《药物毒理学：第十五章 药物遗传毒性作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《药物毒理学：第十五章 药物遗传毒性作用（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十五章第十五章 药物遗传毒药物遗传毒性作用性作用Exposure to target sitesDrugskin、oral、inhalation、injectionExposure routeTarget siteTerminate toxicantTarget molecularAbsorptionDistributionMetabolismRe-absorptionIntoxicationEliminationDistributionExcretionDetoxicationIntensity of toxicity：property 、dose、duration体内的靶部位体内的靶部位
2、一般毒性一般毒性特殊毒性特殊毒性（三（三致致）一般药理一般药理（安全性药理）（安全性药理）长长期期毒毒性性全身毒性全身毒性局部毒性局部毒性免疫毒性免疫毒性急急性性毒毒性性致致突突变变性性致致畸畸性性致致癌癌性性遗传毒理学遗传毒理学(genetic toxicology)v基本概念基本概念v意义意义v机制机制v检测检测v问题问题一、基本概念一、基本概念遗传毒性遗传毒性(genotoxicity)v由由遗遗传传毒毒物物引引起起生生物物细细胞胞基基因因组组分分子子结结构构特特异异改改变变或或使使遗遗传传信信息息发发生生变变化化的的有有害害效效应应不可逆性不可逆性不可逆性不可逆性无作用阈值无作用阈值无
3、作用阈值无作用阈值遗传毒性的两个特征遗传毒性的两个特征vv遗遗遗遗传传传传毒毒毒毒性性性性是是是是临临临临床床床床前前前前阶阶阶阶段段段段导导导导致致致致或或或或主主主主要要要要致致致致使使使使药药药药物物物物研研研研发发发发失失失失败败败败的的的的重重重重要要要要原因原因原因原因引起可遗传性疾病引起可遗传性疾病引发肿瘤、出生缺陷等引发肿瘤、出生缺陷等外源物的遗传毒性外源物的遗传毒性vv已已已已评评评评价价价价的的的的致致致致癌癌癌癌物物物物中中中中有有有有93%(515/554)93%(515/554)至至至至少少少少在在在在三三三三项项项项标标标标准准准准遗遗遗遗传传传传毒性试验中有一项呈
4、毒性试验中有一项呈毒性试验中有一项呈毒性试验中有一项呈阳性阳性阳性阳性遗传毒性的测试在预测化学致癌性起了重要作用遗传毒性的测试在预测化学致癌性起了重要作用遗传毒性的测试在预测化学致癌性起了重要作用遗传毒性的测试在预测化学致癌性起了重要作用在候选药物选择阶段遗传毒性筛选试验阳性的药物约占在候选药物选择阶段遗传毒性筛选试验阳性的药物约占在候选药物选择阶段遗传毒性筛选试验阳性的药物约占在候选药物选择阶段遗传毒性筛选试验阳性的药物约占25-30%25-30%致突变作用致突变作用 (mutagenesis)vv外外外外来来来来因因因因素素素素引引引引起起起起细细细细胞胞胞胞核核核核中中中中的的的的遗遗遗
5、遗传传传传物物物物质质质质发发发发生生生生改改改改变变变变的的的的能能能能力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。突变的发生及其过程即为致突变作用突变的发生及其过程即为致突变作用突变的发生及其过程即为致突变作用突变的发生及其过程即为致突变作用FF基因突变基因突变基因突变基因突变( (gene mutationgene mutation) )FF染色体畸变染色体畸变染色体畸变染色体畸变( (chromosome aberrationchromosome aberrati
6、on) )1、基因突变、基因突变(gene mutation)指基因中指基因中指基因中指基因中DNADNA序列的改变序列的改变序列的改变序列的改变. .碱基置换碱基置换碱基置换碱基置换( (base-pair base-pair substitutionsubstitution)指指指指DNADNA序列上某个碱基序列上某个碱基序列上某个碱基序列上某个碱基被其他碱基所取代被其他碱基所取代被其他碱基所取代被其他碱基所取代移码突变移码突变移码突变移码突变( (frameshiftmutation)指指指指mRNAmRNA到蛋白翻译过程中遗传到蛋白翻译过程中遗传到蛋白翻译过程中遗传到蛋白翻译过程中遗传
7、物质密码子读码顺序的物质密码子读码顺序的物质密码子读码顺序的物质密码子读码顺序的突变突变突变突变vv自发突变自发突变自发突变自发突变( (spontaneous mutation) )由由由由于于于于自自自自然然然然界界界界中中中中诱诱诱诱变变变变剂剂剂剂的的的的作作作作用用用用或或或或由由由由于于于于偶偶偶偶然然然然的的的的自自自自制制制制、 转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变vv诱发突变诱发突变诱发突变诱发突变( (induced mutation) )诱变剂诱发的突变诱变
8、剂诱发的突变诱变剂诱发的突变诱变剂诱发的突变致突变因素致突变因素2、染色体畸变、染色体畸变（chromosome aberration)A、数目畸变、数目畸变(numerical aberration)B、结构畸变、结构畸变(structural aberration)（1 1 1 1）整倍体）整倍体）整倍体）整倍体( ( ( ( euploid),),),),二倍以上为多倍体二倍以上为多倍体二倍以上为多倍体二倍以上为多倍体( ( ( ( polyploid),),),),（2 2 2 2）非整倍体）非整倍体）非整倍体）非整倍体( ( ( (aneuploid) ) ) )（3 3 3 3）嵌
9、合体）嵌合体）嵌合体）嵌合体( ( ( (mosaic) ) ) )A、染色体数目畸变类型染色体数目畸变类型以二倍体以二倍体以二倍体以二倍体（diploid) ) ) )为标准，若出现染色体数目单条、多条或为标准，若出现染色体数目单条、多条或为标准，若出现染色体数目单条、多条或为标准，若出现染色体数目单条、多条或成倍增减称为染色体数目畸变成倍增减称为染色体数目畸变成倍增减称为染色体数目畸变成倍增减称为染色体数目畸变。2n,3n21三体三体两性嵌合体两性嵌合体：xo/xyy染色体结构畸变染色体结构畸变： 指染色体发生断裂指染色体发生断裂指染色体发生断裂指染色体发生断裂( (breakagebre
10、akage) )和再接合（和再接合（和再接合（和再接合（reunionreunion) )而形成各种类型重组的结果。而形成各种类型重组的结果。而形成各种类型重组的结果。而形成各种类型重组的结果。（1）裂隙裂隙(gap)（2）断裂）断裂(break)（3）断片）断片(fragment)（4）微小体）微小体(minute body)（5）无着丝点环）无着丝点环(acentric ring)（6）环状染色体）环状染色体(ring chromosome)B.结构畸变结构畸变（structural aberration）结构畸变结构畸变类型类型：（7）双着丝点染色体双着丝点染色体(dicentric c
11、hromosome)（8）倒位）倒位(inversion)（9）异位）异位(translocation)（10）插入和重复）插入和重复(insersion and duplication)（11）辐射体）辐射体(triradical, quadriradical)二、遗传改变的意义与后果二、遗传改变的意义与后果遗传与变异突变遗传与变异突变三、可能的作用机制三、可能的作用机制染色体畸变、微小损害染色体畸变、微小损害DNADNA和非和非和非和非DNADNA相互作用遗传毒物的作用机制相互作用遗传毒物的作用机制相互作用遗传毒物的作用机制相互作用遗传毒物的作用机制四、遗传毒理学试验四、遗传毒理学试验vv
12、遗遗遗遗传传传传毒毒毒毒性性性性测测测测试试试试或或或或评评评评价价价价要要要要回回回回答答答答的的的的一一一一个个个个关关关关键键键键问问问问题题题题是是是是受试物是否是一致突变物。受试物是否是一致突变物。受试物是否是一致突变物。受试物是否是一致突变物。vv目目目目的的的的是是是是测测测测试试试试受受受受试试试试物物物物是是是是否否否否有有有有能能能能力力力力到到到到达达达达DNADNA或或或或染染染染色色色色体部位并与其相互作用。体部位并与其相互作用。体部位并与其相互作用。体部位并与其相互作用。( (一一). ). 遗传毒理学试验的分类遗传毒理学试验的分类根据检测的遗传学终点不同，可将遗传
13、毒理学试验分为四类：根据检测的遗传学终点不同，可将遗传毒理学试验分为四类：根据检测的遗传学终点不同，可将遗传毒理学试验分为四类：根据检测的遗传学终点不同，可将遗传毒理学试验分为四类：1 1. .基因突变试验基因突变试验基因突变试验基因突变试验（assays for gene mutationassays for gene mutation）2 2. .染色体损伤试验染色体损伤试验染色体损伤试验染色体损伤试验（assays for chromosome damageassays for chromosome damage）3 3. .非整倍体试验非整倍体试验非整倍体试验非整倍体试验（assays
14、 for aneuploidyassays for aneuploidy）4 4. .反映反映反映反映DNADNA损伤的试验损伤的试验损伤的试验损伤的试验（assays for DNA damageassays for DNA damage）( (二二二二). ). 常用的遗传毒理学试验常用的遗传毒理学试验常用的遗传毒理学试验常用的遗传毒理学试验1 1. .细菌回复突变试验细菌回复突变试验细菌回复突变试验细菌回复突变试验（bacterial reverse mutation assaybacterial reverse mutation assay) )2 2. .哺哺哺哺乳乳乳乳动动动动物物
15、物物基基基基因因因因突突突突变变变变试试试试验验验验（mammalian mammalian cell cell gene gene mutation mutation assayassay）3 3. .染色体畸变试验染色体畸变试验染色体畸变试验染色体畸变试验（chromosome aberrationchromosome aberration）1 1）in in vitrovitro：中中中中国国国国仓仓仓仓鼠鼠鼠鼠卵卵卵卵巢巢巢巢（CHOCHO）细细细细胞胞胞胞，中中中中国国国国仓仓仓仓鼠鼠鼠鼠肺肺肺肺（CHLCHL）细胞及外周血淋巴细胞等。细胞及外周血淋巴细胞等。细胞及外周血淋巴细胞等。
16、细胞及外周血淋巴细胞等。2 2）in in vivovivo：啮啮啮啮齿齿齿齿动动动动物物物物骨骨骨骨髓髓髓髓细细细细胞胞胞胞染染染染色色色色体体体体畸畸畸畸变变变变试试试试验验验验（chromosome chromosome aberration aberration assay assay of of bone bone marrow marrow cellscells) )及及及及啮啮啮啮齿齿齿齿动动动动物物物物睾睾睾睾丸丸丸丸细细细细胞胞胞胞染染染染色体畸变试验（色体畸变试验（色体畸变试验（色体畸变试验（chromosome aberration assay of tests cell
17、schromosome aberration assay of tests cells) )4 4. . 微核试验微核试验微核试验微核试验（micronucleus assaymicronucleus assay) )1、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验鼠伤寒沙门氏菌原鼠伤寒沙门氏菌原养型养型(his+)组氨酸营养缺陷型突组氨酸营养缺陷型突变株。变株。(his-)正向突变正向突变回复突变回复突变代谢活化系统代谢活化系统受试物受试物菌株：菌株：TA97TA98TA100TA1535TA102用于检测组氨用于检测组氨酸靶基因中酸靶基因中（G-C）位点）位点
18、碱基置换或移碱基置换或移码突变码突变 用于检测组氨用于检测组氨酸靶基因中酸靶基因中（A-T）位点）位点碱基置换或移碱基置换或移码突变码突变 检验诱变物诱变强度的检验诱变物诱变强度的检验诱变物诱变强度的检验诱变物诱变强度的AmesAmes实验示意图实验示意图实验示意图实验示意图对照组对照组对照组对照组检测组检测组检测组检测组纯化的哺乳动物纯化的哺乳动物纯化的哺乳动物纯化的哺乳动物肝脏微粒体酶肝脏微粒体酶肝脏微粒体酶肝脏微粒体酶待检测化合物待检测化合物待检测化合物待检测化合物HisHis- -沙门氏菌沙门氏菌沙门氏菌沙门氏菌少量的回复少量的回复少量的回复少量的回复突变菌落突变菌落突变菌落突变菌落大
19、量的回复大量的回复大量的回复大量的回复突变菌落突变菌落突变菌落突变菌落Ames试验最新进展试验最新进展vv一般情况下，不再要求必须进行重复试验一般情况下，不再要求必须进行重复试验一般情况下，不再要求必须进行重复试验一般情况下，不再要求必须进行重复试验vv细细细细菌菌菌菌毒毒毒毒性性性性受受受受试试试试物物物物（如如如如抗抗抗抗生生生生素素素素）仍仍仍仍需需需需进进进进行行行行此此此此试试试试验验验验，此外还应进行一项体外哺乳动物细胞试验此外还应进行一项体外哺乳动物细胞试验此外还应进行一项体外哺乳动物细胞试验此外还应进行一项体外哺乳动物细胞试验2、哺乳动物培养细胞染色体畸变试验、哺乳动物培养细胞
20、染色体畸变试验CHO秋水仙碱秋水仙碱秋水仙碱秋水仙碱中期相细胞中期相细胞分散均匀的染色体分散均匀的染色体低渗低渗低渗低渗固定固定固定固定染色染色染色染色哺乳动物培养细胞染色体畸变最新进展哺乳动物培养细胞染色体畸变最新进展vv最高浓度从最高浓度从最高浓度从最高浓度从10 mM10 mM降低至降低至降低至降低至1 mM1 mMvv毒毒毒毒性性性性限限限限制制制制的的的的要要要要求求求求发发发发生生生生改改改改变变变变：CACA最最最最高高高高浓浓浓浓度度度度细细细细胞胞胞胞生生生生长抑制不超过长抑制不超过长抑制不超过长抑制不超过50%50%3、啮齿动物微核试验、啮齿动物微核试验(micronucl
21、eus assay in bone marrow polychromatic erythrocytes)啮齿动物微核试验啮齿动物微核试验微核试验最新进展微核试验最新进展vv可以不再需要设置平行阳性对照可以不再需要设置平行阳性对照可以不再需要设置平行阳性对照可以不再需要设置平行阳性对照vv在在在在方方方方法法法法学学学学达达达达到到到到测测测测定定定定要要要要求求求求时时时时，大大大大鼠鼠鼠鼠外外外外周周周周血血血血也也也也可可可可用用用用于体内微核分析于体内微核分析于体内微核分析于体内微核分析vv可可可可使使使使用用用用经经经经充充充充分分分分验验验验证证证证的的的的自自自自动动动动化化化化系
22、系系系统统统统检检检检测测测测微微微微核核核核，如如如如图像分析和流式细胞术图像分析和流式细胞术图像分析和流式细胞术图像分析和流式细胞术五、致突变试验中的一些问题五、致突变试验中的一些问题一一).).阴性和阳性对照组的意义阴性和阳性对照组的意义: :减减少少因因实实验验动动物物个个体体差差异异、实实验验条条件件等等的的影响，使得到的数据具有可比性、可靠性。影响，使得到的数据具有可比性、可靠性。二二).).体外试验的活化系统：体外试验的活化系统：微微生生物物和和培培养养的的哺哺乳乳动动物物细细胞胞缺缺乏乏整整体体动动物物体体内内的的许许多多代代谢谢能能力力，在在遗遗传传学学试试验验中中，必必须须
23、加加入入代代谢谢活活化化系系统统，才才能能检检出出间间接致突变剂。接致突变剂。三三三三).).).).体外试验结果阳性应考虑的问题：体外试验结果阳性应考虑的问题：体外试验结果阳性应考虑的问题：体外试验结果阳性应考虑的问题：（1 1 1 1）与阴性或溶剂对照数据及背景数据比较，是否有意义？）与阴性或溶剂对照数据及背景数据比较，是否有意义？）与阴性或溶剂对照数据及背景数据比较，是否有意义？）与阴性或溶剂对照数据及背景数据比较，是否有意义？（2 2 2 2）是否有剂量相关性？）是否有剂量相关性？）是否有剂量相关性？）是否有剂量相关性？（3 3 3 3）弱或可疑的阳性结果是否可重现？）弱或可疑的阳性结
24、果是否可重现？）弱或可疑的阳性结果是否可重现？）弱或可疑的阳性结果是否可重现？（4 4 4 4）阳阳阳阳性性性性结结结结果果果果是是是是否否否否由由由由于于于于体体体体外外外外独独独独特特特特的的的的代代代代谢谢谢谢活活活活化化化化途途途途径径径径或或或或体体体体外外外外特特特特殊殊殊殊的的的的活活活活性性性性代代代代谢谢谢谢物物物物所所所所致致致致（5 5 5 5）结结结结果果果果是是是是否否否否可可可可归归归归因因因因于于于于体体体体内内内内不不不不存存存存在在在在的的的的体体体体外外外外极极极极端端端端培培培培养养养养条条条条件件件件，如如如如极极极极端端端端的的的的pHpHpHpH值值
25、值值、渗渗渗渗透压、细胞悬液中的沉淀物？透压、细胞悬液中的沉淀物？透压、细胞悬液中的沉淀物？透压、细胞悬液中的沉淀物？（6 6 6 6）哺乳类动物细胞试验中，阳性结果是否仅出现在存活率极低的浓度？）哺乳类动物细胞试验中，阳性结果是否仅出现在存活率极低的浓度？）哺乳类动物细胞试验中，阳性结果是否仅出现在存活率极低的浓度？）哺乳类动物细胞试验中，阳性结果是否仅出现在存活率极低的浓度？（7 7 7 7）阳性结果是否归因于某种污染物？）阳性结果是否归因于某种污染物？）阳性结果是否归因于某种污染物？）阳性结果是否归因于某种污染物？（8 8 8 8）某某某某种种种种特特特特定定定定遗遗遗遗传传传传终终终终
26、点点点点的的的的试试试试验验验验结结结结果果果果是是是是否否否否与与与与同同同同类类类类化化化化合合合合物物物物中中中中其其其其他他他他化化化化合合合合物物物物的的的的试试试试验验验验结结结结果一致？果一致？果一致？果一致？四四).体外试验结果阴性应考虑的问题：体外试验结果阴性应考虑的问题：（1 1）受受受受试试试试物物物物的的的的化化化化学学学学结结结结构构构构或或或或已已已已知知知知代代代代谢谢谢谢是是是是否否否否提提提提示示示示采采采采用用用用的的的的标标标标准准准准体体体体外外外外代代代代谢谢谢谢活活活活化化化化技技技技术术术术（如如如如啮啮啮啮齿齿齿齿类类类类动动动动物物物物肝肝肝肝
27、脏脏脏脏S S9 9）可能不合适？可能不合适？可能不合适？可能不合适？（2 2）化化化化合合合合物物物物的的的的结结结结构构构构或或或或已已已已知知知知反反反反应应应应性性性性是是是是否否否否提提提提示示示示采采采采用用用用其其其其他他他他检测方法或系统更合适？检测方法或系统更合适？检测方法或系统更合适？检测方法或系统更合适？ 五五五五). ).如何解释体外遗传毒性试验结果和评估其危险度如何解释体外遗传毒性试验结果和评估其危险度如何解释体外遗传毒性试验结果和评估其危险度如何解释体外遗传毒性试验结果和评估其危险度vv近近近近年年年年来来来来研研研研究究究究发发发发现现现现，用用用用体体体体外外外
28、外哺哺哺哺乳乳乳乳动动动动物物物物细细细细胞胞胞胞突突突突变变变变和和和和/ /染染染染色色色色体体体体损损损损伤伤伤伤试试试试验验验验阳阳阳阳性性性性的的的的大大大大多多多多数数数数上上上上市市市市药药药药物物物物其其其其致致致致癌癌癌癌性性性性资资资资料料料料呈呈呈呈阴性；阴性；阴性；阴性；vv有有有有研研研研究究究究发发发发现现现现遗遗遗遗传传传传毒毒毒毒性性性性可可可可以以以以通通通通过过过过非非非非DNADNA反反反反应应应应机机机机制制制制的的的的细细细细胞毒性而出现。胞毒性而出现。胞毒性而出现。胞毒性而出现。表观遗传学：概念的引入与成为研究的热点表观遗传学：概念的引入与成为研究的
29、热点表观遗传学：概念的引入与成为研究的热点表观遗传学：概念的引入与成为研究的热点小结一、遗传毒性与致突变作用一、遗传毒性与致突变作用一、遗传毒性与致突变作用一、遗传毒性与致突变作用: : : :基本概念基本概念基本概念基本概念二、常用致突变试验方法二、常用致突变试验方法二、常用致突变试验方法二、常用致突变试验方法 1 1 1 1、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验、鼠伤寒沙门氏菌营养缺陷型回复突变试验 2 2 2 2、哺乳动物培养细胞染色体畸变试验、哺乳动物培养细胞染色体畸变试验、哺乳动物培养细胞染色体畸变试验、哺乳
30、动物培养细胞染色体畸变试验 3 3 3 3、啮齿动物微核试验、啮齿动物微核试验、啮齿动物微核试验、啮齿动物微核试验参考书1.1.现现现现代代代代毒毒毒毒理理理理学学学学基基基基础础础础，祝祝祝祝寿寿寿寿芬芬芬芬，裴裴裴裴秋秋秋秋玲玲玲玲主主主主编编编编，中中中中国国国国协协协协和和和和医医医医科科科科大大大大学学学学出出出出版版版版社社社社，20032003。2.2.毒理学基础毒理学基础毒理学基础毒理学基础，周宗灿主编，北京医科大学出版社，周宗灿主编，北京医科大学出版社，周宗灿主编，北京医科大学出版社，周宗灿主编，北京医科大学出版社，20002000。3.3.毒理学实验方法与技术毒理学实验方法与技术毒理学实验方法与技术毒理学实验方法与技术，王心如主编，人民卫生出版社，王心如主编，人民卫生出版社，王心如主编，人民卫生出版社，王心如主编，人民卫生出版社，20032003。4 4、外文期刊：、外文期刊：、外文期刊：、外文期刊：mutationresearchmutationresearch5 5、药物遗传毒性研究技术指导原则、药物遗传毒性研究技术指导原则、药物遗传毒性研究技术指导原则、药物遗传毒性研究技术指导原则 ，中国国家药审中心，中国国家药审中心，中国国家药审中心，中国国家药审中心，20072007年年年年。http:/
