臨床上課致突變作用

關于臨床上課致突變作用2

DNA轉錄

翻譯

復制

逆轉錄

RNA復制

RNA蛋白質

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，2024年2月25日，星期天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，新基因產生；染色體組成或細胞質發(fā)生變化

掌握第3頁,共72頁，2024年2月25日，星期天4突變（mutation）是指遺傳結構本身的變化及其引起的變異，即生物體的遺傳物質發(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

(spontaneousmutation)

誘發(fā)突變

(inducedmutation)掌握第4頁,共72頁，2024年2月25日，星期天5突變誘發(fā)突變自發(fā)突變：物種進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，2024年2月25日，星期天6第6頁,共72頁，2024年2月25日，星期天7第7頁,共72頁，2024年2月25日，星期天81.化學物質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，2024年2月25日，星期天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、有機汞等農藥：如樂果、敵百蟲等食品添加劑：如奶油黃、胭脂紅、食用藍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，2024年2月25日，星期天102、物理因素：電離輻射、

溫度劇烈變化等

第10頁,共72頁，2024年2月25日，星期天11

1986年4月26日，原蘇聯(lián)在烏克蘭境內修建的切爾諾貝利核電站發(fā)生爆炸并引起大火。該事故導致約８噸的強輻射物嚴重泄露，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DNA變異。在醫(yī)院接受治療的受輻射的孩子第11頁,共72頁，2024年2月25日，星期天123.生物因素：病毒、基因工程等轉基因鮭魚(上)比同年齡的野生鮭魚(下)重11倍

第12頁,共72頁，2024年2月25日，星期天13遺傳毒理學

（genetictoxicology）研究化學、物理因素對遺傳物質（DNA）及活細胞遺傳過程的作用，以及人類接觸致突變物可能引起的健康效應的學科。主要研究致突變作用機理尋找敏感檢測系統(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，2024年2月25日，星期天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，又稱誘變劑遺傳毒物（genotoxicagent）：因致突變物能引起遺傳物質損傷，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因子引起細胞核中的遺傳物質發(fā)生改變的能力，而且此種改變可隨同細胞分裂過程而傳遞。第14頁,共72頁，2024年2月25日，星期天15

DNA由脫氧核糖、磷酸及堿基組成，基本成分為四種核苷酸，形成雙螺旋結構遺傳學基礎1．DNA與基因

A:腺嘌呤G:鳥嘌呤C:胞嘧啶

T:胸腺嘧啶第15頁,共72頁，2024年2月25日，星期天16

在間期細胞的細胞核中，通過光鏡可見一種能被堿性染料著色的物質，即染色質（chromatin）。它由DNA、蛋白質及少量的RNA組成，形似串珠狀的復合體2.染色質與染色體第16頁,共72頁，2024年2月25日，星期天17第17頁,共72頁，2024年2月25日，星期天183．體細胞和生殖細胞

體細胞（somaticcell）多是二倍體（diploid）細胞，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。

生殖細胞（germcell）往往是單倍體，其染色體改變可傳給下一代。第18頁,共72頁，2024年2月25日，星期天19第二節(jié)外源化學物致突變的類型第19頁,共72頁，2024年2月25日，星期天20突變基因突變染色體數(shù)目變化堿基置換移碼突變密碼子插入或丟失轉換顛換堿基插入堿基丟失非整倍體多倍性染色體畸變缺失、斷片重復倒位易位……第20頁,共72頁，2024年2月25日，星期天21

基因突變染色體畸變突變的類型染色體結構改變染色體數(shù)目改變熟悉第21頁,共72頁，2024年2月25日，星期天2222一、基因突變(genemutation)

（1）堿基置換（basesubstitution）

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)律與其相應的堿基結合配對，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，2024年2月25日，星期天23錯誤配對的堿基在下一次DNA復制時按正常規(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，2024年2月25日，星期天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，以致從受損點開始堿基序列完全改變，形成錯誤的密碼，并轉譯成為不正常的氨基酸。第24頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天26地中海貧血第26頁,共72頁，2024年2月25日，星期天27

每一個中期染色體均由兩條染色單體構成，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（chromosomeaberration）第27頁,共72頁，2024年2月25日，星期天28缺失(deletion)

重復(duplication)

倒位(inversion)

易位(translocation)……染色體結構異常的類型第28頁,共72頁，2024年2月25日，星期天29缺失（deletion）第29頁,共72頁，2024年2月25日，星期天30重復（duplication）第30頁,共72頁，2024年2月25日，星期天31易位（translocation）第31頁,共72頁，2024年2月25日，星期天32插入（insertion）第32頁,共72頁，2024年2月25日，星期天33環(huán)狀染色體（circularchromosome）

染色體的臂間倒位

第33頁,共72頁，2024年2月25日，星期天34后果：穩(wěn)定的畸變(如倒位、易位)：染色體重排，可在機體或細胞群傳遞；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或有絲分裂障礙致細胞死亡。第34頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天36

發(fā)病率：1/800，1.25‰，以10億人口計，1.25‰x10億=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，2024年2月25日，星期天37第37頁,共72頁，2024年2月25日，星期天38性染色體?。篢urner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，2024年2月25日，星期天39第三節(jié)化學毒物致突變作用

的機制及后果第39頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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結構改變或破壞1.二聚體形成DNA加合物形成DNA蛋白交聯(lián)物形成DNA鏈受損堿基損傷2.突變細胞分裂過程改變其它3.第40頁,共72頁，2024年2月25日，星期天41致突變物對機體的作用是通過靶細胞的突變來實現(xiàn)的。

1.體細胞突變的后果腫瘤形成、衰老、動脈粥樣硬化及畸形等；

2.生殖細胞突變的后果生殖毒性、遺傳性疾病，基因負荷增加、變異等。致死性突變：（妊娠最初3個月自然流產中有60%有染色體畸變）；非致死性突變。從毒理學的角度，不論突變的后果如何，均應將致突變作用視為毒性作用的表現(xiàn)。

突變的后果重點第41頁,共72頁，2024年2月25日，星期天42突變的后果重點第42頁,共72頁，2024年2月25日，星期天43第四節(jié)

機體對致突變作用的影響第43頁,共72頁，2024年2月25日，星期天44一、DNA損傷的修復光復活“適應性”反應切除修復呼救性修復（SOS）復制后修復第44頁,共72頁，2024年2月25日，星期天45突變遺傳物質終致突變物質＋DNA解毒第45頁,共72頁，2024年2月25日，星期天46第五節(jié)觀察外源化學物致突變

作用的基本方法第46頁,共72頁，2024年2月25日，星期天47致突變試驗的目的（1）檢測外源化學物的致突變性，預測其對哺乳動物和人的致癌性；（2）檢測外源化學物對哺乳動物生殖細胞的遺傳毒性，預測其對人類的遺傳危險性。第47頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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，然后觀察該生物系統(tǒng)是否發(fā)生致突變性檢測指標的改變，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，即可認為具有致突變作用。第48頁,共72頁，2024年2月25日，星期天49一、觀察項目的選擇致突變試驗遺傳學終點(Geneticendpoint)

——試驗觀察到的現(xiàn)象所反應的各種事件的統(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）。重點第49頁,共72頁，2024年2月25日，星期天50*

選擇致突變試驗的配套（testbattery）原則：

1.先短期，后長期；先體外，后體內。

2.基因突變與染色體畸變兼顧；多種遺傳學終點兼顧;3.體細胞與生殖細胞兼顧;多種物種兼顧。第50頁,共72頁，2024年2月25日，星期天51*試驗結果綜合分析

1.結果一致與不一致的情況；

2.試驗劑量的選擇是否恰當。第51頁,共72頁，2024年2月25日，星期天52

基因突變試驗：

鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（Ames試驗）、哺乳動物細胞基因突變試驗。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、單細胞凝膠電泳實驗（SCGE）二、常用的致突變試驗重點第52頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天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準試驗菌株有四種：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，2024年2月25日，星期天55細菌回復突變試驗(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-)正向突變回復突變代謝活化系統(tǒng)受試物第55頁,共72頁，2024年2月25日，星期天56陽性結果判定：

①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②可重復性，用一個相應菌株重復(陰性全套菌株重復)；③有劑量－反應關系。

試驗中注意設立陽性和陰性對照組。第56頁,共72頁，2024年2月25日，星期天57試驗的優(yōu)缺點：檢出率較高、重現(xiàn)性好、簡便、快速、經濟；使用S9，具有與體內相似的代謝特點；固體、液體、氣體樣品均可檢測；微生物遺傳密碼甚少；遠不及哺乳動物；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，2024年2月25日，星期天58微核試驗

(Micronucleustest，MNT)

經致突變物作用后，染色體無著絲點斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個染色體在細胞分裂的后期仍留在子細胞的胞質內，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胞(PCE)微核試驗，每個劑量組至少觀察5000個細胞。PCE是紅細胞成熟的一個階段，此時紅細胞的主核已排出，微核容易辯認.第58頁,共72頁，2024年2月25日，星期天59微核試驗是觀察受試物能否產生微核的試驗。其主要可檢出DNA斷裂劑和非整倍體誘變劑。第59頁,共72頁，2024年2月25日，星期天60

單細胞凝膠電泳(singlecellgelelectrophoresis，SCGE)又稱彗星實驗(cometassay)，是近年發(fā)展起來的一種快速檢測哺乳動物細胞DNA損傷的實驗方法。

單細胞凝膠電泳實驗（SCGE）第60頁,共72頁，2024年2月25日，星期天61細胞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胞損傷分為：0-無損傷<5%Ⅰ-輕度損傷5%-20%Ⅱ-中度損傷21%-40%Ⅲ-重度損傷41%-95%Ⅳ-完全損傷>95%第61頁,共72頁，2024年2月25日，星期天621.原理顯性致死是指在發(fā)育中的生殖細胞（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物質的致突變性。該試驗是間接觀察生殖細胞染色體損傷的方法。顯性致死突變試驗第62頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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6～8周，同籠第17～19天處死雌鼠并取出子宮進行檢查(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，2024年2月25日，星期天64第64頁,共72頁，2024年2月25日，星期天65

3.結果分析最主要的觀察指標是早期胚胎死亡數(shù)，它可以反映化合物致突變作用的強弱。