臨床上課致突變作用

1、關(guān)于臨床上課致突變作用第1頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四2 DNA轉(zhuǎn)錄 翻譯 復(fù)制 逆轉(zhuǎn)錄 RNA復(fù)制 RNA蛋白質(zhì)生物物種通過各種繁殖方式保證生命的延續(xù)，使親代的性狀在子代中得到體現(xiàn)，稱為遺傳（heredity）。為什么子女與父母非常相象？第一節(jié) 概 述第2頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四3變異（variation） 在親子之間或子代個體之間出現(xiàn)不同程度的差異，稱為變異。 親代個體雜交，基因重組； 基因突變，新基因產(chǎn)生； 染色體組成或細(xì)胞質(zhì)發(fā)生變化 掌 握第3頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四4突變（mutation）是

2、指遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及其引起的變異，即生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生了突然的、根本的、遺傳的變化，因為這種變化起源于基因和染色體，因此，是可遺傳的變異。 自發(fā)突變 (spontaneous mutation) 誘發(fā)突變 (induced mutation)掌 握第4頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四5突變誘發(fā)突變自發(fā)突變 ：物種進(jìn)化人類健康危害新品種培育、選擇、改良發(fā)生過程長，頻率低發(fā)生過程短，頻率高；可為人類利用，也可能對人有害第5頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四6第6頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四7第7頁，共72頁，2022年，

3、5月20日，17點(diǎn)5分，星期四81. 化學(xué)物質(zhì)天然存在的致突變物：如黃曲酶毒素、亞硝胺等環(huán)境中的致突變因素第8頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四9人工合成的致突變物 抗癌藥物：如環(huán)磷酰胺等 烷化劑：如環(huán)氧乙烷、氮芥、硫芥等 有毒金屬：如六價鉻、有機(jī)汞等 農(nóng)藥：如樂果、敵百蟲等 食品添加劑：如奶油黃、胭脂紅、食用藍(lán)1號和2號等 其他：如多氯聯(lián)苯、氯乙烯、苯等第9頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四102、物理因素：電離輻射、溫度劇烈變化等第10頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四11 1986年4月26日，原蘇聯(lián)在烏克蘭境內(nèi)修建的切爾

4、諾貝利核電站發(fā)生爆炸并引起大火。該事故導(dǎo)致約噸的強(qiáng)輻射物嚴(yán)重泄露，造成了史無前例的放射性污染，其危害至今也未能完全消除。 切爾諾貝利事故增加兒童體內(nèi)DNA變異。在醫(yī)院接受治療的受輻射的孩子第11頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四123. 生物因素：病毒、基因工程等轉(zhuǎn)基因鮭魚(上)比同年齡的野生鮭魚(下)重 11 倍 第12頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四13遺傳毒理學(xué)（genetic toxicology）研究化學(xué)、物理因素對遺傳物質(zhì)（DNA）及活細(xì)胞遺傳過程的作用，以及人類接觸致突變物可能引起的健康效應(yīng)的學(xué)科。主要研究致突變作用機(jī)理 尋找敏感檢測

5、系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探究致突變物； 提出評價致突變物健康危害的方法。第13頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四14突變是致突變作用的后果致突變物（mutagen）：能引起突變的物質(zhì)，又稱誘變劑遺傳毒物（genotoxic agent）：因致突變物能引起遺傳物質(zhì)損傷，又稱其為遺傳毒物。致突變作用（mutagenesis）:是指外來因素特別是化學(xué)因子引起細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的能力，而且此種改變可隨同細(xì)胞分裂過程而傳遞。第14頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四15 DNA由脫氧核糖、磷酸及堿基組成，基本成分為四種核苷酸，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)遺傳學(xué)基礎(chǔ)1DNA與基因 A

6、: 腺嘌呤G: 鳥嘌呤C: 胞嘧啶 T: 胸腺嘧啶第15頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四16 在間期細(xì)胞的細(xì)胞核中，通過光鏡可見一種能被堿性染料著色的物質(zhì)，即染色質(zhì)（chromatin）。它由DNA、蛋白質(zhì)及少量的RNA 組成，形似串珠狀的復(fù)合體 2. 染色質(zhì)與染色體第16頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四17第17頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四183體細(xì)胞和生殖細(xì)胞 體細(xì)胞（somatic cell）多是二倍體（diploid）細(xì)胞，含有兩組完全相同的染色體，其遺傳損傷不會遺傳給下一代。 生殖細(xì)胞（germ cell）往

7、往是單倍體，其染色體改變可傳給下一代。第18頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四19第二節(jié)外源化學(xué)物致突變的類型第19頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四20突 變基因突變?nèi)旧w數(shù)目變化堿基置換移碼突變密碼子插入或丟失轉(zhuǎn) 換顛 換堿基插入堿基丟失非整倍體多倍性染色體畸變?nèi)笔А嗥?復(fù)倒 位易 位第20頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四21 基因突變?nèi)旧w畸變突變的類型染色體結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w數(shù)目改變熟 悉第21頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四2222一、基因突變(gene mutation) （1）堿基置換（b

8、ase substitution） 指某一堿基配對性能改變或脫落所致的突變。使其不能按正常規(guī)律與其相應(yīng)的堿基結(jié)合配對，從而引起DNA鏈中堿基配對的異常，此即堿基置換。第22頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四23錯誤配對的堿基在下一次DNA復(fù)制時按正常規(guī)律配對，于是原來的堿基對被錯誤堿基對所置換。 轉(zhuǎn)換(transition) 顛換(transvertion) 嘌呤置換另一嘌呤，或者是嘧啶置換另一嘧啶嘧啶換成嘌呤，或者嘌呤換成嘧啶第23頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四242移碼突變 指發(fā)生一對或幾對（三對除外）的堿基減少或增加，以致從受損點(diǎn)開始堿基序

9、列完全改變，形成錯誤的密碼，并轉(zhuǎn)譯成為不正常的氨基酸。 第24頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四25U:尿嘧啶A: 腺嘌呤G: 鳥嘌呤C: 胞嘧啶 T: 胸腺嘧啶第25頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四26地中海貧血第26頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四27 每一個中期染色體均由兩條染色單體構(gòu)成，每一條染色單體由一個DNA分子螺旋而成。 兩條染色單體互稱為姐妹染色單體。兩條染色單體通過一個著絲粒彼此連接。著絲粒將染色體分為兩臂，長臂（q）和短臂（p）。pq二、染色體畸變（chromosome aberration）第27頁，共

10、72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四28 缺失(deletion) 重復(fù)(duplication) 倒位(inversion) 易位(translocation) 染色體結(jié)構(gòu)異常的類型第28頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四29缺失（deletion）第29頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四30重復(fù)（duplication）第30頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四31易位（translocation）第31頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四32插入（insertion）第32頁，共72頁，20

11、22年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四33環(huán)狀染色體（circular chromosome） 染色體的臂間倒位 第33頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四34后果：穩(wěn)定的畸變(如倒位、易位)：染色體重排，可在機(jī)體或細(xì)胞群傳遞；不穩(wěn)定畸變（無著絲粒斷片、環(huán)狀染色體）：因喪失重要遺傳物質(zhì)或有絲分裂障礙致細(xì)胞死亡。第34頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四35整倍體(polyploid)和非整倍體(aneuploid)整倍體：染色體數(shù)目整組的變化，含有完整的染色體組。如：三倍體(3n)，四倍體(4n)非整倍體：染色體數(shù)目發(fā)生非整組的增減，是染色體組不完整的狀

12、態(tài)。 超二倍體：2n+1，2n+2 亞二倍體：2n-1染色體數(shù)目改變第35頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四36 發(fā)病率：1/800，1.25，以10億人口計，1.25 x 10億=125萬。 體征：智力發(fā)育不全，發(fā)育遲緩， 如寬眼距，低鼻梁，肌無力，肢體短小，及貫通手等常伴有四肢、五官、內(nèi)臟、皮膚等方面的異常。50%患者伴有先天性心臟病，是死亡的主要原因。白血病的發(fā)病率 高于常人20倍。 常染色體?。篋own （唐氏）綜合征-為21染色體47, XX, +21第36頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四37第37頁，共72頁，2022年，5月20日，1

13、7點(diǎn)5分，星期四38性染色體病：Turner 綜合癥（性腺發(fā)育不全）身材矮小 ，智力低下，外生殖器呈幼女型、性腺不發(fā)育 核型： 45，X第38頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四39第三節(jié) 化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果第39頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四40突變的DNA變化堿 基 錯 配平面大分子嵌入DNA鏈堿基類似物取代堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞1.二聚體形成DNA加合物形成DNA蛋白交聯(lián)物形成DNA鏈?zhǔn)軗p堿基損傷2.突變細(xì)胞分裂過程改變其它3.第40頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四41致突變物對機(jī)體的作用是通過靶細(xì)胞的突

14、變來實現(xiàn)的。 1. 體細(xì)胞突變的后果 腫瘤形成、衰老、動脈粥樣硬化及畸形等； 2. 生殖細(xì)胞突變的后果 生殖毒性、遺傳性疾病，基因負(fù)荷增加、變異等。致死性突變： （妊娠最初3個月自然流產(chǎn)中有60%有染色體畸變 ）；非致死性突變。 從毒理學(xué)的角度，不論突變的后果如何，均應(yīng)將致突變作用視為毒性作用的表現(xiàn)。 突變的后果重點(diǎn)第41頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四42突變的后果重點(diǎn)第42頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四43第四節(jié) 機(jī)體對致突變作用的影響第43頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四44一、DNA損傷的修復(fù)光復(fù)活“適應(yīng)性”反應(yīng)

15、切除修復(fù)呼救性修復(fù)（SOS）復(fù)制后修復(fù)第44頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四45突 變遺傳物質(zhì)終致突變物質(zhì)DNA解毒第45頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四46第五節(jié) 觀察外源化學(xué)物致突變作用的基本方法第46頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四47致突變試驗的目的（1）檢測外源化學(xué)物的致突變性，預(yù)測其對哺乳動物和人的致癌性；（2）檢測外源化學(xué)物對哺乳動物生殖細(xì)胞的遺傳毒性，預(yù)測其對人類的遺傳危險性。第47頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四48致突變作用的基本原理： 將化合物與生物測試系統(tǒng)接觸，然后觀察該生物

16、系統(tǒng)是否發(fā)生致突變性檢測指標(biāo)的改變，以判定其是否具有致突變性。凡能使生物測試系統(tǒng)發(fā)生突變的化合物，即可認(rèn)為具有致突變作用。第48頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四49一、觀察項目的選擇致突變試驗遺傳學(xué)終點(diǎn)(Genetic endpoint) 試驗觀察到的現(xiàn)象所反應(yīng)的各種事件的統(tǒng)稱。1、基因突變；2、染色體畸變；3、染色體組畸變；4、DNA原始損傷（DNA完整性改變（斷裂、交聯(lián)、加合物形成）；DNA重排或交換）。重點(diǎn)第49頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四50* 選擇致突變試驗的配套（test battery）原則： 1.先短期，后長期；先體外，后體內(nèi)

17、。 2.基因突變與染色體畸變兼顧；多種遺傳學(xué)終點(diǎn)兼顧; 3.體細(xì)胞與生殖細(xì)胞兼顧;多種物種兼顧。第50頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四51* 試驗結(jié)果綜合分析 1.結(jié)果一致與不一致的情況； 2.試驗劑量的選擇是否恰當(dāng)。第51頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四52 基因突變試驗： 鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗（Ames試驗 ）、哺乳動物細(xì)胞基因突變試驗 。染色體畸變試驗： 染色體分析 、微核試驗 。DNA損傷試驗 ： 姐妹染色單體交換(SCE)試驗 、單細(xì)胞凝膠電泳實驗（SCGE）二、常用的致突變試驗重 點(diǎn)第52頁，共72頁，2022年，5月20日，1

18、7點(diǎn)5分，星期四53Ames試驗 檢測受試物誘發(fā)鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株(his-)回復(fù)突變成野生型(his+)的能力。試驗菌株都有組氨酸突變(his-)，不能自行合成組氨酸，在不含組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上不能生長，回復(fù)突變成野生型后能自行合成組氨酸，可在最低營養(yǎng)平皿上生長成可見菌落。 第53頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四54計數(shù)最低營養(yǎng)平皿上的回變菌落數(shù)來判定受試物是否有致突變性 標(biāo)準(zhǔn)試驗菌株有四種：TA97和TA98檢測移碼突變, TA100檢測鹼基置換突變,TA102對醛、過氧化物及DNA交聯(lián)劑較敏感。 第54頁，共72頁，2022年，5月20日，17

19、點(diǎn)5分，星期四55 細(xì)菌回復(fù)突變試驗(Ames試驗) 鼠傷寒沙門氏菌原養(yǎng)型(his+)組氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株。(his-)正向突變回復(fù)突變代謝活化系統(tǒng)受試物第55頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四56陽性結(jié)果判定： 平均每皿回變菌落數(shù)為對照(自發(fā)回變菌落數(shù))的2倍及以上 可重復(fù)性，用一個相應(yīng)菌株重復(fù) (陰性全套菌株重復(fù))； 有劑量反應(yīng)關(guān)系。 試驗中注意設(shè)立陽性和陰性對照組。第56頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四57試驗的優(yōu)缺點(diǎn)： 檢出率較高、重現(xiàn)性好、簡便、快速、經(jīng)濟(jì)；使用S9，具有與體內(nèi)相似的代謝特點(diǎn)；固體、液體、氣體樣品均可檢測；微生物遺傳密碼

20、甚少；遠(yuǎn)不及哺乳動物；受試物需命中限定數(shù)目的靶基因，才能顯示致突變活性。第57頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四58微核試驗(Micronucleus test，MNT) 經(jīng)致突變物作用后，染色體無著絲點(diǎn)斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個染色體在細(xì)胞分裂的后期仍留在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個或幾個規(guī)則的次核，稱為微核。常用嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細(xì)胞(PCE)微核試驗，每個劑量組至少觀察5000個細(xì)胞。PCE是紅細(xì)胞成熟的一個階段，此時紅細(xì)胞的主核已排出，微核容易辯認(rèn). 第58頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四59微核試驗是觀察受試物能否產(chǎn)生微核的試驗。其

21、主要可檢出DNA斷裂劑和非整倍體誘變劑。 第59頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四60 單細(xì)胞凝膠電泳(single cell gel electrophoresis，SCGE)又稱彗星實驗(comet assay)，是近年發(fā)展起來的一種快速檢測哺乳動物細(xì)胞DNA損傷的實驗方法。單細(xì)胞凝膠電泳實驗（SCGE）第60頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四61細(xì)胞DNA不同損傷程度的彗星電泳圖 根據(jù)“彗星”尾部占頭部的大小百分比將細(xì)胞損傷分為：0 - 無損傷 95%第61頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四621. 原理 顯性致死是指在發(fā)

22、育中的生殖細(xì)胞（精子）在致突變物的作用下發(fā)生了染色體損傷，從而使受精卵在發(fā)育過程中死亡。由于發(fā)生在子 1 代，故稱為顯性致死。因此，可以利用這一原理來檢測化學(xué)物質(zhì)的致突變性。 該試驗是間接觀察生殖細(xì)胞染色體損傷的方法。顯性致死突變試驗 第62頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四632. 方法 選擇雄性成年動物(小鼠或大鼠)，并接觸受試物(6天或3個月)；與雌性動物(每周交換一批)同籠交配68周，同籠第1719天處死雌鼠并取出子宮進(jìn)行檢查(受孕情況，活胎數(shù)，早期死亡和晚期死亡胚胎數(shù))第63頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四64第64頁，共72頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)5分，星期四65 3. 結(jié)果分析 最主要的觀察指標(biāo)是早期胚胎死亡數(shù)，它