預(yù)防醫(yī)學(xué)受體與分子毒理學(xué)課件

1、受體與分子毒理學(xué)受體與分子毒理學(xué)衛(wèi)生毒理學(xué)衛(wèi)生毒理學(xué) 毒理學(xué)毒理學(xué)（ToxicologyToxicology） 是研究化學(xué)、物理、生物等因素對(duì)生物機(jī)體的危害及其毒作用機(jī)制的科學(xué)，是預(yù)防醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，其中以化學(xué)性因素的危害最為突出。1.回顧： 分子毒理學(xué)分子毒理學(xué)是在毒理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，受到分子生物學(xué)理論和技術(shù)的促進(jìn)而發(fā)展起來(lái)的，它是在分子水平上研究外源化學(xué)物對(duì)生物機(jī)體相互作用的一門(mén)學(xué)科。它是探討眾多外源化學(xué)物對(duì)生物機(jī)體組織的各種分子，特別是生物大分子的作用機(jī)制，從而闡明外源化學(xué)物的分子結(jié)構(gòu)與其毒性效應(yīng)的相互關(guān)系；從分子水平上表述生物對(duì)外援化合物的效應(yīng)。1.回顧： 生物大分子（Biologic

2、al macromolecule）指的是作為生物體內(nèi)主要活性成分的各種分子量達(dá)到上萬(wàn)或更多的有機(jī)分子。通常指的是核酸（DNA、RNA)和蛋白質(zhì)。它們的結(jié)構(gòu)和功能集中表現(xiàn)在遺傳基因上，一方面涉及有關(guān)基因本身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（DNA復(fù)制，RNA轉(zhuǎn)錄、遺傳密碼的翻譯和基因的表達(dá)，它們構(gòu)成了機(jī)體遺傳穩(wěn)定性的基礎(chǔ)；另一方面涉及到基因表達(dá)的多種產(chǎn)物（酶、受體和多種生物因子）的結(jié)構(gòu)和功能，它們是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。1.回顧： 分子毒理學(xué)正是研究外源化學(xué)物對(duì)生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的負(fù)面影響，從而從本質(zhì)上闡明毒性機(jī)制。而受體是位于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的一些生物大分子 受體的研究歷史幾種細(xì)胞內(nèi)受體與外源化學(xué)物毒作用

3、機(jī)制受體的一般概念OneTwoThree 受體與配體受體的特性受體的分類(lèi)及其基本作用原理受體檢測(cè)的方法2.受體的一般概念 受體受體（Receptor） 是指位于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的一些生物大分子，能與配體（如藥物、毒物、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、自身活性物質(zhì)等）相互作用，并轉(zhuǎn)導(dǎo)受體-配體相互作用的信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。2.1受體與配體 配體(ligand)是對(duì)受體具有選擇性結(jié)合能力的生物活性物質(zhì)。配體與受體特意部位的相互作用，可激活受體的，稱(chēng)為受體激動(dòng)劑；阻斷受體活性的，則稱(chēng)為受體的拮抗劑；兼有激動(dòng)作用和拮抗作用的稱(chēng)為部分激動(dòng)劑。2.1受體與配體 外源化學(xué)物既可模擬內(nèi)源性配體產(chǎn)生激動(dòng)效應(yīng)，也可阻斷

4、內(nèi)源性配體與受體的結(jié)合。此外，外源化學(xué)物還可作為別構(gòu)劑，作用于配體結(jié)合位點(diǎn)以外的受體大分子部位，對(duì)配體與受體的相互作用進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.1受體與配體 不同的學(xué)科對(duì)受體概念有不同認(rèn)識(shí)：在細(xì)胞生物學(xué)中是指任何能夠同激素、神經(jīng)遞質(zhì)、藥物或細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子結(jié)合并能引起細(xì)胞功能變化的生物大分子。在藥理學(xué)和毒理學(xué)認(rèn)為配體不局限與內(nèi)源性配體，凡能識(shí)別外源化學(xué)物特異結(jié)合位點(diǎn)的皆可成為受體，尚未發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性配體的受體，稱(chēng)“孤兒受體”（Orphan receptor），如芳烴受體。2.1受體與配體實(shí)際上，正是對(duì)這類(lèi)受體的深入研究，推進(jìn)了對(duì)受體生理作用及其分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)，最終將發(fā)現(xiàn)其內(nèi)源性配體。 介導(dǎo)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

5、：受體的激活； 受體失敏關(guān)閉反應(yīng)； 減量調(diào)節(jié)降低反應(yīng)。 2.2受體的功能 2.3受體的特性 特異性（specificity） 飽和性（saturation） 高親和性（high affinity binding） 可逆性（reversibility）特異性 受體與配體結(jié)合的特異性這是受體的最基本特點(diǎn)，保證了信號(hào)傳導(dǎo)的正確性；兩者結(jié)合是一種分子識(shí)別過(guò)程，它依靠氫鍵、離子鍵與范德華力的作用使兩者結(jié)合，配體和受體分子空間結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性是特異性結(jié)合的主要因素。還可以表現(xiàn)為在同一細(xì)胞或不同類(lèi)型的細(xì)胞中，同一配體可能有兩種或兩種以上的不同受體；同一配體與不同類(lèi)型受體結(jié)合會(huì)產(chǎn)生不同的細(xì)胞反應(yīng)。例如腎上腺素作用

6、于皮膚粘膜血管上的受體使血管平滑肌收縮，作用于支氣管平滑肌等使其舒張。飽和性 由于一個(gè)細(xì)胞或一定組織內(nèi)受體的數(shù)目是有限的， 因此受體與配體的結(jié)合是可以飽和的。高親和性其可表示配體與受體結(jié)合的牢固程度；親和力較高的配體只需較小劑量即可產(chǎn)生較強(qiáng)的生理效應(yīng)，因此，通過(guò)比較一系列配體與受體的親和力，可以預(yù)測(cè)各個(gè)配體產(chǎn)生生理效應(yīng)的強(qiáng)度；親和力的大小常用受體-配體復(fù)合物的解離常數(shù)（Kd）值來(lái)表示?？赡嫘耘潴w與受體結(jié)合形成的復(fù)合物是可以解離的，也可以被其他親和力較高的配體所置換；當(dāng)引發(fā)出生物效應(yīng)后， 受體-配體復(fù)合物解離， 受體可以恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)， 并再次使用。受體與配體結(jié)合的可逆性有利于信號(hào)的快速解除，

7、避免受體一直處于激活狀態(tài)。按受體在細(xì)胞內(nèi)的定位和受體的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制配體門(mén)控離子通道型受體G蛋白偶聯(lián)受體具有酪氨酸激酶活性的受體細(xì)胞內(nèi)受體2.4受體的分類(lèi)及其基本工作原理 2.4.1配體門(mén)控離子通道受體 （ion-channel-linked receptor）多條肽鏈組成的跨膜蛋白質(zhì)；當(dāng)配體與其結(jié)合時(shí)，可使跨膜蛋白發(fā)生構(gòu)型改變，離子通道轉(zhuǎn)為開(kāi)放狀態(tài)，膜通透性增加，引起特定離子的跨膜運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果是改變細(xì)胞膜兩側(cè)的離子濃度，產(chǎn)生相應(yīng)的生物效應(yīng)。 許多配體與受體（如神經(jīng)遞質(zhì)受體）結(jié)合后，需要通過(guò)鳥(niǎo)嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白（G蛋白）的偶聯(lián)作用才能調(diào)節(jié)受體效應(yīng)器的反應(yīng)。這種G蛋白偶聯(lián)反應(yīng)受體均以一條肽鏈形成七

8、個(gè)區(qū)段，膜外結(jié)合位點(diǎn)對(duì)配體的識(shí)別可引起膜內(nèi)G蛋白的活化，從而激活或抑制特定的酶，引起細(xì)胞內(nèi)第二信使系統(tǒng)的改變，產(chǎn)生最終的生理效應(yīng)。2.4.2 G蛋白偶聯(lián)受體 （G-pritein-linked receptor） 2.4.2 G蛋白偶聯(lián)受體 （G-pritein-linked receptor） G蛋白耦聯(lián)受體是個(gè)數(shù)量龐大的超家族，識(shí)別和轉(zhuǎn)導(dǎo)大量配體的信息，如：（1）多種激素、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽、趨化因子等（2）光感、氣味和味覺(jué)的信號(hào)；（3）腎上腺素能受體阻斷劑、組胺拮抗劑、抗膽堿能藥物、阿片制劑等多種藥物。在代謝和組織器官的功能調(diào)控，特別是心血管和神經(jīng)系在代謝和組織器官的功能調(diào)控，特別是心血管

9、和神經(jīng)系統(tǒng)的功能調(diào)控中發(fā)揮重要作用，故稱(chēng)為代謝型受體統(tǒng)的功能調(diào)控中發(fā)揮重要作用，故稱(chēng)為代謝型受體 活化： 受體與配體/信號(hào)分子結(jié)合時(shí)受體被激活，發(fā)生構(gòu)象變化，繼而激活G亞基 G亞基與GDP解離而與GTP結(jié)合并被激活 GGTP與G分開(kāi)并與受體脫離 活化的GGTP作用于效應(yīng)蛋白或下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，實(shí)現(xiàn)膜上信號(hào)轉(zhuǎn)換并導(dǎo)致一系列生 物學(xué)效應(yīng)失活： G亞基內(nèi)在的GTP酶活化，將GTP水解成GDP GGDP與G 重新聚合為三聚體的非活化形式1. 霍亂2. 肢端肥大癥和巨人癥2.4.2 G蛋白偶聯(lián)受體 （G-pritein-linked receptor） 2.4.2 G蛋白偶聯(lián)受體 （G-pritein

10、-linked receptor） 許多生長(zhǎng)因子，如表皮生長(zhǎng)因子、成纖維生長(zhǎng)因子、來(lái)源于血小板的生長(zhǎng)因子等，與細(xì)胞表面受體結(jié)合后，通過(guò)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。這類(lèi)受體實(shí)際上是由一些絡(luò)氨酸激酶所組成的，其結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞外的配體結(jié)合位點(diǎn)、單個(gè)跨膜區(qū)段和胞漿內(nèi)具有絡(luò)氨酸激酶活性的結(jié)構(gòu)域。2.4.3具有絡(luò)氨酸激酶活性的受體（receptor tyrosine kinases ，RTKs） 生長(zhǎng)因子等激動(dòng)劑與相應(yīng)膜受體的結(jié)合導(dǎo)致受體的內(nèi)在化，并與周?chē)氖荏w形成二聚體復(fù)合物。受體的二聚化引起自身絡(luò)氨酸殘基的磷酸化，從而激活受體的絡(luò)氨酸激酶活性，引發(fā)胞漿內(nèi)的一系列級(jí)聯(lián)蛋白磷酸化，這些信號(hào)分子可以將

11、胞外的信息逐級(jí)傳遞至細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)。2.4.3具有絡(luò)氨酸激酶活性的受體（receptor tyrosine kinases ，RTKs）活化：失活： 配體與受體結(jié)合后，誘導(dǎo)受體構(gòu)象變化，發(fā)生穩(wěn)定的二聚化，二聚體的受體相互交叉磷酸化，并有酪氨酸激酶的激活 酪氨酸磷酸化使激酶區(qū)穩(wěn)定在激活的構(gòu)象，并為下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子提供識(shí)別、?？亢徒Y(jié)合的部位 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白進(jìn)一步在膜上組裝成激活的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物通過(guò)多種底物蛋白啟動(dòng)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，實(shí)現(xiàn)膜上信號(hào)轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳遞被激活的受體可因與其配體的解離而鈍化，回到無(wú)活性的單體狀態(tài)。2.4.3具有絡(luò)氨酸激酶活性的受體（receptor tyrosine

12、 kinases ，RTKs） 2.4.3具有絡(luò)氨酸激酶活性的受體（receptor tyrosine kinases ，RTKs） 以上三類(lèi)受體均為細(xì)胞表面受體，主要與難進(jìn)入細(xì)胞的配體發(fā)生相互作用。而細(xì)胞內(nèi)受體是指一類(lèi)具有脂溶性的配體，如腎上腺皮質(zhì)激素、性激素、維生素D3等甾體類(lèi)激素，能自由地通過(guò)脂質(zhì)細(xì)胞膜，與其相互作用而產(chǎn)生生理效應(yīng)的胞內(nèi)受體。2.4.4 細(xì)胞內(nèi)受體 2.5.1放射配體結(jié)合實(shí)驗(yàn) 早期對(duì)受體的研究主要采用間接的觀測(cè)方法，即觀察公認(rèn)的與受體有關(guān)的生理功能變化。由于放射性標(biāo)記配體的應(yīng)用，已經(jīng)能夠在體外分析化學(xué)物與受體的直接作用，放射配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)已成為受體定量檢測(cè)的基本方法。2.5

13、受體檢測(cè)的兩種方法 通過(guò)放射結(jié)合試驗(yàn)，不僅可以獲得配體與受體結(jié)合反應(yīng)的基本特征，也能了解特定受體在體內(nèi)的分布、發(fā)生和發(fā)展的變化規(guī)律。受體結(jié)合反應(yīng)與酶促反應(yīng)相類(lèi)似，經(jīng)典的占領(lǐng)學(xué)說(shuō)同樣適用于配體與受體的結(jié)合反應(yīng)。2.5.1放射配體結(jié)合試驗(yàn) 配體與受體的結(jié)合是可逆的，這種結(jié)合屬于單純的雙分子結(jié)合，在一定條件下，受體-配體復(fù)合物可解離為各自的單分子；所有受體具有同等的親和力，配體-受體復(fù)合物的形成不改變其他游離受體對(duì)配體親和力的大小；受體結(jié)合量與其生物效應(yīng)成正比，當(dāng)有限數(shù)量的受體與配體結(jié)合達(dá)到飽和時(shí)，說(shuō)產(chǎn)生的生物效應(yīng)最大；配體在結(jié)合反應(yīng)中不被代謝，反應(yīng)體系中配體僅以兩種形式存在，即與受體結(jié)合的配體和游

14、離配體。占領(lǐng)學(xué)說(shuō) 放射配體結(jié)合試驗(yàn)的一般試驗(yàn)程序：選擇特定受體含量較高的器官組織或細(xì)胞，制備受體的粗提取物或純化物選擇高比活性的標(biāo)記配體，與含有受體的制備物在適宜的條件下溫育采用適當(dāng)?shù)姆蛛x方法（過(guò)濾、離心、層析等），獲得與受體結(jié)合的標(biāo)記配體根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)合試驗(yàn)參數(shù)。 受體的調(diào)節(jié)在保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定性上發(fā)揮著重要的作用，機(jī)制比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)多種細(xì)胞或分子水平的調(diào)節(jié)作用，但放射受體結(jié)合試驗(yàn)可以從受體調(diào)節(jié)的最終結(jié)果和受體結(jié)合量的改變反映出各種對(duì)受體的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果直觀、可靠，常用語(yǔ)分析外源化學(xué)物對(duì)受體的調(diào)節(jié)作用。2.5.2 放射受體結(jié)合試驗(yàn)與受體的調(diào)節(jié) 上行調(diào)節(jié)：受體結(jié)合試驗(yàn)可以反映

15、外源化學(xué)物對(duì)特定受體的調(diào)節(jié)作用，如果這種效應(yīng)表現(xiàn)為受體結(jié)合量的增加，稱(chēng)為上行調(diào)節(jié)或受體的增敏作用。 上行調(diào)節(jié)通常是通過(guò)增加相關(guān)受體的基因表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)e.g：神經(jīng)系統(tǒng)中，突觸傳遞的減弱可使把神經(jīng)元上的有關(guān)受體呈代償性增加。2.5.2 放射受體結(jié)合試驗(yàn)與受體的調(diào)節(jié) 下行調(diào)節(jié)：如果配體與受體的相互作用導(dǎo)致受體結(jié)合量的減少，則稱(chēng)為下行調(diào)節(jié)或受體的脫敏調(diào)節(jié)。 下行調(diào)節(jié)的機(jī)制不同于上行調(diào)節(jié)，這是由于配體與受體的結(jié)合促使受體發(fā)生內(nèi)移或使受體隱沒(méi)，其結(jié)果是減少受體與配體的接觸。因此，在長(zhǎng)期接觸外源化學(xué)物的情況下，機(jī)體反應(yīng)的敏感性可能降低，出現(xiàn)對(duì)化學(xué)物的耐受現(xiàn)象。2.5.2 放射受體結(jié)合試驗(yàn)與受體的調(diào)節(jié) 基因的差

16、異表達(dá)在細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育以及細(xì)胞的損傷、死亡等各種生命現(xiàn)象中扮演著極其重要的角色，一種細(xì)胞不同于另一種細(xì)胞，在很大程度上正式由于所表達(dá)的基因不同。因此，基因表達(dá)的改變必然必然會(huì)倒是細(xì)胞的功能的異常。2.5.3差異基因表達(dá)的檢測(cè) 研究基因的差異表達(dá)不僅可以闡明特定基因的功能，同時(shí)可以分子外界因素（物理性和化學(xué)性）與特定基因的關(guān)系。許多外源化學(xué)物可以通過(guò)特定受體的介導(dǎo)作用，最終導(dǎo)致表達(dá)的改變。 因此，分析基因的差異表達(dá)對(duì)于闡明受體介導(dǎo)的毒性作用機(jī)制具有重要意義。2.5.3差異基因表達(dá)的檢測(cè) 3.受體的研究歷史1 1、1919世紀(jì)末：受體概念世紀(jì)末：受體概念 2 2、2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代：實(shí)

17、體研究年代：實(shí)體研究3 3、2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代：分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)展推進(jìn)受年代：分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)展推進(jìn)受 體研究體研究 基因克隆技術(shù)推出受體的一級(jí)結(jié)構(gòu) 定點(diǎn)致突變技術(shù)研究受體的結(jié)構(gòu)和功能 Goldstein 和 Brown 對(duì) LDLR（低密度蛋白受體）與 FH（家族性膽固醇血癥）關(guān)系的研究揭開(kāi)受體分子病理學(xué)的序幕； 發(fā)現(xiàn)多種重要疾病，如心血管病、腫瘤、糖尿病、免疫功能異常、神經(jīng)精神疾病有受體的異常。 4、近年來(lái)：受體三維結(jié)構(gòu)闡明、近年來(lái)：受體三維結(jié)構(gòu)闡明 揭示受體與配體相互作用機(jī)制 闡明受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制3.受體的研究歷史 鹵代芳烴與芳烴受體過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體雌激素干擾物

18、與雌激素受體抗雄激素與雄激素受體4.幾種細(xì)胞內(nèi)受體與外源化合物的毒作用機(jī)制 受體是通過(guò)與外源化學(xué)物相互作用，改變信號(hào)傳遞過(guò)程，來(lái)干擾細(xì)胞功能的；有些受體生理功能及其內(nèi)源性配體已經(jīng)明確，有的目前還未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)源性配體；但外源化學(xué)物可以作為激動(dòng)劑或拮抗劑影響其功能，因此便以化學(xué)物來(lái)命名這類(lèi)受體，如芳烴受體。 鹵代芳烴是廣泛存在的環(huán)境污染物，如二惡英、多氯聯(lián)苯等，其在環(huán)境中難于降解，且脂溶性極高，易產(chǎn)生生物蓄積和生物放大作用。鹵代芳烴的健康危害包括促癌作用、致畸作用、免疫毒性、皮膚毒性、酶活性誘導(dǎo)、干擾內(nèi)分泌平衡以及影響細(xì)胞生長(zhǎng)、分化等效應(yīng)。 盡管此類(lèi)效應(yīng)具有多樣性，且有動(dòng)物品系和組織器官的特異性，但

19、其分子作用機(jī)制具有共性，即誘導(dǎo)基因的表達(dá)。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 鹵代芳烴通過(guò)與胞漿中一種受體蛋白高親和地結(jié)合而導(dǎo)致生物學(xué)效應(yīng)，成這種受體為芳烴受體（Ah受體）。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 4.1.1芳烴受體的配體 外源性配體通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，與芳烴受體結(jié)合。目前發(fā)現(xiàn)的具有高親和力的芳烴受體的配體均為平面的疏水性分子，其結(jié)構(gòu)能適應(yīng)受體結(jié)合位點(diǎn)的袋裝結(jié)構(gòu)。一些結(jié)構(gòu)上與經(jīng)典配體不同的化學(xué)物質(zhì)，也能激活芳烴受體，誘導(dǎo)細(xì)胞色素P4501A1，但與受體的親和力并不高，如苯并咪唑類(lèi)藥物。推測(cè)很可能存在芳烴受體的天然配體或內(nèi)源性配體。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 4.1.2芳烴受體的結(jié)構(gòu) 細(xì)胞中的芳烴受體復(fù)

20、合物（含兩分子熱休克蛋白、hsp90）是以四聚體的形式存在的。hsp作為一種侶伴蛋白，能使芳烴受體蛋白保持特定的折疊狀態(tài)，以適應(yīng)與配體的結(jié)合。因此，hsp90是芳烴受體發(fā)揮正常生理功能所必須的。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 在芳烴受體的氨基端可能存在一阻抑物區(qū)域，改區(qū)域的缺乏將導(dǎo)致芳烴受體與和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二聚體直接與DNA結(jié)合，即所謂的組成性結(jié)合。 在芳烴受體的羧基端，具有富含谷氨酰胺的反式激活結(jié)構(gòu)域，參與芳烴受體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄激活過(guò)程。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 4.1.3芳烴受體對(duì)細(xì)胞色素P4501A1的誘導(dǎo) 鹵代芳烴類(lèi)或多環(huán)芳烴與胞漿內(nèi)芳烴受體結(jié)合后，釋放出hsp90及其他蛋白，暴露芳烴受體中與核

21、內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的結(jié)構(gòu)域，促使配體-芳烴受體復(fù)合物向胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移。進(jìn)入核內(nèi)后受體復(fù)合物與位于核內(nèi)的核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ARNT形成二聚體，該結(jié)果有利于與DNA形成穩(wěn)定的結(jié)合。但ARNT并未參與芳烴受體的核轉(zhuǎn)運(yùn)，其與名稱(chēng)并不符合。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 配體-芳烴受體ARNT復(fù)合物與CYPIAI基因上有的“二惡英反應(yīng)元件（DREs）結(jié)合，可激活附近的親電子，增強(qiáng)CYPIAI基因的轉(zhuǎn)錄。一般認(rèn)為，芳烴受體復(fù)合物與DRE的結(jié)合可以使DNA發(fā)生扭曲，消除核小體對(duì)啟動(dòng)子的抑制作用，結(jié)果使基因轉(zhuǎn)錄增加。4.1鹵代芳烴與芳烴受體 過(guò)氧化物酶體（peroxisome）是一種單層膜的細(xì)胞器，比其他細(xì)胞器發(fā)現(xiàn)較晚，除哺乳動(dòng)物紅細(xì)

22、胞外，一般存在于各種真核細(xì)胞中。 過(guò)氧化物酶體除含有線粒體中的脂肪酸-氧化系統(tǒng)外，還含有與氧化代謝有關(guān)的酶，如過(guò)氧化氫酶。過(guò)氧化物酶體的數(shù)量、大小及酶組成隨組織不同而異，其過(guò)氧化物酶可氧化長(zhǎng)鏈脂肪酸。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.1過(guò)氧化物酶體增值劑 某些化學(xué)物質(zhì)暴露能引起動(dòng)物機(jī)體細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體數(shù)量增加，這些化學(xué)物稱(chēng)為：過(guò)氧化物酶體增殖劑”（peroxisome proliferator，PP ）。PP除引起過(guò)氧化物酶體增殖外，可誘導(dǎo)嚙齒類(lèi)過(guò)氧化物酶體中的酶發(fā)生改變，使其標(biāo)志酶（過(guò)氧化氫酶）升高，還可引起含氮化合物代謝的關(guān)鍵酶（尿酸氧化酶）活性升高20-30倍。4.2過(guò)氧化

23、物酶體增值劑及其激活受體 過(guò)氧化物酶體增值劑約有百余種，包括脂肪酸衍生物、鄰苯二甲酸酯、某些除草劑、藥物及其相關(guān)激素。過(guò)氧化物酶體增值劑的致癌活性與其促進(jìn)過(guò)氧化物酶體增值的作用明顯相關(guān)，其主要靶器官是肝臟。此外，過(guò)氧化物酶體增值劑對(duì)睪丸、甲狀腺、腎、腸、腎上腺、心臟和褐色脂肪組織也同樣有作用，引起形態(tài)結(jié)構(gòu)和生化功能的改變。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.2過(guò)氧化物酶體增值劑激活受體 結(jié)構(gòu)不同的PP能激活同一類(lèi)受體，稱(chēng)為過(guò)氧化物酶增值劑激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR），PPAR屬于核受體超家族，其結(jié)構(gòu)與該家庭

24、的其他受體（如類(lèi)固醇激素受體）相同，類(lèi)固醇被分泌出來(lái)以后，進(jìn)入血液與血漿中的運(yùn)載蛋白結(jié)合并被輸送到靶細(xì)胞，與靶細(xì)胞內(nèi)的高親和力的激素受體特異性結(jié)合。結(jié)合了配體的受體就有了與DNA反應(yīng)的能力，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為激活。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 各種類(lèi)型的類(lèi)固醇受體都有一個(gè)共同的結(jié)構(gòu)-高度保守的中央鋅指蛋白區(qū)，使受體結(jié)合在特定的DNA序列上，從而激活靶基因的轉(zhuǎn)錄。在這個(gè)保守的DNA結(jié)合區(qū)，少數(shù)幾個(gè)氨基酸的微小變化決定著識(shí)別哪個(gè)DNA元件、最終那個(gè)靶基因被受體激活。由幾十個(gè)基因編碼的這類(lèi)受體（包括孤兒受體），能與大量的小分子（如中間代謝產(chǎn)物、外源性活性物質(zhì)）相結(jié)合，調(diào)節(jié)某些靶基因的表達(dá)。4.2

25、過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 關(guān)于類(lèi)固醇受體的亞細(xì)胞定位，目前有兩種觀點(diǎn)： 一是類(lèi)固醇作用的兩部模式，即某些類(lèi)固醇激素如糖皮質(zhì)激素進(jìn)入細(xì)胞后首先與胞漿中的特異受體結(jié)合并使其激活，在轉(zhuǎn)入核內(nèi)與DNA發(fā)生作用； 另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，未與類(lèi)固醇激素結(jié)合的受體全部存在于核內(nèi)，因而不存在受體由核內(nèi)的轉(zhuǎn)位作用。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 近年來(lái)，主要的類(lèi)固醇激素受體的cDNA均已被克隆和測(cè)序，研究證明，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上是相似的，這樣一類(lèi)反式作用因子或轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白家族叫做類(lèi)固醇激素受體超家族。除了類(lèi)固醇激素受體外，這個(gè)超家族還包括在結(jié)果上相似的甲狀腺激素受體、維生素D3受體、維甲酸受體及其他一些為發(fā)現(xiàn)配

26、體的孤兒受體。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 PPAR包括PPAR、PPAR和PPAR幾種異構(gòu)體，大量事實(shí)正是PPAR在不同物種具有同源性。不過(guò)，除了PPAR的共同特征以外，這些受體在主旨中的表達(dá)類(lèi)型、對(duì)不同配體的反應(yīng)以及某些生理功能方面還存在明顯的差異。此外，PPAR在種間和種內(nèi)尋找存在著某些差異。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 PPAR調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化、脂代謝，并具有胰島素敏感性，在脂和脂蛋白代謝中起著重要作用。PPAR的各同源異構(gòu)件在功能上存在很大的差別。 例如，細(xì)胞培養(yǎng)和小鼠基因表達(dá)意志研究表明，PPAR與脂代謝相關(guān)。 PPAR在脂肪細(xì)胞分化中有一定的作用，PPAR能使培養(yǎng)

27、的成纖維細(xì)胞分化為脂肪細(xì)胞，而PPAR則沒(méi)有這種作用。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 內(nèi)源性配體和外源性配體與PPAR結(jié)合產(chǎn)生的效應(yīng)不完全相同。 如抗糖尿病藥物BRL49653與PPAR的結(jié)合對(duì)藥物生物活性有作用，其親和力很高，但它不是體內(nèi)的天然化合物，也不可能在脂肪細(xì)胞分化過(guò)程中取代PPAR-的內(nèi)源性激活劑。 此外，PPAR在過(guò)氧化物酶體增值和PP誘導(dǎo)的脂肪酸降解中起著關(guān)鍵作用。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.3 PP與PPAR結(jié)合具有以下特點(diǎn)：在細(xì)胞培養(yǎng)中，各種PP甚至結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的過(guò)氧化物酶體增殖劑，如三氯乙酸也能激活PPAR；外源性PP的輕微增加可能引起受體活性顯著增加

28、，期增加的幅度比內(nèi)源性激活劑的效應(yīng)大得多；PP與PPAR的相互作用呈線性關(guān)系，即使很低濃度的PP也能與PPAR發(fā)生作用，此即提示極低劑量的化合物也有其生物學(xué)效應(yīng)；PPAR與PP結(jié)合的特異性比其他類(lèi)固醇受體與配體的特異性低得多。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 人工合成的羧基化合物并不產(chǎn)生全新的信號(hào)，但它們可以模擬已經(jīng)存在的生理調(diào)節(jié)信號(hào)。它們與內(nèi)源性PP不同，因?yàn)樗鼈兊目山到庑员葍?nèi)源性化合物差，因此推測(cè)，它們產(chǎn)生信號(hào)時(shí)間比內(nèi)源性PP要長(zhǎng)得多；脂代謝的某些中間產(chǎn)物是過(guò)氧化物酶體增值劑，如生理?xiàng)l件下存在的脂肪酸也能激活PPAR。在細(xì)胞培養(yǎng)中，那些分解代謝較慢的脂肪酸衍生物，如-碳被硫原子取代的脂

29、肪酸衍生物更能激活PPAR，它們?cè)隗w內(nèi)刺激過(guò)氧化物酶體增值劑的作用也比其他脂肪酸衍生物強(qiáng)；4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.4過(guò)氧化物酶體增值劑的作用機(jī)制 至今已發(fā)現(xiàn)的約100余種PP，都能與PPAR結(jié)合。通過(guò)PPAR產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)在缺乏PPAR的動(dòng)物體內(nèi)，祛脂已酸（一種PP），不能誘導(dǎo)出正常小鼠對(duì)PP產(chǎn)生的效應(yīng)，包括肝大、過(guò)氧化物酶體增值或誘導(dǎo)編碼脂肪酸代謝酶類(lèi)的PPAR靶基因表達(dá)。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.4.1 PP對(duì)脂代謝的調(diào)節(jié) PP與PPAR結(jié)婚并將其激活，被PP激活的PPAR同另一種核受體-類(lèi)維生素AX受體結(jié)合形成異二聚體，此二聚體與靶基因

30、DNA上的PPAR反應(yīng)元件結(jié)合，從而調(diào)節(jié)該基因的表達(dá)，這種PPAR反應(yīng)元件首先在過(guò)氧化物酶體-氧化的關(guān)鍵酶乙酰CoA氧化酶基因中發(fā)現(xiàn)，后來(lái)在過(guò)氧化物酶體脂肪酸-氧化途徑中其他基因，以及編碼細(xì)胞色素P450s的基因中也發(fā)現(xiàn)了相似的反應(yīng)元件。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.4.2 PP對(duì)嚙齒類(lèi)的致癌作用 PPAR是PP在細(xì)胞內(nèi)的作用靶點(diǎn)，也是PP致癌或肝臟增生的關(guān)鍵調(diào)節(jié)物。PP的致肝癌活性與它們激活PPAR、調(diào)節(jié)靶基因的能力相關(guān)。PP沒(méi)有明顯的致突變作用，是非遺傳毒性致癌物，且只作用于促癌期和進(jìn)展期。PP能通過(guò)PPAR改變基因表達(dá)而引起某些酶活性的改變，如雨脂肪酸-氧化、-羥化有關(guān)的

31、酶，從而產(chǎn)生引起細(xì)胞算上和細(xì)胞通訊信號(hào)分子的改變，最終引起細(xì)胞增殖和癌癥的發(fā)生。 4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.2.4.3 PP與人類(lèi)健康 目前還難以確定PP對(duì)嚙齒類(lèi)的這些有害效應(yīng)是否也存在于人類(lèi)，對(duì)人類(lèi)危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià)應(yīng)該考慮： PPAR是否介入PP的有害效應(yīng)；人類(lèi)PPAR與嚙齒類(lèi)PPAR的同源程度如何；嚙齒類(lèi)PPAR靶基因和人類(lèi)PPAR靶基因之間是否具有同源性；外源性PP在人體內(nèi)是否能達(dá)到足以激活PPAR的水平。4.2過(guò)氧化物酶體增值劑及其激活受體 4.3.1 內(nèi)分泌干擾物概述 內(nèi)分泌干擾物（endocrine disruptors，EDCs）是指能模擬或拮抗體內(nèi)天然激素生理作用的

32、外源化學(xué)物。 許多環(huán)境化學(xué)物能迷你或干擾動(dòng)物體的內(nèi)分泌機(jī)能，這些化學(xué)物對(duì)動(dòng)物的雌激素、甲狀腺素、腎上腺素、去甲腎上腺素、睪酮等呈現(xiàn)顯著的干擾效應(yīng)，臨床表現(xiàn)以生殖障礙、出生缺陷、發(fā)育異常、代謝紊亂以及某些癌癥為特征。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 4.3.1 內(nèi)分泌干擾物概述 根據(jù)這些內(nèi)分泌干擾物干擾內(nèi)分泌腺或技術(shù)的種類(lèi)的不同，分為環(huán)境雌激素、環(huán)境抗雄激素、環(huán)境甲狀腺干擾物等。其大多數(shù)為脂溶性，半衰期長(zhǎng)，可在體內(nèi)蓄積、濃度增大，從而增大了細(xì)胞的生物利用率，且動(dòng)物和人類(lèi)的環(huán)境EDCs暴露水平可高出體內(nèi)天然激素的成百上千倍。此外，多種環(huán)境雌激素間存在著協(xié)同效應(yīng)，有時(shí)可達(dá)到單獨(dú)作用時(shí)的1000倍以上。

33、這種協(xié)同作用可能有著深遠(yuǎn)的意義。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 4.3.2 雌激素干擾物與雌激素受體的作用能模擬或拮抗體內(nèi)天然雌激素的外源化學(xué)物叫環(huán)境雌激素干擾物；雌激素干擾物可分為環(huán)境雌激素拮抗物和環(huán)境雌激素兩類(lèi)。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 環(huán)境雌激素有些化學(xué)物具有雌激素活性或抗雄激素效應(yīng)，稱(chēng)為”環(huán)境雌激素“。包括：合成藥物，如二乙基乙烯雌酚；植物雌激素，如異黃酮；某些霉菌毒素，如玉米赤霉烯酮；環(huán)境化學(xué)物污染物，如多氯聯(lián)苯、烷基酚、二苯烷烴、有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑和除草劑以及某些金屬（鉛、鎳）等。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 環(huán)境雌激素拮抗物 環(huán)境雌激素拮抗物通過(guò)干擾雌激素受體的功能及雌二醇（E

34、2）合成等而阻礙雌激素的作用，起作用機(jī)制是多種多樣的。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 第一類(lèi)，對(duì)雌激素受體具有很強(qiáng)的親和力，能與E2競(jìng)爭(zhēng)雌激素受體，但不能使該受體激活，從而阻礙E2通過(guò)雌激素受體對(duì)靶基因的調(diào)節(jié)作用，如ICI164384（農(nóng)藥）和它莫西芬（抗雌激素藥物）能取代天然配體E2，競(jìng)爭(zhēng)性地與雌激素受體結(jié)合，并使E2-受體復(fù)合物誘導(dǎo)基因表達(dá)的作用降低。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 第二類(lèi)，可影響雌激素受體的數(shù)量或配體受體復(fù)合物與靶基因的結(jié)合，如TCDD和PCBs能引起雌激素受體的下調(diào)，削弱靶細(xì)胞對(duì)E2D的反應(yīng)性，而且通過(guò)干擾E2-雌激素受體同DNA的結(jié)合來(lái)干擾E2對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。4.3

35、雌激素干擾物與雌激素受體 第三類(lèi)，影響E2合成，如氨基導(dǎo)眠能（一種芳香酶抑制劑）是用于治療轉(zhuǎn)移性雌激素依賴(lài)乳腺癌的藥物，能阻止睪酮向E2的轉(zhuǎn)變。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 雌激素受體屬于類(lèi)固醇受體超家族，其功能是作為被配體激活的轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)雌激素效應(yīng)，調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和細(xì)胞組織分化等。環(huán)境雌激素（配體）必須進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，與雌激素受體結(jié)合形成配體-受體復(fù)合物，以二聚體的形式結(jié)合到DNA的雌激素反應(yīng)元件上。在雌激素受體發(fā)揮其調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄活性的過(guò)程中，雌激素受體的關(guān)鍵氨基酸絲氨酸殘基以及一或多個(gè)絡(luò)氨酸殘基的磷酸化起著重要的作用。4.3雌激素干擾物與雌激素受體 除了雌激素受體的配體激活途徑外，還有通過(guò)蛋白激酶激活的非配體途徑。 如：用生長(zhǎng)因子（上皮生長(zhǎng)因子、類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子-1等）處理細(xì)胞，使雌激素受體發(fā)生磷酸化，磷酸化受體進(jìn)入核內(nèi)并結(jié)