毒理學基礎主題知識講座

毒理學基礎主題知識講座毒理學基礎主題知識講座第1頁毒作用機制類型1、與靶分子相互作用：如抑制酶活性2、引發(fā)細胞、分子等結構或功效紊亂：如造成細胞內(nèi)鈣離子濃度增加3、干擾機體修復功效：減弱可致壞死、過高引發(fā)纖維化或腫瘤。毒理學基礎主題知識講座第2頁第一節(jié)毒物ADME過程與靶器官ADME過程可影響終毒物在靶器官濃度而造成毒性上差異；有些原因促進毒物分布于靶器官；有些則妨礙之（血漿蛋白結合、血腦屏障等）排泄與重吸收也含有主要影響毒理學基礎主題知識講座第3頁毒理學基礎主題知識講座第4頁一、從接觸部位進入血液循環(huán)：毒物吸收及進入體循環(huán)前消除：肝臟、消化道及呼吸道黏膜上皮等均可消除（首過效應）；毒理學基礎主題知識講座第5頁細胞膜表面轉(zhuǎn)運、受體、通道類型

毒理學基礎主題知識講座第6頁二、從血循環(huán)進入靶部位（分布）：不一樣部位血管內(nèi)皮、線粒體及溶酶體蓄積等可促進上述分布過程。溶酶體“pH陷阱”是指胺類弱堿毒物進入后酸性溶酶體后因離子化而難以外流現(xiàn)象。而血漿蛋白結合、組織貯存、各種生物屏障及細胞膜上“轉(zhuǎn)運體”可妨礙毒物分布。毒物排泄及重吸收也影響毒物分布。毒理學基礎主題知識講座第7頁三、增毒與解毒增毒（toxication）：即代謝活化(metabolicactivation)，指毒物前體在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為有害產(chǎn)物（親電物、親核物、自由基等）過程。毒理學基礎主題知識講座第8頁（一）終毒物概念及種類：1、外源化學物本身：=終毒物→毒性2、外源化學物代謝產(chǎn)物：毒物前體→代謝活化→終毒物→毒性主要有親電物、自由基、親核物氧化還原性反應物。3、活性氧（ROS）或活性氮（RNS）：4、內(nèi)源化學物：如膽紅素毒理學基礎主題知識講座第9頁毒理學基礎主題知識講座第10頁1、親電子劑：親電子劑：指含有一個缺電子原子（帶個別或全部正電荷）分子，可與親核物中富電子原子共享電子而發(fā)生反應。如醛、酮、苯醌、環(huán)氧化物、芳烴氧化物、亞砜類、亞硝基化合物、磷酸鹽等。其中一個氧原子可使其附著哪個原子失去一個電子而含有親電性?？捎梢恍┤?、酮、醌類共軛雙鍵產(chǎn)生。毒理學基礎主題知識講座第11頁毒理學基礎主題知識講座第12頁產(chǎn)生途經(jīng)：代謝酶（P-450、GST等）催化產(chǎn)生方式：插入氧原子；共軛雙健；鍵異裂(陽離子親電物)后果：組織損傷；三致；異常免疫反應等毒理學基礎主題知識講座第13頁2、自由基自由基（freeradicals）：指由化合物共價鍵均裂而產(chǎn)生獨立游離存在帶有不成對電子分子、原子或離子。自由基共同特點:①含有順磁性；②化學性質(zhì)十分活潑；③半衰期極短（μs）；④作用半徑短。毒理學基礎主題知識講座第14頁自由基類型種類多，以氧中心自由基最主要?；钚匝酰╮eactiveoxygenspecies，ROS）：指氧中心自由基（O2-.，.OH等)及一些氧非自由基衍生物，如H2O2、次氯酸（HOCl）等。

O2為雙自由基分子，但反應性很低。毒理學基礎主題知識講座第15頁超氧陰離子自由基（O2-.）：為強還原劑，可生成H2O2等。H2O2：在Fe2＋和Cu2＋等存在時可快速產(chǎn)生高活性自由基如.OH，故需酶去除。.OH：為作用極強、壽命極短、作用直徑很小自由基?？捎蒆OOH均裂產(chǎn)生O3：有毒氧化污染物，可損傷肺，氧化蛋白質(zhì)、DNA、膜脂質(zhì)。毒理學基礎主題知識講座第16頁毒理學基礎主題知識講座第17頁活性氮（reactivenitrogenspecies，RNS）：氮氧化物（NO、NO2、過氧亞硝基ONOO-）:

過渡金屬離子：Fe2＋/Fe3＋；Cu＋/Cu2＋；可促HOOH等生成。毒理學基礎主題知識講座第18頁自由基生理功效和病理意義1、參加衰老、疾病、腫瘤和輻射損傷等。2、體內(nèi)自由基不停生成又不停被去除，若此平衡被破壞，過多自由基就會造成機體損害如氧化應激（oxidativestress）損傷。毒理學基礎主題知識講座第19頁3、親核物：此機制在毒物代謝活化中較少見。如苦杏仁甙經(jīng)腸道細菌作用形成氰化物，吸收后可引發(fā)一些含氰甙類食物中毒。多數(shù)親核物均轉(zhuǎn)化為親電子劑才被活化。毒理學基礎主題知識講座第20頁4、活性氧化還原反應物：如硝酸鹽在腸道經(jīng)細菌還原產(chǎn)生亞硝酸鹽。亞硝酸鹽吸收后可引發(fā)高鐵血紅蛋白血癥。毒理學基礎主題知識講座第21頁（二）解毒作用

指消除終毒物或阻止其形成生物轉(zhuǎn)化過程。1、無功效基團毒物解毒：

如苯、甲苯等，先引入功效基團（羥基或羰基等），再與內(nèi)源性酸（葡萄糖醛酸、硫酸等）結合及排泄。

毒理學基礎主題知識講座第22頁2、親核物解毒：結合反應：羥化物與葡萄糖醛酸、硫酸結合；巰基化合物甲基化或與葡萄糖醛酸結合；胺類和肼類乙?；?；氰化物經(jīng)過硫氰酸酶轉(zhuǎn)化形成硫氰酸。毒理學基礎主題知識講座第23頁3、親電子劑解毒：

GSH結合，GST催化加速這一反應。一些金屬離子如Ag＋、Cd2＋、Hg2＋等也可與GSH結合解毒。還可與蛋白質(zhì)結合。毒理學基礎主題知識講座第24頁4、自由基解毒：①

O2-?

：SOD：O2-?＋O2-?＋2H＋→HOOH＋O2CAT：HOOH＋HOOH→2H2O＋O2GPO：HOOH＋2GSH→2H2O＋GSSGGPO：谷胱甘肽過氧化物酶；SOD：超氧化物歧化酶（胞漿為Cu、Zn-SOD，線粒體為Mn-SOD）毒理學基礎主題知識講座第25頁②

?OH

：阻止其前體H2O2生成；③

ONOO-（過氧亞硝基）：為谷胱甘肽過氧化物酶（GPO）還原成亞硝酸鹽（ONO-），還可去除O2-?和NO?以預防其生成ONOO-。毒理學基礎主題知識講座第26頁毒理學基礎主題知識講座第27頁6、解毒過程失效（1）解毒能力耗竭：如谷胱甘肽、維生素C等耗竭，可致解毒酶作用減弱。（2）解毒酶失活：毒物或其代謝產(chǎn)物直接影響酶活性,如ONOO-滅活Mn-SOD。（3）一些結合反應被逆轉(zhuǎn)：如葡萄糖醛酸結合產(chǎn)物再水解，有時產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物。（4）解毒時產(chǎn)生潛在有害副產(chǎn)物：毒理學基礎主題知識講座第28頁第二節(jié)靶分子反應毒性：即終毒物與靶分子反應而介導一系列繼發(fā)生理生化過程，最終造成機體不一樣程度功效損傷。毒理學基礎主題知識講座第29頁靶分子屬性1．生物大分子：核酸和蛋白質(zhì)。2．有機小分子：膜脂質(zhì)、吡多醛，輔酶A很多毒物對于其生成生物轉(zhuǎn)化酶產(chǎn)生毒性（似酶促反應產(chǎn)物抑制效應）。如四氯化碳經(jīng)P-450活化后破壞P-450酶本身及臨近微粒體膜，所以含有肝毒性。毒理學基礎主題知識講座第30頁一、反應類型（一）非共價結合：經(jīng)過疏水相互作用、氫鍵、離子鍵等結合，通?？赡妗＃ǘ┕矁r結合：形成加合物，不可逆。主要是親電毒物（非離子或陽離子親電物、自由基陽離子），常與蛋白質(zhì)或核酸中親核原子反應（三）去氫反應：自由基從內(nèi)源化合物去除氫原子，城市新內(nèi)源性自由基。損害蛋白質(zhì)、DNA、膜脂質(zhì)。（四）電子轉(zhuǎn)移：如亞硝酸鹽使Hb氧化成MHb。（五）酶促反應：如蓖麻毒素誘發(fā)核糖體水解而阻斷蛋白質(zhì)合成。毒理學基礎主題知識講座第31頁二、毒物對靶分子影響（一）靶分子功效失調(diào)：如箭毒阻斷神經(jīng)-肌肉接頭，重金屬對含巰基酶抑制。（二）靶分子結構破壞：烷化劑使DNA或蛋白質(zhì)交聯(lián)；自由基引發(fā)脂質(zhì)過氧化和DNA斷裂。（三）異常抗原形成：一些毒物及其代謝產(chǎn)物可與蛋白質(zhì)結合，成為新抗原成份，誘導機體產(chǎn)生變態(tài)反應。毒理學基礎主題知識講座第32頁毒理學基礎主題知識講座第33頁一、毒物引發(fā)細胞調(diào)整功效障礙（一）基因表示調(diào)整障礙：

1、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)整障礙；

DNA轉(zhuǎn)錄過程受轉(zhuǎn)錄因子（TFs）調(diào)整，轉(zhuǎn)錄因子作用于DNA調(diào)整區(qū)，促進或阻遏DNA轉(zhuǎn)錄。第三節(jié)細胞調(diào)整功效障礙毒理學基礎主題知識講座第34頁毒理學基礎主題知識講座第35頁

很多內(nèi)源性配體（如類固醇、甲狀腺激素、維生素A/D）可調(diào)整轉(zhuǎn)錄因子作用，外源性化學物可模擬天然配體，引發(fā)轉(zhuǎn)錄調(diào)整障礙，產(chǎn)生致癌、致畸等毒性效應。毒理學基礎主題知識講座第36頁

配體激活TF:

類固醇類、甲狀腺素、維生素A/D及其外源性模擬物（外源性配體）可激活配體激活TF，引發(fā)腫瘤、畸形等。如環(huán)境雌激素類（DDT、多氯聯(lián)苯等）可致乳腺癌，妊娠期使用性激素藥品可致子代生殖系統(tǒng)腫瘤發(fā)生率升高。有些毒物代謝酶（如P450）誘導劑如苯巴比妥也經(jīng)過激活TFs產(chǎn)生作用。毒理學基礎主題知識講座第37頁毒理學基礎主題知識講座第38頁2、信號轉(zhuǎn)導調(diào)整障礙：

細胞外信號分子（生長因子、細胞因子、激素、神經(jīng)遞質(zhì)等）可作用與細胞表面對應受體，再經(jīng)過細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)激活轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)整基因表示。

毒理學基礎主題知識講座第39頁信號傳導通路模式“模式圖”激素、遞質(zhì)、生長因子等(第一信使)↓膜受體（特異受體）(感受器)↓G蛋白等(換能器)↓核苷酸環(huán)化酶、磷脂脂酶等(放大器)↓cAMP、IP3、Ca2+等(第二信使)↓

蛋白激酶/磷酸酶(轉(zhuǎn)換器)↓蛋白質(zhì)磷酸化/去磷酸化(活化器)↓轉(zhuǎn)錄因子、基因模版片段(核內(nèi))↓基因復制、轉(zhuǎn)錄(加工車間)↓

細胞(效應器)毒理學基礎主題知識講座第40頁在細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導機制中，信號轉(zhuǎn)導蛋白質(zhì)（酶、受體、各種細胞因子等）磷酸化（蛋白激酶催化）和去磷酸化（蛋白磷酸酶催化）是一個主要步驟，常發(fā)生于蛋白質(zhì)絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基上。毒理學基礎主題知識講座第41頁

各種化學毒物可改變蛋白質(zhì)磷酸化。含有增值效應毒物多可促蛋白激酶活性或抑制磷酸酶活性，激活TFs，可促進有絲分裂和腫瘤形成。如佛波酯可模擬第二信使二?；视停―AG）而激活蛋白激酶C（PKC）；過氧化氫可抑制蛋白酪氨酸磷酸酶活性。毒理學基礎主題知識講座第42頁細胞信號轉(zhuǎn)導調(diào)整功效障礙結果

（1）細胞活動過分:造成細胞分裂加速，誘導細胞增生，引發(fā)腫瘤、炎癥等。（2）細胞活動抑制:造成有絲分裂受阻，細胞偏離生存，走向凋亡。毒理學基礎主題知識講座第43頁（二）細胞瞬息活動調(diào)整障礙：

主要指電可興奮細胞（神經(jīng)元、心肌、骨骼肌、平滑?。?，其細胞表面有各種神經(jīng)遞質(zhì)受體，接收信號分子（化學遞質(zhì)和介質(zhì)等）信息，經(jīng)過第二信使（如Ca2＋）傳遞到細胞內(nèi)，改變功效蛋白質(zhì)磷酸化，產(chǎn)生細胞功效瞬時改變。神經(jīng)-肌肉接頭是主要靶點。毒理學基礎主題知識講座第44頁

電可興奮細胞調(diào)整障礙：（1）神經(jīng)遞質(zhì)水平改變：干擾遞質(zhì)合成、貯存、釋放和去除。（2）毒物-神經(jīng)遞質(zhì)受體相互作用：激動劑和抑制劑，各種受體及不一樣亞型。毒理學基礎主題知識講座第45頁（3）影響離子通道正常功效：如Na＋通道抑制劑普魯卡因可產(chǎn)生局麻作用，河豚毒素可引發(fā)麻痹。烏頭堿則激活Na＋通道引發(fā)神經(jīng)元興奮。有毒物-信號中止蛋白相互作用而產(chǎn)生，如洋地黃抑制Na+-K+ATP酶。毒理學基礎主題知識講座第46頁二、毒物引發(fā)細胞維持功效改變（一）細胞內(nèi)部維持本身功效損害：細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定是維持正常生命活動基礎。很多毒物可損害細胞能量生成和蛋白質(zhì)合成，引發(fā)中毒性細胞死亡?；酋ｋ孱惤笛撬幰种芀＋通道，促Ca2＋內(nèi)流而引發(fā)胰島素釋放。

毒理學基礎主題知識講座第47頁1．危害細胞存活原發(fā)性代謝紊亂

（1）ATP耗竭：體內(nèi)ATP釋能形成ADP或AMP，ADP又經(jīng)過線粒體氧化磷酸化重新轉(zhuǎn)化為ATP。細胞呼吸和氧化磷酸化是各種毒物攻擊點，可分為幾個類型。結果是細胞內(nèi)ATP耗竭，ADP等產(chǎn)物堆積，細胞內(nèi)離子濃度異常：H+、Mg2+、Ca2＋、Na＋等升高，代謝異常，膜磷脂分解,等等。

毒理學基礎主題知識講座第48頁毒理學基礎主題知識講座第49頁毒理學基礎主題知識講座第50頁（2）細胞內(nèi)Ca2＋連續(xù)增高：

Ca2＋不能直接透過細胞膜，需要經(jīng)對應離子通道。胞內(nèi)外Ca2＋濃度相差一萬倍，經(jīng)過細胞膜“Ca2＋泵”（Ca2＋-ATP酶）和Na＋/Ca2＋交換等將過多Ca2＋轉(zhuǎn)運至細胞外、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)及線粒體（較次要）內(nèi)。各種毒物可促進Ca2＋自細胞外內(nèi)流或釋放出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體，也可抑制其外流到細胞外。

毒理學基礎主題知識講座第51頁毒理學基礎主題知識講座第52頁

毒理學基礎主題知識講座第53頁毒理學基礎主題知識講座第54頁細胞內(nèi)Ca2＋連續(xù)升高危害：1）耗竭能量：抑制ATP合成，增加ATP消耗。2）損害膜穩(wěn)定性:影響細胞骨架功效。3）激活各種水解酶（鈣蛋白酶、磷脂酶、核酸內(nèi)切酶等）活性。4）促活性氧（ROS）/活性氮（RNS）生成：Ca2＋在多個步驟促進自由基形成，如促線粒體電子傳遞。毒理學基礎主題知識講座第55頁（3）ROS/RNS過分生成：外源化學物直接生成：細胞內(nèi)高Ca2＋誘生：如激活神經(jīng)細胞和內(nèi)皮細胞NO合成酶（NOS），NO與O2-.可生成ONOO-。毒理學基礎主題知識講座第56頁2．原發(fā)性代謝紊亂之間相互影響：相互作用，互為因果，惡性循環(huán)，深入加劇細胞功效紊亂直至細胞死亡:

（1）ATP生成降低和耗竭增加，可引發(fā)細胞內(nèi)Ca2＋升高，ROS/RNS生成增加，消除降低；（2）細胞內(nèi)Ca2＋升高，造成ROS/RNS生成增加，ATP生成降低和耗竭增加；（3）ROS/RNS生成增加也可使細胞內(nèi)Ca2＋升高，降低ATP生成。毒理學基礎主題知識講座第57頁3、線粒體損傷與細胞死亡（壞死、凋亡）線粒體滲透轉(zhuǎn)變(mitochondrialpermeabilitytransition,MPT)是細胞凋亡或壞死關鍵。CytC釋放誘發(fā)凋亡：4、ATP利用度與細胞死亡：ATP耗竭嚴重則細胞壞死；ATP耗竭較輕則細胞凋亡。毒理學基礎主題知識講座第58頁毒理學基礎主題知識講座第59頁二、細胞外部維持功效損害指毒物對某一類細胞、組織或器官損害，造成其它組織器官甚至整個機體功效或結構損害。如肝毒物損傷肝功效，造成其代謝、解毒、凝血等功效難以發(fā)揮，可引發(fā)機體其它各種功效不良影響。香豆素類滅鼠藥一直肝臟凝血因子合成而滅鼠。毒理學基礎主題知識講座第60頁第四節(jié)修復障礙修復：指機體組織和細胞損傷后修補、恢復其結構和功效過程，如組織細胞再生及纖維性修復（肉芽組織及瘢痕）。毒理學基礎主題知識講座第61頁主要修復機制

修復分子修復細胞修復組織修復脂肪蛋白DNA凋亡增生細胞細胞外間質(zhì)(ECM)毒理學基礎主題知識講座第62頁一、損傷修復機制：（一）分子修復：在分子水平修復1、蛋白質(zhì)修復：如對蛋白巰基氧化酶促還原、一些變形蛋白水解去除等。2、脂質(zhì)修復：經(jīng)過GPO等酶修復過氧化脂質(zhì)。3、DNA修復：各種修復方式（直接修復、切除修復）。毒理學基礎主題知識講座第63頁（二）細胞修復：可增殖細胞經(jīng)過存活細胞分裂增殖替換；神經(jīng)元細胞不能再生，但神經(jīng)纖維損傷能夠有一定程度修復毒理學基礎主題知識講座第64頁細胞凋亡與壞死比較壞死凋亡強刺激弱刺激溶酶釋出，炎癥反應ATP(-)ATP毒理學基礎主題知識講座第65頁細胞凋亡與細胞壞死比較(一)壞死凋亡1.性質(zhì)病理性，非特異性生理性/病理性，特異性2.誘因強烈刺激，隨機發(fā)生較弱刺激，非隨機發(fā)生3.基因調(diào)控無有4.生化特點被動過程無新蛋白合成不耗能主動過程有新蛋白合成耗能毒理學基礎主題知識講座第66頁細胞凋亡與細胞壞死比較(二)壞死凋亡5.形態(tài)改變細胞腫脹結構溶解，破壞細胞皺縮，核固縮胞膜/細胞器相對完整6.凋亡小體無有7.DNA改變彌散性降解電泳呈均一片狀片段化（180-200bp）電泳呈“梯”狀條帶8.溶酶體改變破裂相對完整9.炎癥反應局部炎癥反應局部無炎癥反應毒理學基礎主題知識講座第67頁細胞凋亡（科普詩）似秋葉凋零，離別生命之輝煌；那難以計數(shù)攻擊、誘導，輕啟著道道程序，逼細胞步步走向生命末端；啊，活性氧處處肆虐，鈣波濤驚石裂岸，線粒體把生命之光一點一點擰淡;毒理學基礎主題知識講座第68頁危難中細胞啊，你沉穩(wěn)不亂，DNA片片切