毒理學(xué)第四章毒作用機(jī)制

公共衛(wèi)生學(xué)院

第四章毒作用機(jī)制化學(xué)毒物1.吸收、分布、代謝、排泄，轉(zhuǎn)運(yùn)至靶部位2.與靶分子相互作用3.分子、細(xì)胞、組織功能失調(diào)、結(jié)構(gòu)損傷4.機(jī)體修復(fù)功能失調(diào)毒性毒物如何進(jìn)人機(jī)體、如何與靶分子交互作用、機(jī)體如何應(yīng)對侵害，對于評價(jià)特定化學(xué)物的潛在危險(xiǎn)性具有重要價(jià)值。ADME

第一節(jié)毒物的ADME過程與靶器官第二節(jié)靶分子的反應(yīng)第三節(jié)細(xì)胞調(diào)節(jié)功能障礙第四節(jié)修復(fù)障礙第一節(jié)毒物的ADME過程與靶器官一、從接觸部位進(jìn)入血液循環(huán)二、從血液循環(huán)進(jìn)入靶部位三、增毒與解毒(一)毒物的吸收

主要方式:簡單擴(kuò)散主要影響因素(1)化學(xué)物的性質(zhì)：結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)

脂溶性(2)接觸部位的性質(zhì)接觸面積

、上皮特征、上皮下微循環(huán)

一、從接觸部位進(jìn)入血液循環(huán)(二)毒物進(jìn)入體循環(huán)前的消除經(jīng)胃腸道吸收外源化學(xué)物通過門靜脈系統(tǒng)首先達(dá)到肝臟，進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化后，再進(jìn)入體循環(huán)。胃腸道黏膜也起一定的消除效應(yīng)

首過消除（firstpasselimination）

（1）毛細(xì)血管內(nèi)皮多孔性肝竇和腎小管周毛細(xì)血管有較大孔道，與蛋白質(zhì)結(jié)合化學(xué)物通過，肝腎蓄積。（2）專一化的膜轉(zhuǎn)運(yùn)

專一化離子通道和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)毒物進(jìn)入靶部位。鉛等重金屬通過離子通道。

（3）細(xì)胞器內(nèi)蓄積化學(xué)物質(zhì)子化蓄積在溶酶體和線粒體，并損傷細(xì)胞。（4）可逆性細(xì)胞內(nèi)結(jié)合

黑色素是胞內(nèi)多聚陰離子芳香族聚合物，結(jié)合陽離子及多環(huán)芳烴等二、從血液循環(huán)進(jìn)入靶部位(一)促進(jìn)毒物分布到靶部位的機(jī)制

（1）血漿蛋白結(jié)合化學(xué)物與血漿蛋白結(jié)合，不易透過毛細(xì)血管

（2）專一化屏障

血腦屏障和胎盤屏障

（二）

妨礙毒物分布到靶部位的機(jī)制

（3）貯存部位的分布某些部位是貯存庫,而不是靶器官

（4）與細(xì)胞內(nèi)結(jié)合蛋白結(jié)合鎘、汞中毒與金屬硫蛋白（MT）結(jié)合

（5）從細(xì)胞內(nèi)排出血腦屏障中多藥耐藥蛋白將化學(xué)物從細(xì)胞內(nèi)排出(三)排泄與重吸收

腎和肝僅能有效清除高親水性和離子化的化學(xué)物（如：有機(jī)堿和有機(jī)酸）①只有溶于血漿的化學(xué)物可通過腎小球?yàn)V過；②肝細(xì)胞和腎近曲小管的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白專一性排泄高親水性的有機(jī)酸和有機(jī)堿；③只有親水性化學(xué)物無約束地溶于尿與膽汁；④脂溶性化學(xué)物易于通過穿細(xì)胞擴(kuò)散而被重吸收。1.排泄２.重吸收腎小管經(jīng)擴(kuò)散重吸收的過程需要化學(xué)物有一定的脂溶性。

在腸腔中能被轉(zhuǎn)變?yōu)橹苄暂^強(qiáng)的化學(xué)物才有可能從腸道重吸收。

三、增毒與解毒（一）

終毒物（ultimatetoxicant）的形成1.終毒物

指直接與內(nèi)源靶分子反應(yīng)或引起機(jī)體生物學(xué)微環(huán)境的改變、導(dǎo)致機(jī)體結(jié)構(gòu)和功能紊亂并表現(xiàn)毒物毒性的物質(zhì)。親電子劑、自由基、親核物、氧化還原性反應(yīng)物。

2.增毒（toxication）

外源化學(xué)物在體內(nèi)經(jīng)生物轉(zhuǎn)化為終毒物的過程原外源化合物作為終毒物鉛離子，河豚毒素，TCDD，異氰酸甲酯，HCN，CO外源化合物的代謝物作為終毒物苦杏仁苷→HCN，砷酸鹽→亞砷酸鹽氟乙酰胺→氟檸檬酸，1，2－亞乙基二醇→草酸，乙二酸己烷→2，5－己二酮，乙酰氨基酚→N－乙酰－p－苯醌亞胺CCl4→CCl3OO·，苯并（a）芘（BP）→BP自由基陽離子苯并（a）芘（BP）→BP－7，8－二醇－9，10－環(huán)氧化物活性氧或活性氮作為終毒物過氧化氫敵草快，阿霉素，呋喃妥英→羥基自由基（HO·）Cr（Ⅴ），F(xiàn)e（Ⅱ），Mn（Ⅱ），Ni（Ⅱ）→過氧亞硝基（ONOO－）百草枯→O2－

＋NO·內(nèi)源化合物作為終毒物磺胺類藥物→白蛋白結(jié)合的膽紅素→膽紅素CCl3OO·→不飽和脂肪酸→脂質(zhì)過氧自由基CCl3OO·→不飽和脂肪酸→脂質(zhì)烷氧自由基CCl3OO·→不飽和脂肪酸→4－羥基壬醛HO·→蛋白質(zhì)→蛋白羰基終毒物的來源及其類型

指含有一個(gè)缺電子原子（帶部分或全部正電荷）的分子。缺電子的物質(zhì)具有親電子的性質(zhì)。概念1．親電子劑

親電子劑——帶正電（喜歡帶負(fù)電的）

親電子中的正電荷容易通過共享電子對的方式與親核劑中富含電子發(fā)生原子反應(yīng)。（1）外源化學(xué)物通過插入一個(gè)氧原子而生成親電子劑，插入的氧原子從其附著的原子中獲得一個(gè)電子，使其具有親電性。氧原子電負(fù)性強(qiáng)，相鄰碳顯正電

氧原子是非金屬元素，原子最外層上的電子數(shù)目為6個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中較易得到電子，而使最外層達(dá)到8個(gè)電子的相對穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。親電物的形成

外源化合物被細(xì)胞色素P-450或其他酶氧化成醛、酮、環(huán)氧化物、芳烴氧化物、亞砜類、亞硝基化合物、膦酸酯和?；u類等親電子劑均是通過上述過程形成黃曲霉毒素B1-8,9-環(huán)氧化物BP-7,8-二醇-9，10-環(huán)氧化物敵敵畏苯并(a)芘[benzo(a)pyrene，BaP]

P-4507,8-環(huán)氧苯并(a)芘7,8-二羥-BaP7,8-二羥基-9,10-環(huán)氧BaP環(huán)氧化物水解酶(終致癌物)（2）另一種情況是共軛雙鍵形成。共軛雙鍵是以由一個(gè)單鍵隔開的兩個(gè)雙鍵,以C=C-C=C表示，一個(gè)C被O取代，通過氧的去電子作用而被極化，使得雙鍵碳之一發(fā)生電子缺失。α、β-不飽和醛和酮

(3)化學(xué)鍵的異裂作用產(chǎn)生陽離子親電子劑

7，12-二甲基苯并蒽芐基醇

酯化

異裂反應(yīng)芐基正碳離子自由基（freeradicals）是在其外層軌道中含有一個(gè)或多個(gè)不成對電子的分子或分子片段。

化學(xué)物通過①接受一個(gè)電子或②丟失一個(gè)電子或③共價(jià)鍵均裂而形成自由基。其共同特點(diǎn)是：其化學(xué)性質(zhì)十分活潑、反應(yīng)性極高，半減期極短，一般僅能以μS計(jì)，作用半徑短。

2.自由基(1)概念共價(jià)鍵均裂甲基自由基CH3

·則為一個(gè)不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)甲烷(CH4)是一個(gè)穩(wěn)定的化合物·H

+

自由基含奇數(shù)電子，不成對，欲尋求其他電子來配對，因此會把別的物質(zhì)氧化。尋找能與自己結(jié)合的另一半(2)自由基類型與生物體有關(guān)的自由基最主要的是氧中心自由基

“氧氣在參與生命活動的同時(shí)也產(chǎn)生氧自由基，引起細(xì)胞損傷，導(dǎo)致疾病發(fā)生，氧氣是一切氧自由基的來源和引起氧自由基損傷的物質(zhì)基礎(chǔ)”。

氧自由基的來源——O2生物體內(nèi)最重要的自由基是超氧陰離子（O2－·

）和羥基自由基（·OH）

O2－·的生成是其他自由基或活性氧生成的基礎(chǔ);OH·是活性氧中毒性最強(qiáng)的一種O2-·的生成是其他自由基或活性氧生成的基礎(chǔ),性質(zhì)活潑，具有很強(qiáng)的氧化性和還原性，既是氧化劑，又是還原劑.1)超氧陰離子（O2－·）

外源性

內(nèi)源性O(shè)2－?主要來源于巨噬細(xì)胞和粒細(xì)胞呼吸爆發(fā),線粒體電子傳遞鏈解偶聯(lián)狀態(tài)也產(chǎn)生O2－?。O2-·通過非自由基中間產(chǎn)物生成兩類其他自由基過氧亞硝基羥基自由基Fe3++O2ˉ

→O2+Fe2+(1)Fe2++H2O2→Fe3++OH+OH(2)O2ˉ+H2O2→O2+OH+OH(3)生成羥基自由基的反應(yīng)(Fenton反應(yīng))2)羥基自由基(OH)

·OH是活性氧中毒性最強(qiáng)的一種,比高錳酸鉀的氧化性還強(qiáng)，是氧氣的三電子還原產(chǎn)物，反應(yīng)性極強(qiáng)，它幾乎可以和所有細(xì)胞成分發(fā)生反應(yīng)，對機(jī)體危害極大，但壽命短．

1894年,法國人HJH

Fenton發(fā)現(xiàn)（3）自由基的來源

內(nèi)源性

1）呼吸爆發(fā)

2）新陳代謝即人體生化反應(yīng)產(chǎn)生。從大氣吸進(jìn)O2，與食物消化后進(jìn)入血液里的葡萄糖進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生ATP。正常生化過程中，常有2％左右的氧誤入歧途，變成化學(xué)性質(zhì)極其強(qiáng)烈的氧自由基。2)外源性

氧化還原循環(huán)

輻射、農(nóng)藥、食物添加劑、酒精、吸煙等外來因素引發(fā)的自由基吞噬細(xì)胞在吞噬病原菌后，出現(xiàn)有氧代謝活躍、氧耗急劇增加，通過氧的部分還原作用產(chǎn)生一組高反應(yīng)性的殺菌物質(zhì)的過程，稱為呼吸爆發(fā)。1)內(nèi)源性自由基來源(1)——呼吸爆發(fā)

呼吸爆發(fā)過程，激活細(xì)胞膜上的還原型輔酶Ⅱ（NADPH氧化酶），分子氧活化，生成活性氧。這些物質(zhì)具有強(qiáng)氧化作用或細(xì)胞毒作用，可有效地殺傷病原微生物。

1)內(nèi)源性自由基來源(2)

——

線粒體電子傳遞過程能生成ROS圖線粒體內(nèi)單電子還原生成氧自由基增加2)外源化學(xué)物來源

——氧化還原循環(huán)

許多外源化學(xué)物可通過各種途徑形成自由基，但其中最主要“氧化還原循環(huán)”（redoxcycling）通過加入一個(gè)單電子使化學(xué)物還原為不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，隨后這個(gè)電子轉(zhuǎn)移給O2而形成超氧陰離子自由基(O2·)，而中間產(chǎn)物則再生為原化學(xué)物。外源化學(xué)物的氧化還原代謝圖醌還原過程涉及氧化還原循環(huán)我國約有3.3億煙民，占我國人口的25%，占世界吸煙人數(shù)的1/3.

目前已鑒定出香煙中含有化學(xué)物質(zhì)近5000種，每支香煙煙氣中約含有7×1014個(gè)自由基。煙氣中的自由基被認(rèn)為是煙氣中的三大殺手（自由基、亞硝胺和苯并[a]芘）之一。吸煙可產(chǎn)生自由基1)對生物膜的破壞(4)自由基的危害

生物膜內(nèi)含有脂質(zhì)。自由基對人體攻擊首先是細(xì)胞膜。

自由基是脂質(zhì)過氧化作用的引發(fā)劑，自由基與脂類中的飽和脂肪酸（RH）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)連鎖反應(yīng)，使脂類分子末端發(fā)生脂質(zhì)過氧化（ROOH），導(dǎo)致不同程度的破壞。

膜成分的改變膜脂流動性的改變膜上酶的活性膜通透性的改變

自由基作用于細(xì)胞膜，引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的改變2)對蛋白質(zhì)和酶的損害分子結(jié)構(gòu)改變，可使蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化3)對核酸的損害

自由基攻擊DNA，導(dǎo)致細(xì)胞遺傳信息的轉(zhuǎn)變。自由基自由基自由基是“萬病之源”

由氧自由基引發(fā)的疾病多達(dá)60多種。

自由基脂質(zhì)過氧化反應(yīng)蛋白質(zhì)交聯(lián)膠原蛋白的交聯(lián)聚合會使膠原蛋白破壞、彈性降低,皮膚衰老、出現(xiàn)皺紋脂褐素,黃褐色不規(guī)則小體，溶酶體作用后剩下不能被消化的物質(zhì)形成的殘余體,其中50%為脂質(zhì).沉積在皮膚，皮膚粗糙、黯淡、無光，出現(xiàn)色斑老年斑

沉積在腦細(xì)胞，記憶力下降、頭腦混沌、睡眠質(zhì)量下降沉積在晶狀體細(xì)胞，使其退化變性，視力障礙沉積在血管壁上就會形成動脈粥樣硬化等自由基與衰老較少見苦杏仁經(jīng)腸道細(xì)菌β-糖苷酶催化形成氰化物；丙烯腈環(huán)氧化和隨后谷胱甘肽結(jié)合后形成氰化物；硝普鈉經(jīng)巰基誘導(dǎo)降解后形成氰化物；CO是二鹵甲烷經(jīng)過氧化脫鹵的有毒代謝產(chǎn)物；硒化氫是由亞硒酸鹽與谷胱甘肽或其他巰基反應(yīng)形成的。3.親核物4.活性氧化還原反應(yīng)物一種特殊的產(chǎn)生氧化還原活性還原劑的機(jī)制。硝酸鹽通過腸道細(xì)菌還原亞硝酸酯或硝酸酯與谷脫甘肽反應(yīng)亞硝酸鹽

（二）解毒消除終毒物或阻止終毒物生成的生物轉(zhuǎn)化過程稱為解毒（detoxication）。

1.無功能基團(tuán)毒物的解毒2.親核物的解毒3.親電子劑的解毒4.自由基的解毒5.蛋白質(zhì)毒素的解毒6.解毒過程失效

1.無功能基團(tuán)毒物的解毒

無功能基團(tuán)的化學(xué)物如苯、甲苯以兩相方式解毒。

Ⅰ相反應(yīng)Ⅱ相反應(yīng)生物轉(zhuǎn)化氧化反應(yīng)還原反應(yīng)水解反應(yīng)結(jié)合反應(yīng)肝、肺胃、腸和皮膚2.親核物的解毒

Ⅱ相反應(yīng)——結(jié)合反應(yīng)羥基化合物與硫酸或葡萄糖醛酸的結(jié)合巰基化合物通過甲基化或與葡萄糖醛酸的結(jié)合胺類和肼類化合物通過乙?；杌镌诹蚯杷崦缸饔孟律闪蚯杷崾怯H核物解毒的一種特殊機(jī)制。

3.親電物的解毒

親電物解毒一般是與巰基親核物谷胱甘肽結(jié)合?？勺园l(fā)發(fā)生，也可由谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶催化。金屬離子如Ag+、Cd2+、Hg2+和CH3Hg+離子易于通過谷胱甘肽解毒。

親電物解毒的特殊機(jī)制包括：環(huán)氧化物水化酶催化環(huán)氧化物和芳烴氧化物分別生成二醇類和二氫二醇類化合物。4.自由基的解毒抗氧化酶低分子清除劑抗氧化酶過氧化氫酶(CAT)過氧化物酶（GPO）超氧化物歧化酶MnSODCuZnSOD超氧物歧化酶(SuperoxideDismutase簡稱SOD)三種酶組成完整的防氧鏈條抗氧化酶的作用低分子清除劑胞漿：還原性輔酶Ⅱ細(xì)胞內(nèi)外水相：半胱氨酸、VitC、谷胱甘肽細(xì)胞脂質(zhì)：VitE、VitA2.自由基檢測化學(xué)發(fā)光法、電子自旋共振技術(shù)、熒光法等1自由基相關(guān)酶的測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）及谷胱甘肽過氧化物酶（GPO）自由基檢測方法中科院化學(xué)研究所自由基與生命科學(xué)研究室/index.htm美國《時(shí)代雜志》票選而出的10種抗氧化標(biāo)兵1號標(biāo)兵─

番茄火力最強(qiáng)。番茄含有豐富茄紅素，其抗氧化能力是Vitc的20倍。小番茄，熟吃。2號標(biāo)兵─葡萄

籽花青素抗氧化能力是Vitc的20倍、E的50倍。葡萄酒因發(fā)酵，抗氧化能力↑3號標(biāo)兵─綠茶火力同樣猛烈，同時(shí)還去油解膩、清新口氣。堅(jiān)持飲用，既抗老化，又有能減肥。4號標(biāo)兵─鮭魚唯一上榜的肉類。因含有超強(qiáng)的omega-3多元不飽和脂肪酸，所以有強(qiáng)的抗氧化功效，而一般家禽或家畜的肉類，因其中omega-6多元不飽和脂肪酸的比例較高，會影響其抗氧化功能。5號標(biāo)兵─堅(jiān)果富含VitE的堅(jiān)果類除具有抗氧化功能之外，還能修護(hù)皮膚組織。但堅(jiān)果類高脂，如攝取過量，不但有致胖危險(xiǎn)，由高脂所造成的氧化反應(yīng)還會損害VitE抗氧化作用。因此，攝取要適量。

美國《時(shí)代雜志》票選而出的10種抗氧化標(biāo)兵6號標(biāo)兵─花椰菜除含有豐富的VitA、C外，還含有一種特有的抗氧化物質(zhì)，幾乎集所有抗氧化物于一身，而且還是抗癌明星7號標(biāo)兵─藍(lán)莓莓類富含β胡蘿卜素以及Vitc。另外它所含有的鉀及水溶性纖維，還能降低血膽固醇濃度及減少患高血壓的幾率。8號標(biāo)兵─大蒜

不但有抗氧化功效，還促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝，降低膽固醇，預(yù)防高血壓及心血疾病。吃過大蒜后喝杯牛奶可除蒜味。

9號標(biāo)兵─菠菜富含β胡蘿卜素以及Vitc。另外還含有鐵、鉀、鎂等多種礦物質(zhì)及葉酸，能有效降低血壓，振奮情緒。10號標(biāo)兵─燕麥富含蛋白質(zhì)、鈣、核黃素、硫胺素等成分。每日攝取適量的燕麥能加速人體新陳代謝，加速氨基酸的合成，促進(jìn)細(xì)胞更新。海帶含有豐富的海帶膠質(zhì)，可促使侵入體內(nèi)的放射性物質(zhì)排出。蘑菇經(jīng)常食用能清潔血液，排泄毒性物質(zhì)，還可清潔、凈化體內(nèi)環(huán)境。豬血含有大量的血漿蛋白，經(jīng)過人體胃酸和消化酶分解后，與侵入胃腸的粉塵、有害金屬微粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會變?yōu)椴灰孜盏膹U物而被排出體外。綠豆能幫助排泄侵入體內(nèi)的各種毒性物質(zhì)，包括各種重金屬及其它有害物質(zhì)，促進(jìn)人體正常代謝。其他抗氧化食物在蛇毒發(fā)現(xiàn)的幾種毒素，如α-和β-銀環(huán)蛇毒素可被硫氧還蛋白所失活。

5．蛋白質(zhì)毒素的解毒

細(xì)胞內(nèi)外的蛋白酶參與有毒多肽的失活作用。

硫氧還蛋白含有一個(gè)二硫鍵活性位點(diǎn)，是通用的蛋白質(zhì)二硫鍵氧化還原酶，通過氧化還原機(jī)制與多種蛋白質(zhì)相互作用。SHSHSS蛋白質(zhì)二硫鍵還原作用PS2P（SH）2NADP+或FdoxNADPH+H+或Fdred硫氧還蛋白還原酶硫氧還蛋白的還原與蛋白質(zhì)二硫鍵的氧化示意圖（1）解毒能力耗竭毒物接觸劑量超過了機(jī)體解毒能力，引起解毒酶耗竭、共底物（cosubstractes）消耗或者胞內(nèi)抗氧化劑（如谷胱甘肽）耗竭，最終導(dǎo)致終毒物蓄積。

6.解毒過程失效（2）解毒酶失活偶爾可見某種具有反應(yīng)活性的毒物使解毒酶失活。例如，ONOO－使Mn-SOD失效。正常情況下，Mn-SOD對抗ONOO－的形成。（3）某些結(jié)合反應(yīng)可被逆轉(zhuǎn)。

膀胱致癌物α-萘胺在肝臟經(jīng)N-羥化并與葡萄糖醛酸結(jié)合。而在膀胱中，葡糖苷酸被水解，釋放的芳基羥胺經(jīng)質(zhì)子化和脫水過程轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹磻?yīng)性的親電子芳基硝鎓離子。在肺部吸入的甲基異氰酸鹽在吸收部位形成不穩(wěn)定的谷胱甘肽結(jié)合物、分布到其它組織，并重新分解為親電子的異氰酸和異硫氰酸。（4）解毒過程有時(shí)產(chǎn)生潛在有害副產(chǎn)物，

自由基解毒過程中產(chǎn)生谷胱甘肽自由基（GS?）和谷胱甘肽二硫化物。谷胱甘肽二硫化物與蛋白巰基形成混合二硫化物，而谷胱甘肽硫基自由基在與硫醇鹽（GS－）反應(yīng)后形成谷胱甘肽二硫化物自由基陰離子（GSSG－?），能使O2還原為O2－?。H2O2+2GSH2H2O+GSSG第二節(jié)靶分子的反應(yīng)一、反應(yīng)的類型二、毒物對靶分子的影響實(shí)際上所有的內(nèi)源化合物都是毒物潛在的靶標(biāo)，然而毒理學(xué)上相關(guān)的靶標(biāo)是大分子，如核酸（特別是DNA）和蛋白質(zhì)。在小分子中，膜脂質(zhì)最為常見。靶分子的屬性變性蛋白變性蛋白基因細(xì)胞核DNADNA堿基細(xì)胞膜氨基酸鏈基因細(xì)胞核DNADNA堿基細(xì)胞膜氨基酸鏈

通過非極性交互作用或氫鍵與離子鍵的形成，具有代表性的是毒物與膜受體、細(xì)胞內(nèi)受體、離子通道以及某些酶等靶分子的交互作用。非共價(jià)結(jié)合通常是可逆的。圖

細(xì)胞表面受體和細(xì)胞內(nèi)受體一、反應(yīng)的類型1.非共價(jià)結(jié)合（nonconvalentbinding）類固醇激素與甲狀腺素通過胞內(nèi)受體調(diào)節(jié)生理過程

2．共價(jià)結(jié)合（convalentbinding）共價(jià)結(jié)合實(shí)際上是不可逆的，由于這種結(jié)合持久地改變內(nèi)源分子，因此具有重要的毒理學(xué)意義。（1）親電子劑以共價(jià)結(jié)合方式與靶分子結(jié)合。親電子劑通常與生物大分子（如蛋白質(zhì)和核酸）中的親核原子反應(yīng)，取決于其電荷∕半徑比。（2）中性自由基（如：HO?、NO2?和Cl3C?）也能與生物靶分子發(fā)生共價(jià)結(jié)合。（3）親核毒物傾向與親電內(nèi)源性分子反應(yīng)。但由于生物體內(nèi)親電化合物十分罕見，因此只有少數(shù)親核毒物與體內(nèi)親電內(nèi)源性分子發(fā)生反應(yīng)?；瘜W(xué)物可與DNA結(jié)合，形成DNA加合物32P后示蹤法;免疫法;物理化學(xué)儀器法（色譜-質(zhì)譜和色譜-熒光法）.鳥嘌呤

自由基可迅速從內(nèi)源化合物去除氫原子，將這些化合物轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂苫?。巰基化合物（R-SH)3.去氫反應(yīng)巰基自由基（R-S·)4.電子轉(zhuǎn)移

化學(xué)物能將血紅蛋白中的Fe2+氧化為Fe3+，形成高鐵血紅蛋白血癥。

亞硝酸鹽能氧化血紅蛋白。

5.酶促反應(yīng)少數(shù)毒素通過酶促反應(yīng)作用于特定靶蛋白。例如，蓖麻蛋白誘發(fā)核糖體水解斷裂，阻斷蛋白質(zhì)合成。幾種細(xì)菌毒素催化ADP-核糖從NAD＋轉(zhuǎn)移到特定蛋白質(zhì)。例如，白喉毒素阻斷蛋白質(zhì)合成過程中延伸因子（elongationfactor）的功能，霍亂毒素通過這樣一種機(jī)制活化一種G蛋白，蛇毒含有破壞生物分子的水解酶。（1）活化靶蛋白分子，模擬內(nèi)源性配體，嗎啡激活鴉片受體；佛波酯和鉛離子刺激蛋白激酶C。二、毒物對靶分子的影響（一）靶分子功能失調(diào)（2）更多情況下，化學(xué)物通常抑制靶分子的功能。形成加合物，發(fā)生交聯(lián)和斷裂而使內(nèi)源分子的初級結(jié)構(gòu)改變。（二）靶分子的結(jié)構(gòu)破壞

膜脂質(zhì)蛋白質(zhì)DNA-S-S-CH3-S-脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)OOHHO脂肪酸氧化OHHO從氧化的脂肪酸釋出的丙二醛MDA(1)細(xì)胞膜脂質(zhì)破壞

蛋白質(zhì)斷裂蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)-S-S-CH3-S-脂質(zhì)-脂質(zhì)交聯(lián)O二硫交聯(lián)脂質(zhì)-蛋白質(zhì)交聯(lián)氨基酸氧化OHHO脂肪酸氧化OHHO(2)蛋白質(zhì)失活

蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及構(gòu)成發(fā)生變化導(dǎo)致蛋白質(zhì)的生理特性減弱或消失(3)DNA損傷是復(fù)制過程中發(fā)生的DNA核苷酸序列永久性改變

雖然外源化學(xué)物或其代謝物的共價(jià)結(jié)合對于免疫系統(tǒng)功能的影響通常是不重要的，但在某些個(gè)體，這些發(fā)生變化了的蛋白質(zhì)常激發(fā)免疫應(yīng)答。（三）新抗原形成一、細(xì)胞應(yīng)激

二、細(xì)胞調(diào)節(jié)功能障礙

三、細(xì)胞維持功能改變

第三節(jié)細(xì)胞功能障礙與毒性調(diào)節(jié)功能：細(xì)胞一部分發(fā)出信號，另一部分接收信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞功能上的變化的過程。維持功能：維持細(xì)胞自身的完整性1.基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)障礙2.信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)障礙3.細(xì)胞外信號產(chǎn)生的調(diào)節(jié)障礙二、細(xì)胞調(diào)節(jié)功能障礙（一）基因表達(dá)調(diào)節(jié)障礙1.基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)障礙轉(zhuǎn)錄（transcription）以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄所需的酶叫做DNA依賴的RNA聚合酶（DNA-dependentRNApolynerase）轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)包括啟動子、增強(qiáng)子和沉默子。

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段

AATAAA切離加尾轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)修飾點(diǎn)外顯子翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體由組蛋白H2A、H2B、H3和H4各兩分子構(gòu)成核小體結(jié)構(gòu)的核心顆粒。啟動子定位轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄頻率－30－100

外源化學(xué)物通過影響轉(zhuǎn)錄因子的活性是外源化學(xué)物調(diào)節(jié)基因表達(dá)最主要的方式。反式作用因子

轉(zhuǎn)錄因子（TranscriptionFactors，TF）TF是一種蛋白質(zhì)，特異地識別某基因上順式作用元件，引起基因的轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)-DNA相互作用是指反式作用因子與順式作用元件之間的特異識別及結(jié)合。

受體與信號的接受

信號分子識別并結(jié)合的受體通常位于細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞內(nèi)，所以有兩類受體：細(xì)胞表面受體（膜受體）細(xì)胞內(nèi)受體（核受體）2.信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)障礙膜受體介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)核受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的一般步驟特定細(xì)胞釋放信號分子信號分子經(jīng)擴(kuò)散或血循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞與靶細(xì)胞受體特異性結(jié)合受體對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換并啟動細(xì)胞內(nèi)信使系統(tǒng)靶細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)信號分子及信號通路的構(gòu)成信號接收裝置（受體）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)裝置（G蛋白、蛋白激酶、接合蛋白）靶蛋白信號分子（配體）效應(yīng)細(xì)胞外信號分子信號分子——配體（ligand），第一信使（1）激素（2）神經(jīng)遞質(zhì)/神經(jīng)肽（3）細(xì)胞因子（4）氣體信號（NO）

存在于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的特殊蛋白質(zhì)，能特異性識別細(xì)胞外信號分子并與之結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使細(xì)胞對外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)。信號通路的構(gòu)成——受體（receptor）：信號接收裝置受體分類細(xì)胞表面受體—膜受體（membranereceptors)

配體為水溶性細(xì)胞內(nèi)受體—核受體（nuclearreceptors）配體為脂溶性

1.離子通道偶聯(lián)受體電興奮性細(xì)胞（神經(jīng)、肌肉細(xì)胞）之間的突觸部位，是神經(jīng)遞質(zhì)受體，將化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。如乙酰膽堿受體。2.G蛋白偶聯(lián)受體許多激素和神經(jīng)遞質(zhì)的受體,如腎上腺素受體。3.酶偶聯(lián)受體生長因子和細(xì)胞因子受體。其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域本身具有酶活性或與酶偶聯(lián)。膜受體種類1.離子通道偶聯(lián)受體（1）作用：參與電興奮性細(xì)胞間的突觸信號快速傳遞

（2）特點(diǎn)：受體本身構(gòu)成離子通道

（3）舉例：N型乙酰膽堿（Ach），γ-氨基丁酸受體

N型Ach受體由α×2、β、γ、δ5個(gè)亞單位組成的鈉離子通道，α亞單位上Ach結(jié)合點(diǎn)與Ach結(jié)合后，鈉離子通道開放，胞外鈉離子內(nèi)流、細(xì)胞膜去極化、肌肉收縮。Kir6.1/K-ATP通道：帕金森病神經(jīng)保護(hù)的新靶標(biāo)（胡剛2010）

2012年諾貝爾化學(xué)獎

授予兩位美國人：羅伯特?萊夫科維茨（RobertJ.Lefkowitz）和布萊恩?科比爾卡（BrianKobilka），表彰在G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupledreceptors，GPCRs）研究上所做的貢獻(xiàn)。

G蛋白偶聯(lián)受體是環(huán)境信息進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的門戶，并觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)一系列響應(yīng)。大約半數(shù)藥物通過G蛋白偶聯(lián)受體產(chǎn)生效應(yīng)。2.G蛋白偶聯(lián)受體（1）作用：最大的受體超家族，分布最廣，參與功能最多。視覺、嗅覺、味覺、神經(jīng)傳遞、激素參與的多項(xiàng)生理代謝活動；以該受體為靶點(diǎn)藥物約占一半以上。（2）特點(diǎn)：G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)由7次跨膜的受體、G蛋白和效應(yīng)物三部分組成；產(chǎn)生第二信使。（3）舉例：M型乙酰膽堿（Ach），腎上腺素G蛋白偶聯(lián)受體激素等配體（第一信使）→G蛋白偶聯(lián)受體→G蛋白→效應(yīng)物（酶或通道）→第二信使（cAMP等）G蛋白偶聯(lián)受體反應(yīng)鏈

G蛋白偶聯(lián)受體（G-proteincoupledreceptor,GPCR）又稱蛇型受體。肽鏈分為細(xì)胞外區(qū)、跨膜區(qū)、細(xì)胞內(nèi)區(qū)三區(qū)。立體結(jié)構(gòu)有七個(gè)跨膜α螺旋，且其肽鏈的C端和連接第5和第6個(gè)跨膜螺旋的胞內(nèi)環(huán)上都有G蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。G蛋白偶聯(lián)受體

G蛋白（guanylatebindingprotein）即鳥苷酸結(jié)合蛋白。

、和亞基組成的異聚體；具有GTP酶(GTPase)的活性，亞基能結(jié)合GTP或GDP；本身構(gòu)象改變可活化效應(yīng)蛋白。兩種構(gòu)象：非活化型（G與GDP結(jié)合）；活化型（G與GTP結(jié)合）。G蛋白的分子結(jié)構(gòu)酶和離子通道兩種酶催化生成（或分解）第二信使。腺苷酸環(huán)化酶（adenylylcyclase,AC）、磷脂酶C（phospholipaseC,PLC）、磷脂酶A2（PLA2）、鳥苷酸環(huán)化酶（guanylylcyclase,GC）和cGMP磷酸二酯酶（phosphodiesterase,PDE）等。某些離子通道可接受G蛋白的直接或間接的調(diào)控。G蛋白效應(yīng)物（靶分子）G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要步驟配體+受體G蛋白G蛋白效應(yīng)物第二信使第二信使效應(yīng)器腺苷酸環(huán)化酶依賴于cGMP的磷酸二酯酶磷酯酶CCa2+或K+通道蛋白激酶A（PKA）蛋白激酶C（PKC）Na+、K+和Ca2+通道蛋白環(huán)磷酸腺苷（cAMP）環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）三磷酸酰肌醇（IP3）二酰甘油（DG）鈣離子和NO等G-蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的cAMP信號通路配體→G蛋白偶聯(lián)受體→G蛋白→腺苷酸環(huán)化酶→cAMP→蛋白激酶A（PKA）→基因調(diào)控蛋白(轉(zhuǎn)錄因子）（CREB，cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白，cAMPresponseelementbindingprotein）→基因轉(zhuǎn)錄ＣＣＣＲＥＢＣＲＥＢ細(xì)胞核PiPiＣＲＥＢPiＣＲＥＢPi結(jié)構(gòu)基因ＣＲＥDNA蛋白質(zhì)PKA對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用（演示）3.酶偶聯(lián)受體（1）作用：參與細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，與細(xì)胞的增殖、分化、分裂及癌變有關(guān)（2）特點(diǎn)：單次跨膜蛋白；接受配體后二聚化而激活，起動下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。（3）舉例：胰島素受體IGF-R

表皮生長因子受體(EGF-R)。①受體酪氨酸激酶

RTKs（receptortyrosinekinase）是最大的一類②酪氨酸激酶連接的受體③受體酪氨酸磷脂酶④受體絲氨酸/蘇氨酸激酶⑤受體鳥苷酸環(huán)化酶⑥組氨酸激酶連接的受體（與細(xì)菌的趨化性有關(guān)）酶偶聯(lián)受體分類

本身具有激酶活性，如肽類生長因子（EGF，PDGF，CSF等）受體本身沒有激酶活性，但可以連接非受體激酶。

本身具有激酶活性的受體酪氨酸激酶—RAS信號途徑信號(配體)→受體(RTK)→受體二聚化(Dimer)→受體自磷酸化→接頭蛋白GRB2→Sos（鳥嘌呤核苷酸釋放因子）→Ras蛋白→Raf（MAPKKK，MAP激酶激酶激酶）→MAPKK（MEK，MAP激酶激酶）→MAPK（絲裂原活化蛋白激酶）→轉(zhuǎn)錄因子磷酸化（cMyc,cJun,cFos）→激活靶基因→細(xì)胞應(yīng)答和效應(yīng)EGFR（表皮生長因子受體）介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程本身沒有激酶活性（酪氨酸激酶連接的受體）JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路信號（配體，細(xì)胞因子或生長因子）→受體R→受體二聚化→JAK（januskinases，兩面神激酶，非受體酪氨酸蛋白激酶）→STAT（Signaltransducersandactivatorsoftranscription，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子)→基因轉(zhuǎn)錄活性改變→細(xì)胞生理功能改變膜受體信號通路小結(jié)（1）類固醇激素受體糖皮質(zhì)激素受體（GR）、雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）、雄激素受體（AR）、鹽皮質(zhì)激素受體（MR）；（2）維生素D3受體（VDR）（3）甲狀腺激素受體（TR）細(xì)胞內(nèi)受體—核受體核受體信號通路信號通路基本過程信號L（配體）→受體R→受體激活→蛋白質(zhì)量的變化+蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化（活性變化）+蛋白質(zhì)分子間的相互作用→轉(zhuǎn)錄因子

→+靶基因→轉(zhuǎn)錄活性改變→細(xì)胞生理功能改變

信號通路研究策略蛋白質(zhì)表達(dá)水平和細(xì)胞內(nèi)定位

Westernblot和免疫熒光2.蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用3.磷酸化蛋白質(zhì)研究

Westernblot4.基因表達(dá)檢測

RT-PCR和westernblot5.蛋白質(zhì)與DNA相互作用染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）6.第二信使含量的測定

信號蛋白分子表達(dá)水平檢測

Westernblot（蛋白印跡，免疫印跡）Proteomics（蛋白質(zhì)組，雙向電泳）信號蛋白分子在細(xì)胞內(nèi)定位

Immunofluorescence(IF)

免疫熒光技術(shù)已知抗原或抗體標(biāo)記熒光素制成熒光標(biāo)記物，再用熒光標(biāo)記物為探針檢查標(biāo)本抗原（或抗體），形成的抗原抗體復(fù)合物含熒光素，用熒光顯微鏡觀察，可看見熒光所在的細(xì)胞，對抗原或抗體定位。1.蛋白質(zhì)表達(dá)水平和細(xì)胞內(nèi)定位研究2.蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用Co-IP（Co-Immunoprecipitation，免疫共沉淀）GSTpull-downassay（谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶捕獲）Yeasttwo-hybridassay（酵母雙雜交）FRET(fluorescenceresonanceenergytransferassay）（熒光共振能量轉(zhuǎn)移）

當(dāng)細(xì)胞被裂解時(shí)，完整細(xì)胞內(nèi)存在的許多蛋白質(zhì)——蛋白質(zhì)間的相互作用被保留下來。如用蛋白質(zhì)X的抗體免疫沉淀X，那么與X在體內(nèi)結(jié)合的蛋白質(zhì)Y也能沉淀下來。Co-IP（免疫共沉淀）

原理（1）蛋白樣品準(zhǔn)備（2）抗原抗體結(jié)合反應(yīng)（3）ProteinA/G與抗原抗體復(fù)合物結(jié)合（4）免疫復(fù)合物與proteinA/G解離（5）分析鑒定應(yīng)用western-blot或質(zhì)譜儀分析鑒定樣品步驟和方法GSTpull-downassay（谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶捕獲）構(gòu)建靶蛋白和GST的融合基因，導(dǎo)入細(xì)菌中表達(dá)出相應(yīng)融合蛋白，然后提取靶蛋白-GST融合蛋白，將靶蛋白-GST融合蛋白親和固化在谷胱甘肽親和樹脂上，作為與目的蛋白親和的支撐物，充當(dāng)一種“誘餌蛋白”，目的蛋白溶液過柱，可從中捕獲與之相互作用的“捕獲蛋白”(目的蛋白)，洗脫結(jié)合物后通過western分析，在體外證實(shí)兩種蛋白間的相互作用。

原理和方法本課題組的研究農(nóng)藥氯氰菊酯對雄激素受體（AR）信號通路的影響-----核受體氯氰菊酯對非配體依賴性IL-6/JAK/STAT3/AR信號通路影響-----膜受體2008年國家自然科學(xué)基金AR信號通路介導(dǎo)農(nóng)藥氯氰菊酯抗雄激素效應(yīng)的機(jī)制研究2007年申報(bào)國家自然科學(xué)基金雄激素受體NH2/COOH端在氯氰菊酯抗雄激素效應(yīng)中的作用2006年申報(bào)國家自然科學(xué)基金氯氰菊酯和壬基酚抗雄激素效應(yīng)的聯(lián)合作用研究氯氰菊酯對雄激素受體（AR）信號通路的影響核受體（AR）信號通路

雄激素（雙氫睪酮DHT)與受體結(jié)合形成配體-受體復(fù)合物，識別核中雄激素效應(yīng)元件（ARE）并與之結(jié)合，激活靶基因轉(zhuǎn)錄。共調(diào)節(jié)因子是與AR轉(zhuǎn)錄激活功能相關(guān)的蛋白質(zhì)因子，可以與AR結(jié)合增強(qiáng)或抑制AR的轉(zhuǎn)錄。AR對基因的激活涉及與共調(diào)節(jié)因子相互作用共激活因子（coactivators）

SRC-1共調(diào)節(jié)因子分類共抑制因子（corepressors）

SMRT和NCoR氯氰菊酯對AR信號通路影響的主要機(jī)制

共激活因子SRC-1和共抑制因子SMRT和NCoR可能在氯氰菊酯抗雄激素效應(yīng)中起重要作用，氯氰菊酯通過抑制AR與SRC-1的相互作用，并增強(qiáng)AR與共抑制因子SMRT和NCoR的相互作用抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄激活。研究方法■哺乳動物雙雜交系統(tǒng)用于研究蛋白與蛋白之間的相互作用。AR和SRC-1、SMRT和NCoR之間的相互作用

是否加入DHT，CAT的表達(dá)明顯升高，AR和SRC-1、SMRT和NCoR之間存在相互作用。結(jié)果

氯氰菊酯對AR/SRC-1、AR/SMRT和AR/NCoR相互作用中的影響

氯氰菊酯能抑制AR和SRC-1之間的相互作用；能增強(qiáng)AR和SMRT和NCoR之間的相互作用。結(jié)果研究中的新發(fā)現(xiàn)

DHT對AR與SRC-1相互作用的影響

AR和SRC-1之間的相互作用是非配體依賴性的用濃度為10?10M到10?8M的DHT溶液對細(xì)胞染毒時(shí)，CAT的表達(dá)沒有明顯升高，與不加DHT的CAT表達(dá)相比較，差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

配體依賴性的AR信號通路是AR轉(zhuǎn)錄激活的經(jīng)典模式，AR需要與雄激素結(jié)合從而被活化。非配體依賴性AR信號通路與經(jīng)典的AR信號通路間存在交互作用。在無雄激素存在的情況下，白細(xì)胞介素（IL）、表皮生長因子（EGF）和胰島素生長因子（IGF）等細(xì)胞因子均可通過活化相應(yīng)信號通路下游的信號分子激活A(yù)R，促進(jìn)AR的轉(zhuǎn)錄。

非配體依賴性AR信號通路

氯氰菊酯對非配體依賴性IL-6/JAK/STAT3/AR信號通路的效應(yīng)2012年國家自然科學(xué)基金

改變蛋白磷酸化、干擾G蛋白GTP酶活性、破壞蛋白-蛋白交互作用、建立異常蛋白-蛋白交互作用、改變信號蛋白的合成與降解。外源化學(xué)物通過多種途徑引起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙總結(jié)一句話3.細(xì)胞外信號產(chǎn)生的調(diào)節(jié)障礙圖

下丘腦-垂體-睪丸軸激素分泌的主要調(diào)控機(jī)制

特定細(xì)胞正常運(yùn)行的控制是通過作用于膜受體的信號分子來實(shí)施的，毒物可通過中斷信號連接過程中的任何一個(gè)步驟而影響細(xì)胞的瞬息活動。

（二）細(xì)胞瞬息活動的調(diào)節(jié)障礙

許多植物和動物毒素以及合成化學(xué)物如DDT激活Na+通道，導(dǎo)致過度興奮。

毒物（如河豚毒素和哈蚌毒素）阻斷電壓門控的Na+通道的引起麻痹。

ATP耗竭細(xì)胞內(nèi)Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)ROS/RNS生成二、毒物引起的細(xì)胞維持功能改變（一）細(xì)胞內(nèi)部維持的損害：中毒性細(xì)胞死亡的機(jī)制

1．危害細(xì)胞存活的原發(fā)性代謝紊亂：多糖脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖甘油＋脂肪酸氨基酸HCO2TAC乙酰CoAO2H2OATP有機(jī)物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行氧化分解而生成CO2和H2O并釋放出能量的過程稱為生物氧化。

（1）ATP耗竭三羧酸循環(huán)ATP生成呼吸鏈傳遞H給氧生成水的過程，與ADP磷酸化生成ATP的過程相偶聯(lián)發(fā)生稱為氧化磷酸化（脫氫、失電子或與氧結(jié)合）ATP合成酶及ATP合成

A類物質(zhì)干擾氫向電子傳遞鏈傳遞；B類化學(xué)物如魚藤酮和氰化物抑制電子沿電子傳遞鏈轉(zhuǎn)移到分子氧；C類毒物干擾氧傳遞到終末電子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——細(xì)胞色素氧化酶；D類化學(xué)物抑制ATP合酶（氧化磷酸化的關(guān)鍵酶）的活性。E類化學(xué)物引起線粒體DNA損傷、損害由線粒體基因組編碼的特定蛋白質(zhì)(如：復(fù)合物I亞單位和ATP合酶)合成，干擾線粒體ATP合成的化學(xué)物包括五類

ADP不能重新磷酸化導(dǎo)致ADP及其代謝產(chǎn)物的堆積以及ATP的耗竭細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)的紊亂與細(xì)胞毒性鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)的機(jī)制(2)細(xì)胞內(nèi)Ca2+持續(xù)升高細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)

細(xì)胞靜息狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)游離的Ca2+僅為10-7mol/L，而細(xì)胞外液Ca2+則達(dá)10-3mol/L細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)

當(dāng)細(xì)胞處于興奮狀態(tài)，細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+迅速增多可達(dá)10-5mol/L，此后再降低至10-7mol/L，完成信息轉(zhuǎn)遞循環(huán)。認(rèn)為Ca2+是體內(nèi)第二信使。上述Ca2+濃度的變化過程呈穩(wěn)態(tài)狀，稱為細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)。細(xì)胞受損時(shí)導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流增加，或Ca2+從細(xì)胞內(nèi)貯存部位釋放增加，或抑制細(xì)胞膜向外逐出Ca2+，表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度不可控制的持續(xù)增加，稱為細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)的失調(diào)。細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)的失調(diào)①能量儲備的耗竭；②微絲功能障礙；③水解酶的活化；④ROS和RNS的生成。鈣的濃度變化，可通過下列途徑造成細(xì)胞損傷（3）ROS與RNS的過度產(chǎn)生

有許多外源化學(xué)物可直接生成ROS與RNS，如氧化還原循環(huán)物質(zhì)和過渡金屬。此外，ROS和RNS的過度產(chǎn)生可繼發(fā)于細(xì)胞內(nèi)高鈣癥.1）細(xì)胞ATP的耗竭剝奪了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)膜Ca2+泵的燃料，引起胞漿Ca2+的升高。Ca2+內(nèi)流進(jìn)線粒體，ATP合酶發(fā)生障礙。（2）細(xì)胞內(nèi)高鈣促進(jìn)ROS和RNS的形成，而ROS與RNS使巰基依賴的Ca2+泵發(fā)生氧化性失活，這反過來又加劇了高鈣。（3）ROS與RNS也能消耗ATP儲備。NO和ONOO－抑制細(xì)胞AT