《食品毒理學》課件第六章致突變作用及其評價

1、第六章 外來化合物致突變作用及其評價一、誘發(fā)突變的類型（一）基因突變（gene mutation） （二）染色體畸變 基因突變是染色體上一個或幾個基因的變化，即遺傳物質(zhì)在分子水平上的改變，有堿基置換，移碼和大段損傷2移碼：是DNA中增加或減少了一對或幾對不等于3的倍數(shù)的堿基對所造成的突變。 3大段損傷：是DNA鏈大段缺失或插入。 1堿基置換：是某一堿基對性能改變或脫落而引起的突變 轉(zhuǎn)換（transition）：原來的嘌呤被另一種嘌呤置換或一種嘧啶置換另一嘧啶。 顛換（transversion）：一種嘌呤被一種嘧啶置換或與此相反。 （二）染色體畸變 1、染色體結(jié)構(gòu)異常 A、染色體型畸變：兩條染色

2、單體同一位點受損 B、 染色單體型畸變：某一位點損傷只涉及姐妹染色單體中一條。 （1）裂隙和斷裂。 （2）無著絲粒斷片和缺失。 （3）環(huán)狀染色體。 （4）倒位。 （5）插入、重復。 2、染色體數(shù)目異常 A、整倍性畸變：單倍體、三倍體、四倍體等 B、非整倍性畸變 ：比二倍體多或少一條染色體。 如：缺體：缺少一對同源染色體。 2n2 單體：指某一對同源染色體少一個。 2n1 三體：指某一對同源染色體多一個。 2n1 四體：比同源染色體多一對。 2n2 (一)直接以DNA為靶的誘變 1、堿基類似物（base analogue）取代 2、烷化劑的影響 3、改變或破壞堿基的化學結(jié)構(gòu) 4、平面大分子嵌入D

3、NA鏈 (二)不以DNA為靶的間接誘變 1、紡錘體抑制 2、對酶促過程的作用 二、化學誘變的分子機理三、 突變的后果（一）體細胞突變的后果 1致癌問題 2導致畸形 3可能與動物粥樣硬化癥有關4可能是衰老的起因：（二）生殖細胞突變 1、致死性影響 A、顯性致死：突變配子與正常配子結(jié)合后，在著床前或著床后的早期胚胎死亡B、隱性致死：需要出現(xiàn)純合子或半合子，才能出現(xiàn)死亡之效應。 2、非致死性 可能出現(xiàn)顯性或隱性遺傳性疾病，包括先天性畸形，在遺傳性疾病頻率與種類增多的同時，突變的基因以及染色體的損傷將使基因庫（gene pool）的遺傳負荷（gentic load）增加。 * 基因庫：指一種物種的群體

4、中，在生殖細胞具有，并能遺傳給下一代的全部基因的總和。 * 遺傳負荷：指一種物種的群體中每一個體攜帶的可遺傳給下一代的有害基團的平均 水平。 （一）遺傳學終點和試驗配套 遺傳學終點（genetic end point）： 指試驗觀察到的現(xiàn)象所反映的事件。國際環(huán)境致突變物致癌物防護委員會（ICPEMC）于1979年曾把致突試驗按其觀察的遺傳學終點分為四類：（1）基因突變；（2）染色體畸變；（3）不分離；（4）原發(fā)性DNA損傷。四、化學致突變物的檢測 1983年重新提出將致突變試驗所反應的遺傳學終點分為5類：（1）DNA完整性的改變（形成加合物斷裂、交聯(lián)）；（2） DNA重排或交換；（3）DNA堿

5、基序列改變；（4）染色體完整性改變；（5）染色體分離改變。其中（3）實際指基因突變，而（4）、（5）依次指染色體結(jié)構(gòu)改變和數(shù)目改變。 配套的原則：原核細胞與真核細胞相結(jié)合生殖細胞與體細胞相結(jié)合體內(nèi)試驗與體外試驗相結(jié)合其中心原則就是遺傳學終點的齊全。 （二）重要的致突變試驗 細菌回變試驗 遺傳學終點：基因突變指示微生物：突變的組氨酸營養(yǎng)缺陷型鼠傷寒沙門氏菌與突變的色氨酸缺陷型大腸肝菌。原理：特點：快捷、簡便，48h左右即可得到結(jié)果，且費用較低 。但沒有動物體內(nèi)代謝酶對受試物的生物轉(zhuǎn)化 。 2 Ames試驗：指鼠傷寒沙門氏菌哺乳動物微粒體酶試驗，由Ames首先建立。 原理：在細菌回變試驗的基礎上，

6、首先將受試物與肝微粒體在體外進行代謝活化，再以營養(yǎng)缺陷型鼠傷寒沙門氏菌作為指示微生物進行觀察。 肝微粒體制備：大鼠生前一般用多氯聯(lián)苯進行肝微粒體酶誘導，然后取肝臟組織制備勻漿，9000g離心，上清液為S-9組分。使用時，再加入微粒體酶催化作用中的輔助因子，即輔酶與6-磷酸葡萄糖，此種混合物簡稱S-9混合液。 試驗時將被檢化學物質(zhì)、指示微生物、S-9混合液混合，在瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)，同時設不加被檢物的對照組。 試驗組平皿上菌落數(shù)目為對照組自然突變數(shù)目2倍以上者，才可作為陽性結(jié)果。根據(jù)一些化學物試驗結(jié)果，可檢出1500mg的致突變物質(zhì)或致癌物，較為靈敏。 推薦的菌株：1975年Ames推薦TA98、

7、TA100、TA1535、TA1537、TA1538.最低限度應包括TA98、TA100。1983年改為推薦TA97、TA98、TA100、TA102優(yōu)缺點：Ames試驗4872小時可觀察結(jié)果，費用較低。與哺乳動物體內(nèi)突變實際情況可能有差異，如：微生物細胞中遺傳密碼僅為哺乳動物16，數(shù)量少而簡單。哺乳動物DNA修復系統(tǒng)遠較微生物為復雜而精巧。微生物無免疫機能，而哺乳動物則具備。 肝微粒體酶雖然是外來化合物在體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化中最重要的酶類。但也有少數(shù)外來化合物代謝轉(zhuǎn)化不在肝臟進行。例如致癌物蘇鐵素是在腸道中被活化，單獨用Ames法則不能檢出其致突變性。3 姊妹染色單體交換（sister chroma

8、tid exchange，SCE） 試驗 遺傳學終點：染色體完整性改變DNA重排或交換 4 顯性致死突變試驗（dominant lethal mutation test）遺傳學終點：染色體完整性改變 原理：通過哺乳動物生殖細胞染色體畸變進行的致突變作用試驗。哺乳動物生殖細胞染色體發(fā)生突變時，往往不能與異性生殖細胞正常結(jié)合，易出現(xiàn)受精卵在著床前死亡和胚胎早期死亡。顯性致突變的機理可能是生殖細胞染色體的斷裂和易位。 1. 試驗動物：多用雄性大鼠或小鼠進行。 2. 動物接觸被檢物的時間：可為一次、57天或3個月。其中3個月者效果較好。然后將雄性與雌性動物按1：2比例交配，雌性動物不接觸化學受試物。小

9、鼠連續(xù)交配6周，大鼠8周，每周更換一批雌鼠。3. 觀察指標 雌鼠受孕后1213天剖腹取出子宮，檢查并記錄活胎數(shù)、早期死亡胎數(shù)、晚期死亡胎數(shù)，并計算總著床數(shù)（可按早期與晚期死亡胎數(shù)和活胎數(shù)計算）以及每只受孕動物平均著床數(shù)。 致突變指數(shù)=早期死亡胚胎數(shù)總著床數(shù)100早期死亡胚胎率=早期死亡胚胎數(shù)受孕雌性動物數(shù)100%顏色器官外形自然運動對機械刺激的反應胎盤活產(chǎn)胎仔肉紅色完整成形有有運動反應紅色較大晚期死胎灰紅色完整成形無無運動反應灰紅較小早期死胎烏紫色未完整成形無暗紫吸收臺暗紫或淺紫點塊不能辨認胚胎和胎盤不能辨認胎仔活產(chǎn)、死亡和吸收的特征5 微核試驗 遺傳學終點：染色體完整性改變?nèi)旧w分離改變 原

10、理： 正常細胞在有絲分裂中期時，染色體均排列在赤道板附近，分裂后期便分成兩份向兩極移動，并在末期形成兩個子細胞核。微核是由于某些物理或化學因素的作用，使細胞內(nèi)染色體斷裂產(chǎn)生無著絲點斷片或紡錘體受影響而在有絲分裂時，使遺傳物質(zhì)滯留在核外而產(chǎn)生的細胞中主核之外的遺傳物質(zhì)的顆粒，染色與細胞核一致，大小相當于細胞直徑的12015。多數(shù)呈圓形，也有橢圓形，腎形、環(huán)形等結(jié)構(gòu)，邊緣光滑整齊。 觀察對象：嗜多染紅細胞（PEC）中的微核發(fā)生率， PEC是紅細胞成熟發(fā)育過程中的一個階段，此時紅細胞主核已經(jīng)排出，因細胞質(zhì)內(nèi)含有核糖體，Giemsa染色后呈蘭灰色，便于與成熟紅細胞鑒別（成熟紅細胞Giemsa染色后呈桔紅色），微核與細胞核一致，呈紫紅色或紫蘭色。 每只小鼠要求觀察1000個PCE，記錄其微核發(fā)生率，結(jié)果陽性說明受試物具有致突變作用。 正常小鼠PCE發(fā)生率為13。 6 精子畸形試驗 原理： Krzzanowska認為“Y-性連鎖基因控制畸形精子的數(shù)量，常染色體控制精子的表形，如上述基因發(fā)生突變，或性-常染色體易位，就是化合物誘發(fā)精子畸形率增高的主要因素。 陽性只能說明精子發(fā)生過程受到干擾或損害，即間接推斷其原因可能與控制精子形成過程的基因突變有關，故必須結(jié)合其它誘變試驗結(jié)果綜合考慮。 三、試驗結(jié)果的評定盲