《槟榔碱遗传毒理概述及毒作用机制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《槟榔碱遗传毒理概述及毒作用机制（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、槟榔碱遗传毒理概述及毒作用槟榔碱遗传毒理概述及毒作用机制机制 槟榔碱遗传毒理概述槟榔碱遗传毒理概述 槟榔碱是槟榔的主要生物碱成分。十几槟榔碱是槟榔的主要生物碱成分。十几年来，咀嚼槟榔引起口腔黏膜炎症，口腔黏年来，咀嚼槟榔引起口腔黏膜炎症，口腔黏膜下纤维性变（膜下纤维性变（OSF）和增加患口腔癌的危）和增加患口腔癌的危险等报导逐渐增多，槟榔的毒性引起了国内险等报导逐渐增多，槟榔的毒性引起了国内外众多学者的关注。随着研究的深入，槟榔外众多学者的关注。随着研究的深入，槟榔碱被认为是槟榔产生毒性作用的主要成分。碱被认为是槟榔产生毒性作用的主要成分。国内外关于槟榔碱毒理的研究包括遗传毒理、国内外关于槟榔
2、碱毒理的研究包括遗传毒理、生殖与发育毒理、神经系统毒理，研究最多生殖与发育毒理、神经系统毒理，研究最多的是遗传毒理。嚼食槟榔与致癌之间的因果的是遗传毒理。嚼食槟榔与致癌之间的因果 槟榔槟榔关系已得到了确认，槟榔碱可导致小鼠骨髓细胞和中国关系已得到了确认，槟榔碱可导致小鼠骨髓细胞和中国仓仓鼠肺细胞鼠肺细胞（CHO）染色体畸变，增加姐妹染色单体交换频染色体畸变，增加姐妹染色单体交换频率；使率；使DNA分子单链断裂，引起分子单链断裂，引起DNA损伤。损伤。 遗传毒理学遗传毒理学 是研究外源性化学物质或其他环境因素致突是研究外源性化学物质或其他环境因素致突 变作用及对人体健康危害效应及其规律的科学，是
3、毒理学变作用及对人体健康危害效应及其规律的科学，是毒理学的一个分支。其主要目的是研究致突变作用的机制及对人的一个分支。其主要目的是研究致突变作用的机制及对人类的危害，检测发现致突变物，提出评价和预防致突变物类的危害，检测发现致突变物，提出评价和预防致突变物的方法。的方法。 突变突变 是指遗传物质发生变化引起遗传信息的改变，并发是指遗传物质发生变化引起遗传信息的改变，并发 生新的表型效应。致突变试验可以对有潜在危害的外源性生新的表型效应。致突变试验可以对有潜在危害的外源性 化学物质做出预报。分析突变和致突变对于了解化学致癌化学物质做出预报。分析突变和致突变对于了解化学致癌 性具有十分重要的意义。
4、性具有十分重要的意义。 最最受受关关注注的的致致突突变变试试验验是是鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门菌菌营营养养缺缺陷陷型型回回复复突突变变试试验验（Ames）。此此试试验验用用于于检检测测化化学学物物质质的的诱诱变变性性，预预测测其其遗遗传传危危害害和和潜潜在在致致癌癌作作用用的的可可能能性性。它它是是利利用用一一组组鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门氏氏组组氨氨酸酸缺缺陷陷型型试试验验菌菌株株测测定定引引起起沙沙门门氏氏菌菌碱碱基基置置换换或或移移码码突突变变的的化化学学物物质质所所诱诱发发的的组组氨氨酸酸缺缺陷陷型型（his-）回回变变到到野野生生型型（his+）的的试试验验方方法法。其其原原理理是是鼠鼠伤伤寒寒
5、沙沙门门氏氏组组氨氨酸酸营营养养缺缺陷陷型型菌菌株株不不能能合合成成组组氨氨酸酸，故故在在缺缺乏乏组组氨氨酸酸的的培培养养基基上上，仅仅少少数数自自发发回回复复突突变变的的细细菌菌生生长长。假假如如有有致致突突变变物物存存在在，则则营营养养缺缺陷陷型型的的细细菌菌回回复复突突变变成成野野生生型型，因因此此能能生生长长形形成成菌菌落落，据据此此判判断断受受试试样样品品是是否否为为致致突突变变物物。某某些些致致突突变变物物需需要要代代谢谢活活化化后后才才能能引引起起回回复复突突变变，故故需需加加入入经经诱诱导导剂剂诱诱导导的的大大鼠鼠肝肝制制备备的的S9混混合合液液。 试试验验菌菌株株一一般般使使
6、用用鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门氏氏杆杆菌菌TA97、TA98、TA100、TA102菌菌株株，特特殊殊情情况况下下选选用用TA1535、TA1537等等菌菌株株。TA100、TA102主主要要用用于于检检测测可可引引起起碱碱基基对对置置换换的的致致突突变变物物，TA97及及TA98用用于于检检测测可可引引起起移移码码突突变变的的致致突突变变物物。凡凡诱诱发发回回变变的的菌菌落落数数为为自自发发回回变变菌菌落落数数的的2倍倍或或2倍倍以以上上，并并有剂量反应关系，即为致突变物。有剂量反应关系，即为致突变物。 致突变的机制致突变的机制 遗遗传传毒毒性性致致癌癌物物引引起起的的突突变变可可能能是是由由于于
7、DNA氧氧化化损损伤伤，直接突变作用，直接突变作用，DNA修复保真性的改变和细胞周期调节机修复保真性的改变和细胞周期调节机 制的改变等制的改变等。 DNA氧氧化化损损伤伤：致致突突变变物物可可以以在在体体内内产产生生自自由由基基等等氧氧化化性性物质使细胞受损，物质使细胞受损，DNA损伤具有潜在的致突变和致癌作用。损伤具有潜在的致突变和致癌作用。 活活性性氧氧(ROS)是是生生物物体体内内随随氧氧化化代代谢谢活活动动不不断断产产生生，并并且且性性质质活活泼泼的的一一些些含含氧氧产产物物，主主要要包包括括超超氧氧阴阴离离子子( )，羟羟自自由由基基(OH)，过过氧氧化化氢氢(H2O2)，单单线线态
8、态氧氧和和脂脂质质过过氧氧化化物物等等。适适量量的的活活性性氧氧是是维维持持细细胞胞生生长长和和机机体体抗抗感感染染所所必必需需的的，但但过过量量的的活活性性氧氧可可对对机机体体造造成成病病理理生生理理损损害害。ROS是是很很多多生生理理病病理理发发生生的的主主要要参参与与者者，包包括括化化学学致致癌癌、老老化化、动动脉脉硬硬化化和和风风湿湿性性关关节节炎炎等等。它它可可以以侵侵害害细细胞胞大大分分子子以以致致损损害害细细胞胞功功能能、组组织织而而影影响响人人体健康。体健康。 人人自自身身具具有有一一定定的的解解毒毒功功能能。机机体体内内有有一一套套完完整整的的抗抗氧氧化化系系统统，在在正正常
9、常生生理理条条件件下下，自自由由基基不不断断生生成成，又又不不断断被被清清除除，从从而而维维持持相相对对的的动动态态平平衡衡。当当ROS产产生生增增加加，ROS清清除除或或氧氧化化生生物物大大分分子子的的损损伤伤修修复复降降低低，或或二二者者同同时时发发生生，就就会会导导致致“氧氧化化应应激激”的的产产生生。ROS和和细细胞胞抗抗氧氧化化能能力力之之间间严严重重的的失失衡衡就就会会导导致致各各种种类类型型生生物物大大分分子子的的损损伤伤，包包括括DNA损损伤伤。细细胞胞有有两两套套重重要要的的防防御御机机制制来来对对抗抗“氧氧化化应应激激”，一一种种是是细细胞胞酶酶系系统统，包包括括超超氧氧化
10、化物物歧歧化化酶酶（SOD），谷谷胱胱甘甘肽肽过过氧氧化化物物酶酶（GSH-Px）等等；另另一一种种是是具具有有氧氧化化还还原原性性的的巯巯基基还还原原缓缓冲系统，如冲系统，如GSH。 1、超超氧氧化化物物歧歧化化酶酶（SOD）是是一一种种重重要要的的抗抗氧氧化化酶酶类类，它它对对机机体体的的氧氧化化与与抗抗氧氧化化平平衡衡起起着着至至关关重重要要的的作作用用。此此酶酶能能特特异异催催化化氧氧自自由由基基链链中中第第一一个个超超氧氧阴阴离离子子自自由由基基（ ）生生成成H2O2，从从而而阻阻止止由由 启启动动的的自自由由基基链链锁锁反反应应，清清除除 保保护护细细胞胞免免受受损损伤伤。SOD往
11、往往往与与消消除除H2O2的的酶酶协协同同工工作作，如如位位于于哺哺乳乳动动物物细细胞胞过过氧氧化化小小体体中中的的过过氧氧化化氢氢酶酶以以及及谷谷胱胱甘甘肽肽过过氧氧化化物物酶酶（GSH-Px）。在在pH值为值为7.4时时SOD可以使可以使 转化为转化为H2O2的速度约增加的速度约增加10倍。倍。v2、谷谷胱胱甘甘肽肽过过氧氧化化物物酶酶（GSH-Px）是是生生物物体体内内广广泛泛存存在在的的一一种种重重要要的的清清除除H2O2和和许许多多有有机机氢氢过过氧氧化化物物的的酶酶。它它的的抗抗氧氧化化作作用用在在于于能能催催化化有有机机过过氧氧化化物物或或H2O2还还原原生生成成相相应应的的醇醇
12、及及水水，同同时时氧氧化化两两分分子子还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽(GSH)生生成成一一分分子子氧氧化化型型谷谷胱胱甘甘肽肽(GSSG)，通通过过这这种种作作用用可可避避免免细细胞胞受受到到过过氧氧化化损损伤伤，并并防防止止过过氧化物进一步水解产生有害物质丙二醛（氧化物进一步水解产生有害物质丙二醛（MDA）。）。 3、谷谷胱胱甘甘肽肽(GSH) 是是人人体体细细胞胞内内自自然然生生成成的的抗抗氧氧化化剂剂。其其它它经经由由膳膳食食摄摄取取的的抗抗氧氧化化剂剂如如维维生生素素C和和维维生生素素E在在细细胞胞内内都都要要靠靠谷谷胱胱甘甘肽肽来来发发挥挥其其功功能能及及再再生生，GSH也也是是细细胞
13、胞色色素素P450代代谢谢途途径径的的关关键键基基质质。GSH是是人人体体细细胞胞最最丰丰富富的的抗抗氧氧化化剂剂，具具有有优优良良的的循循环环再再生生能能力力。主主要要分分为为还还原原(即即GSH)和和氧氧化化(即即GSSG)两两型型，还还原原型型GSH分分子子中中的的半半胱胱氨氨酸酸残残基基所所携携带带的的硫硫醇醇基基，被被氧氧化化后后即即转转成成氧氧化化型型，而而氧氧化化型型GSSG可可以以再再由由GSH还还原原酶酶还还原原到到原原来来硫硫醇型。醇型。 并并不不是是所所有有DNA损损伤伤都都会会引引起起突突变变，细细胞胞可可对对DNA损损伤伤自自行修复，表现为细胞凋亡和细胞周期受阻滞。行
14、修复，表现为细胞凋亡和细胞周期受阻滞。 细细胞胞凋凋亡亡：细细胞胞凋凋亡亡是是由由于于细细胞胞内内外外因因子子诱诱发发了了细细胞胞内内一一个个特特殊殊的的蛋蛋白白酶酶级级联联反反应应而而发发生生的的有有序序死死亡亡。凋凋亡亡可可在在各各种种异异常常情情况况下下发发生生，细细胞胞处处于于不不利利生生长长环环境境及及各各类类型型的的打打击击（如如DNA损损伤伤、线线粒体损伤或恶性转化）都可通过诱发凋亡除去受损细胞。粒体损伤或恶性转化）都可通过诱发凋亡除去受损细胞。 凋凋亡亡过过程程被被看看作作是是修修复复过过程程基基于于两两个个理理由由，其其一一是是凋凋亡亡可可以以拦拦阻阻导导致致坏坏死死的的过过
15、程程。凋凋亡亡的的细细胞胞出出现现皱皱缩缩，核核和和胞胞浆浆物物质质浓浓缩缩，然然后后破破裂裂为为膜膜结结合合的的碎碎片片（凋凋亡亡小小体体）而而被被吞吞噬噬。坏坏死死时时，细细胞胞与与细细胞胞内内细细胞胞器器肿肿胀胀并并随随着着膜膜溶溶解解而而碎碎裂裂。凋凋亡亡是是有有序序的的，而而坏坏死死是是无无序序的的，以以细细胞胞外外环环境境中中细细胞胞碎碎屑屑形形成成而而终终结结。坏坏死死的的细细胞胞成成分分吸吸引引入入侵侵的的炎炎症症细细胞胞，进进而而发发生生的的炎炎症症过过程程会会扩扩大大炎炎症症损损伤伤。凋凋亡亡时时死死亡亡细细胞胞不不经经炎炎症症而而清清除除。其其二二是是凋凋亡亡可可以以清清
16、除除具具有有潜潜在在致致突突变变作作用用的的DNA损伤细胞从而拦阻肿瘤形成损伤细胞从而拦阻肿瘤形成。 细胞周期改变：细胞周期改变： 正正常常大大部部分分细细胞胞处处于于G0期期（一一种种分分化化过过的的和和静静止止的的状状态态）。在在得得到到分分裂裂信信号号后后，它它们们进进入入细细胞胞分分裂裂周周期期的的G1期期。G0/ G1转转移移需需要要即即时时早早期期基基因因的的激激活活以以使使细细胞胞获获得得复复制制的的能能力力。此此时时随随着着对对生生长长因因子子应应答答的的增增加加，这这些些细细胞胞进进入入DNA合合成成期期（S）。如如果果这这个个过过程被阻断（如由于程被阻断（如由于p53蛋白的
17、蓄积），细胞可能会发生凋亡蛋白的蓄积），细胞可能会发生凋亡。 在在DNA复复制制后后，细细胞胞进进入入G2期期准准备备有有丝丝分分裂裂。有有丝丝分分裂裂（M）是是细细胞胞周周期期中中最最短短的的期期相相，产产生生的的子子代代细细胞胞可可分分化化并并进进入入静静止止的细胞池（的细胞池（G0）。）。 细细胞胞内内G1/S交交界界处处的的关关卡卡点点负负责责检检查查染染色色体体、DNA是是否否有有损损伤伤，如如果果DNA有有损损伤伤，则则把把细细胞胞阻阻止止于于G1期期，要要求求细细胞胞先先进进行行修修复复，然然后后才才能能复复制制，以以免免遗遗传传信信息息出出错错，以以维维持持细细胞胞正正常常功功
18、能能。如如果果DNA损损伤伤能能被被正正确确无无误误地地修修复复，则则不不会会引引起起突突变变。只只有有损损伤伤不不能能被被修修复复或或在在修修复复中中出出现现了了错错误误，一一般般需需要要经经过过两两次次或或多多次次细细胞胞周周期期才才有有可可能能固固定定下下来来，并并遗遗传传到到后后代代的的细细胞胞或或个体，引起突变。化学突变的模式为：个体，引起突变。化学突变的模式为： 遗传结构损伤损伤修复突变固定突变遗传结构损伤损伤修复突变固定突变 p53蛋蛋白白是是最最主主要要的的细细胞胞周周期期相相关关蛋蛋白白，是是细细胞胞内内的的“分分子子警警察察”、“基基因因组组的的卫卫士士”，具具有有非非常常
19、重重要要而而复复杂杂的的生生理理功功能能，主主要要在在DNA损损伤伤时时被被激激活活，使使细细胞胞阻阻滞滞在在G1期期，以以便便在在DNA开开始始合合成成前前进进行行损损伤伤修修复复。正正常常细细胞胞中中，p53蛋蛋白白的的水水平平都都很很低，当射线或其它因素引起低，当射线或其它因素引起DNA损伤时，损伤时，p53蛋白大量增加。蛋白大量增加。 正正常常的的p53基基因因表表达达产产物物可可以以阻阻断断细细胞胞生生长长，诱诱导导细细胞胞凋凋亡亡，抑抑制制肿肿瘤瘤生生长长。因因此此人人们们将将p53基基因因归归属属为为肿肿瘤瘤抑抑制制基基因因。野野生生型型p53蛋蛋白白在在正正常常细细胞胞内内的的
20、表表达达量量通通常常维维持持在在一一定定的的水水平平上上，具具有有抗抗细细胞胞增增殖殖的的能能力力，限限制制细细胞胞的的生生长长分分裂裂，停停顿于顿于G1期，不进入期，不进入S期，主要表现在：期，主要表现在： p53控控制制DNA的的复复制制。野野生生型型p53与与专专一一成成分分结结合合阻阻碍碍DNA复复制制起起始始复复合合物物的的装装配配，抑抑制制DNA的的复复制制，突突变变型型p53无无此此功功能能。细细胞胞在在DNA损损伤伤后后需需于于G1期期切切除除和和修修复复，以以保保持持基基因因组组的的稳稳定定性性，然然后后开开始始复复制制。野野生生型型p53基基因因阻阻止止细细胞胞生生长长分分
21、裂裂。在在抑抑制制细细胞胞的的转转化化生生长长方方面面，一一方方面面可可以以抑抑制制细细胞胞的的生生长长，以以保保证证细细胞胞内内的的DNA修修复复酶酶有有足足够够的的时时间间来来修修复复损损伤伤的的DNA，从从而而防防止止DNA突突变变在在细细胞胞染染色色体体上上的的积积累累；另另一一方方面面，当当受受损损细细胞胞的的DNA无无法法被被修修复复时时，p53则则会会导导致致受受损损细细胞胞进进入入特特定定的的死死亡亡程程序序，即即凋凋亡亡。p53蓄蓄积积诱诱导导细细胞胞周周期期中中止止，给给细细胞胞DNA修修复复的的机机会会，甚甚至至引引起起受受影影响响的的细细胞胞凋凋亡亡，P53以以这这种种方方式式从从复复制池中排除有癌症倾向的细胞，对抗恶性转化。制池中排除有癌症倾向的细胞，对抗恶性转化。遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物DNA损伤损伤DNA复制复制突变突变癌基因癌基因蛋白活化蛋白活化肿瘤抑制肿瘤抑制蛋白失活蛋白失活恶性细胞转化恶性细胞转化克隆扩展克隆扩展肿瘤肿瘤 细细胞胞死死亡亡 细细胞胞存存活活修复修复修复修复休止休止 谢 谢！
