第六章-外源化學(xué)物的毒作用機(jī)制.ppt

1、食品毒理學(xué) Food Toxicology,程祥,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,第六章 外源化學(xué)物的毒作用機(jī)制,二.增毒及誘導(dǎo)終毒物形成的機(jī)制,一.一般毒作用機(jī)制,三.終毒物與靶分子結(jié)合的機(jī)制,四.誘發(fā)細(xì)胞功能障礙,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,一般毒作用機(jī)制,毒作用機(jī)制的研究內(nèi)容： 毒物如何進(jìn)入機(jī)體？ 怎樣與靶分子相互作用？ 怎樣表現(xiàn)其有害作用？ 機(jī)體對損害作用的反應(yīng)等。 毒作用機(jī)制的研究是評價(jià)化學(xué)毒物潛在危害的基礎(chǔ)。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,一、直接損傷,毒作用是指化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體經(jīng)過生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化，化

2、學(xué)物質(zhì)本身或其代謝產(chǎn)物與生物大分子或者靶部位相互作用，產(chǎn)生不良或有害的生物學(xué)效應(yīng)，超過機(jī)體自身的解毒、修復(fù)功能。 化學(xué)物質(zhì)對機(jī)體的損害作用主要取決于化學(xué)物質(zhì)與機(jī)體的接觸途徑、與靶分子的相互作用和對機(jī)體損害作用的反應(yīng)。,某些外源性物質(zhì)，如強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、尼古丁、重金屬離子、氧化乙烯、一氧化碳等，它們能直接發(fā)回毒作用，叫做直接毒物。某些毒物質(zhì)與機(jī)體接觸或者進(jìn)入機(jī)體后，直接與機(jī)體的重要部位接觸，產(chǎn)生毒性作用。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,1.化學(xué)物質(zhì)對生物膜的損害 細(xì)胞表面及各種細(xì)胞器的表面都覆蓋著特殊的膜狀結(jié)構(gòu)，稱為生物膜。如質(zhì)膜、細(xì)胞膜、核膜、

3、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜及線粒體膜等。 化學(xué)毒物在機(jī)體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化過程均與生物膜有關(guān)，而生物膜的正常結(jié)構(gòu)對維持細(xì)胞正常生理功能和信息傳遞又至關(guān)重要。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,（1）.對膜通透性的影響 生物膜的通透性指生物膜與周圍環(huán)境極性物質(zhì)交換能力。膜通透性有選擇性，不同物質(zhì)在膜上有不同的通透率。 生物膜是有高度選擇性的通透屏障，并造成某些物質(zhì)的細(xì)胞內(nèi)外濃度差； 可保持細(xì)胞內(nèi)pH和離子組成的相對穩(wěn)定，并可以進(jìn)行攝取和濃縮營養(yǎng)物，排除廢物，產(chǎn)生神經(jīng)、肌肉興奮所必需的離子強(qiáng)度等重要生理功能。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文

4、本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,可利用生物膜的選擇通透性，研究化學(xué)毒物對生物膜的影響，以通透性作為細(xì)胞毒性作用的觀察指標(biāo)。例如，細(xì)胞內(nèi)重要離子，如K+濃度可作為評價(jià)通透性及膜完整性的指標(biāo)。用胞內(nèi)某些酶如乳酸脫氫酶、酸性磷酸酶的漏出，作為膜通透性損傷的指標(biāo)。 膜的選擇通透性與細(xì)胞的功能有密切的聯(lián)系。許多可以改變細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜通透性的物質(zhì)往往具有一定的毒性。 農(nóng)藥DDT，可作用于神經(jīng)軸索膜，改變Na+、K+通透性；,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,在離體的神經(jīng)纖維上，可觀察到DDT使其動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間延長和重復(fù)；在整體動(dòng)物，則可觀察到動(dòng)物興奮性

5、增高、震顫和痙攣。因此，DDT中毒的癥狀與神經(jīng)細(xì)胞膜離子通透性改變有關(guān)。 影響膜通透性的其他因素： 脂水分配系數(shù)是膜通透性的決定因素。 通過調(diào)節(jié)膜上原有通透途徑而改變通透性。如汞、鉛等重金屬可抑制腎臟有機(jī)酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。 通過在原來膜上建造新的通透途徑而改變通透性。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,（2）.對膜流動(dòng)性的影響 “流動(dòng)性”是生物膜的基本特征之一。其定義為膜成分的許多不同類型的運(yùn)動(dòng)，包括：脂質(zhì)分子的旋轉(zhuǎn)，沿長軸的伸縮和振蕩，側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)及翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；蛋白質(zhì)分子側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。還應(yīng)包括膜整體結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性。膜流動(dòng)性具有重要的生理意義，例如

6、，物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞融合、細(xì)胞識別，細(xì)胞表面受體功能調(diào)節(jié)等均與膜流動(dòng)性有關(guān)。細(xì)胞可以通過代謝等方式調(diào)節(jié)控制膜流動(dòng)性，使其保持相對穩(wěn)定的水平。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,側(cè)向運(yùn)動(dòng),分子的擺動(dòng),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),側(cè)向運(yùn)動(dòng),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,相變溫度,Tc,脂質(zhì),凝固態(tài),液晶態(tài),點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)不少化學(xué)毒物可以影響膜脂流動(dòng)性。溴氰菊酯對膜流動(dòng)性影響研究發(fā)現(xiàn)：溴氰菊酯可使人工膜的脂質(zhì)流動(dòng)性升高。而

7、用突觸體膜，其易與脂質(zhì)雙層分子極性頭部和膜蛋白分子極性基團(tuán)相互作用，增加脂質(zhì)雙層極性基團(tuán)活動(dòng)程度，可能削弱了膜脂和膜蛋白相互作用，而導(dǎo)致膜脂流動(dòng)性降低。人工膜與生物膜流動(dòng)性表現(xiàn)有一定差異，所以體外研究結(jié)果的外推應(yīng)十分慎重。 有機(jī)化合物、無機(jī)化合物或重金屬對膜流動(dòng)性均可產(chǎn)生影響，雖然影響劑量各有不同，有些至今尚不清楚，但是均可通過對膜脂流動(dòng)性的影響分析其對膜的毒性作用。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,（3）.對膜表面電荷的影響 膜表面糖脂、糖蛋白形成膜表面極性基團(tuán)，組成表面電荷。細(xì)胞膜表面電荷的性質(zhì)和密度可以反映細(xì)胞表面的結(jié)構(gòu)和功能。因此，可

8、通過測定細(xì)胞膜表面電荷來了解化學(xué)毒物與膜作用的途徑和方式。 SiO2在膜表面形成硅醇基，與膜上含膽堿基的磷脂結(jié)合，正電荷減少。同時(shí)，可明顯降低細(xì)胞膜水化度。表現(xiàn)為細(xì)胞電泳速度明顯加快，zeta電位增加。這就可解釋SiO2致膜脂流動(dòng)性增加，以及膜通透性增加的原因。二價(jià)金屬離子在細(xì)胞周圍濃度變化可以影響膜表面電荷密度，使zeta電位減少，細(xì)胞電泳遷移率逐漸減慢。還可表現(xiàn)為膜脂流動(dòng)性的變化。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,2.化學(xué)物質(zhì)對生物膜的組成成分的影響 (1).對膜蛋白質(zhì)的影響 膜蛋白依其在膜結(jié)構(gòu)的位置可分為兩類：一是在膜外側(cè)，其功能是作為

9、特別的受體位點(diǎn)或作為細(xì)胞的標(biāo)志。例如，人類白細(xì)胞上組織相容性抗原(HLA)，B淋巴細(xì)胞表而的免疫球蛋白受體。二是在胞內(nèi)，它又可分為細(xì)胞色素b5和跨膜大分子，如Na+，K+-ATPase。膜蛋白按其功能又可分為：受體蛋白、載體蛋白和酶蛋白。目前已測出質(zhì)膜上有30多種酶。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,各種化學(xué)毒物作用的膜結(jié)合酶并不相同，且作用機(jī)制也不盡相同。農(nóng)藥DDT作用細(xì)胞膜上的Na+，K+-ATPase，是通過與膜脂結(jié)合，使膜流動(dòng)性增高，故影響Na+，K+-ATPase，表現(xiàn)為神經(jīng)細(xì)胞膜Na+，K+離子通透性改變。有機(jī)磷化合物對紅細(xì)胞膜乙

10、酰膽堿酯酶(AchE)的抑制作用，是直接作用于酶，通過有機(jī)磷分子中活化的磷原子與乙酰膽堿催化活性中心絲氨酸分子的-OH發(fā)生不可逆的結(jié)合，從而抑制AchE的催化活性。對膜結(jié)構(gòu)破壞，使膜結(jié)合酶改變，如Cd2+對腎臟損傷，表現(xiàn)為丙氨酸氨肽酶活力下降，而堿性磷酸酶和-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶活性明顯上升，Hg也有類似的作用，但膜結(jié)合酶改變不一樣?；瘜W(xué)毒物對膜結(jié)合酶作用，有的表現(xiàn)為活力下降；有的表現(xiàn)為活力增強(qiáng)；不能單獨(dú)以活力改變來判斷其作用。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,(2).對膜脂質(zhì)的影響 膜脂質(zhì)由磷脂與膽固醇及其他脂類組成。磷脂等組成雙層的脂質(zhì)。其極性一

11、端位于膜的內(nèi)外兩個(gè)表面，非極性的一端位于膜的內(nèi)部，構(gòu)成與外界隔離及特定的內(nèi)環(huán)境。膽固醇與磷脂相結(jié)合，調(diào)節(jié)磷脂分子脂肪鏈的流動(dòng)性。由于不同的細(xì)胞及細(xì)胞器的功能不同，其所含磷脂種類與比例也不盡相同?；瘜W(xué)毒物對膜脂質(zhì)影響的可能機(jī)制有：膜脂質(zhì)組成改變，主要因?yàn)橛绊懼|(zhì)代謝合成的過程。例如，四氯化碳可對肝細(xì)胞膜作用，使磷脂總量減少60，但膽固醇含量沒有變化。農(nóng)藥對硫磷，可影響大腸桿菌，主要使磷脂總含量增加，即菌膜的磷脂和膜蛋白的比值發(fā)生變化。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,二、化學(xué)物與受體的相互作用,膜脂質(zhì)與化學(xué)毒物結(jié)合，改變膜結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。例如，二氧化硅(SiO2)與巨噬細(xì)胞一

12、起培養(yǎng)，可見巨噬細(xì)胞負(fù)電性增加，經(jīng)清洗變化不大。說明二氧化硅與膜固有結(jié)構(gòu)的某基團(tuán)發(fā)生結(jié)合。膜脂質(zhì)過氧化，指由自由基作用于膜脂質(zhì)，引起膜脂質(zhì)中多不飽和脂肪酸的過氧化反應(yīng)，即多不飽和脂肪酸的氧化破壞。 (3).對膜糖的影響 膜糖不是單獨(dú)存在，往往與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成蛋白質(zhì)組成糖脂和糖蛋白，蛋白質(zhì)組成糖脂和糖蛋白，分布于質(zhì)膜的外表面。外來刺激如激素、生物因子或其他細(xì)胞等，通過跨膜蛋白傳入細(xì)胞，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)，即細(xì)胞的識別過程。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,自由基概述,概念：一般指含有一個(gè)或多個(gè)未配對電子的離子、原子或分子。 性質(zhì)：具有順磁性；化學(xué)反應(yīng)性極強(qiáng)；生物半減期極

13、短。 類型： 活性氧族（reactive oxygen species, ROS）： A .氧自由基：O2- 、 OH ；LO、LOO； B.含氧的非自由基衍生物：單線態(tài)氧（1O2）、氫過氧化物、 次氯酸、過氧化物、內(nèi)源性脂質(zhì)和外源化合物的環(huán)氧代謝產(chǎn)物。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,自由基概述, 其他自由基： 碳中心自由基（ CCl3）， 硫中心自由基（烷硫自由基R-S ）， 氮中心自由基（苯基二肼自由基C6H5N=N ）； 此外，過渡金屬離子Cu +/ Cu 2+、Fe 2+/ Fe 3+、Ti 3+ / Ti 4+可作為自由基反應(yīng)的催化劑，在自由基的損傷作用中起

14、重要作用。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,自由基概述,自由基來源： 外源化學(xué)物代謝產(chǎn)生； 細(xì)胞正常生理過程產(chǎn)生。,機(jī)體抗氧化系統(tǒng)： 非酶類抗氧化系統(tǒng) GSH、Vc、 VE、 VA、尿酸、?；撬岷痛闻；撬岬?； 酶類抗氧化系統(tǒng) 超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化酶、谷胱甘肽還原酶等。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,對脂質(zhì)過氧化作用及其損害,脂質(zhì)過氧化損傷：在O2存在下，自由基或其活性衍生物引發(fā)脂質(zhì)過氧化及其鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 生物膜是生物體內(nèi)最易發(fā)生脂質(zhì)過氧化的場所。因?yàn)樗邆渲|(zhì)過氧化的兩個(gè)必要條件：氧氣和多不飽和脂肪酸（PUFA ，polyu

15、nsaturated fatty acid） 。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,對脂質(zhì)過氧化作用及其損害,膜脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)：,R1、R2：脂酰基的烴基， R1多為飽和烴基，R2常為不飽和烴基。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,脂質(zhì)過氧化反應(yīng)過程,膜脂質(zhì)（LH）,脂質(zhì)自由基（L ）,O2,抽氫作用,脂質(zhì)過氧自由基（LOO）,氫過氧化物 （LOOH）,脂質(zhì)氧自由基 （LO）,Fe3+,Fe2+,Fenton反應(yīng),環(huán)過氧化物自由基,環(huán)內(nèi)過氧化物自由基,丙二醛（MDA） + 短鏈的酮、羧酸或烴類,HO,H2O,分子內(nèi)雙鍵加成,過氧化作用,LH,L,LH,+

16、 L,鏈啟動(dòng),鏈擴(kuò)展,脂質(zhì)（花生四烯酸）過氧化的總過程,LH,LOOH,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,對脂質(zhì)過氧化作用及其損害, 脂質(zhì)過氧化中間產(chǎn)物L(fēng)、 LOO 、 LO可作為引發(fā)劑通過抽氫使蛋白質(zhì)變成自由基，后者可以引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)聚合，使蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和功能受到限制。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,對脂質(zhì)過氧化作用及其損害, 終產(chǎn)物丙二醛（MDA）可與蛋白質(zhì)分子中的NH2作用導(dǎo)致多肽鏈的鏈內(nèi)交聯(lián)或鏈間交聯(lián)。 此外，醛類產(chǎn)物也能與蛋白質(zhì)中Cys的-SH反應(yīng)，使蛋白質(zhì)失去活性。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,丙

17、二醛與蛋白質(zhì)分子的交聯(lián),鏈內(nèi)交聯(lián)：,CH2,C - H,C - H,O,O,H2N,H2N,P,CH - NH,CH = N,P,CH,鏈間交聯(lián)：,CH2,C - H,C - H,O,O,2 P NH2,CH NH P1,CH = N P2,CH,丙二醛,蛋白質(zhì),交聯(lián)產(chǎn)物,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,對脂質(zhì)過氧化作用及其損害,脂質(zhì)的過氧化損傷小結(jié)：,直接結(jié)果是使膜PUFA減少，膜脂流動(dòng)性降低和膜骨架損傷； 過氧化中間產(chǎn)物和終產(chǎn)物引起的膜蛋白共價(jià)交聯(lián)與聚合，影響膜蛋白的構(gòu)象及其運(yùn)動(dòng)性，必然導(dǎo)致膜功能的異常。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,蛋白

18、質(zhì)的氧化損傷,對蛋白質(zhì)的氧化損傷，主要是自由基對氨基酸的作用。 例如，所有氨基酸殘基均可被 OH損傷，其中以含硫氨基酸和芳香氨基酸最為敏感。,1. 含硫氨基酸的損傷 OH可使甲硫氨酸氧化為甲硫氨酸亞砜；使半胱氨酸（Cys）氧化成Cy-S-S-Cy、Cy-SOH及Cy-SO2H。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,蛋白質(zhì)的氧化損傷,- NH3+,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,蛋白質(zhì)的氧化損傷,2. 芳香族與雜環(huán)氨基酸殘基的損傷 如色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸與組氨酸。 經(jīng)活性氧作用： Trp的氧化產(chǎn)物為2-、4-、5-、6-或7-羥基色氨酸，甲?；?/p>

19、氨酸，3-羥基犬尿氨酸或硝基色氨酸。 Tyr轉(zhuǎn)變?yōu)?-、4-二羥基苯丙氨酸，二酪氨酸交聯(lián)產(chǎn)物或3-硝基酪氨酸。 Phe轉(zhuǎn)變?yōu)?-、3-或4-羧基苯丙氨酸，2-、3-二羥基苯丙氨酸。 His轉(zhuǎn)變?yōu)?-氧組氨酸。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,蛋白質(zhì)的氧化損傷,3. 脂肪族氨基酸殘基的損傷 如，Asp、Glu、Pro、Lys、Arg、Leu、Val與Thr。 可能的損傷機(jī)制：在-C原子上除去一個(gè)氫原子，形成C中心自由基；其上再加O2，生成過氧基衍生物；后者分解成NH3和-酮酸，或是NH3、CO2與醛類或羧酸，從而破壞相應(yīng)氨基酸的結(jié)構(gòu)。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加

20、文本,點(diǎn)擊添加文本,蛋白質(zhì)的氧化損傷,4. 肽的折斷,OH,H2O,O2,過氧化物,肽的折斷,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,蛋白質(zhì)的氧化損傷,5. 蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的交聯(lián) 蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)將形成分子量更大的“分子”，進(jìn)而限制蛋白質(zhì)的運(yùn)動(dòng)性及其功能。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,DNA的氧化損害,1 堿基的損傷,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,DNA的氧化損害,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,DNA的氧化損害,2. 對脫氧核糖的損傷,脫氧核糖中的每一個(gè)C原子和-OH上的氫都能與 OH反應(yīng)；在C位置

21、上抽氫、加氧，而破壞戊糖的結(jié)構(gòu)。,3. 對DNA鏈的損傷,脫氧核糖,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,DNA的氧化損害,DNA鏈斷裂的后果： 可能會(huì)造成部分堿基的缺失； 修復(fù)的DNA可能存在堿基的錯(cuò)誤摻入和錯(cuò)誤編碼； 也可能引起原癌基因的活化或抑癌基因的失活等，從而導(dǎo)致細(xì)胞的突變或癌變。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,DNA的氧化損害,4. 對多糖的氧化損傷,ROS中活性很強(qiáng)的自由基如OH可無選擇地攻擊糖類，抽提氫，使其變?yōu)樘贾行淖杂苫?，后者與O2結(jié)合成為過氧化物，然后裂解。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,三、與生物大分

22、子的結(jié)合,概念：共價(jià)結(jié)合是指化學(xué)毒物或其活性代謝產(chǎn)物與機(jī)體內(nèi)一些重要的生物大分子如核酸、蛋白質(zhì)等發(fā)生共價(jià)結(jié)合，從而改變這些生物大分子結(jié)構(gòu)或功能的過程。 方式：一般為親電子劑與大分子的親核基團(tuán)作用，同過共價(jià)鍵形成穩(wěn)定的復(fù)合物 加合物，使外源化學(xué)物或其代謝產(chǎn)物進(jìn)入大分子內(nèi)而成為其中的組成成分，一般用生化或化學(xué)手段處理不能使其解離。 特點(diǎn)：永久性、不可逆地改變內(nèi)源性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,與蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合,蛋白質(zhì)分子中可與外源化學(xué)物共價(jià)結(jié)合的功能基團(tuán)： 氨基和羧基；Ser和Thr的羥基；Cys的巰基；Arg的胍基；His的咪唑基；Tyr的酚羥基；Trp

23、的吲哚基。,1. 與白蛋白的共價(jià)結(jié)合,白蛋白是血液和組織間質(zhì)中的主要蛋白質(zhì)，也是血液中重要的運(yùn)輸載體。 血清白蛋白由肝細(xì)胞合成，而肝臟正是外源化學(xué)物活化代謝的主要場所，因而白蛋白更易受到由肝細(xì)胞活化形成的親電子劑的攻擊。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,與蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合,2. 與血紅蛋白的共價(jià)結(jié)合,外源化學(xué)物進(jìn)入血液后，先與紅細(xì)胞膜結(jié)合，繼而進(jìn)入細(xì)胞與血紅蛋白共價(jià)結(jié)合。 血紅蛋白中參與結(jié)合的基團(tuán)主要有氨基、巰基和芳香胺基團(tuán)。 應(yīng)用：血紅蛋白加合物可用于人群接觸外源化學(xué)物的監(jiān)測，具有樣品容易獲得，壽命長的優(yōu)點(diǎn)，方便檢測。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添

24、加文本,與蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合,3. 與組織細(xì)胞蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合,與膜蛋白或胞漿蛋白共價(jià)結(jié)合，將影響到細(xì)胞的正常代謝或信號傳遞過程； 而與核蛋白的共價(jià)結(jié)合將對細(xì)胞生長、增殖和分化等的調(diào)控產(chǎn)生影響。,核蛋白（nuclear protein）是指在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成，然后運(yùn)輸?shù)胶藘?nèi)起作用的一類蛋白質(zhì)。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,與核酸的共價(jià)結(jié)合,毒物類型：親電性代謝產(chǎn)物為主，親核性代謝產(chǎn)物和自由基也可。 結(jié)合部位：堿基、核糖或脫氧核糖、磷酸均可，但以堿基損傷的毒理學(xué)意義最大。 結(jié)合后果：細(xì)胞突變、癌變及其他一些細(xì)胞損傷。 應(yīng)用：一般，DNA加合物一旦形成，致癌過程即已啟動(dòng)。因此

25、，DNA加合物是一類重要的生物標(biāo)志物，可用于化學(xué)物致癌的早期檢測。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,與谷胱甘肽結(jié)合,谷胱甘肽（GSH）主要存在于胞液中，可以維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，保持細(xì)胞骨架的有序性，參與蛋白質(zhì)和DNA的合成等，對機(jī)體有保護(hù)作用。,谷胱甘肽（GSH）分子中的半胱氨酸殘基段的巰基，使GSH成為一種強(qiáng)親核物質(zhì)。能為親電子物質(zhì)或其他氧化代謝物提供巰基，形成無毒的結(jié)合物，阻斷親電物質(zhì)與生物大分子共價(jià)結(jié)合，防止活性化學(xué)物對細(xì)胞的損害。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,共價(jià)結(jié)合的毒理學(xué)意義, 加合物是一類重要的生物標(biāo)志物，可用于反映機(jī)體對毒物的

26、接觸、損傷程度； 有助于毒性損傷的早期診斷和防治； 可用于解釋某些化學(xué)毒物的中毒作用機(jī)制。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,增毒及誘導(dǎo)終毒物形成的機(jī)制,終毒物是指外源化學(xué)物可直接與內(nèi)源性靶分子反應(yīng)并造成機(jī)體損害時(shí)的化學(xué)形態(tài)。,終毒物類型,親電子反應(yīng)物,自由基,親核反應(yīng)物,氧化還原反應(yīng)物,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,親電物的形成,親電子物質(zhì)是指帶有正電荷而缺乏電子的分子，它可以與負(fù)電子的親核物質(zhì)共享電子對而發(fā)生反應(yīng)。 陰離子類親電子物質(zhì)是由細(xì)胞色素P-450或其他酶系將母體化學(xué)物氧化而成。 陽離子類親電子物質(zhì)是由不同性質(zhì)的基團(tuán)或元素結(jié)合物的裂解

27、所產(chǎn)生的。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,自由基的形成,自由基是在原子的外軌道上含有一個(gè)或多個(gè)不成對電子的分子或基團(tuán)，可因接受或失去電子或由性質(zhì)相同的元素形成的共價(jià)鍵均裂產(chǎn)生。 超氧陰離子自由基的形成 親核化學(xué)物形成自由基 電子向分子轉(zhuǎn)移引起的還原性鍵均裂過程也可形成自由基。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,親核物的形成,親核物質(zhì)是指具有親核性的化學(xué)物質(zhì)，它的形成在化學(xué)物的活化過程是相對較少的。 苦杏仁苷 丙烯晴 5-羥基伯胺喹啉 親核功能基團(tuán)被結(jié)合會(huì)導(dǎo)致親核物質(zhì)的滅活。 羥基化合物 酚、對苯二酚 巰基、氨基、肼,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)

28、擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,活性氧化還原反應(yīng)物的形成,活性氧化還原反應(yīng)物的生成有特殊的機(jī)制。,硝酸鹽,亞硝酸酯或硝酸酯,谷胱甘肽,亞硝酸鹽,高鐵血紅蛋白,腸道細(xì)菌還原,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,終毒物與靶分子結(jié)合的機(jī)制,促發(fā)毒性效應(yīng)需要考慮以下方面：,1.靶分子的屬性；,2.終毒物與靶分子之間反應(yīng)的類型；,3.毒物對靶分子的效應(yīng)；,4.一些由于生物學(xué)微環(huán)境改變所引起的而不是直接由終毒物與靶分子反應(yīng)所啟動(dòng)的毒性。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,共價(jià)結(jié)合,化學(xué)毒物與細(xì)胞大分子的共價(jià)結(jié)合指化學(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

29、價(jià)結(jié)合，從而改變核酸、蛋白質(zhì)、酶、膜脂質(zhì)等生物大分子的化學(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(jià)鍵形成的穩(wěn)定復(fù)合物。為重要的生物標(biāo)志物之一。共價(jià)加合物的形成常見于親電毒物，如非離子和陽離子親電物以及自由基陽離子。 如胺類、肼類與一種脫羧酶底物吡哆醛的共價(jià)反應(yīng)。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,非共價(jià)結(jié)合,非共價(jià)結(jié)合可能是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。 如番木鱉堿結(jié)合于脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元上甘氨酸受體。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,酶促反應(yīng),少數(shù)一些毒素通過酶促反應(yīng)作用于特定靶蛋白上。 例如，蓖麻蛋白誘發(fā)核糖體的水解斷裂，阻斷蛋白質(zhì)的合成。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,電子轉(zhuǎn)移,化學(xué)物能將血紅蛋白中的Fe2氧化為Fe3，形成高鐵血紅蛋白血癥。亞硝酸鹽能氧化血紅蛋白，而N-羥基芳胺、酚類化合物和肼類與氧合血紅蛋白共氧化，形成高鐵血紅蛋白與過氧化氫。,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,點(diǎn)擊添加文本,去氫反應(yīng),自由基可迅速從內(nèi)源化合物去除氫原子，將