第四章第四章 毒作用机制毒作用机制 Chapter 4 Mechanism of Toxicity v掌握内容掌握内容1 终毒物、亲电子剂、自由基；终毒物、亲电子剂、自由基；2 毒物与靶分子反应的类型；毒物与靶分子反应的类型；3 毒物引起的细胞维持功能改变毒物引起的细胞维持功能改变v熟悉内容熟悉内容1 靶分子本身的属性；毒物对靶分子的作用；靶分子本身的属性；毒物对靶分子的作用；2 毒物引起的细胞调节功能障碍毒物引起的细胞调节功能障碍v了解内容了解内容1 毒物在体内的转运过程；解毒作用、解毒过程失效与毒性；毒物在体内的转运过程；解毒作用、解毒过程失效与毒性；2 修复、修复紊乱与毒性修复、修复紊乱与毒性3 表观遗传机制表观遗传机制 阐明外源性化合物毒作用机制的意义阐明外源性化合物毒作用机制的意义v评定外源性化合物引起的有害效应的概率；评定外源性化合物引起的有害效应的概率；v建立敏感、特异的预测试验；建立敏感、特异的预测试验；v安全性评价与管理；安全性评价与管理；v更安全的化学物（或药物）的设计与生产；更安全的化学物（或药物）的设计与生产；v以及疾病的诊断和治疗以及疾病的诊断和治疗 第一节第一节 毒物毒物ADMEADME过程与靶器官过程与靶器官v毒物在体内的转运过程毒物在体内的转运过程n毒物的吸收与进入体循环前的清除n毒物的分布与清除v增毒与解毒作用增毒与解毒作用n增毒作用n解毒作用 一、从接触部位进入血液循环一、从接触部位进入血液循环v毒物的吸收毒物的吸收 n毒物从接触部位进入血液循环的过程n影响吸收的因素 毒物吸收率与暴露速率、溶解度、暴露面积、上皮特征、上皮下微循环及毒物理化特性有关v毒物进入体循环前的清除毒物进入体循环前的清除n肝细胞代谢酶n药物转运蛋白 v促进毒物向靶部位分布的因素促进毒物向靶部位分布的因素n毛细血管内皮的多孔性n专一化的跨膜转运n细胞器内的蓄积n可逆性细胞内结合二二 从血液循环进入靶部位从血液循环进入靶部位 v阻碍毒物向靶部位分布的机制阻碍毒物向靶部位分布的机制n屏障作用：血-胎盘屏障； 血脑屏障，血-神经屏障， 血-脑脊液屏障 ，血-睾丸屏障n与血浆蛋白结合 n储存部位： 氯代烃—脂肪 铅—骨骼n细胞内结合蛋白： 镉—MTn从细胞内排出：多药耐药基因（mdr）v毒物的排泄与重吸收：毒物的排泄与重吸收： n肾脏 清除亲水性和离子化的物质，但对高脂溶性…n乳汁、胆汁和肠道 终毒物（终毒物（ultimate toxicant): 指直接与内源性靶分子（受体、酶、指直接与内源性靶分子（受体、酶、DNADNA、、RNARNA、脂质）反、脂质）反应或引起机体生物学微环境的改变，导致结构和功能紊乱应或引起机体生物学微环境的改变，导致结构和功能紊乱并表现毒物毒性的物质。
并表现毒物毒性的物质n原外源性化合物其代谢产物原外源性化合物其代谢产物n代谢过程中产生的活性氧代谢过程中产生的活性氧 或活性氮或活性氮n内源性化学物内源性化学物 不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸三、增毒和解毒作用三、增毒和解毒作用 v增毒作用增毒作用(toxication)(toxication) 代谢活化代谢活化(metabolic activation)(metabolic activation) 外源性化合物在体内经生物转化为终毒物的过程外源性化合物在体内经生物转化为终毒物的过程1 1 具有改变机体生物学环境特征具有改变机体生物学环境特征 （乙醇（乙醇—草酸钙草酸钙—肾损伤）肾损伤）2 2 可更高效率的与特定受体或酶结合可更高效率的与特定受体或酶结合 （对硫磷（对硫磷—对氧磷）对氧磷）3 3 使外源性化合物以及内源性物质无选择性的与带有易感功使外源性化合物以及内源性物质无选择性的与带有易感功能基因的内源性分子反应能基因的内源性分子反应Ø亲电子物 (electrophiles)：Ø自由基 (free radicals)Ø亲核物 (nucleophiles)Ø活性氧化还原性反应物(redox-active reductants） 1 亲电子剂v指含有一个缺电子的分子，可以与亲核物中的富含电子原指含有一个缺电子的分子，可以与亲核物中的富含电子原子共享电子对而发生反应。
子共享电子对而发生反应 形成：形成： ---常常是毒物经Cyp450或其它酶促氧化成酮、环氧化物、不饱和酮和醛、醌和酰卤化物等物质----阳性亲电物常由化学键断裂而形成 2、自由基 （free radical ）自由基：指外层轨道中含有一个或多个不成对电子的分子或分子片段形成：接受一个电子；丢失一个电子；共价键均裂 特点： 具有顺磁性 化学性质十分活泼 反应性极高，半减期极短，作用半径短 本身：NO，O3，SiO2，石棉，卤代烷； 体内：O2- • ，H2O2， ·OH，RO·， RO2·； 自由基的形成自由基的形成:1 亲电外源性化合物自由基的形成亲电外源性化合物自由基的形成;n从还原酶接受一个电子形成自由基nNADPH 氧化酶 线粒体电子传递解偶联2 亲核外源性化合物自由基的形成亲核外源性化合物自由基的形成n亲核外源化学物如酚类、氢酮类、氨基酚类、胺类、肼类、等由过氧化物酶催化失去一个电子而形成自由基n有些化合物如氢醌经NADPH-P-450还原酶催化一电子还原，生成半醌自由基。
半醌自由基易于自氧化3 共价键均裂共价键均裂 四氯化碳 --三氯甲烷自由基 重要的自由基：主要是氧自由基，即活性氧重要的自由基：主要是氧自由基，即活性氧(ROS)含有化学性质活泼的含氧功能基团含有化学性质活泼的含氧功能基团•超氧阴离子自由基：超氧阴离子自由基：O2 · ¯•羟自由基：羟自由基： · OH•过氧化氢：过氧化氢：H2O2•O3, NO, NO2, HOCl（次氯酸）（次氯酸） 3 亲核物的形成亲核物的形成 v是较少见的一种毒物活化机制是较少见的一种毒物活化机制n硒化氢是由亚硒酸盐与谷胱甘肽或其他巯基反应形成的一种强亲核物n二卤甲烷经由氧化脱卤反应而形成的毒性代谢产物一氧化碳4 活性氧化还原产物的形成活性氧化还原产物的形成n硝酸盐---亚硝酸盐n氨苯砜—羟化（羟胺）--高铁血红蛋白nCr(VI)---Cr V;nFe(III)---Fe(II) （二）解毒作用（二）解毒作用(detoxication) v指清除终毒物或阻止终毒物形成的生物转化过程指清除终毒物或阻止终毒物形成的生物转化过程1 1 无功能基团毒物解毒无功能基团毒物解毒 2 2 亲电物的解毒亲电物的解毒 3 3 亲核物的解毒亲核物的解毒 4 4 自由基的解毒自由基的解毒 5 5 蛋白质毒素的解毒蛋白质毒素的解毒 n无功能基团化学物（如：苯和甲苯） （I相反应和II相反应）n机体内的功能基团（羟基和羧基）nCyp P450 酶系n成为含功能基团产物n内源性酸如葡萄糖醛酸、硫酸或氨基酸n转移酶n高度亲水的、较不活泼的有机酸排出体外1. 无功能基团毒物的解毒 v一般通过在亲核功能基团上的结合反应来解毒一般通过在亲核功能基团上的结合反应来解毒 含羟基含羟基------硫酸或葡萄糖醛酸结合硫酸或葡萄糖醛酸结合 含巯基含巯基------甲基化或与葡萄糖醛酸结合甲基化或与葡萄糖醛酸结合 胺类、肼类胺类、肼类------乙酰化乙酰化 氰化物氰化物 硫氢酸酶硫氢酸酶------硫氢酸硫氢酸n成为高度亲水的、较不活泼的分子而排出体外2. 亲核物的解毒 一般通过与巯基亲核物谷胱苷肽共轭结合而解毒一般通过与巯基亲核物谷胱苷肽共轭结合而解毒n此类反应可自发产生n或由谷胱甘肽-S-转移酶协同进行n金属离子nAg2+ (silver)nCd2+ (cadmium)nHg2+ (mercury)nCH3Hg离子(methyl mercury, commonly called as organic mercury)n与谷胱甘肽反应而解毒3.亲电物的解毒 4 自由基的解毒（1）O2 -.的清除 ： Cu/Zn SOD 细胞质；Mn SOD 线粒体（2）HO. 半衰期短（10-9s), 清除其前体（3）ONOO- ： GSH-Px，硒蛋白，与体内蛋白结合 （4）GSH 亲电子物 抗自由基的酶和小分子物质：Vit C：O2 · ¯ R· ·OH 1O2Vit E： O2 · ¯ 1O2GSH: 使H2O2还原为水 SOD: O2 · ¯ ，歧化超氧阴离子，生成H2O和O2。
CAT (过氧化氢酶): 将H2O2转化为H2O GSH-Px（--过氧化物酶）催化GSH对过氧化物的还原反应，阻断脂质过氧化的链锁反应 原因原因后果后果解毒能力耗竭 中毒、终毒物蓄积使解毒酶失活(偶尔可见) 中毒、终毒物蓄积某些结合反应可被逆转 中毒、终毒物蓄积有时解毒过程产生潜在的 中毒、终毒物蓄积有害副产物6、解毒过程失效5、蛋白质毒素解毒（ detoxication of protein toxins）：v细胞外和细胞内的蛋白酶参与有毒多肽的失活细胞外和细胞内的蛋白酶参与有毒多肽的失活 第二节第二节 靶分子的反应靶分子的反应 Section 2 Target molecule Reaction v理论上所有内源性物都是毒物的潜在靶标理论上所有内源性物都是毒物的潜在靶标v主要有主要有n机体大分子 如核酸，特别是DNA；蛋白质n膜脂质n其他成分 辅因子如辅酶A和吡哆醛较少被涉及并不是所有的毒物与靶标的反应都有害并不是所有的毒物与靶标的反应都有害 一、靶分子的属性(attribute) v靶分子本身的属性靶分子本身的属性条件：条件： n合适的反应性和空间构型合适的反应性和空间构型n易接近性（接触足够高浓度的终毒物或与反应活性易接近性（接触足够高浓度的终毒物或与反应活性化学物邻近）化学物邻近）n具有关键的生理功能具有关键的生理功能 一、反应的类型一、反应的类型n非共价结合非共价结合n共价结合共价结合n去氢反应去氢反应n电子转移电子转移n酶促反应等酶促反应等 v毒物与靶分子反应的类型毒物与靶分子反应的类型（一）非共价结合（一）非共价结合：：n非极性交互作用、氢键、离子键等与内源性分子的互补部位结合n 膜受体、细胞内受体、离子通道 n通常是可逆的 如TCDD与芳烃受体的结合土地宁TCDD tetrachlorinated dibenzodioxin 甘氨酸受体（离子通道型受体) （二）共价结合（covalent binding） 化学物质或活性产物和机体的生物大分子发生共价结合，从而改变核酸、蛋白、酶、膜脂质等结构及生物学功能，发生病理生理改变，产生毒性效应。
有机磷与胆碱酯酶不可逆 1 亲电子物内源性分子结合亲电子物内源性分子结合: 电荷电荷/半径半径 vv软亲电物较易与软亲核物（两者均具有较低的电荷软亲电物较易与软亲核物（两者均具有较低的电荷/ /半径半径比）反应，而硬亲电子较易与硬亲核物（两者均具有较高比）反应，而硬亲电子较易与硬亲核物（两者均具有较高的电荷的电荷/ /半径比）反应；半径比）反应；vv银和汞这样的金属离子被归类为软亲电物，它们优先与软银和汞这样的金属离子被归类为软亲电物，它们优先与软亲核物反应亲核物反应 vv锂、钙和钡这样的硬亲电物优先与硬亲核物反应；在这两锂、钙和钡这样的硬亲电物优先与硬亲核物反应；在这两个极端之间的金属如烙、锌和铅显示出与亲核物的普遍反个极端之间的金属如烙、锌和铅显示出与亲核物的普遍反应性vv亲电物的反应性决定了哪种内源性亲核物能与之反应并成亲电物的反应性决定了哪种内源性亲核物能与之反应并成为起靶分子为起靶分子 2 中性自由基与内源性分子结合中性自由基与内源性分子结合 富有阳电荷，打击核酸富电子云点，如富有阳电荷，打击核酸富电子云点，如G: N7, C8; A: N1, N3; C,U: -NH3等。
等n羟基自由基加入到DNA碱基导致许多产物的形成，包括8-羟基脱氧嘌呤、5-羟甲基脱氧尿嘧啶以及胸腺嘧啶和胞嘧啶的乙二醇酯，可作为DNA损伤标志 3 3 去氢反应：去氢反应： 巯基自由基；巯基自由基； DNADNA与蛋白质交联，与蛋白质交联， DNADNA链断链断裂；脂质自由基裂；脂质自由基4 4 电子转移：电子转移： 高铁血红蛋白血症（高铁血红蛋白血症（FeII—FeIII) )5 5 酶促反应酶促反应: : 细菌毒素催化细菌毒素催化ADP-ADP-核糖从核糖从NAD+NAD+转移到特定的转移到特定的蛋白质，阻断蛋白质合成或活化蛋白质功能蛋白质，阻断蛋白质合成或活化蛋白质功能 v总之，大多数终毒物借助于它们化学反应性作用总之，大多数终毒物借助于它们化学反应性作用在内源分子上，具有一种类型以上反应性的那些在内源分子上，具有一种类型以上反应性的那些毒物可以通过不同机制与不同的靶分子反应毒物可以通过不同机制与不同的靶分子反应n铅离子当与血红素合成过程中的主要靶酶δ-氨基乙酰丙酸脱水酶（δ-ALAD）的关键巯基形成配位共价键时，是作为软亲电物；然而，当它结合于蛋白激酶C或阻碍断钙通道、在这些靶部位替代天然配体Ca2+时，它的表现又像一种硬亲电物或一种离子。
v是指是指终毒物与内源性分子反应，引起靶分子的终毒物与内源性分子反应，引起靶分子的功能失调和结构破坏功能失调和结构破坏 v表现为表现为n靶分子功能失调n靶分子结构的破坏n新抗原形成n化学物引起的生物学微环境改变而产生毒性二二二二、、、、毒物毒物对对靶靶分子的影响分子的影响 （一）（一）靶分子的功能失调靶分子的功能失调n蛋白质： n活化靶蛋白，模拟内源性配体（铅+PKC）；n抑制靶蛋白 （TTX）；n改变蛋白质结构，导致功能受损 DNADNA：碱基错配、碱基突变：碱基错配、碱基突变n干扰DNA模板功能 化学物与DNA共价结合引起复制期间核苷酸错配例如，黄曲霉毒素8，9-氧化物共价结合合于鸟嘌呤的N-7位，导致不正确密码的形成造成复制时核苷酸错配化学物如阿霉素（doxorubcin）插入在双螺旋DNA中重叠碱基间，迫使邻近的碱基对分开，通过移动读码框架引起移码突变 （二）靶分子的结构破坏（二）靶分子的结构破坏n与靶分子形成加合物，产生交联或断裂•与DNA分子形成加成物黄曲霉素与DNA；；阿霉素与DNA•引发脂质过氧化•引起酶辅基破坏 烷基化•DNA断裂 ( (三）与内源性蛋白质结合形成新抗原三）与内源性蛋白质结合形成新抗原 v外源化学物或其代谢物与某些内源性的蛋白质共外源化学物或其代谢物与某些内源性的蛋白质共价结合，这些发生共价结合的蛋白质可作为新抗价结合，这些发生共价结合的蛋白质可作为新抗原激发免疫应答。
原激发免疫应答n某些化学物（如硝基氯苯、青霉素、镍）可能具有足够高的反应性而自发地结合于蛋白质n细胞色素P-450将氟烷生物转化为三氟乙酰氯（trifluoacetyl chloride）,后者作为半抗原与肝微粒体和细胞表面蛋白质结合，诱导抗体产生 第三节第三节 细胞调解功能障碍细胞调解功能障碍 Section 3 cellular dysfunction v细胞应激细胞应激v细胞调节功能障碍细胞调节功能障碍v细胞稳态失调细胞稳态失调 机体协调细胞的各种活动，是通过每个细胞执行其机体协调细胞的各种活动，是通过每个细胞执行其各自的指令或程序而各自的指令或程序而实现实现的的n长期程序决定细胞的归宿，即细胞是否进入分裂、分化或死亡n短期程序控制各种已分化细胞的活动，决定细胞是否分泌各种物质、转移或代谢营养物质等n信号分子来调节和控制—激活其细胞受体，通过信号传达的网络将信号传送至基因的调节部位或功能蛋白n对每个信号分子来说多有多种调节网络功能系统细胞的正常生理功能细胞的正常生理功能 一、细胞应激一、细胞应激n细胞应激指细胞处于不利环境和遇到有害刺激时细胞应激指细胞处于不利环境和遇到有害刺激时所产生的防御或适应性反应。
所产生的防御或适应性反应n包括热应激、氧化应激、缺氧应激、内质网应激包括热应激、氧化应激、缺氧应激、内质网应激和遗传毒性应激和遗传毒性应激 （一）热应激（一）热应激n其其特特征征性性反反应应是是诱诱导导细细胞胞表表达达生生成成热热休休克克蛋蛋（（HSP））HSP对对机机体体具具有有保保护护作作用用，，可可增增强强机机体对多种应激原的耐受能力体对多种应激原的耐受能力n其中与应激反应最为密切的是其中与应激反应最为密切的是HSP70 （二）氧化应激（二）氧化应激n应激原主要为自由基、应激原主要为自由基、ROS或或RNSnROS是是一一类类由由氧氧形形成成、、并并在在分分子子组组成成上上含含有有氧氧且且化化学学性性质质比比氧氧活活泼泼的的物物质质总总称称包包括括超超氧氧阴阴离离子子自由基、羟自由基、过氧化氢自由基、羟自由基、过氧化氢nRNS是是NO及及其其体体内内继继发发性性产产物物的的总总称称包包括括NO、、NO2和过氧亚硝酸盐和过氧亚硝酸盐 nROS和和RNS在在吞吞噬噬细细胞胞杀杀灭灭、、清清除除病病原原微微生生物物的的过程中起重要作用过程中起重要作用nROS和和RNS直直接接或或间间接接与与体体内内多多种种免免疫疫细细胞胞杀杀伤伤肿瘤细胞。
肿瘤细胞nROS和和RNS直接或间接参与体内的解毒作用直接或间接参与体内的解毒作用nROS参与细胞信号转导和基因表达的调控作用参与细胞信号转导和基因表达的调控作用ROS和和RNS的重要生理功能的重要生理功能 ROS和和RNS诱导细胞凋亡机制胞凋亡机制n线粒体机制线粒体机制 激活激活Bcl-2家族成员，启动细胞凋亡家族成员，启动细胞凋亡程序n激活内质网应激信号通路激活内质网应激信号通路 自由基攻击体内生物大分子自由基攻击体内生物大分子n自由基引起脂肪酸脱氢启动脂质过氧化，形成的自由基引起脂肪酸脱氢启动脂质过氧化，形成的脂质自由基进一步反应成脂质烷氧自由基，进一脂质自由基进一步反应成脂质烷氧自由基，进一步断裂成烃和活性醛步断裂成烃和活性醛n自由基与体内蛋白质反应，引起蛋白质变性、讲自由基与体内蛋白质反应，引起蛋白质变性、讲解和交联，从而影响蛋白酶活性解和交联，从而影响蛋白酶活性n自由基能与核酸的碱基和核糖自由基能与核酸的碱基和核糖- -磷酸支架反应，破磷酸支架反应，破坏核酸分子的完整性和构型坏核酸分子的完整性和构型 （三）缺氧应激（三）缺氧应激n组组织织细细胞胞为为适适应应低低氧氧压压力力而而诱诱导导系系列列涉涉及及血血管管生生成成、、铁铁代代谢谢和和糖糖代代谢谢相相关关基基因因的的表表达达，，以以维维持持细细胞的增殖和存活。
胞的增殖和存活n介介导导缺缺氧氧应应激激的的关关键键分分子子是是缺缺氧氧诱诱导导因因子子1（（HIF-1））nHIF-1下下游游靶靶基基因因包包括括：：红红细细胞胞生生成成铁铁代代谢谢相相关关基基因因、、血血管管生生成成相相关关基基因因、、血血管管收收缩缩相相关关基基因因、、基基质质代代谢谢相相关关基基因因、、糖糖代代谢谢相相关关基基因因、、细细胞胞增增殖殖和和存活相关基因存活相关基因 （四）内质网应激（四）内质网应激n内内质质网网应应激激是是真真核核细细胞胞的的一一种种保保护护性性应应激激反反应应，，通通过过内内质质网网应应激激降降低低胞胞内内未未折折叠叠的的蛋蛋白白浓浓度度，，阻阻碍未折叠蛋白发生凝集碍未折叠蛋白发生凝集n内内质质网网特特异异性性分分子子伴伴侣侣的的减减少少和和缺缺乏乏；；内内质质网网钙钙耗耗竭竭；；氧氧化化应应激激和和缺缺氧氧应应激激；；基基因因突突变变影影响响到到基基因产物蛋白质分子折叠；二硫键形成的减少因产物蛋白质分子折叠；二硫键形成的减少 （五）遗传毒性应激（五）遗传毒性应激n人人体体细细胞胞启启动动自自身身防防御御网网络络系系统统以以应应对对遗遗传传物物质质DNADNA免受外源遗传毒物损伤的过程。
免受外源遗传毒物损伤的过程n遗遗传传毒毒性性应应激激原原：：遗遗传传毒毒性性致致癌癌物物和和致致突突变变物物、、紫紫外外线线和和放放射射性性核核素素、、大大多多数数化化疗疗药药物物、、细细胞胞正正常生命过程产生的某些代谢产物等常生命过程产生的某些代谢产物等 n细细胞胞应应激激是是机机体体面面对对有有害害因因素素刺刺激激的的防防御御反反应应，，有利于维持机体内环境的相对稳定；有利于维持机体内环境的相对稳定；n细细胞胞应应激激过过程程引引起起细细胞胞信信号号转转导导的的迅迅速速改改变变，，某某些些重重要要信信号号分分子子或或信信号号通通路路的的改改变变可可能能损损害害细细胞胞的正常功能的正常功能n细细胞胞应应激激与与衰衰老老、、恶恶性性肿肿瘤瘤、、心心脑脑血血管管疾疾病病、、机机体炎症反应等人类重要疾病的发病过程密切相关体炎症反应等人类重要疾病的发病过程密切相关 二、细胞调节功能障碍二、细胞调节功能障碍受体激活受体激活激发的信号传导示意图激发的信号传导示意图 v改变改变特异靶特异靶基因的表达，基因的表达，增强或减少增强或减少特定蛋白特定蛋白功能功能v调节磷酸化调节磷酸化/ /去磷酸化去磷酸化(phospharylation and (phospharylation and dephospharylation)dephospharylation)，使特定蛋白发生化学修饰，从而激活，使特定蛋白发生化学修饰，从而激活或抑制蛋白质或抑制蛋白质np53 ❖❖ 控制细胞归宿的程序主要影响基因表达控制细胞归宿的程序主要影响基因表达 ❖❖ 调节细胞活动的程序主要影响蛋白质功能调节细胞活动的程序主要影响蛋白质功能受体激活可受体激活可 ( (一）基因表达调节障碍一）基因表达调节障碍1 毒物引起的基因转录调节障碍 遗传物质 从DNA转录及mRNA 主要受转录因子（TFs）与基因的调节或启动区域间的相互作用所控制。
通过与这一区域的核苷酸序列相结合，激活的转录因子促进前起始复合物的形成，促使相毗邻的基因的转录 外源化学物可与基因的启动子区域、转录因子或前起始复合物的其他元件交互作用，然而转录因子激活作用的改变似乎是最常见的方式 v外源化学物可模拟天然配体外源化学物可模拟天然配体n祛脂酸类（fibric acid）降血脂药和邻苯二甲酸酯替代多不饱和脂肪酸作为过氧化物酶体增殖物激活性受体（PPAR）的配体n而Cd2+代替Zn作为金属应答元件结合的转录因子（MTF-1）的内源性配体n天然或外源化学物配体在以极端剂量摄入或在个体发生的关键期摄入时，可通过配体激活的TFs而引起毒性 v通过配体激活的TFs介导而引起毒性1 糖皮质激素受体2 芳烃受体 TCDD 通过与芳烃受体（AHR）的结合引起胸腺细胞的凋亡而导致胸腺萎缩3 雌激素受体 环境外源雌激素如DDT、多氯联苯、双酚A和莠去津（atrazine）、NP促使乳腺癌发生率增加 2毒物引起的细胞信号转导调节障碍毒物引起的细胞信号转导调节障碍英国诗人英国诗人 John Donne: “No man is an island” Cell: No cell is an island大多数细胞信号传导系统包括：大多数细胞信号传导系统包括：通过质膜上的特异受体识别来自细胞通过质膜上的特异受体识别来自细胞外部的各种刺激。
将信号跨膜传递至外部的各种刺激将信号跨膜传递至胞质表面再将信号传递至位于质膜胞质表面再将信号传递至位于质膜内表面或胞浆内的特殊效应器分子，内表面或胞浆内的特殊效应器分子，从而触发细胞的各种反应从而触发细胞的各种反应包括基因表达的改变，酶活性的转换，细胞骨架包括基因表达的改变，酶活性的转换，细胞骨架的重组装，膜通透性的改变，的重组装，膜通透性的改变，DNA合成的激活，合成的激活，甚至细胞的死亡等甚至细胞的死亡等 Ø毒物引起细胞信号转导异常毒物引起细胞信号转导异常的途径：的途径：1 改变蛋白磷酸化（蛋白修饰）2 干扰G蛋白的GTP酶活性3 破坏蛋白质-蛋白质的交互作用4 改变信号蛋白的合成与降解 （二）（二） 毒物引起细胞瞬息活动调节障碍毒物引起细胞瞬息活动调节障碍v神经递质浓度神经递质浓度 n有机磷农药 ----乙酰胆碱v受体功能受体功能n 谷氨酸 NMDA受体 Pbv细胞内信号转导细胞内信号转导n通道蛋白 v信号终止过程信号终止过程n对于阳离子的清除 三、细胞稳态失调三、细胞稳态失调（一）细胞稳态失调的机制（一）细胞稳态失调的机制（二）细胞稳态失调各要素的相互关系（二）细胞稳态失调各要素的相互关系（三）细胞稳态失调的后果（三）细胞稳态失调的后果 ATP ATP耗竭：耗竭：n干扰电子链中氢传递 氟乙酸n电子传递的抑制物 氰化物n抑制氧向电子传递的物质 中枢神经系统抑制剂n抑制ADP磷酸化n引起线粒体DNA损伤和影响线 粒体蛋白转录 乙醇1 原发性代谢紊乱原发性代谢紊乱 细胞内钙稳态失调ØCa2+作为体内的第二信使调节细胞的许多功能，包括细胞运动、增殖、更新等。
Ø正常情况下，细胞内Ca2+浓度为0.1μmol, 细胞外为103 μ mol, 细胞内的Ca2+不断向细胞外泵出，以保持动态平衡Ca++Na+Ca++Ca++Na+Ca++Ca++VOCCa++ROCCa++Na+Ca++MITOERCa++Ca++ATP •毒物通过促进毒物通过促进CaCa2+2+向细胞质内流或抑制向细胞质内流或抑制CaCa2+2+从细胞从细胞质外流而诱导胞浆质外流而诱导胞浆CaCa2+2+水平的升高水平的升高 细胞内细胞内Ca2+Ca2+持续升高是有害的，因为它能导致：持续升高是有害的，因为它能导致：•①①能量储备的耗竭；能量储备的耗竭；•②②微丝功能障碍；微丝功能障碍；•③③水解酶的活化；水解酶的活化；•④④ROSROS和和RNSRNS的生成• Ca2+通道开放，或质膜损伤• 诱导Ca2+内质网或线粒体漏出到胞浆抑制Ca2+转运蛋白，或耗竭动力 vROS和和RNS过度生成过度生成n细胞内钙的升高直接产生ROS和RNSn钙激活三羧酸循环中的脱氢酶，抑制ATP合酶， 加速氢的生成及电子沿电子链传递的流动，形成O2 -.n钙激活蛋白酶，使黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶，产生O2-.和HOOHn神经元和内皮中的钙激活表达NOS。
2 2 原发性代谢紊乱之间的相互影响原发性代谢紊乱之间的相互影响vATPATP耗竭和钙泵耗竭和钙泵v细胞内钙增加和细胞内钙增加和ROSROS、、RNSRNSvROSROS、、RNSRNS与与ATPATP耗竭耗竭vONOOONOO- -与与DNADNA单链断裂单链断裂 3 3 线粒体渗透性转变线粒体渗透性转变（（mitochondrial permeability transition））MPT是一种跨越线粒体内外膜间的蛋白质孔（允许小于是一种跨越线粒体内外膜间的蛋白质孔（允许小于1500da溶质）溶质） 开放而引起的开放而引起的 细胞死亡的形式：细胞死亡的形式：坏死坏死（（necrosis)凋亡（凋亡（apoptosis））自噬（自噬（autophase) 线粒体损伤ATP耗竭 Ca2+ RO(N)SMPT在少数线粒体中在较多线粒体中在多数或全部线粒体中自噬Caspase9激活ATP耗竭细胞凋亡细胞坏死细胞存活 v细胞凋亡的途径细胞凋亡的途径n线粒体途径： 细胞色素c 外流n内质网应激 P53 Fas-Fasln膜死亡受体途径（TNFR) 第四节第四节 修复障碍修复障碍一、修复的机制一、修复的机制（一）（一） 分子修复分子修复1 1 对受损蛋白质的修复对受损蛋白质的修复 氧化的蛋白质巯基的修复氧化的蛋白质巯基的修复; ; n硫氧还原蛋白； 谷氧还蛋白 氧化的血红蛋白氧化的血红蛋白 细胞色素细胞色素b b5 5 的电子转移的电子转移 变性的可溶性蛋白的修复变性的可溶性蛋白的修复 热休克蛋白热休克蛋白 通过水解修复通过水解修复2 2 对脂质的修复对脂质的修复 抗氧化剂，抗氧化剂， 抗氧化小分子物质抗氧化小分子物质3 3 对对DNADNA的修复的修复 直接修复，切除修复，复制后修复直接修复，切除修复，复制后修复 （二）（二） 细胞修复细胞修复 n神经支持细胞（三）（三） 组织修复组织修复n通过凋亡清除n通过增殖再生n通过有丝分裂替代受损的细胞n细胞外基质的生产与替代 二、二、 修复障碍与毒性修复障碍与毒性 1 1 炎症炎症 炎症因子，炎症细胞 ROS RNS 2 2 组织坏死组织坏死 细胞凋亡和增殖可中止坏死的进展细胞凋亡和增殖可中止坏死的进展 3 3 组织的纤维化组织的纤维化 修复不良修复不良 CClCCl4 4、嗜酒、嗜酒 4 4 化学致癌化学致癌 第五节第五节 毒物毒作用的表观遗传机制毒物毒作用的表观遗传机制一、表观遗传调控机制一、表观遗传调控机制表观遗传学是研究从基因演绎为表型的过程和机制表观遗传学是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门遗传学分支学科。
的一门遗传学分支学科一）（一）DNADNA甲基化甲基化（二）组蛋白修饰（二）组蛋白修饰（三）染色质重塑（三）染色质重塑（四）非编码（四）非编码RNARNA 二、毒物毒作用的表观遗传机制二、毒物毒作用的表观遗传机制（一）化学致癌的表观遗传机制（一）化学致癌的表观遗传机制（二）胚胎发育毒性损害的表观遗传机制（二）胚胎发育毒性损害的表观遗传机制 v掌握内容掌握内容1 终毒物、亲电子剂、自由基；终毒物、亲电子剂、自由基；2 毒物与靶分子反应的类型；毒物与靶分子反应的类型；3 毒物引起的细胞稳态失调毒物引起的细胞稳态失调v熟悉内容熟悉内容1 靶分子本身的属性；毒物对靶分子的作用；靶分子本身的属性；毒物对靶分子的作用；2 毒物引起的细胞调节功能障碍毒物引起的细胞调节功能障碍v了解内容了解内容1 毒物在体内的转运过程；解毒作用、解毒过程失效与毒性；毒物在体内的转运过程；解毒作用、解毒过程失效与毒性；2 修复、修复紊乱与毒性修复、修复紊乱与毒性3 表观遗传机制表观遗传机制 作业：作业：1.终毒物终毒物2.简述解毒过程失败的原因简述解毒过程失败的原因3.简述细胞应激的毒理学意义简述细胞应激的毒理学意义。