3/25/20231第四章非特異性靶器官毒作用3/25/20232概念：非特異性靶器官毒作用（non-organdirectedtoxicity）是指化學物被吸收后隨血流分布到全身各個組織器官，其發揮毒作用的部位不限于特定的某個或某些組織器官，機體的各細胞有均等的受損害機會的毒作用。非特異性靶器官毒作用主要表現為各種急性和慢性毒性、致癌性、遺傳毒性、發育毒性等。3/25/20233毒理學研究方法整體動物試驗體外試驗人體觀察流行病學研究一般毒性試驗特殊毒性試驗離體器官：心、肝、肺、腎、腦細胞：原代細胞、細胞株、細胞系細胞器：線粒體、微粒體、胞核急性、亞急性、亞慢性、慢性、皮膚和眼刺激性、致敏性等致突變致畸致癌發育與生殖毒性臨床毒理學研究：中毒事故的處理或治療志愿者研究：低濃度、短時間、可逆性描述流行病學研究：提出病因假說分析流行病學研究：驗證病因假說，明確因果關系3/25/20234第一節常規（一般）毒性常規毒性是指化學物以一定的劑量，按一定的接觸方式，經一定的接觸時間對生物體產生某種毒效應的能力。進入人類生態環境和人體密切接觸的物質，特別是新化學物，均需對其常規毒性進行觀察和評價，如新的食品添加劑、藥品、農藥、工業化學品等。3/25/20235根據接觸毒物的時間長短，常規毒性作用分為急性毒性(acutetoxicity)亞慢性毒性(subchronictoxicity)慢性毒性(chronictoxicity)根據毒物接觸時間長短所進行的觀察和評價毒效應的試驗分為急性毒性試驗亞慢性毒性試驗慢性毒性試驗。3/25/20236化學毒物常規毒性作用的研究意義：對防治外源化學物所致急慢性中毒，對毒理學安全性評價和危險度評定，以及制訂衛生標準等均具有十分重要的意義。3/25/20237我國對農藥、食品污染物、化妝品、和消毒劑等化學物毒性試驗期限試驗農藥食品污染物化妝品消毒劑亞急性亞慢性慢性1-4周3-6周大鼠18月小鼠24月短期90天同左同左至少90天至少6月90天6月-2年3/25/20238§1急性毒性作用一、急性毒性的概念二、急性毒性試驗的目的三、急性毒性設計原則四、化學物的急性毒性分級急性毒性作用3/25/20239一、急性毒性的概念急性毒性(acutetoxicity)是指機體(人或試驗動物)一次接觸或24小時內多次接觸化學物后在短期(最長到14天)內所產生的毒性效應。包括一般行為、外觀改變、大體形態變化以及死亡效應。最主要觀察指標是LD50急性毒性作用3/25/202310實驗動物接觸化學物的方式或途徑不同，“一次”的含義也有所不同經口和注射接觸，“一次”是指在瞬間將受試化學物輸入實驗動物體內經呼吸道吸入與經皮膚接觸，“一次”是指在一個特定的期間內實驗動物持續地接觸受試化學物的過程所以“一次”含有時間因素3/25/202311化學物使實驗動物發生中毒效應的快慢和劇烈的程度，可因所接觸的化學物的質與量不同而異。有的化學物在實驗動物接觸致死劑量的幾分鐘之內，就可發生中毒癥狀，甚至瞬間死亡。而有的化學物則在幾天后才顯現中毒癥狀和死亡，即遲發毒效應和死亡。3/25/202312二、急性毒性試驗的目的目的測試和求出毒物的致死劑量以及其他急性毒性參數，通常以LD50(半數致死劑量)或LC50(半數致死濃度)為最主要的參數，并以此劃分其急性毒性分級。通過觀察受試動物中毒表現、毒作用強度和死亡情況等，初步評價毒物對機體的毒效應特征、靶器官、劑量-反應(效應)關系和對人體可能產生的損害。急性毒性作用3/25/202313二、急性毒性試驗的目的目的為研究受試毒物的亞慢性、慢性毒性以及其他毒理試驗提供染毒劑量和觀察指標的選擇提供依據。為研究受試毒物毒效應機制提供線索。

急性毒性作用3/25/202314三、急性毒性試驗設計原則

保證隨機、均衡和重復的原則

(一)試驗動物[原則]：選擇對化學毒物的代謝和毒效應表現與人的反應盡可能一致的試驗動物。易于飼養，試驗操作方便。繁殖生育力較強，數量較大能夠保障供應價格較低，易于獲得動物。

常用實驗動物為大白鼠和小白鼠。急性毒性作用3/25/2023151．試驗動物的種屬和品系最好用兩種種屬的動物嚙齒類:小鼠、大鼠、豚鼠或家兔非嚙齒類：狗或猴。急性皮膚毒性試驗可選用成年大鼠、豚鼠或家兔，優先考慮白色家兔。而急性吸入毒性試驗和經口急性毒性試驗則優先考慮大鼠。急性毒性作用3/25/202316⒉試驗動物的年齡和體重：急性試驗動物不宜過老或過幼，通常要求選擇剛成年動物進行試驗，而且須是未曾交配和受孕的動物。例如：大鼠180～240g、小鼠18～25g、家兔2～2.5kg、豚鼠200～250g、狗10～15kg。同一批試驗動物體重變異范圍不應超過該批動物平均體重的20％。

急性毒性作用3/25/2023173.試驗動物的性別：急性毒性試驗的主要內容是求LD50，除特殊要求外，一般急性毒性試驗對動物性別要求為雌雄各半。如果在預試驗時發現化學毒物(如農藥)對雌、雄動物毒效應的敏感性有明顯差異，則應單獨分別求出雌性與雄性動物各自的LD50。如果試驗是為致畸試驗作準備，也可僅作雌性動物的LD50測試。

急性毒性作用3/25/2023184.動物數量與隨機分組：大、小鼠等小動物每組10只狗等大動物每組6只分組原則——隨機化原則對于不同的化學物測定應根據其相應的實驗規程確定實驗動物數量急性毒性作用3/25/202319在利用不同的方法測定化學物LD50時，實驗設計中對動物數的要求不同霍恩氏法測LD50時要求有4個劑量組，每組4或5只動物寇氏法、Bliss法測定則要求5-7個劑量組，每組10只動物或10只以上。急性毒性作用3/25/202320動物分組：均衡性和隨機性均衡性：要求各組動物的平均體重及體重的離散度盡可能一致。具體來說：（1）實驗動物的體重不應超過全體實驗動物平均體重的20%------控制離散度（2）每組之間的平均體重相差不超過10%------控制均衡性隨機性：每只動物分散到各組去的機會是均等的，以避免人為誤差。急性毒性作用3/25/2023216.實驗動物的預檢：選擇健康動物1~2周的適應期急性毒性作用3/25/2023225.禁食：經消化道染毒時，要求試驗前對動物禁食，以保證胃內無食物，減少食物對化學物毒性的干擾。大鼠、小鼠——隔夜禁食；染毒后禁食4h大動物——每日上午喂食前染毒染毒后繼續禁食2~4h，但在禁食時要保障飲水。急性毒性作用3/25/2023237.試驗動物的飼養環境恒定的溫度：22±3℃濕度：30~70%照度：晝夜各半飼料合格、飲水合格、墊料合格急性毒性作用3/25/202324（二）染毒途徑的選擇:

染毒途徑（exposureroutes）的選擇需考慮：模擬人在生活和生產環境中實際接觸受試物的途徑和方式；有利于不同化學物之間急性毒性大小的比較；受試物的性質和用途；各種受試物毒性評價程序的要求等。

最常用的染毒途徑為經口、經呼吸道、經皮及注射途徑。

急性毒性作用3/25/202325經口(胃腸道)接觸

:

（1）灌胃:空腹灌胃后2-3h復食

灌胃的體積：小鼠0.21.0ml/只或

0.10.5ml/10g

大鼠一次灌胃體積不超過

5ml/只家兔不超過10ml/2kg

狗不超過50ml/10kg

（2）吞咽膠囊

急性毒性作用3/25/202326經呼吸道接觸

:

在常溫常壓下為氣態或在生產過程中和生活過程中以蒸汽、氣溶膠、煙、粉塵狀態污染生產與生活環境空氣，此時就有可能經呼吸道吸入。吸入接觸分為兩種方式：靜式吸入動式吸入

急性毒性作用3/25/202327經皮膚接觸

:研究外援化學物經皮膚吸收應當盡量選擇皮膚解剖、生理與人類較近似的動物為對象，目前多選用家兔和豚鼠。但由于研究化學物經皮膚吸收的毒性（求經皮LD50）所需的實驗動物較多，使用家兔、豚鼠不夠經濟，也常用大鼠代替。急性毒性作用3/25/202328急性毒性作用經皮膚染毒程序給予受試物前24h，確定受試部位機械或化學脫毛，面積10-15%體表面積檢查去毛部位有無異常現象單位體重相同容積染毒，接觸時間與人實際接觸該化學物的時間相仿3/25/202329急性毒性作用經注射染毒常用實驗動物給予受試物的體積（ml）注射方式小鼠大鼠豚鼠兔狗腹腔肌肉靜脈皮下0.2-1.00.1-0.20.2-0.50.1-0.51-30.2-0.51-20.5-12-50.2-0.51-50.5-25-100.5-13-101-35-152-55-153-103/25/202330（三）染毒劑量與分組:

1．查閱文獻①了解化學毒物的結構式、分子量、常溫常壓下的狀態、熔點、沸點、密度、閃點、揮發度、蒸氣壓、水溶性和脂溶性等理化特性，生產批號及純度，雜質成分與含量等。②確定使用哪一種計算方法求LD50，然后再設計劑量分組。LD50的計算方法常用寇氏法、概率單位法、霍恩法等。急性毒性作用3/25/202331（三）染毒劑量與分組:

1．查閱文獻③找出與受試化學毒物結構與理化性質近似的化學物的毒性資料，并以文獻資料中相同的動物種系和相同接觸途徑所測得的LD50(LC50)值作為受試化學物的預期毒性中值。

急性毒性作用3/25/202332（三）染毒劑量與分組:2．預試驗

①設定以此預期值作為待測化學物的中間劑量組，并在該劑量的上下各設計l一2個劑量組作為預試驗劑量。②根據確定的劑量組進行染毒。③根據預試驗的死亡資料確定組距?？筛鶕韵鹿接嬎愠鰟┝糠纸M：

i=(lgLD90-lgLD10)／(n-1)或：i=(lgLD100-lgLD0)／(n-1)

式中i為組距(相鄰的兩個劑量組對數劑量之差)；

n為設計的劑量組數。急性毒性作用3/25/202333（三）染毒劑量與分組:3．正式試驗;

一般來說、根據試驗設計所選用的LD50計算方法來確定組數。例如幾率單位法、寇氏法一般設5～8個劑量組；霍恩法固定設4個劑量組。求得i值后．以最低劑量組(LD0或LD10)的對數劑量加上一個i值，即是第二個劑量組的對數劑量，依此類推直至最高劑量組，查各自的反對數即得出各組劑量的真實值。

123456LgLD0LgLD0+iLgLD0+2iLgLD0+3iLgLD0+4i???

急性毒性作用3/25/202334（四）毒性作用觀察1.中毒體征和發生過程觀察很多化學物在實驗動物接觸的初期往往先出現興奮現象，有的化學物在動物接觸的初期首先表現為抑制現象急性毒性作用3/25/202335（四）毒性作用觀察中毒表現觀察急性毒性作用3/25/202336（四）毒性作用觀察2.死亡情況和時間分布：計算LD50重點觀察和記錄每只動物死亡的時間，特別是最早出現死亡的時間以及各個劑量組動物的死亡數。分析中毒死亡時間的規律具有一定意義，可為深人研究化學物的毒作用機制提供參考。

急性毒性作用3/25/202337（四）毒性作用觀察

3.體重在觀察中毒癥狀的過程中，應同時觀察體重的變化。體重可以反映動物中毒后的整體變化。這有助于了解受試化學物所致的中毒效應是短暫的或較長期的效應。急性毒性作用3/25/202338（四）毒性作用觀察

3.病理檢查及其他指標:應當重視病理組織學檢查凡中毒死亡動物均應及時解剖和作病理組織學檢查，觀察臟器大小、外觀、色澤的變化，有無充血、出血、水腫或其它改變，對有改變的臟器做組織病理學檢查。對存活動物在觀察期結束后應做組織病理學檢查。根據試驗需要可進一步擴大觀察項目．如體溫、心電圖、腦電圖或進行某些生化指標測定等。急性毒性作用3/25/202339（五）觀察時間和周期測定外源化學物的LD50,一般要求計算實驗動物接觸化學物之后兩周（14天）內的總死亡數。對于一些速死性化學物求其LD50也可僅計算24小時的死亡率。急性毒性作用3/25/202340（五）觀察時間和周期有些速殺性化學物的24小時LD50與兩周LD50值往往沒有差別。但應注明是多少時間的LD50，以便于在進行毒性比較時有共同的基礎。急性毒性作用3/25/202341(五)半數致死量LD50的應用1.對化學物進行急性毒性分級2.評價化學物的急性毒性強弱3.比較化學物的急性毒性大小4.為其他毒理學試驗提供劑量參考急性毒性作用3/25/202342(六)經典急性毒性試驗的局限性1.消耗的動物量大2.獲得的信息有限3.測得的LD50僅僅是一個近似值4.在安全性評價中僅評價動物死亡和簡單的癥狀觀察是不夠的，更需要的是生理學、血液學及其它化驗檢查所提供的深入細致的毒性信息。急性毒性作用3/25/202343四、化學物的急性毒性分級急性毒性作用不論我國或國際上的急性毒性分級標準均存在不少缺點，因為它們主要是根據經驗確定，客觀性不足。目前還沒有全世界公認、統一的毒性分級標準3/25/202344四、化學物的急性毒性分級外源化學物急性毒性分級（WHO）毒性分級大鼠一次經口LD50(mg/kg)6只大鼠吸入4小時，死亡2~4只的濃度(ppm)兔經皮LD50(/mg/kg)對人可能致死的估計量g/kg總量(g/60kg)劇毒<1<10<5<0.050.1高毒1~10~5~0.05~3中等毒50~100~44~0.5~30低毒500~1000~350~5~250實際無毒5000~10000~2180~>15>1000急性毒性作用3/25/202345我國食品安全性毒理學評價程序的急性毒性分級急性毒性分級大鼠經口LD50(mg/kg)相當于人的致死劑量（g/人）6級(極毒)<10.055級(劇毒)1~500.54級(中等毒)51~50053級(低毒)501~5000502級(實際無毒)5001~150005001級(無毒)>150002500急性毒性作用3/25/202346一

亞慢性毒性作用：

亞慢性毒性的概念

亞慢性毒性試驗的目的

亞慢性毒性試驗的設計

二慢性毒性作用：

慢性毒性的概念

慢性毒性試驗的目的

慢性毒性試驗設計

§2亞慢性和慢性毒性試驗亞慢性和慢性毒性試驗3/25/202347(一)概念：

亞慢性毒性(subchronictoxicity)是指人或實驗動物連續接觸較長時間、較大劑量的外源化合物所引起的毒性效應。慢性毒性(chronictoxicity)是指人或實驗動物長期(甚至終生)反復接觸低劑量的化學毒物所產生的毒性效應。亞慢性和慢性毒性試驗一、亞慢性和慢性毒性試驗的概念、目的3/25/202348（二）試驗目的：

1.確定受試物亞慢性和慢性毒性的效應譜，對在急性及亞急性毒性試驗中發現的毒作用提供新的信息，并發現在急性及亞急性毒性試驗中未發現的毒作用；

2.研究受試物亞慢性和慢性毒作用的靶器官；

3.研究受試物亞慢性和慢性毒性劑量—反應(效應)關系，確定其觀察到有害作用的最低劑量(LOAEL)和未觀察到有害作用的劑量（NOAEL），提出此受試物的安全限量參考值;

亞慢性和慢性毒性試驗一、亞慢性和慢性毒性試驗的概念、目的3/25/202349（二）試驗目的：

4.研究受試物亞慢性和慢性毒性損害的可逆性;5.亞慢性毒性試驗為慢性毒性試驗的劑量設計及觀察指標選擇提供依據;6.確定不同動物物種對受試物亞慢性和慢性毒效應的差異，為將毒性研究結果外推到人提供依據。亞慢性和慢性毒性試驗一、亞慢性和慢性毒性試驗的概念、目的3/25/202350二、亞慢性和慢性毒性試驗設計

（一）實驗動物選擇

亞慢性和慢性毒性作用研究一般要求選擇兩種實驗動物，一種為嚙齒類，一種為非嚙齒類，如大鼠和狗，以便全面了解受試物的毒性特征。亞慢性和慢性毒性試驗3/25/202351二、亞慢性和慢性毒性試驗設計

（一）實驗動物選擇亞慢性和慢性毒性試驗

亞慢性毒性試驗

年齡：大鼠80~100g

狗8~12月小鼠10~15g數量：小動物≥20

大動物≥6性別：雌雄各半

慢性毒性試驗年齡：大鼠50~70g

狗<8月小鼠初斷乳數量：小動物≥40

大動物≥8性別：雌雄各半3/25/202352（二）實驗動物染毒期限：工業毒理學——3－6個月食品毒理學——6個月－1年環境毒理學——6個月－1年致癌試驗——接近或等于動物的預期壽命亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計3/25/202353（1）盡量和人類接觸途徑一致（2）亞慢性與慢性試驗接觸途徑相一致（3）染毒頻率：1次/天（4）染毒時間：每天上午經消化道：灌胃法、喂飼法、膠囊法經呼吸道：2-6h/day經皮膚亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計（三）實驗動物染毒方式3/25/202354亞慢性毒性的劑量選擇陰性對照組低劑量組中劑量組高劑量組急性毒性的閾劑量

1/20~1/5LD50組距：3~10倍，最低不小于2倍慢性毒性的劑量選擇陰性對照組低劑量組中劑量組高劑量組亞慢性閾劑量或其1/5~1/2

1/10

LD50組距：5~10倍，最低不小于2倍二、亞慢性和慢性毒性試驗設計（四）試驗分組和劑量設計亞慢性和慢性毒性試驗3/25/202355（五）觀察指標亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計3/25/2023561.一般綜合性觀察指標：外觀體征、行為活動體重：體重變化的表示方式，可將接觸組與對照組同期體重絕對增長的重量或體重百分增長率(以接觸化學物開始時動物體重為100%)進行統計和比較

亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計（五）觀察指標3/25/2023571.一般綜合性觀察指標：食物利用率：是指動物每食入100g飼料所增長的體重克數。分析比較接觸組與對照組食物利用率，有助于分析受試化學物對實驗動物的生物學效應

癥狀：實驗動物在接觸外來化合物過程中所出現的中毒癥狀及出現各癥狀的先后次序、時間均應記錄和分析亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計（五）觀察指標3/25/2023582.實驗室檢查：血常規、尿常規、血液生化指標等血象：包括紅細胞計數、白細胞計數和分類、血紅蛋白定量等

肝、腎功能的檢測：SGOT、SGPT、血清尿素氮、尿蛋白定性或定量、尿沉渣鏡檢等亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計（五）觀察指標3/25/2023593.系統尸解和病理學檢查：（1）臟器濕重、臟器系數（臟/體比值）（如肝/體比，即(全肝濕重/體重)100

）：實驗動物在不同年齡期，其各臟器與體重之間重量比值有一定規律，若受試化學物使某個臟器受到損害，則此比值就會發生改變，可以增大或縮小（2）病理學檢查：凡是在染毒過程中死亡的動物均應及時解剖，肉眼檢查后再進行病理組織學檢查。必要時作組織化學或電鏡鏡檢4.特異性指標：心電圖、血壓、電解質、微量元素等亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計（五）觀察指標3/25/202360亞慢性和慢性毒性試驗二、亞慢性和慢性毒性試驗設計3/25/202361第二節致癌性

一、Definitions:chemicalcarcinogenAcarcinogenisanagentwhoseadministrationtopreviouslyuntreatedanimalsleadstoastatisticallysignificantincreasedincidenceofneoplasmsofoneormorehistogenetictypesascomparedwiththeincidenceinappropriateuntreatedanimals.化學致癌物

能引起動物和人類腫瘤，增加其發病率或死亡率的化合物。3/25/202362chemicalcarcinogenesis

Theinductionorenhancementofneoplasiabychemicals.化學致癌作用

指化學致癌物在體內引起正常細胞發生良、惡性腫瘤的過程。3/25/202363腫瘤是一類嚴重影響人類健康和生命的疾病?惡性腫瘤已成為人類死亡的第一位或第二位原因，每年全世界約有700萬人死于癌癥?我國惡性腫瘤在各種死因中排列第二位，城市已排列首位

3/25/202364?腫瘤發生過程是宿主與環境之間發生復雜的、動態的相互作用過程重要的宿主因素----遺傳構成和健康狀況主要的環境因素----食物、環境污染、職業和生活方式（如飲食習慣、吸煙等）一般估計，80%～90%的人類腫瘤與環境有關，其中主要是化學因素腫瘤是可以預防的

3/25/202365?要降低腫瘤的發生率，首先必須識別、鑒定化學致癌因素和有害的生活方式，闡明其作用機理，然后采取措施加以防治研究化學致癌作用具有重要的作用

3/25/202366Classifications按化學性質分類按作用機制分類按作用結果分類一、化學致癌物的分類3/25/202367按化學性質分類目前世界上已知有1300多萬種合成的或已鑒定的化學物質，常見的或在使用中的有6.5萬～8.5萬種。常見的化學致癌物主要涉及以下11類化學物質(表4-4)。類別化學物例舉烷化劑類直接烷化劑芥子氣、氯甲甲醚、環氧乙烷、硫酸二乙酯間接烷化劑氯乙烯、苯、丁二烯、抗癌烷化藥物多環芳烴類苯并芘、二甲基苯蒽、二苯蒽、二甲基膽蒽、煤焦油、瀝青芳香胺類聯苯胺、乙萘胺、4-氨基聯苯、4-硝基聯苯金屬和類金屬鎳、鉻、鎘、鈹、砷亞硝胺及亞硝酰胺二甲基亞硝胺、二乙基亞硝胺、亞硝酰胺霉菌和植物毒素黃曲霉素、蘇鐵素、黃樟素結晶硅及石棉結晶硅及石棉嗜好品吸煙、嚼煙、檳榔、鼻煙、過量的酒精飲料食物的熱裂解產物雜環胺類如2-氨-3-甲基-咪唑喹啉、2-氨-3,4-甲基-咪唑喹啉藥物環磷酰胺、噻替派、已烯雌酚3/25/202368

按作用機制分類根據化學致癌物的作用方式分類：直接致癌物（directcarcinogens）間接致癌物（indirectcarcinogens）促癌物（promoterofcarcinoma）化學致癌物分類3/25/202369直接致癌物（directcarcinogen）

這類化合物進入機體后，不需體內代謝活化而直接與細胞生物大分子（DNA，RNA，蛋白質）作用而誘導細胞癌變。

各種致癌性烷化劑和金屬致癌物化學致癌物按作用機制分類3/25/202370間接致癌物（indirectcarcinogen）

這類化合物進入機體后需經細胞內微粒體混合功能氧化酶代謝活化后才具有致癌性。

多環芳烴類、芳香胺類、亞硝胺類、致癌性霉菌毒素和某些食物的熱裂解產物等化學致癌物按作用機制分類3/25/202371前致癌物近致癌物終致癌物代謝酶代謝酶前致癌物（precarcinogen）未經代謝活化的間接致癌物；近致癌物（proximatecarcinogen

）在體內經過初步代謝轉變為化學性質活潑但壽命短暫的間接致癌物；終致癌物（ultimatecarcinogen）

近致癌物進一步代謝活化，轉變為帶正電荷的親電子物質，能與DNA發生反應。3/25/202372促癌物(promoterofcarcinoma)

此類物質并無致癌性，但它可使化學物誘發突變細胞的克隆擴增，與致癌物共同作用，或在致癌物作用之后，這類物質反復作用于細胞，具有促進癌的發生或加速癌細胞發展成為癌組織的間接致癌作用。佛波酯(12-O-十四烷酰佛波醋酸酯，12-o-tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA)、巴豆油(crotonoil)、煤焦油中的酚類、鹵代烴、煙草中的某些成分等。化學致癌物按作用機制分類3/25/202373遺傳毒性致癌物（genotoxiccarcinogens）指進入細胞后與DNA共價結合，引起機體遺傳物質改變，導致癌變發生的化學物質。大多數化學致癌物非遺傳毒性致癌物（nongenotoxiccarcinogens）也稱表遺傳性致癌物（epigeneticcarcinogen），指不作用于機體遺傳物質的化學致癌物。主要是促進細胞過度增殖。

促癌劑、免疫抑制劑、石棉、激素化學致癌物按作用機制分類3/25/202374

按作用結果分類國際癌癥研究中心（IARC）Group1（對人類是致癌物）：HumanCarcinogen：Sufficientevidenceinhumans（clearcasualrelationshipbetweenexposureandcancer）.Examples：aflatoxin，benzene

Group2：(twoclassifications):Group2A（對人類很可能是致癌物）：

ProbableHumanCarcinogen：limitedevidenceinhumans.Examples：PCBs，second-handsmoke（passivesmoke）Group2B（對人類可能是致癌物）：

PossibleHumanCarcinogen：noevidenceinhumansbutsufficientevidenceinanimals化學致癌物分類3/25/202375Group3（現有證據不能對人類致癌性進行分類）：

NotClassifiableasaCarcinogen：limitedevidenceinanimalsintheabsenceofhumandata.Examples：urethane.Group4（對人類可能是非致癌物）：NotaHumanCarcinogen：negativeevidenceforcarcinogenicityinatleast2species.Humanevidenceisusuallyderivedfromoccupationaloraccidentalexposure.Example：asbestos.化學致癌物按作用結果分類（IARC分類）3/25/202376分類198719941997200020042007Group15063747895100Group2Group2A375056636668Group2B159209225235241246Group3381452480483497516Group4111111小計628775836861901931IARC評價的各類致癌因素的數量變化

化學致癌物按作用結果分類3/25/202377二、化學致癌機制

化學致癌作用是一個多因素、多基因參與的多階段過程

化學致癌物機體Ⅰ相反應（phaseⅠreaction）Ⅱ相反應（phaseⅡreaction）氧化反應（oxidation）還原反應（reduction）水解反應(hydrolysis）與谷胱甘肽結合與葡萄糖醛酸結合與硫酸結合化學致癌物的代謝活化3/25/202378黃曲霉毒素B1（aflatoxinAFB1）肝臟代謝脫甲基、羥化、環氧化反應羥化代謝產物與谷胱甘肽、葡萄糖醛酸、硫酸結合由尿和膽汁排出環氧化反應產物終致癌物黃曲霉毒素B1，2，3-環氧化物可與DNA脫氧鳥嘌呤第7位N結合形成加合物化學致癌物的代謝活化3/25/202379BayregionK-region多環芳烴（polycyclicaromatichydrocarbons，PAH）苯并（a）芘[benzo(a)pyrene，BP]代謝羥化、環氧化反應羥化代謝產物與谷胱甘肽結合排出環氧化反應主要終致癌物7，8-二醇9，10-環氧苯并（a）芘可與DNA結合化學致癌物的代謝活化3/25/202380N-亞硝胺（nitrosamines）二甲基亞硝胺（dimethynitrosamineDMA）代謝脫甲基、脫亞硝基反應脫亞硝基代謝P450催化下生成醛和胺脫甲基代謝終致癌物甲基碳鎓離子

可使核酸和蛋白質的親核部位甲基化化學致癌物的代謝活化3/25/202381

化學致癌物的代謝特點：以氧化過程為主，形成的終致癌物具有親電子性，能與DNA結合，造成DNA損傷，引起突變，誘發腫瘤可在多種組織、器官中進行，具有組織器官特異性，主要以肝臟為主人和動物對化學致癌物的代謝在種屬、品系、家族和個體上的差異與遺傳因素決定的代謝酶系的多態性有關，致癌物代謝酶的活性因人而異，個體間可相差30-100倍，個別的甚至可以達到1000倍化學致癌物的代謝活化3/25/202382化學致癌物可能是遺傳毒性的或非遺傳毒性的，或者二者兼而有之。遺傳毒性致癌物的化學活性高(如烷化劑)，能被代謝成活性中間體，它們可與細胞內大分子和靶DNA形成加合物。化學致癌物與生物大分子的作用

3/25/202383由于形成DNA加合物的能力與誘發實驗動物腫瘤的能力有很好的相關性，因此認為DNA是大多數致癌物的首要靶分子。遺傳毒性致癌物對DNA的損傷有①DNA加合物、②

DNA-蛋白質交聯、③

DNA-DNA交聯、④單鏈斷裂、⑤雙鏈斷裂、⑥化學交聯和⑦堿基改變等?；瘜W致癌物與生物大分子的作用

3/25/2023843/25/202385DNA加合物的形成?許多致癌物是親電劑與生物大分子（如DNA）親核物結合形成加合物造成DNA損傷部分細胞惡性轉化腫瘤與DNA形成加合物是啟動致癌作用的化合物的一個重要特征DNA加合物形成的后果取決于加合物在DNA鏈上的位置和加合物的性質化學致癌物與生物大分子的作用化學致癌作用/化學致癌機制3/25/202386支持這一觀點的實驗依據1.大多數致癌物同時也是致突變物2.許多致癌物的致突變和致癌性質取決于它們是否能轉變為親電子的代謝產物3.DNA加合物的水平通常與致癌性和致突變性成正相關4.DNA和致癌物的相互作用可活化腫瘤基因DNA加合物可作為人類接觸環境致癌物的生物學標記，具有重要應用價值3/25/202387蛋白質加合物的形成化學致癌物以原形的形式或以代謝產物的形式嵌入到蛋白質分子中，與蛋白質共價結合形成化學致癌物-蛋白質加合物?；瘜W致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202388蛋白質加合物與化學致癌作用化學致癌物與蛋白質的結合是其轉運所必需的，使致癌物更易接近細胞內的遺傳物質。胞漿蛋白的改變可以影響細胞核內遺傳物質的活性；某些蛋白質，特別是核蛋白在細胞的生長、增殖和分化的調控方面起重要作用。蛋白質加合物的水平升高與腫瘤發生的危險性增加有一定的聯系?；瘜W致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202389蛋白質加合物的類型主要取決于致癌物的化學結構、理化性質、劑量及所結合蛋白的特征、數量及機體狀態等因素活性致癌物與蛋白質之間形成共價鍵的反應都是親核反應，發生在致癌物的親電子中心與蛋白質分子中親核雜原子（親核集團）之間參與形成加合物的蛋白質血紅蛋白血清白蛋白組蛋白化學致癌物與生物大分子的作用/蛋白質加合物的形成3/25/202390DNA-蛋白質交聯（DNA-Proteincrosslinks，DPC）DNA蛋白質交聯的生化特性正常細胞中存在著一定量的DPC外來因素直接或間接作用可誘導出超額的DPCDPC的形成可能與染色體環錨于核蛋白基質有關DPC可在染色體中結構松散的基因組區域優先形成，這些基因正是臨近于核基質結合點并具有轉錄活性的序列化學致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202391DNA-蛋白質交聯形成的機制羥基自由基是引發DPC的重要因素，可見光(有氧條件下)、電離輻射、化學氧化劑均可導致細胞內過多的羥基自由基形成而引發DNA和蛋白分子上的自由基反應，從而導致DPCDPC的形成與細胞內巰基水平降低有關，這可能與巰基被清除引起的巰基自由基升高有關有些化學物包括一些化學致癌物可直接介導蛋白質的氨基酸殘基上的功能基團與DNA分子中的堿基共價結合，間接地誘導DNA損傷和蛋白質氧化而引起DPC化學致癌物與生物大分子的作用/DNA-蛋白質交聯3/25/202392DNA-蛋白質交聯在化學致癌過程中的作用DPC一旦形成，就會對DNA的構象與功能產生嚴重影響與其他類型的DNA損傷相比，DPC較難修復，在DNA復制過程中，易造成一些重要的基因如抑癌基因等丟失。DPC與某些外源化合物的致癌性有關。化學致癌物與生物大分子的作用/DNA-蛋白質交聯3/25/202393DNA損傷的修復正常細胞有DNA修復系統，使受損傷的DNA分子迅速恢復正常，使細胞的遺傳穩定性和正常功能得以保持而不致發生惡變化學致癌物作用于機體能否引發癌癥既取決于它們對體內生物大分子尤其是DNA的損傷，也取決于機體對損傷DNA的修復能力DNA損傷修復缺陷在化學致癌機制中也起重要作用化學致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202394DNA修復與化學致癌?正確修復：受損的DNA完全回復原有的結構與功能，不發生突變?錯誤修復：經修復的DNA部分仍可能在結構和功能上存在缺陷，細胞雖能生存，但出現突變DNA損傷-----修復-----突變-----腫瘤3/25/202395

癌基因、原癌基因與抑癌基因癌基因（oncogene）一類能引起細胞惡性轉化及癌變的基因，是化學致癌物作用的主要靶分子，在細胞癌變過程中起關鍵作用。

癌基因激活或過量表達腫瘤發生化學致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202396

癌基因、原癌基因與抑癌基因原癌基因（proto-oncogene）指機體內正常細胞所具有的能致癌的遺傳信息，即癌基因的原型。在正常情況下，原癌基因呈靜止狀態，對細胞無害且具有重要生物學功能，如生長因子、受體、信號分子、轉錄因子和細胞周期調節等

原癌基因突變激活癌基因腫瘤發生化學致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202397

癌基因、原癌基因與抑癌基因抑癌基因（anti-oncogene）這類基因的作用方式和癌基因相反，它們在正常細胞中起著抑制細胞生長、增殖和分化的作用，又被稱為腫瘤抑制基因（tumorsuppressorgene）、腫瘤易感基因（tumorsusceptibilitygene）。抑癌基因缺失或失活細胞惡性轉化腫瘤發生化學致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202398

癌基因、原癌基因與抑癌基因癌基因激活，導致腫瘤的陽性增殖，原癌基因突變為癌基因后通常過度表達抑癌基因的產物能阻斷腫瘤的細胞生長，抑癌基因突變后喪失其功能正常細胞轉化為腫瘤細胞最少涉及兩類基因的遺傳學改變，即癌基因和抑癌基因的改變?；瘜W致癌機制/化學致癌物與生物大分子的作用3/25/202399腫瘤的發生是一個長期的、多階段、多基因改變累積的過程，具有多基因控制和多因素調節的復雜性引發階段（initiation)促長階段(promotion)進展階段(progression)化學致癌的多階段過程化學致癌作用/化學致癌機制3/25/2023100引發階段化學致癌物不可逆的將正常細胞轉變為腫瘤細胞的起始步驟。化學致癌物對靶細胞DNA產生損傷作用，經細胞分裂增殖固定下來，造成單個細胞或少量細胞發生永久性的、不可逆的遺傳性改變，即成為突變細胞，此種細胞稱為“被啟動的細胞”（initiatedcell）。具有引發作用的化學物稱為引發劑或啟動劑（initiator）。化學致癌的多階段過程化學致癌作用/化學致癌機制3/25/2023101促長階段細胞在致癌作用的第一階段變成啟動細胞后，在某些因素作用下，以相對于周圍正常細胞的選擇優勢進行克隆擴增，形成鏡下才能觀察到的或有時肉眼可見的細胞群，即良性腫瘤，這就是致癌作用的第二階段，稱為促長階段，具有促長作用的化學物稱作促癌劑（promoter）?；瘜W致癌的多階段過程化學致癌作用/化學致癌機制3/25/2023102促長階段的特點①引發物作用之后，促癌物的作用是長期、慢性的，才能引起腫瘤；②引發物單獨作用一般不會引起腫瘤，僅有引發物是不夠的；③只有促癌物的慢性作用而沒有引發物的作用也不會引起腫瘤；化學致癌作用/化學致癌機制3/25/2023103促長階段的特點④引發物與促長物的作用先后次序十分重要，引發必須發生在促長之前；⑤引發產生的作用是不可逆的改變，促長在早期階段的改變是可逆的。促長階段是腫瘤形成過程較易受干擾的階段，也是最容易取得預防效果的階段?；瘜W致癌作用/化學致癌機制3/25/2023104進展階段引發和促長兩個階段所引起的良性損傷并不是致死性的進展階段使原本彼此都一樣的腫瘤細胞變成在遺傳表型上是異質的惡性腫瘤細胞有些化學致癌物同時具有引發、促長和進展的作用，稱為完全致癌物化學致癌機制/化學致癌的多階段過程3/25/20231053/25/20231063/25/2023107三、觀察化學致癌物作用的基本方法

3/25/2023108化學致癌物判斷的證據:一、人群流行病學調查：必須具備兩項以上由不同研究者在不同地點、不同對象中以不同調查方法獲得的結論相符的證據；二、動物實驗證據：至少有兩項按現行常規設計進行，符合GLP(goodlaboratorypractice)規定，在不同物種動物中所得結果一致的動物致癌物鑒定資料。證據可分為證據充足、證據有限和證據不足三類，以此評定化學物質的致癌性。

3/25/2023109短期試驗動物致癌試驗人類流行病學調查常用的致癌物判別方法

3/25/2023110致突變試驗致突變試驗主要是對致癌物的篩選。依據是化學物的致突變性與致癌性相聯系。毒理學意義是可檢出基因遺傳毒性的致癌物。局限性是無法檢出非遺傳毒性致癌物(假陰性)和具有遺傳毒性的非致癌物(假陽性)。短期試驗3/25/2023111由于遺傳毒性致癌物可能有多種致癌機制，故對致癌物的篩選需一組致突變試驗。假如在組合試驗中有一項是陽性結果，即可認為該受試物為致突變物，因而就可能是遺傳毒性致癌物。組合試驗中出現的陽性結果愈多，受試物致癌的可能性就愈大。細菌回復突變試驗（Ames試驗）是應用篩檢致癌物最廣泛和最敏感的致突變試驗。3/25/2023112細胞（惡性）轉化試驗細胞轉化是指受試物與正常細胞在體外接觸，如有致癌作用，可使正常細胞形態、功能發生變化，其過程與癌細胞的形成相似。目的是了解體外培養細胞接觸受試物后，細胞生長是否發生癌變。觀察內容包括生長自控能力、細胞形態、細胞生長能力、生化表型以及移植于動物體內形成腫瘤的能力等。3/25/2023113不以致突變為觀察終點，可以彌補以致突變試驗來篩查化學致癌物的不足，可檢出遺傳毒性致癌物和非遺傳毒性致癌物。本試驗所指轉化大多數為形態轉化或惡性前期轉化，這些細胞可以發展為真正的惡性病變，但亦可能到此為止，其結局不一定形成腫瘤。因此，對于其陽性結果的解釋仍應持慎重態度，它提示受試物具有致癌的可能性，但它不能代替動物試驗作出肯定的結論。3/25/2023114惡性變的細胞形態表現如下：細胞偏大，且大小不等；核大而畸形，染色質深染而粗糙，核漿比例倒置，核膜粗厚，核仁增生而肥大；核仁核胞漿因RNA增多而偏酸性，呈嗜堿性染色而偏藍；多見核分裂現象。正常的接觸抑制消失，它的克隆不是單層細胞且細胞排列有序，而是多層細胞且細胞排列紊亂，生長表型改變。3/25/2023115哺乳動物短期致癌試驗

哺乳動物短期致癌試驗是一種有限的動物試驗，其觀察的靶器官也限定為一個而不是全部器官和組織。常用的哺乳動物短期致癌試驗有：小鼠肺腫瘤誘發試驗，小鼠皮膚腫瘤誘發試驗，雄性大鼠乳腺癌誘發試驗和大鼠肝轉變灶試驗等。3/25/2023116由于肝和肺是最常見的發生腫瘤器官，也是許多化學致癌物的靶器官，因此作為新化學物致癌性的篩查，小鼠肺腫瘤誘發試驗和大鼠肝轉變灶試驗的應用價值較高。上述任一試驗的陽性結果，其意義與長期動物致癌試驗相當。由于試驗期較短，又未檢查其他器官和系統，所以哺乳動物短期試驗陰性結果的意義較差。3/25/2023117優點人類接觸受試物后往往需要20年左右的潛伏期，動物試驗一般進行1-2年可獲陽性結果能嚴格控制試驗條件，排除流行病學不易控制的許多混雜因素的影響

缺點動物試驗結果外推至人存在不肯定性

動物致癌試驗

——哺乳動物長期致癌試驗3/25/2023118受試物優先選擇短期致癌試驗陽性的化學物質

動物種屬的選擇：選擇敏感動物，考慮誘發腫瘤的易感性及受試物可能作用的靶器官

大鼠肝癌小鼠呼吸道和肺腫瘤金黃倉鼠(或稱金黃地鼠)、狗或猴膀胱癌靶器官無法估計大鼠和小鼠

3/25/2023119物種和品系應選擇自發腫瘤率低年齡斷乳或斷乳不久動物性別雌雄各半動物數每劑量組每性別動物不得少于50只

3/25/2023120

劑量設計

3個染毒組：?無作用劑量組?閾劑量組?發生腫瘤劑量組1個對照組（必要時別設一個溶劑組）期限：長期或終生：大鼠：2-2.5年；小鼠：1.5-2年染毒途徑：選用與人類接觸相同的方式

3/25/2023121觀察和評價致癌試驗常用的指標：腫瘤發生率：它是最重要的指標，可計算腫瘤總發生率、惡性腫瘤總發生率、各器官或組織腫瘤發生率和惡性腫瘤發生率，以及各種類型腫瘤發生率。多發性：是指一個動物出現多個腫瘤或一個器官出現多個腫瘤。潛伏期：通常用各組第一個腫瘤出現的時間作為該組潛伏期。分析以上三種指標，注意有無劑量反應關系，并將染毒組與對照組作顯著性檢驗。

3/25/2023122腫瘤流行病學調查

以腫瘤的發病率或病死率作為觀察終點（對早期發現、早期治療與預防很不利）多采用分析流行病學的方法（回顧性定群調查、病例對照調查的方法）

調查結果為陽性+劑量-反應關系+得到動物試驗的驗證該化合物為人類致癌物

調查結果為陰性不能完全確定受試物為非致癌物，可能是接觸時間短或劑量低所致

人群流行病學調查要判別化學物是否為人類致癌物，流行病學資料具有決定意義。它是確定人類致癌物惟一手段。

3/25/2023123生物標記物流行病學調查

內劑量

測定細胞、組織、體液內某些致癌物或其代謝產物的含量，衡量接觸的水平生物有效劑量

進入體內的致癌物本身或其代謝產物與細胞內大分子相互作用的程度測定致癌物-DNA加合物/致癌物-蛋白質加合物，反映這些物質在體內作用于靶分子的水平

3/25/2023124生物效應標記

反映致癌物對靶器官所造成的可能和腫瘤形成有關的損傷常見的損傷SCE、微核、染色體畸變、腫瘤基因突變、癌基因活化等

敏感性標記

衡量致癌物作用個體差異的指標參與致癌物活化與滅活的酶系多態性主要有細胞色素P450(I相反應)和谷胱甘肽硫轉移酶

(Ⅱ相反應)，這些酶系的個體差異可達十至數百倍，同樣的接觸水平所產生的生物有效劑量以及相應的生物效應會有很大差異，可以從無反應到嚴重反應(腫瘤形成)3/25/2023125基因改造動物模型試驗利用轉基因小鼠和基因敲除小鼠建立腫瘤模型，對腫瘤發生與發展的機制進行研究。轉基因動物和基因敲除小鼠?轉基因動物突變測試系統

?過量表達癌基因的轉基因動物?缺乏腫瘤抑制基因的轉基因動物3/25/2023126第三節遺傳毒性致突變物對生物體的起始作用點是遺傳物質，也稱為遺傳毒物，其作用結果是引起生物細胞基因組分子結構的特異改變，這種由遺傳毒物所引起的有害效應稱為遺傳毒性(genetictoxicity或genetoxicity)。

遺傳毒理學(GeneticToxicology)是毒理學的一個分支，研究外源化學物及其他環境因素對生物體遺傳結構的損害作用及其規律。其主要目的是檢測那些能引起DNA損傷的環境因素，研究其遺傳毒作用的特點及對人類的潛在危害。3/25/2023127突變(mutation)

遺傳結構本身的變化及其引起的變異稱為突變，突變實際上是遺傳物質的一種可遺傳的變異。

自發突變(spontaneousmutation)

由于自然界中誘變劑的作用或由于偶然的自制、轉錄、修復時的堿基配對錯誤所產生的突變。

誘發突變(inducedmutation)

誘變劑誘發的突變。

3/25/2023128致突變作用或誘變作用(mutagenesis)

廣義概念是外來因素，特別是化學因子引起細胞核中的遺傳物質發生改變的能力，而且此種改變可隨同細胞分裂過程而傳遞。簡單地說，突變的發生及其過程即為致突變作用?；瘜W誘變劑(chemicalmutagen)基因突變(genemutation)

一個或幾個DNA堿基對的改變

染色體畸變(chromosomeaberration)

染色體的結構及數目改變

3/25/2023129基因突變（genemutation）染色體畸變（chromosomeaberration）染色體數目異常：非整倍體和多倍體(aneuploidyandpolyloid)遺傳毒性的類型3/25/2023130一、基因突變(genemutation)

1．堿基置換(base—pairsubstitution)

指某一堿基配對性能改變或脫落所致的突變。

轉換(transition)顛換(transvertion)2．移碼突變(frameshiftmutation)

指發生一對或幾對（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。

3/25/2023131一、基因突變(genemutation)3/25/2023132三核苷酸重復

(tripletrepeats)

大段損傷

(largefragmentdamage)

同義突變

(synonymousmutation)：

錯義突變

(missensemutation)

無義突變

(nonsensemutation)

增效突變

(promoterupmutation)

減效突變(promoterdownmutation)

3/25/2023133二、染色體畸變(chromosomeaberration)指由于染色體或染色單體斷裂，造成染色體或染色單體缺失，或引起各種重排，從而出現染色體結構的異常

染色單體型畸變(chromatid-typeaberration)染色體型畸變(chromosomeaberration)染色體畸變裂隙(gap)

斷裂(break)斷片(fragment)和缺失(deletion)

微小體(minutebody)無著絲點環環狀染色體

雙著絲點染色體

倒位(inversion)

易位(translocation)

插入(insertion)和重復(duplication)輻射體

3/25/2023134

染色體缺失及環狀染色體的形成圖

染色體插入和重復示意圖

3/25/2023135

染色體的臂間倒位

染色體相互易位示意圖

3/25/2023136三、染色體數目異常（基因組突變）動物正常體細胞染色體數目2n為標準，染色體數目異常可能表現為整倍性畸變和非整倍性畸變整倍性畸變可能出現單倍體、三倍體或四倍體。超過二倍體的整倍性畸變也統稱為多倍體。非整倍性畸變系指比二倍體多或少一條或多條染色體3/25/2023137整倍體整倍體(euploid)指染色體數目的異常是以染色體組為單位的增減，如形成三倍體(triploid)、四倍體(tetroploid)等。在人體，3n為69條染色體，4n為92條染色體。在腫瘤細胞及人類自然流產的胎兒細胞中可有三倍體細胞的存在。發生于生殖細胞的整倍體改變，幾乎都是致死性的。3/25/2023138非整倍體非整倍體(aneuploid)指細胞丟失或增加一條或幾條染色體。缺失一條染色體時稱為單體(monosome)，增加一條染色體時稱為三體(trisome)。染色體數目的改變會導致基因平衡的失調，可能影響細胞的生存或造成形態及功能上的異常。如21三體導致先天愚型(Down氏綜合征)。3/25/2023139染色體數目異常的基本類型類型公式染色體組整倍體單倍體n(ABCD)二倍體2n(ABCD)(ABCD)三倍體3n(ABCD)(ABCD)(ABCD)四倍體4n(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)非整倍體單體2n-1(ABCD)(ABC)三體2n+1(ABCD)(ABCD)(A)四體2n+2(ABCD)(ABCD)(AA)雙三體2n+1+1(ABCD)(ABCD)(AB)缺體2n-1(ABC)(ABC)注：A、B、C、D代表非同源染色體3/25/2023140遺傳毒性的形成機制某些誘變物可誘發基因突變、染色體畸變、非整倍體和多倍體等所有這些效應，但大多數誘變物表現一定程度的特異性。基因突變和染色體畸變的靶主要是DNA，而非整倍體和多倍體的靶主要是紡錘體。3/25/2023141遺傳毒性的形成機制目前比較公認的致突變機制是DNA損傷-修復-突變模式，即任何DNA損傷，只要修復無誤，突變就不會發生，如果修復錯誤或未經修復，損傷就固定下來，于是發生突變。3/25/20231421.DNA損傷(DNAdamage)

是指在遺傳毒物作用下，DNA結構和功能發生改變，阻礙了DNA的復制與轉錄或復制與轉錄產物發生改變。

（1）是指DNA分子一級結構中的堿基、脫氧核糖和磷酸的改變（2）二級或三級結構及其構象動態變化的異常其中以（1）中的堿基改變最常見，也最嚴重3/25/2023143DNA損傷的類型堿基類似物的取代堿基烷化共價結合鏈間嵌入DNA鏈斷裂DNA堿基修飾DNA-DNA交聯DNA-蛋白質交聯等。3/25/2023144堿基烷化導致堿基錯配堿基類似物的取代3/25/2023145DNA損傷的原因機體內源性因素引起的DNA自發性損傷①DNA合成時的堿基錯配②DNA堿基化學性的自發改變③來源于細胞內代謝產生的活性氧類(reactiveoxygenspecies，ROS)引起DNA的氧化性損傷外源性環境因素所致的DNA損傷3/25/2023146

2.DNA損傷的修復DNA損傷的修復“適應性”反應光修復錯配堿基修復堿基切除修復核苷酸切除修復復制后修復3/25/20231473.整倍體和非整倍體的形成引起整倍體的原因：核內復制（endoreduplication)第一次有絲分裂：染色體及其著絲粒雖已完成正常復制，但紡綞體形成受到完全的障礙，全部姊妹染色單體不能分開，細胞也不能進行分裂，形成間期四倍體細胞核第二次有絲分裂：恢復正常的復制和分開，中期便可見每四條染色單體整齊排列的現象。3/25/2023148引起非整倍性的原因不分離（nondisjunction)

一種是同源染色體在第一次減數分裂中聯會復合中不分離（可能聯會復合體受損）另一種是姊妹染色單體在有絲分裂中或第二次減數分裂中因著絲粒受損未縱裂而不分離3/25/2023149染色體丟失（chromosomeloss)紡綞體形成的不完全障礙或著絲粒受損使細胞分裂過程中個別染色體行動滯后沒有進入子細胞核聯會復合體形成障礙和第一次減數分裂時著絲粒早熟分離而產生非整倍性3/25/2023150遺傳毒性的后果3/25/2023151體細胞突變的后果1.腫瘤2.衰老3.動脈粥樣硬化4.致畸生殖細胞突變的后果顯性致死突變顯性存活突變隱性突變遺傳毒性的后果對生殖細胞而言：可以遺傳給后代，造成子代的病變或者在子代中潛伏下來，形成遺傳負荷對體細胞而言是造成腫瘤，衰老，動脈硬化的原因3/25/2023152生物個體生殖細胞發生突變或染色體畸變后，有些可能會在世代傳遞、選擇過程中在人群中固定下來，增加人類的遺傳負荷遺傳負荷（geneticload)：指人群中每個個體所攜帶有害基因或致死基因的平均水平隱性突變大大增加了人群中致病基因的攜帶者數量，影響人類素質，增加遺傳負荷，影響人類基因庫。3/25/2023153遺傳毒性的檢測方法遺傳毒性效應生物檢測的方法眾多，根據遺傳毒性效應檢測方法所涉及的終點，可以把它們劃分為三大類：第一類檢測基因突變；第二類檢測染色體畸變，包括染色體結構和/或數目的異常改變；第三類測定DNA的損傷如DNA損傷修復的激發、DNA加合物的形成、姐妹染色單體交換、體細胞重組以及DNA鏈斷裂等。

3/25/2023154基因突變的檢測方法1.鼠傷寒沙門菌/組氨酸回復突變試驗（Ames試驗）2.大腸桿菌WP2回復突變試驗

3.酵母菌正向/回復突變分析

4.果蠅伴性隱形致死試驗

3/25/2023155鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（Ames試驗）

原理：檢測受試物誘發鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型突變株(his-)回復突變成野生型(his+)的能力3/25/2023156?組氨酸突變菌(his-)：在不含組氨酸的培養基上不能生長?回復突變成野生型(his+)：可在不含組氨酸的培養基上生長?標準試驗菌株有四種：TA97和TA98檢測移碼突變、TA100檢測堿基置換突變、TA102對醛、過氧化物及DNA交聯劑較敏感?這四個試驗菌株除了含有his-突變，還有一些附加突變，以提高敏感性3/25/2023157結果判斷?只要在一種試驗菌株得到陽性結果，即認為受試物是致突變物?僅當四種試驗菌株均得到陰性結果，才認為受試物是非致突變物3/25/2023158?不加S9混合液得到陽性結果，說明受試物是直接致突變物?加S9混合液才得到陽性結果，說明該受試物是間接致突變物3/25/2023159染色體畸變的測試微核微核(micronucleus)與染色體損傷有關，是染色體或染色單體的無著絲點斷片或紡錘絲受損傷而丟失的整個染色體，在細胞分裂后期遺留在細胞質中，末期之后，單獨形成一個或幾個規則的次核，包含在子細胞的胞質內，因比主核小，故稱微核。1.微核試驗(micronucleustest，MNT)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。微核試驗的靈敏度與細胞遺傳學試驗基本相同，但它觀察技術簡易而省時，故發展迅速。3/25/2023160常用嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細胞(PCE)做微核試驗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，PCE胞質含RNA染色與成熟紅細胞易于區別，故為骨髓微核試驗的首選細胞群3/25/20231612.染色體畸變分析觀察染色體形態結構和數目改變稱為染色體畸變分析(chromosomeaberrationanalysis)，又稱細胞遺傳學試驗(cytogeneticassay)。在細胞分裂中期相，用顯微鏡檢查染色體畸變和染色體分離異常?？捎^察到裂隙、斷裂、斷片、無著絲粒環、染色體環、雙或多著絲粒染色體、射體和染色體粉碎。3/25/20231623.姊妹染色體單體交換試驗姊妹染色單體交換(sister-chromatidexchange，SCE)指染色體同源座位上DNA復制產物的相互交換，其頻率與DNA斷裂和修復有關。

3/25/20231634.顯性致死試驗(dominantlethaltest)

是一種體內試驗，用于檢測整體哺乳動物生殖細胞遺傳性損傷，如單純的染色體斷裂所導致的大缺失或重復，或者同時還有因染色體重排所形成的不平衡染色體分離或不分離，即非整倍體。顯性致死突變指哺乳動物生殖細胞染色體發生結構和數目變化，出現的受精卵著床前死亡和胚胎早期死亡。3/25/2023164本試驗是對雄性動物染毒，觀察一個精子發育周期中各個階段雌鼠胚胎早期死亡發生率的變化，進而判斷受試物有無對雄性生殖系統的損害及損害發生的敏感階段，是否具有致突變作用。是評價化學毒物對雄性動物的生殖細胞遺傳毒性較好的辦法之一，還可進一步確證體外試驗或其他試驗系統獲得的陽性結果。3/25/2023165DNA損傷的測試