會對其生態(tài)布局、生物濃縮和生物活性等產(chǎn)生深刻的影響。,多氯聯(lián)苯PCBs(氯代芳烴化合物)通常以合成方式生成還可以由下述方式生成(1)芳基過氧化物，重氮鹽，苯肼和其它芳基化合物的芳香化；(2)芳香化縮合反應；(3)氯和聯(lián)苯系列化合物加成；(4)脫羧作用；(5)脫氯反應。,多氯聯(lián)苯的生成方式,相關二環(huán)芳香族化合物的結構,2,2,3,4四氯聯(lián)苯,2,2,5,5四氯聯(lián)苯,2,3,4,5四氯聯(lián)苯,舉例：四氯聯(lián)苯同系物,聯(lián)苯分子上氯的取代位置生成PCBs,聯(lián)苯,二苯并呋喃,二苯并二氧六環(huán),PCBs生物地球化學循環(huán)的基本過程,大氣分室,PCB使用工廠(變壓器熱交換液),河流(水，泥，魚類),人,耕地土壤,鳥類,農(nóng)作物,家畜,海洋分室,海水,浮游生物,魚類，貝類,沉積物,多氯聯(lián)苯PCBs對各種動物的效應,鹵代芳香族混合物相應的受體是Ah受體(芳基烴受體)，其作用之一是與外來異物結合后，強烈誘導芳香族碳氫化合物氧化酶的活性。這些化合物毒性的重要特征是：(1)是母體化合物本身的毒性，而不是其代謝產(chǎn)物；(2)毒性是通過與細胞液(Ah)受體的結合而被調(diào)節(jié)；(3)一種同系物具有單獨產(chǎn)生有毒反應的能力，說明其也具備產(chǎn)生整體癥狀的潛力。,2,3,7,8四氯代二苯并二氧六環(huán)的強毒性和組織病理學變化,多氯聯(lián)苯PCBs對水生生物的生殖效應,多氯聯(lián)苯PCBs對陸生哺乳動物的生殖效應,黃曲霉素及其致癌作用(I),黃曲霉毒素的分子結構,B1,B2,G1,G2,M1,M2,黃曲霉素及其致癌作用(II),黃曲霉毒素B1,2,3環(huán)氧黃曲霉毒素,黃曲霉毒素是間接致癌物，在體內(nèi)經(jīng)混和功能氧化酶作用，形成2,3環(huán)氧黃曲霉毒素；然后其環(huán)氧環(huán)狀結構開環(huán)，在2位上形成正碳離子，并與細胞核酸鳥嘌呤的N7結合，引起DNA突變。,+,其它化學致癌物(I),芳香族氨基和硝基化合物(1)芳香族氨基化合物主要污染源為染料、塑料、藥品、農(nóng)藥、橡膠、離子交換樹脂、食用色素、食品抗氧化劑等。致毒作用形式(1)氧化血紅蛋白，形成高鐵血紅蛋白，損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)；(2)溶血作用，引發(fā)溶血性貧血；(3)損害腎臟和膀胱；(4)致癌作用，如聯(lián)苯胺，4氨基苯胺，萘胺和4氨基聯(lián)苯引發(fā)職業(yè)性膀胱癌。(2)芳香族硝基化合物主要污染源為染料、炸藥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、塑料、涂料等。一般硝基越多，毒性越強。,致毒作用形式(1)形成高鐵血紅蛋白和溶血作用；(2)損害肝臟；(3)致突變和致癌變，如2硝基萘，乙硝基聯(lián)苯的致癌性，2,4二硝基萘和2,4,5三硝基甲苯致突變性。亞硝胺類化合物最強的致癌化合物為：二甲基亞硝胺和二乙基亞硝胺,混合功能氧化酶,RCHO,+,H+,(接下頁),其它化學致癌物(II),O6甲基鳥嘌呤,N7甲基鳥嘌呤,鳥嘌呤,自由甲基,脫烷基,CH3,內(nèi)分泌干擾素,擬雌激素毒物(A)外源性擬雌激素類藥物如己烯雌酚。還包括：(1)植物性擬雌激素，如黃酮類物質(zhì)；(2)具雌激素活性的合成化合物，如PCBs。(B)抗雄激素類毒物如：除草劑vinclozolin，對位,對位二氯二苯二氯乙烯(p,pDDE)；(C)其它具內(nèi)分泌活性的毒物二惡英類物質(zhì)如TCDD，酞酸鹽或酯類(鄰苯二甲酸鹽或酯)。,(1)17雌二醇,(2)雙酚A,(3)2,4,5T,(4)p壬基酚,(5)二(2乙基己基)鄰苯二甲酸酯,(6)o,pDDT,(7)3甲基膽蒽,環(huán)境雌激素舉例結構式,環(huán)境雌激素舉例,內(nèi)分泌干擾素影響野生生物生殖和存活的機制,(1)暴露于潛在的環(huán)境試劑,外因的性激素破壞者(如外雌激素),天然內(nèi)分泌干擾素(如環(huán)境脅迫),非內(nèi)分泌因素(如營養(yǎng)缺乏),(2)主要的分子和生化響應,VTG合成和血液荷爾蒙水平改變,神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)效應(如皮質(zhì)類固醇產(chǎn)物),無法合成基本酶或荷爾蒙,(3)次級行為和形態(tài)的效應,結合體質(zhì)量降低，影響配偶行為的二級性特征改變,免疫抑制，結合體質(zhì)量降低等,削弱發(fā)育和存活，變形或性成熟延遲,(4)個體生殖效應,削弱個體動物的生殖成功率(降低生殖力，胚胎幼體生存能力等下降),(5)種群效應,生殖輸出低于保持種群存活的臨界水平,(6)生態(tài)系統(tǒng)效應,生態(tài)系統(tǒng)變化,施加影響的途徑：1.模仿內(nèi)生荷爾蒙效應；2.拮抗內(nèi)生荷爾蒙效應；3.改變正常荷爾蒙合成和代謝模式；4.改變荷爾蒙受體水平。,二惡英dioxin族化合物成員的結構,2,7二氯(DCDD),2,3,7,8四氯(TCDD),1,2,3,6,7,8六氯(HexaCDD),1,2,3,4,6,7,8七氯(HeptaCDD),八氯(OCDD),2,4,7,9四溴(TBDD),1,6二甲基(DMDD),二惡英某些毒理性質(zhì),多氯代二惡英PCDD同系物和異構體特性,具有相對穩(wěn)定的芳香環(huán)；許多異構體具有類似的毒性；兩環(huán)以上的鹵素含量增加，可增加其在環(huán)境中的穩(wěn)定性、親脂性、熱穩(wěn)定性以及對酸、堿、氧化劑和還原劑的抵抗力；因上述性質(zhì)，環(huán)境中多氯代二惡英(PCDD)廣泛存在；目前，正在研究多溴代、多氟代類二惡英類污染物。,環(huán)境中制藥/藥用過程,水環(huán)境,徑流,直接在田間排放或通過施肥,家畜寄生蟲控制處理抗細菌治療，促進生長,獸醫(yī)使用,水生養(yǎng)殖(如抗生素),人體攝入/排出,地下水？,活性污泥散布,活性污泥處理廠,活性污泥和土地填埋中過量藥物的散布,人類藥物使用,釋放進入大氣中的放射性物質(zhì)及人體循環(huán),大氣分室,放射性物質(zhì),作物與植物,土壤分室,動物分室,奶,肉,人,直接輻射,吸收,吸入,沉積,沉降,攝取,直接輻射,攝取,攝取,釋放進入陸地及水分室中的放射性物質(zhì)及人體循環(huán),放射性污染物,土壤分室,地表或地下水,放射性污染物,砂和沉積物,水生植物,水生動物,灌溉水,土壤,陸地植物,陸地動物,奶,肉,人,釣魚和運動用具,直接輻射,吸入,攝取,攝取,攝取,生物圈某些天然放射性核素的濃度及半衰期,某些食物中的放射活性,人為活動釋放進入大氣和水分室中的放射性核素,放射生物學中常用的輻射量和單位,某些放射性核素的生物學半衰期,人體中放射性物質(zhì)的庫存和日攝入通量,生物對放射性輻射急性致死的順序哺乳動物鳥類高等植物魚類兩棲動物爬行動物甲殼動物昆蟲苔蘚、地衣、藻類細菌原生動物軟體動物病毒生物體受到電離輻射后，使很多生物活性物質(zhì)，尤其是生物大分子受到損傷，其中最重要的是細胞核中的DNA電離輻射對生物活性物質(zhì)的作用主要有兩條途徑：(1)釋放的反射性粒子直接作用，通過電離和激發(fā)使其受到損傷；(2)與細胞中其它原子或分子，特別是水分子作用產(chǎn)生自由基，作用于生物大分子，使其受到損傷。損傷作用取決于：(1)吸收劑量(輻射照射后生物器官的能量沉積)；,電離輻射的生物效應,(2)輻射種類不同種類和不同能量的帶電粒子在其穿行徑跡上的電離程度不同，常用傳能線密度LET(LineEnergyTransfer)表示。此外，電離輻射的生物效應還因照射劑量率、受照生物類型和觀察效應終點不同而不同。生物系統(tǒng)的許多基本特性能明顯影響該系統(tǒng)對輻射的反應，許多重要特性可以在分子水平和細胞水平上進行分類，如染色體數(shù)目、大小、有絲分裂周期長短等。通常DNA是輻射作用的靶標，大多數(shù)生物系統(tǒng)的輻射損傷均來源于DNA鏈斷裂。輻射對植物的損傷表現(xiàn)在形狀異常或生長緩慢、產(chǎn)量降低、再生能力喪失、枯萎，高劑量照射時死亡。,各種類型植被對離子化輻射的敏感性,*X射線吸收劑量，即可根據(jù)吸收的能量測定其離子化輻射的劑量。,電離輻射對動物的效應(1)致死性哺乳動物的輻射損傷或致死性源于造血系統(tǒng)和胃腸道粘膜紊亂；(2)生殖效應對生殖效應的研究表明，出生率比死亡率更為敏感，抑制出生率所需的最小劑量比引發(fā)直接死亡的最小劑量低10%左右；(3)遺傳效應誘發(fā)基因突變和染色體突變。變化可能在子一代(F1)