臨床上課致突變作用

關(guān)于臨床上課致突變作用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，2024年2月25日，星期天3變異（variation）

在親子之間或子代個(gè)體之間出現(xiàn)不同程度的差異，稱為變異。

親代個(gè)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，2024年2月25日，星期天4突變（mutation）是指遺傳結(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?yàn)檫@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(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，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(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，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(jià)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，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(nèi)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(dǎo)致約８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，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天13遺傳毒理學(xué)

（genetictoxicology）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)理尋找敏感檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探究致突變物；提出評價(jià)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(zhì)，又稱誘變劑遺傳毒物（genotoxicagent）：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，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(jié)構(gòu)遺傳學(xué)基礎(chǔ)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(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，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(xì)胞和生殖細(xì)胞

體細(xì)胞（somaticcell）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(huì)遺傳給下一代。

生殖細(xì)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(xué)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?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貜?fù)倒位易位……第20頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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，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(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，2024年2月25日，星期天23錯(cuò)誤配對的堿基在下一次DNA復(fù)制時(shí)按正常規(guī)律配對，于是原來的堿基對被錯(cuò)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，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(diǎn)開始堿基序列完全改變，形成錯(cuò)誤的密碼，并轉(zhuǎn)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(gè)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(gè)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(gè)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(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，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(fù)（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(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，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(jì)，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(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，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(xué)毒物致突變作用

的機(jī)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(cuò)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，2024年2月25日，星期天41致突變物對機(jī)體的作用是通過靶細(xì)胞的突變來實(shí)現(xiàn)的。

1.體細(xì)胞突變的后果腫瘤形成、衰老、動(dòng)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(gè)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，2024年2月25日，星期天42突變的后果重點(diǎn)第42頁,共72頁，2024年2月25日，星期天43第四節(jié)

機(jī)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(fù)光復(fù)活“適應(yīng)性”反應(yīng)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，2024年2月25日，星期天45突變遺傳物質(zhì)終致突變物質(zhì)＋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(xué)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(yàn)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(dòng)物和人的致癌性；（2）檢測外源化學(xué)物對哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的遺傳毒性，預(yù)測其對人類的遺傳危險(xiǎn)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(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，2024年2月25日，星期天49一、觀察項(xiàng)目的選擇致突變試驗(yàn)遺傳學(xué)終點(diǎn)(Geneticendpoint)

——試驗(yàn)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，2024年2月25日，星期天50*

選擇致突變試驗(yàn)的配套（testbattery）原則：

1.先短期，后長期；先體外，后體內(nèi)。

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，2024年2月25日，星期天51*試驗(yàn)結(jié)果綜合分析

1.結(jié)果一致與不一致的情況；

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

基因突變試驗(yàn)：

鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗(yàn)（Ames試驗(yàn)）、哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因突變試驗(yàn)。染色體畸變試驗(yàn)：

染色體分析、微核試驗(yàn)。DNA損傷試驗(yàn)：

姐妹染色單體交換(SCE)試驗(yàn)、單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)（SCGE）二、常用的致突變試驗(yàn)重點(diǎn)第52頁,共72頁，2024年2月25日，星期天53Ames試驗(yàn)

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(yàn)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，2024年2月25日，星期天54計(jì)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(yàn)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(xì)菌回復(fù)突變試驗(yàn)(Ames試驗(yàn))

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，2024年2月25日，星期天56陽性結(jié)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(fù)性，用一個(gè)相應(yīng)菌株重復(fù)(陰性全套菌株重復(fù))；③有劑量－反應(yīng)關(guān)系。

試驗(yàn)中注意設(shè)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(yàn)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；微生物遺傳密碼甚少；遠(yuǎn)不及哺乳動(dòng)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(yàn)

(Micronucleustest，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(gè)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(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核，稱為微核。常用嚙齒類動(dòng)物骨髓嗜多染紅細(xì)胞(PCE)微核試驗(yàn)，每個(gè)劑量組至少觀察5000個(gè)細(xì)胞。PCE是紅細(xì)胞成熟的一個(gè)階段，此時(shí)紅細(xì)胞的主核已排出，微核容易辯認(rèn).第58頁,共72頁，2024年2月25日，星期天59微核試驗(yàn)是觀察受試物能否產(chǎn)生微核的試驗(yàn)。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(xì)胞凝膠電泳(singlecellgelelectrophoresis，SCGE)又稱彗星實(shí)驗(yàn)(cometassay)，是近年發(fā)展起來的一種快速檢測哺乳動(dòng)物細(xì)胞DNA損傷的實(shí)驗(yàn)方法。

單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)（SCGE）第60頁,共72頁，2024年2月25日，星期天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<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(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(yàn)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(yàn)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(dòng)物(小鼠或大鼠)，并接觸受試物(6天或3個(gè)月)；與雌性動(dòng)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(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，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(jié)果分析最主要的觀察指標(biāo)是早期胚胎死亡數(shù)，它可以反映化合物致突變作用的強(qiáng)弱。