特殊毒性
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有害物质风险划分
有害物质风险划分引言概述：有害物质是指那些对人体健康或者环境造成潜在危害的化学物质。
为了有效管理和控制这些物质的风险，有害物质风险划分成为一项重要的工作。
本文将从不同的角度探讨有害物质风险划分的内容。
一、有害物质的毒性分级1.1 急性毒性分级急性毒性是指物质在短期内接触后对人体产生的危害。
根据毒性的程度，可以将有害物质分为高毒、中毒和低毒三个级别。
高毒物质可能导致即将死亡或者严重伤害，中毒物质可能导致短期内的不适或者轻微伤害，低毒物质则具有较低的毒性。
1.2 慢性毒性分级慢性毒性是指物质长期或者重复接触后对人体产生的潜在危害。
根据长期接触后的毒性表现，可以将有害物质分为高慢性毒性、中慢性毒性和低慢性毒性三个级别。
高慢性毒性物质可能导致慢性疾病或者致癌，中慢性毒性物质可能导致某些健康问题，低慢性毒性物质则具有较低的慢性毒性。
1.3 其他特殊毒性分级除了急性毒性和慢性毒性外，还有一些特殊的毒性需要进行分级。
例如，致畸性物质可能导致胎儿发育异常，致突变物质可能导致基因突变，致敏性物质可能导致过敏反应等。
对于这些特殊毒性，也需要进行相应的分级以便进行有效的管理和控制。
二、有害物质的危（wei）险性评估2.1 物质的物理化学性质评估物质的物理化学性质对其危（wei）险性评估具有重要影响。
例如，易燃物质可能导致火灾或者爆炸，腐蚀性物质可能对人体组织造成损伤，挥发性物质可能导致中毒等。
通过评估物质的物理化学性质，可以确定其潜在的危（wei）险性。
2.2 暴露途径评估有害物质的危（wei）险性还与人体接触的途径有关。
例如，空气中的有害气体可能通过呼吸进入人体，水中的有害物质可能通过饮用或者接触皮肤进入人体。
通过评估不同的暴露途径，可以确定有害物质对人体的潜在危害。
2.3 毒性评估毒性评估是对有害物质毒性的定量评估。
通过实验研究，可以确定有害物质的剂量-效应关系，即不同剂量下对人体的毒性效应。
毒性评估可以匡助确定有害物质的安全使用剂量，以及对不同人群的风险评估。
第7章.特殊毒性(1)
突变型与野生型之间。
中性突变: 突变不影响或基本不影响蛋白质的功
能，性状改变不明显。
根据对遗传信息的改变
无义突变 :是指某个碱基的改变使代表某个 氨基酸的密码子变为蛋白质合成的 终止密码子，导致蛋白质合成提前 终止。
根据突变效应方向分类
正向突变 :是指改变了野生型性状的突变。 回复突变 :是指突变体所失去的野生型性
第七章 毒物的特殊毒性作用
特殊毒性
致突变作用
生殖、发育 毒性作用
致癌作用
“三致”作用
致敏作用 神经行为作用 免疫毒性
第七章 毒物的特殊毒Байду номын сангаас作用
第一节 化学致突变作用 第二节 生殖与发育毒性作用 第三节 化学致癌作用
第一节 化学致突变作用
一、基本概念 1. 突变(mutation)： 突变是一种遗传状态，是可以通过复制而遗传 的DNA结构的永久性改变。
微 管 结 构
微管的装配
四、DNA损伤的修复
修复(repairing)
是对已发生分子改变的补偿措施，使其 回复为原有的天然状态。
修复的主要类型
•光修复(light repairing) •切除修复(excision repairing) •重组修复(recombination repairing) •SOS修复
1996年Theo Colborn等著Our Stolen Future 指出“环 境激素” 对人类生存的地球的危害，该书被译成15 种语言在世界各地销售。
美国研究人员发现佛罗里达州阿波卡湖中 鳄鱼自从 DDE 泄漏事件后数量逐渐减少，繁 殖率明显下降，雄鳄鱼和雌鳄鱼的生殖器官都 出现畸形。
2002年7月18日中科院水生生物研究所公布 了一项研究成果,东湖部分鱼类因长期遭受污染, 出现雄鱼雌性化.
中性突变: 突变不影响或基本不影响蛋白质的功
能，性状改变不明显。
根据对遗传信息的改变
无义突变 :是指某个碱基的改变使代表某个 氨基酸的密码子变为蛋白质合成的 终止密码子，导致蛋白质合成提前 终止。
根据突变效应方向分类
正向突变 :是指改变了野生型性状的突变。 回复突变 :是指突变体所失去的野生型性
第七章 毒物的特殊毒性作用
特殊毒性
致突变作用
生殖、发育 毒性作用
致癌作用
“三致”作用
致敏作用 神经行为作用 免疫毒性
第七章 毒物的特殊毒Байду номын сангаас作用
第一节 化学致突变作用 第二节 生殖与发育毒性作用 第三节 化学致癌作用
第一节 化学致突变作用
一、基本概念 1. 突变(mutation)： 突变是一种遗传状态，是可以通过复制而遗传 的DNA结构的永久性改变。
微 管 结 构
微管的装配
四、DNA损伤的修复
修复(repairing)
是对已发生分子改变的补偿措施，使其 回复为原有的天然状态。
修复的主要类型
•光修复(light repairing) •切除修复(excision repairing) •重组修复(recombination repairing) •SOS修复
1996年Theo Colborn等著Our Stolen Future 指出“环 境激素” 对人类生存的地球的危害，该书被译成15 种语言在世界各地销售。
美国研究人员发现佛罗里达州阿波卡湖中 鳄鱼自从 DDE 泄漏事件后数量逐渐减少，繁 殖率明显下降，雄鳄鱼和雌鳄鱼的生殖器官都 出现畸形。
2002年7月18日中科院水生生物研究所公布 了一项研究成果,东湖部分鱼类因长期遭受污染, 出现雄鱼雌性化.
特殊毒性new
有关问题
受试物配制
样品难溶于水或其它溶剂，不能注射给药时，可改为 灌胃。口服给药尽量研磨均匀，必要时制成混悬液。 对细菌或细胞试验时，则可以将样品充分研磨均匀， 用水或其它合适的溶剂充分浸取灭菌后使用。
剂量设计
剂量设计与急性毒性的LD50值有关。但少数低毒西药 和MT许D多；基也因有工少程数产药品品，制往备往困测难不和出价L格D昂50值贵，，只此能时测允许 用多少倍ACD或MTD来表示。细胞染色体畸变试验， 毒性很低不能测出50%细胞生长抑制浓度时，其最高浓 度以不超过10mM为宜
如某些阳性或可疑阳性时，可选择哺乳动物培养 细胞基因突变试验或果蝇伴性隐性致死试验
哺乳动物培养细胞染色体畸变试验
细胞: 建议首选中国仓鼠肺细胞(CHL), 需定期 检查核型和有无支原体等污染。-80℃或液氮 冻存
剂量：高剂量以50％细胞生长抑制浓度为基准， 最高不要超过10mM分子量。溶解受限时可采 用饱和浓度。中低剂量用倍量稀释法。至少３ 个剂量
有关问题
结果的判定
阳性：有统计学意义、量－效关系、可重复 阴性：结合是否达到MTD，有无阳性对照 阳性物对照组不可省
其它问题
实验设计：剂量，对照组、观察指标、统计方 法、给药周期、给药途径、结果判定应合理
资料整理应规范
3.如遇阳性或可疑阳性时，可选择UDS试验或 SOS显色试验
生殖毒性(致畸)试验
一般生殖毒性试验 致畸敏感期毒性试验 围产期毒性试验
生殖毒性试验----致畸敏感期毒性试验
动物：首选Wistar 或SD大鼠，也可用小鼠或家兔 Ｉ类最好增加家兔或猪、猴、狗之一
动物数：每组孕大、小鼠≥１５只，孕兔≥ ８只 剂量：高、中、低三个剂量，限度剂量为1g/kg。
特殊毒性
“头三个月长脑子！”
三、化学毒物对生殖的损害
（一）对雄性生育力的损害
影响性欲和性行为 如性激素、身体健康等
损害生精过程 精子形态、精子数量、活
精子率、精子活动力
精子
（二）对雌性生育能力的损害
影响性欲和性行为
对性激素和性周期的作用 对卵细胞的损害
卵子
受孕后身体生理变化
四、生殖毒性评价方法
如，在不同阶段服用反应停引起的不同畸形： 怀孕后第 35 到 37 天 → 胎儿耳朵畸形和听力缺失 第 39 到 41 天 → 胎儿上肢缺失 第 43 到 44 天 → 胎儿双手呈海豹样3指畸形 第46 到 48天 → 胎儿拇指畸形
致畸敏感期：一般在器官形成期，胚胎最为敏 感，即正在发育的胚胎如在器官形成期与致畸 物接触，则最易出现畸形。
染色体组
(ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD）
(ABCD) (ABCD) (A’B’C’D’) (A’B’C’D’)
(ABCD) (ABC) (ABCD) (ABCD)(A) (ABCD) (ABCD)(AA) (ABCD) (ABCD)(AB) (ABC) (ABC)
第一节 生殖发育毒性及其试验
与评价方法
一、概述
❖ 生殖发育是指从配子形成直到胎儿分娩出的整个过程，其中包
括生殖细胞(或称配子，即精子和卵细胞)发生、卵细胞受精、着床、 胚胎形成、胚胎发育、器官发生、胎仔发育、分娩和哺乳过程。生 殖发育也可称为繁殖过程。
❖ 生殖毒性：是指外源化学物对雌性和雄性生殖
功能或能力以及对后代产生的不良效应。
乌克兰反对派领导人尤先科
三、化学毒物对生殖的损害
（一）对雄性生育力的损害
影响性欲和性行为 如性激素、身体健康等
损害生精过程 精子形态、精子数量、活
精子率、精子活动力
精子
（二）对雌性生育能力的损害
影响性欲和性行为
对性激素和性周期的作用 对卵细胞的损害
卵子
受孕后身体生理变化
四、生殖毒性评价方法
如，在不同阶段服用反应停引起的不同畸形： 怀孕后第 35 到 37 天 → 胎儿耳朵畸形和听力缺失 第 39 到 41 天 → 胎儿上肢缺失 第 43 到 44 天 → 胎儿双手呈海豹样3指畸形 第46 到 48天 → 胎儿拇指畸形
致畸敏感期：一般在器官形成期，胚胎最为敏 感，即正在发育的胚胎如在器官形成期与致畸 物接触，则最易出现畸形。
染色体组
(ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD）
(ABCD) (ABCD) (A’B’C’D’) (A’B’C’D’)
(ABCD) (ABC) (ABCD) (ABCD)(A) (ABCD) (ABCD)(AA) (ABCD) (ABCD)(AB) (ABC) (ABC)
第一节 生殖发育毒性及其试验
与评价方法
一、概述
❖ 生殖发育是指从配子形成直到胎儿分娩出的整个过程，其中包
括生殖细胞(或称配子，即精子和卵细胞)发生、卵细胞受精、着床、 胚胎形成、胚胎发育、器官发生、胎仔发育、分娩和哺乳过程。生 殖发育也可称为繁殖过程。
❖ 生殖毒性：是指外源化学物对雌性和雄性生殖
功能或能力以及对后代产生的不良效应。
乌克兰反对派领导人尤先科
第二次理论课 特殊毒性试验
4 ℃，9000g，离心10min
（3）S9混合液： 平衡盐系统，其中含S9 5～30％（v/v）
试验方法
（标准平皿掺入法）：
顶层琼脂＋测试菌株、 受试物、S9混合液 底层琼脂培养基平皿 固化 （点试法）： 37 ℃，培养48h 菌落计数
结果评价：
Rt/Rc≥2，并有量效关系，判为阳性；
滤纸片周围长出一圈密集的回变菌落。
阴性（－） 可疑（±） 弱阳性（＋） 中度阳性（＋＋） 强阳性（＋＋＋）
•注意：遇阳性或可疑阳性时，可选啮齿动物显性致死试验或精原细胞染色体畸变试验
正常染色体
畸变染色体
3.啮齿类动物体内微核试验
微核 （Micronucleus）：染色单体或染色体的无着丝点断片，或
因纺锤体受损而丢失的整个染色体，在细胞分裂后期，仍然遗留在细胞 质中。末期之后，单独形成一个或几个规则的次核，被包含在子细胞的 胞质内，因比主核小，故称为微核。
药物特殊毒性研究
内容：
遗传毒性 致癌作用 生殖和发育毒性 药物依赖性
致癌试验
致癌试验的目的
是考察药物在动物体内的潜在致癌作用，从而评价和预测其可能对人 造成的危害。
任何体外实验、动物毒性试验和人体应用中出现的潜在致癌性因素均可提示 是否需要进行致癌试验。
由于致癌试验耗费大量时间和动物资源，只有当确实需要通过动物长期给药研 究评价人体中药物暴露所致的潜在致癌性时，才应进行致癌试验。
不适用受试物
用于晚期全身肿瘤的抗肿瘤药物，通常不需要进行致癌试验。 对于替代治疗的内源性物质（浓度在生理水平），尤其是 当同类产品（如动物胰岛素、垂体来源的生长激素和降钙素） 已有临床使用经验时，通常不需要进行致癌试验 系统暴露量非常小的局部用药不需要以经口给药途径来评价 其对内脏器官的潜在致癌作用，若有潜在光致癌性担忧， 可能需要进行皮肤给药致癌试验。 除非有明显的全身暴露或相关担忧，经眼给予的药物通常 不需要进行致癌试验 有致癌潜在，但是短期接触或非经常使用药物（麻醉/放射） 经化学合成、从动物或人体组织中提取纯化或生物技术方法 （如重组DNA技术）生产的内源性肽类或蛋白质及其类似物， 可能需要特殊考虑。
《动物毒理学》课件：第六章 特殊毒性作用-
突变率MR＝（诱变菌落平均数／皿）/（空 白对照菌落平均数／皿）
水样的Ames试验结果 二氧化氯
细菌名称
Ames试验结果 水样体积／L 原水突变率 出水突变率
2.0
TA100
1.5 1.0
0.5
3.15
1.46
2.78
1.40
1.87
1.20
1.55
1.04
2.0
TA98
1.5 1.0
0.5
5.33
第六章 特殊毒性作用
第一节 致突变作用及其评价
（一）概述——遗传学和遗传毒理学 1. 基本概念 2. 遗传损伤的类型
（二）致突变物的检测方法 1. 细菌回复突变试验 (Ames)试验 2. 微核试验 3. 小鼠精子畸形试验 4. 显性致死试验 5. 染色体畸变分析
（一）概述
1. 基本概念
❖ 遗传毒性
❖ 水样处理步骤 水样→XAD树脂吸附→乙酸乙酯洗脱→K－D浓缩
器浓缩→氮气吹干→DMSO→定容→致突变试验
菌株的选择
❖ 试验选用灵敏度较高的带R因子的TA98和TA100菌 株。这两种菌种对饮用水中复杂的混合物有较高的 敏感性。
❖ 因饮用水中多为直接致突物，故不加肝微粒体酶 （S9）活化系统。
❖ 每一受试物的剂量做两个平行样 ❖ 用溶剂DMSO作阴性对照 ❖ TA100以叠氮化钠（NaN3）做阳性对照 ❖ TA98以灭滴灵（MDI）为阳性对照。 ❖ 致突结果用突变率（MR）表示，
例：Ames试验检测喹赛多、喹乙醇
❖ 受试物：喹乙醇 ❖ 菌种：TA97、TA98、TA100、TA102 ❖ 实验动物：雄Wistar大鼠5只，用于制备S9
Ames试验所需大鼠肝S9制备
水样的Ames试验结果 二氧化氯
细菌名称
Ames试验结果 水样体积／L 原水突变率 出水突变率
2.0
TA100
1.5 1.0
0.5
3.15
1.46
2.78
1.40
1.87
1.20
1.55
1.04
2.0
TA98
1.5 1.0
0.5
5.33
第六章 特殊毒性作用
第一节 致突变作用及其评价
（一）概述——遗传学和遗传毒理学 1. 基本概念 2. 遗传损伤的类型
（二）致突变物的检测方法 1. 细菌回复突变试验 (Ames)试验 2. 微核试验 3. 小鼠精子畸形试验 4. 显性致死试验 5. 染色体畸变分析
（一）概述
1. 基本概念
❖ 遗传毒性
❖ 水样处理步骤 水样→XAD树脂吸附→乙酸乙酯洗脱→K－D浓缩
器浓缩→氮气吹干→DMSO→定容→致突变试验
菌株的选择
❖ 试验选用灵敏度较高的带R因子的TA98和TA100菌 株。这两种菌种对饮用水中复杂的混合物有较高的 敏感性。
❖ 因饮用水中多为直接致突物，故不加肝微粒体酶 （S9）活化系统。
❖ 每一受试物的剂量做两个平行样 ❖ 用溶剂DMSO作阴性对照 ❖ TA100以叠氮化钠（NaN3）做阳性对照 ❖ TA98以灭滴灵（MDI）为阳性对照。 ❖ 致突结果用突变率（MR）表示，
例：Ames试验检测喹赛多、喹乙醇
❖ 受试物：喹乙醇 ❖ 菌种：TA97、TA98、TA100、TA102 ❖ 实验动物：雄Wistar大鼠5只，用于制备S9
Ames试验所需大鼠肝S9制备
创新药物学 特殊毒性评价
特殊毒性评价
第一节：特殊毒性评价的目的和意义 第二节：评价原则 第三节：内容和步骤 第四节：致突变试验 第五节：生殖毒性试验 第六节：致癌试验 第七节：其他特殊毒性试验
第一节 特殊毒性评价的目的和意义
毒理学
一般毒性评价
特殊毒性评价
急性毒性
长期毒性
局部毒性
遗传毒性 致癌性
生殖毒性 依赖性
➢ 特殊毒性：主要包括遗传毒性、致癌毒性和生殖毒性等，是新药安 全性评价的主要内容之一，同时也是临床前研究与评价中的重要内 容之一。
➢ （一）实验条件的遵循
➢ 根据《中华人民共和国药品管理法》的规定，毒性试验研究必须执行《药物非临床研究质量 管理规范》。
➢ （二）受试物的选择
➢ 受试物应能充分代表临床试验样品和上市药品。一般用中试或中试以上规模的样品，并注明 其名称、来源、批号、含量（或规格）、保存条件及调配方法等。外用药物和注射剂一般以 制剂作为受试物。
四：动物体内骨髓细胞微核试验
➢ （一）原理
➢ 微核实验是用于染色体损伤和干扰细胞有丝分裂的化学毒物的快速 检测方法。一般认为微核是细胞内染色体断裂或纺锤体受影响而在 细胞有丝分裂后期滞留在细胞核外的遗传物质。所以，微核实验能 检测化学毒物或物理因素诱导产生的染色体完整性改变和染色体分 离改变这两种遗传学终点。
➢ 2.浓度设置 至少设3个浓度组。高浓度以40%细胞生长抑制为基 准，中、低浓度组可采用倍量稀释法，最低浓度不得小于有效浓度。
➢ 3.代谢活化 采用药酶诱导剂处理后的哺乳动物肝微粒体酶（S9） 进行体外代谢活化实验，即在加S9mix和不加S9mix平行的条件下 测试。
➢ 4.药物作用时间 在非代谢活化条件下，药物和细胞分别作用24小 时和48小时收获细胞；而在代谢活化条件下，药物和细胞接触至少 6小时以上。
第一节：特殊毒性评价的目的和意义 第二节：评价原则 第三节：内容和步骤 第四节：致突变试验 第五节：生殖毒性试验 第六节：致癌试验 第七节：其他特殊毒性试验
第一节 特殊毒性评价的目的和意义
毒理学
一般毒性评价
特殊毒性评价
急性毒性
长期毒性
局部毒性
遗传毒性 致癌性
生殖毒性 依赖性
➢ 特殊毒性：主要包括遗传毒性、致癌毒性和生殖毒性等，是新药安 全性评价的主要内容之一，同时也是临床前研究与评价中的重要内 容之一。
➢ （一）实验条件的遵循
➢ 根据《中华人民共和国药品管理法》的规定，毒性试验研究必须执行《药物非临床研究质量 管理规范》。
➢ （二）受试物的选择
➢ 受试物应能充分代表临床试验样品和上市药品。一般用中试或中试以上规模的样品，并注明 其名称、来源、批号、含量（或规格）、保存条件及调配方法等。外用药物和注射剂一般以 制剂作为受试物。
四：动物体内骨髓细胞微核试验
➢ （一）原理
➢ 微核实验是用于染色体损伤和干扰细胞有丝分裂的化学毒物的快速 检测方法。一般认为微核是细胞内染色体断裂或纺锤体受影响而在 细胞有丝分裂后期滞留在细胞核外的遗传物质。所以，微核实验能 检测化学毒物或物理因素诱导产生的染色体完整性改变和染色体分 离改变这两种遗传学终点。
➢ 2.浓度设置 至少设3个浓度组。高浓度以40%细胞生长抑制为基 准，中、低浓度组可采用倍量稀释法，最低浓度不得小于有效浓度。
➢ 3.代谢活化 采用药酶诱导剂处理后的哺乳动物肝微粒体酶（S9） 进行体外代谢活化实验，即在加S9mix和不加S9mix平行的条件下 测试。
➢ 4.药物作用时间 在非代谢活化条件下，药物和细胞分别作用24小 时和48小时收获细胞；而在代谢活化条件下，药物和细胞接触至少 6小时以上。
第五章 环境化学物的特殊毒性及其评价
（六）环境基因组计划研究项目
1.生命统计学 2.DNA测序 3.社会、法律和伦理学的应用 4.功能分析 5.人群研究 6.技术的发展
第二节 环境化学物的致癌作 用及其评价
一、环境致癌、化学致癌 二、化学致癌的机制 三、环境化学致癌物的分类 四、环境化学致癌物的评价
一、环境致癌、化学致癌
1.化学致癌(chemical carcinogenesis) 化学物质引起正常细胞发生恶性转化并
染色体
基因Ⅰ 基因Ⅱ DNA
带有遗传信息的DNA片段
一、基本概念
● 遗传毒理学 (Genetic Toxicology ) ●突变(mutation) ●化学致突变作用（chemical mutagenesis) ●诱变剂（mutagen)
直接诱变剂（direct-acting mutagen) 间接诱变剂（indirect-acting mutagen)
第五章 环境化学物的特 殊毒性及其评价
第一节 环境化学物的致突变性及其评价 第二节 环境化学物的致癌作用及其评价
第一节 环境化学物的致突变性 及其评价
遗传与变异是一切生物最本质的属性，而DNA是生物遗传与变 异的物质基础。
• DNA(脱氧核糖核酸):由四种碱基、核糖、 磷酸组成。
基本单位－脱氧核苷酸
其他备选试验：显性致死试验，果蝇伴性隐性致 死试验，UDS试验
《农药安全性毒理学评价程序》 （1991）
Ames试验和大肠杆菌回复突变试验，骨髓细胞微核
试验或骨髓细胞染色体畸变试验，睾丸细胞染色体 畸变试验或显性致死试验（必做项目） 选择试验：精子畸形试验、体外培养细胞染色体畸 变试验、UDS、果蝇伴性隐性致死试验等
• ➢突变（mutation）：是指遗传结构本身的 变化及其引起的变异。
第五章特殊毒性作用及其试验与评价方法
（三）观察内容
肿瘤发生率，潜伏期，一般健康状况，自然寿命； 组织器官检查：肉眼、病理组织学检查（光镜及电镜） 统计分析：与对照组比较，分析显著性差异； 流行病学调查：
（二）致癌作用的其它试验
(1) 恶性转化试验
1. 原代细胞: 叙利亚仓鼠胚胎细胞(SHE Cell) 人成纤维细胞 小鼠或大鼠支气管上皮细胞
期试验。
（三）关于致癌性预测 1. 概述
传统的试验一般为长期试验,费时、费力、费钱 能不能用短期试验进行预测呢？ 鉴于化学物质致突变性与致癌性的高度关联性， 近年来多用致突变检测对致癌物进行初筛。 据此，Rosenkranz等提出了一个方法，简写为 CPBS法，即：Carcinogenicity predication and battery selection method（致癌性预测 与试验组合选择）。
(3) 试验方法 致突变试验分体内体外两种情况：
体外试验：检测间接致突变物，需加S9(体外 代谢活化系统 )，此法称微粒体间介法。
体内试验：可检测直接及间接致突变物， 不必加S9 此法称宿主间介法。
(4) 关于突变类型 分为:基因突变和染色体畸变 1. 基因突变(gene mutation) 或称
(translocation) (inversion)
(minute body) (fragment) (deletion) (break) (gap)
裂断 隙裂
② 染色体数目异常
整倍性畸变：单、三、四、多倍体
数目畸变
非整倍性畸变：2倍体多一条或少一条
或多多条或少多条 2n-1,2n-2,… 2n+1,2n+2,…
2. CPBS法原理
① 提出一种试验组合的选择,通过聚类分析, 选择试验方案。
肿瘤发生率，潜伏期，一般健康状况，自然寿命； 组织器官检查：肉眼、病理组织学检查（光镜及电镜） 统计分析：与对照组比较，分析显著性差异； 流行病学调查：
（二）致癌作用的其它试验
(1) 恶性转化试验
1. 原代细胞: 叙利亚仓鼠胚胎细胞(SHE Cell) 人成纤维细胞 小鼠或大鼠支气管上皮细胞
期试验。
（三）关于致癌性预测 1. 概述
传统的试验一般为长期试验,费时、费力、费钱 能不能用短期试验进行预测呢？ 鉴于化学物质致突变性与致癌性的高度关联性， 近年来多用致突变检测对致癌物进行初筛。 据此，Rosenkranz等提出了一个方法，简写为 CPBS法，即：Carcinogenicity predication and battery selection method（致癌性预测 与试验组合选择）。
(3) 试验方法 致突变试验分体内体外两种情况：
体外试验：检测间接致突变物，需加S9(体外 代谢活化系统 )，此法称微粒体间介法。
体内试验：可检测直接及间接致突变物， 不必加S9 此法称宿主间介法。
(4) 关于突变类型 分为:基因突变和染色体畸变 1. 基因突变(gene mutation) 或称
(translocation) (inversion)
(minute body) (fragment) (deletion) (break) (gap)
裂断 隙裂
② 染色体数目异常
整倍性畸变：单、三、四、多倍体
数目畸变
非整倍性畸变：2倍体多一条或少一条
或多多条或少多条 2n-1,2n-2,… 2n+1,2n+2,…
2. CPBS法原理
① 提出一种试验组合的选择,通过聚类分析, 选择试验方案。
第五章环境化学物的特殊毒性及其评价
这些已断裂的节段远远分开，常将无着丝粒断片简 称为断片。
有着丝粒的部分称为缺失，缺失有末端缺失和中间 缺失。
（4） 微小体（minute body） 中间缺失如断片很小，小于染色单体宽度，
呈圆点状，称为微小体。
（5）无着丝粒环（acentric ring） 一条较长的无着丝粒断片的两端连接，就形成无
(二)非整倍体及整倍体的诱发 非整倍体畸变的原因：
（1） 不分离： 同源染色体在第一次减数分裂中不分离； 姐妹染色体在第二次减数分裂或有丝分裂中不分离。 （2）染色体丢失
由于纺锤体形成不完全或着丝粒受损使得染色体在分离 过程中没有进入任一个子细胞核中。
整倍体诱发的原因
1、纺锤体受损，有丝分裂染色体 组不分离，形成四倍体； 2、减数分裂异常使配子形成二倍 体，若二倍体的配子受精，可形成 多倍体受精卵； 3、一个卵子被多个精子受精，形 成多倍体。
碱基切除修复：
A：六边型表示错误的碱基 B：DNA糖基化酶切除错误的碱基 C：AP内切核酸酶及AP裂解酶切除 磷酸二酯链及糖基 D：DNA聚合酶填补单一核苷酸。 E：DNA连接酶封闭 缺口
错配碱基修复(mismatch base repair)是一种特殊的切除修复形式 ，通过该机制可去除不正确的碱基配对，如G：T和A：C。
180再重接，称为倒位。 臂间倒位：颠倒的是具有中间着丝粒的中间节段 臂内倒位：颠倒的是长臂或短臂内的一段
（9）易位（translocation） 两个非同源染色体断裂后，从某个染色体断下的节
段接到另一染色体上称为易位。 两条染色体同时断裂，相互交换断片并重接——相
互易位 仅一个染色体节段连接到另一染色体上——单方易
2、与DNA分子共价结合形成加合物
许多亲电子性化学物可与DNA作用形成加合物（ adduction）。不同诱变剂与DNA作用的碱基位置不同，可 引起不同类型的突变。
有着丝粒的部分称为缺失，缺失有末端缺失和中间 缺失。
（4） 微小体（minute body） 中间缺失如断片很小，小于染色单体宽度，
呈圆点状，称为微小体。
（5）无着丝粒环（acentric ring） 一条较长的无着丝粒断片的两端连接，就形成无
(二)非整倍体及整倍体的诱发 非整倍体畸变的原因：
（1） 不分离： 同源染色体在第一次减数分裂中不分离； 姐妹染色体在第二次减数分裂或有丝分裂中不分离。 （2）染色体丢失
由于纺锤体形成不完全或着丝粒受损使得染色体在分离 过程中没有进入任一个子细胞核中。
整倍体诱发的原因
1、纺锤体受损，有丝分裂染色体 组不分离，形成四倍体； 2、减数分裂异常使配子形成二倍 体，若二倍体的配子受精，可形成 多倍体受精卵； 3、一个卵子被多个精子受精，形 成多倍体。
碱基切除修复：
A：六边型表示错误的碱基 B：DNA糖基化酶切除错误的碱基 C：AP内切核酸酶及AP裂解酶切除 磷酸二酯链及糖基 D：DNA聚合酶填补单一核苷酸。 E：DNA连接酶封闭 缺口
错配碱基修复(mismatch base repair)是一种特殊的切除修复形式 ，通过该机制可去除不正确的碱基配对，如G：T和A：C。
180再重接，称为倒位。 臂间倒位：颠倒的是具有中间着丝粒的中间节段 臂内倒位：颠倒的是长臂或短臂内的一段
（9）易位（translocation） 两个非同源染色体断裂后，从某个染色体断下的节
段接到另一染色体上称为易位。 两条染色体同时断裂，相互交换断片并重接——相
互易位 仅一个染色体节段连接到另一染色体上——单方易
2、与DNA分子共价结合形成加合物
许多亲电子性化学物可与DNA作用形成加合物（ adduction）。不同诱变剂与DNA作用的碱基位置不同，可 引起不同类型的突变。
《动物毒理学》课件：第六章 特殊毒性作用
❖ 1968年，日本上野制药公司合成出AF2 ❖ 高效杀菌的新型硝基类化合物 ❖ 当时称为：划时代食品防腐剂
❖ 通过了大阪大学医学系病理学教研室的急、慢性 毒性试验
❖ 厚生省的批准，商品化，广泛应用了几年 ❖ 1973年的9月，第二次日本环境诱变剂会上，认为
AF2有遗传毒性 ❖ 1974年8月证实了具有致癌性，禁止 ❖ 专家：即使禁止使用10年后，日本人的消化器官
基因突变（1）——碱基置换
❖ 碱基替换：指DNA分子中一个碱基被另 一个不同的碱基所替换。
转换：嘌呤 颠换：嘌呤
嘌呤，嘧啶 嘧啶
嘧啶
1) 同义突变
同义突变 (Synonymous mutation)：由于密码子 具有兼并性，单个碱基置换后密码子所编码的是同 一种氨基酸 ，表型不改变。
亮氨酸
❖ 正常 AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro
事件
作者
发现X射线可以改变生殖细胞的 DeVries 遗传物质
用X射线照射果蝇发现可以引起 Muller 基因突变
发现芥子气可诱发基因和染色体 Averbach &
畸变
Robson
用X射线可诱发小鼠突变
化学物可诱发小鼠突变
Russed
成立国际环境诱变剂学会
Guttanach
例：日本新型食品防腐剂AF2
❖ 同义突变 AGT CAG CAG CAG TTT TTG CGT AAC CCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro
2) 错义突变
错义突变 (Missense mutation)：DNA分子中的碱 基置换后，形成新的密码子，从而导致所编码的氨 基酸发生改变，产生活性降低、无活性或无功能的 蛋白质。
❖ 通过了大阪大学医学系病理学教研室的急、慢性 毒性试验
❖ 厚生省的批准，商品化，广泛应用了几年 ❖ 1973年的9月，第二次日本环境诱变剂会上，认为
AF2有遗传毒性 ❖ 1974年8月证实了具有致癌性，禁止 ❖ 专家：即使禁止使用10年后，日本人的消化器官
基因突变（1）——碱基置换
❖ 碱基替换：指DNA分子中一个碱基被另 一个不同的碱基所替换。
转换：嘌呤 颠换：嘌呤
嘌呤，嘧啶 嘧啶
嘧啶
1) 同义突变
同义突变 (Synonymous mutation)：由于密码子 具有兼并性，单个碱基置换后密码子所编码的是同 一种氨基酸 ，表型不改变。
亮氨酸
❖ 正常 AGT CAG CAG CAG TTT TTA CGT AAC CCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro
事件
作者
发现X射线可以改变生殖细胞的 DeVries 遗传物质
用X射线照射果蝇发现可以引起 Muller 基因突变
发现芥子气可诱发基因和染色体 Averbach &
畸变
Robson
用X射线可诱发小鼠突变
化学物可诱发小鼠突变
Russed
成立国际环境诱变剂学会
Guttanach
例：日本新型食品防腐剂AF2
❖ 同义突变 AGT CAG CAG CAG TTT TTG CGT AAC CCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro
2) 错义突变
错义突变 (Missense mutation)：DNA分子中的碱 基置换后，形成新的密码子，从而导致所编码的氨 基酸发生改变，产生活性降低、无活性或无功能的 蛋白质。
特殊毒性实验
哺乳动物 长期致癌试验
长期致癌试验常规选用大鼠和 小鼠，刚离乳的实验动物。设 三个试验组。以最大耐受剂量 （MTD）为高剂量。原则上试验 期限要求长期或终生，一般小 鼠 1.5 年，大鼠 2 年。观察有无 肿瘤出现、肿瘤出现时间及死 亡时间。
(三) 特殊毒性试验
第二节：致癌试验
动物 选择 剂量 分组 途径 期限 结果 分析
大鼠全 胚培养
器官 培养
胚胎细胞 微团培养
水螅 培养
(三) 特殊毒性试验
三段生殖毒性试验
Ⅰ段 Ⅱ段 Ⅲ段
一般生殖毒性试验
致畸试验
围生期毒性试验
（出生后发育）
（生育力和早期胚胎发育） （胚体-胎体）
参考资源
(三) 特殊毒性试验
小鼠骨髓细胞微核试验
Break or loss
(三) 特殊毒性试验
小鼠骨髓细胞微核试验
(三) 特殊毒性试验
单细胞凝胶电泳试验（彗星试验）
(三) 特殊毒性试验
单细胞凝胶电泳试验（彗星试验）
(三) 特殊毒性试验
第二节：致癌试验
哺乳动物细胞 体外恶性转化试验
体外细胞转化试验是检测受试 物对体外培养的哺乳动物细胞 转化的遗传毒理试验。是将动 物细胞在体外培养的环境下， 将细胞暴露于致癌物，高度模 拟致癌物在体内致癌的作用进 行致癌物检测的一种技术，可 以有效的体外筛查致癌物质的 致癌活性。
传统实验 体外筛选试验 三段生殖毒性试验
(三) 特殊毒性试验
传统实验
动物 选择 剂量 分组 动物 交配 胎仔 检查
结果 评定
大 鼠 家 兔
3剂量组 每组受孕 雌性动物 15-20只
1:1或1:2 大鼠第6天 给受试物 持续到第 15天
特殊毒性作用及其试验与评价方法
暴露条件
暴露浓度与暴露时间
有毒物质的暴露浓度和暴露时间直接影响其毒性作用的大小。
暴露途径
有毒物质的暴露途径（如吸入、食入、皮肤接触等）不同，其毒性 作用也不同。
个体差异
不同生物个体对有毒物质的敏感性和耐受性存在差异，因此相同暴 露条件下，不同个体所受的毒性作用也不同。
05 特殊毒性作用的预防与控 制
个体防护
提供合格的个人防护用品
为员工提供合格的个人防护用品，如化学防护眼镜、化学防护服、 化学防护手套等。
定期进行健康检查
定期对员工进行健康检查，及时发现和处理职业病和职业相关疾病。
加强员工安全培训和教育
加强员工的安全培训和教育，提高员工的安全意识和自我保护能力。
06 未来研究方向与展望
加强基础研究
通过检测受试物对体外培养细胞 的毒性作用，以评估受试物的细 胞毒性。
02
生殖细胞致突变试 验
通过检测受试物对生殖细胞的致 突变作用，以评估受试物的遗传 毒性。
03
致癌试验
通过检测受试物对动物或人体细 胞的致癌作用，以评估受试物的 致癌性。
整体动物试验
发育毒性试验
通过观察受孕动物在孕期接触受试物后对胎 儿的毒性作用，以评估受试物的发育毒性。
风险管理
制定相应的措施来控制有害物质的暴 露，降低其对人群和生态环境的危害。
风险交流
加强公众对有害物质的认识，提高风 险意识，促进社会共同参与风险管理。
04 特殊毒性作用的影响因素
物质特性
化学结构
某些化学物质具有特殊的化学结构，使其具有 潜在的毒性作用。
溶解度与分散性
物质的溶解度和分散性影响其在环境中的分布 和生物可利用性，从而影响其毒性作用。
药物安全性评价-一般毒性
生殖和发育毒性
研究药物对生殖系统和胚胎、 胎儿发育的影响。
遗传毒性
检测药物是否具有致突变和致 癌作用，了解其对遗传物质的
影响。
06 药物安全性评价的未来展 望
药物安全性评价技术的发展趋势
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对大量数据进行处理和分析， 预测药物的潜在毒性，提高评价的准确性和效率。
符合法规要求
各国药品监管机构要求在 药物上市前进行严格的药 物安全性评价，以确保药 物的安全性和合规性。
02 一般毒性评价
一般毒性评价的定义
总结词
一般毒性评价是对药物在正常使用或误用时可能对机体产生的损害或中毒作用进 行评估的过程。
详细描述
一般毒性评价旨在了解药物在不同暴露水平下对机体产生的毒性作用，包括急性 和慢性毒性、致畸、致突变和致癌等。通过这一评价，可以预测药物在不同条件 下的安全性和有效性，为药物研发和上市提供科学依据。
风险评估
基于毒性分级和其他相关信息，对 药物在临床应用中的潜在风险进行 评估，为药物的进一步研发和使用 提供决策依据。
05 毒代动力学与毒效动力学 评价
毒代动力学评价
吸收
评估药物在体内的吸收 速率和程度，了解药物
在体内的暴露水平。
分布
研究药物在体内的分布 特征，了解药物在不同 组织中的浓度和滞留时
实验动物选择
选择适合的实验动物，如小鼠 、大鼠、兔子等，以保证实验
结果的可靠性和可比性。
给药途径
根据药物性质和实验目的选择 合适的给药途径，如口服、注 射等。
剂量分组
根据实验目的和药物性质，将 实验动物分成不同的剂量组， 以观察不同剂量下的毒性反应 。
观察指标
环境污染物的特殊毒性及其评价致癌作用课堂PPT
14
2.4 多阶段学说
• 进展阶段（progression ）
突变细胞在形态、功能、代谢和行为方面表现出 肿瘤的特征，如生长加速、侵袭性、转移能力及生 化、免疫性能改变。
• 不可逆 • 核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态学改变 • 进展的早期阶段对环境因素敏感 • 观察到良性或恶性肿瘤 • 进展剂使已促长细胞进入该阶段
通过细胞表型的改变 ，反映各种理化因素的致 癌性.可模拟化学致癌物 在体内致癌的过程，并可 对发生转化的细胞做直接 观察和做各种分析。
细胞转化试验是致癌物检测及癌变机理研究的重要方法
22
用于长期致癌试验的实验动物
1.啮齿类动物：大鼠或小鼠
1）习性和体内代谢与人接近，对致癌物敏感 2）寿命较短，经济，易于操作 3）生理病理特征了解透彻 4）自发肿瘤发生率资料全面等
大气： 光氧化作用
水体、土壤： 生物、微生物分解
39
10
2.4 多阶段学说
引发阶段 促长阶段 进展阶段 （initiation） （promotion）（progression）
• 引发阶段（initiation，启动阶段）
引发阶段是化学物或其活化代谢物（亲电子剂）与 DNA作用，导致体细胞突变成引发细胞的阶段。 历时很短，引发过程是一个突变过程，引发细胞 不具有生长自主性，因此不是肿瘤细胞。
5
2.2 亲电子剂假说
亲电性化合物
DNA, RNA, 蛋白质 的亲核基团
共价结合 DNA加合物
DNA结构损伤
细胞，血液 尿等可检出
基因突变
肿瘤
6
2.2 亲电子剂假说
DNA加合物（DNA adduct)
• 致癌物多数具有遗传毒性，具有遗传毒性的致癌 物尽管化学结构和性质不尽相同，但有一共同的 特点，即一般都是亲电子剂
2.4 多阶段学说
• 进展阶段（progression ）
突变细胞在形态、功能、代谢和行为方面表现出 肿瘤的特征，如生长加速、侵袭性、转移能力及生 化、免疫性能改变。
• 不可逆 • 核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态学改变 • 进展的早期阶段对环境因素敏感 • 观察到良性或恶性肿瘤 • 进展剂使已促长细胞进入该阶段
通过细胞表型的改变 ，反映各种理化因素的致 癌性.可模拟化学致癌物 在体内致癌的过程，并可 对发生转化的细胞做直接 观察和做各种分析。
细胞转化试验是致癌物检测及癌变机理研究的重要方法
22
用于长期致癌试验的实验动物
1.啮齿类动物：大鼠或小鼠
1）习性和体内代谢与人接近，对致癌物敏感 2）寿命较短，经济，易于操作 3）生理病理特征了解透彻 4）自发肿瘤发生率资料全面等
大气： 光氧化作用
水体、土壤： 生物、微生物分解
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2.4 多阶段学说
引发阶段 促长阶段 进展阶段 （initiation） （promotion）（progression）
• 引发阶段（initiation，启动阶段）
引发阶段是化学物或其活化代谢物（亲电子剂）与 DNA作用，导致体细胞突变成引发细胞的阶段。 历时很短，引发过程是一个突变过程，引发细胞 不具有生长自主性，因此不是肿瘤细胞。
5
2.2 亲电子剂假说
亲电性化合物
DNA, RNA, 蛋白质 的亲核基团
共价结合 DNA加合物
DNA结构损伤
细胞，血液 尿等可检出
基因突变
肿瘤
6
2.2 亲电子剂假说
DNA加合物（DNA adduct)
• 致癌物多数具有遗传毒性，具有遗传毒性的致癌 物尽管化学结构和性质不尽相同，但有一共同的 特点，即一般都是亲电子剂
第六章环境化学物的特殊毒性及其评价遗传毒性
第二次 细胞分裂
BrDU
BrDU掺入 到新合成 的DNA链
SCE交换
遗传毒理学试验可信性评价
实验方法
灵敏性(%) 特异性(%) 准确性(％)
Ames试验
17/19 (89%) 3/10 (30%) 20/29 (69%)
骨髓细胞染色体畸 18/18 (100%) 2/10 (20%) 20/28 (71%) 变试验或微核试验
USEPA遗传毒性评价试验程序
第一阶段
Ames 试验
体外哺乳动物细 胞基因突变试验
第二阶段
与性腺DNA相互作用的试验
体内骨髓细胞遗传学试验 染色体畸变试验 微核试验
显性致死试验
第三阶段
•特异座位试验 •形态学改变 •生物化学改变
可遗传易位试验
基因突变(gene mutation)：基因中DNA序列的改变，又称为 点突变。
A:腺嘌呤 T:胸腺嘧啶 G:鸟嘌呤 C:胞嘧啶
碱基置换
转换 A G T C 颠换 A or G C or T
同义突变：未改变基因产物氨基酸序列 错义突变：引起产物氨基酸序列改变 无义突变：使蛋白质合成中止
2.1 基因突变
移码突变：从mRNA到蛋白质翻译过程中遗传密码 子读码顺序的突变。
使基因产物发生大的改变，引起明显 的表型效应，常导致致死性突变
2.1 基因突变
大段损伤：DNA序列上有较长的一段序列的重排分 布，也叫DNA重排。
2.2 染色体突变
染色体突变(chromosomal mutation)：染色体结 构的改变，又称为染色体畸变。
机体对突变的修复
直接修复 切除修复
DNA连接酶 嘌呤插入酶 O6甲基鸟嘌呤甲基转移酶 二聚体光解酶 核苷酸切除修复 碱基切除修复 错配碱基修复 复制后修复 呼救性修复
特殊毒性及其试验与评价方法2
（4）胎仔检查
No Image
鼠类有食畸形胎仔的习性，应在预期分娩前1 d～2 d处死母鼠进行检查。 一般大鼠在受孕后第19～20d，小鼠第18～19d。 剖检前称量并记录母鼠最终体重。
常采用颈椎脱臼法或断头处死法处死动物。
从腹中线剖腹，暴露子宫和卵巢，为胎仔检查做 准备。
No Image
活产胎仔取出后，先检查性别，逐只称重，并按 窝计算平均体重，然后由下列几方面进行畸形检 查：①外观畸形肉眼检查，例如露脑；②肉眼检 查内脏及软组织畸形，例如腭裂；③骨骼畸形检 查，例如颅顶骨缺损，分叉肋等。畸形检查只限 活产胎仔。
No Image
将雌雄亲代动物（F0）同笼交配，雌雄比 例为1︰1或2︰1，直到受孕或进行3周为止。 雌鼠受孕后即单笼饲养，继续接触受试物。交 配3周后，如仍未受孕，则停止交配，并进行 生殖器官病理学检查。
No Image
确定是否受孕的方法是每日清晨进行雌性动物阴道涂片， 检查有无精子；亦可检查阴道有无阴栓出现，以确定受精 日期。小鼠阴栓可在阴道口存留较长时间，但在大鼠极易 脱落，次晨检查时往往在笼下粪便盘中检出。发现阴栓或 检出精子，即为受孕0日，也有作为受孕第1日。
No Image
亲代动物（F0）所生仔鼠为第一代（F1）。出生后应检查每窝幼仔数、死 亡数以及肉眼可见幼仔畸形。出生后第4天和第21天逐个称取重量，仔鼠 断奶后，母鼠休息10天，再与雄鼠交配一次，并生出第二窝仔鼠，亲代共 生出仔鼠两窝，分别为F1a和F1b。F1b出生后，将雄性亲鼠淘汰，雌性亲 鼠继续喂受试物，直至F1b出生后21天断奶为止。F1a断奶后观察其发育情 况，不再喂受试物。F1b断奶后，继续接触受试物8 ～12周，直到性发育 成熟，选出雌雄各16～20只，按前法进行交配。F1b所产第一窝幼仔为F2a， F2a断奶后，其母鼠F1b休息10天，再次交配，所生幼仔为F2b，F2b断奶后， 将F1b淘汰。F2b交配处理方法与F1b相同。但F2b也可只交配一次，所产仔 鼠为F3a，不再进行第二次交配，试验结束。
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常见动物非遗传毒性化学致癌物
化 合 物 苯 丁羟基茴香醚( butylated hydroxyanisole，BHT) 杀螨酯(chlorobenzilate) 三氯甲烷 氯苯丁酯(clofibrate) 六氯萘(dieldrin) 双乙基己基酞酸酯(diethylhexyl phthalate) 二氯二苯二氯乙烯(P， P'-dichorodiphenyldichloroethylene) 1-4-二恶烷(1，4-dioxane) 糠醛(furfural) 高丙体六六六(1indane) 美沙吡啉(methapyrilene) 多氯联苯(polychlorinated biphenyls) 利血平(reserpine) 糖精 2，3，7，8-四氯联苯-P-二恶英(TCDD) 三氯乙烯(trichloroethylene) 动物种属／靶器官 大、小鼠／Zymbal 腺 大鼠／肝 大鼠／肝 大、小鼠／肝 大鼠／肝 小鼠／肝 大鼠／肝 大鼠／肝 小、大鼠／肝、鼻甲 小鼠／肝 小鼠／肝 大鼠／肝 大、小鼠／肝 小鼠 / 乳腺组织 大鼠／膀胱 大鼠／肝、肺 小鼠／肝 促癌作用 + + + + + ± + 未试验 + + + + 未试验 + + +
C Peraino 等
1984～
A Balmain 等
提出肿瘤演变(Progression)的概念 大量流行病学研究表明人类肺癌与吸烟之间的相关关系 发现二甲基亚硝胺为大鼠肝脏致癌物 明确 2—乙酰氨基芴及其类似物的化学反应和代谢过程， 发现在大鼠体内该化合物的 N—羟基化反应是其活化过程的 第一步 发现人类不常见的恶性肿瘤间皮瘤的发生与暴露于石棉 有关 发现黄曲霉毒素 发现 DNA 和 RNA 是致癌性化学代谢产物牢固结合的靶 分子 第一次利用化学致癌物使离体培养的哺乳类胚胎细胞恶 性转化成功 分别从巴豆油中分离鉴定出佛波酯类促癌物，包括 TPA 首次报道怀孕时期服用过乙烯雌酚的母亲，其女儿成年后 易患阴道透明细胞腺癌 发现小鼠皮肤癌发生的两阶段致癌理论同样适用于大鼠 肝癌的发生情况；随后建立了适用于各种脏器肿瘤的多阶 段癌变理论 首次报道在化学致癌物诱发的小鼠皮肤良性乳头状瘤中 的 C-Ha-ras 基因被激活；随后发现多种致癌物可使不同的 癌基因活化和抑癌基因失活
多阶段致癌的形态学和生物学特征
引发 1 不可逆性； 2 经引发的“干细胞”在 形态学上不能鉴定； 3 对外源化学物及其他化 学因子敏感； 4 1 促长 在基因表达和细胞水平 上有可逆性； 2 持续给以促长剂才可维 持促长细胞群； 3 对衰老、饮食和激素因 子敏感； 1 进展 不可逆性；
引发细胞可能自发(内源 4 内源性促长剂可起“自 性)发生； 发性”促长作用； 5 需经细胞分裂“固定” 5 剂量—反应关系显示有 ； 阈值和最大作用； 6 剂量—反应关系没有易 6 以能否有效地扩大引发 于确定的阈值； 细胞群来确定促长剂的 7 经规定的促长阶段后， 相对强度。 定量癌前病变来确定引 发剂的相对强度。
C、进展阶段(Progressing stage)： 、进展阶段(Progressing stage)： 引发细胞群进一步的表型改变，包括恶性前型 转变为恶性型细胞等变化的过程。 不可逆
致癌作用可能的进展剂
化学物 砷酸盐 石棉纤维 苯过氧化苯甲酰 羟基脲 1，4-双[2-(3-5-双氯吡啶氧)]-苯 2，5，2’ ，5’-四氯二酚 启动活性 ？ 诱变活性 + + + + + + 致癌活性 + + + + + ±
（一）化学致癌物的分类
化学致癌作用是指化学物质引起正常细胞发生 化学致癌作用是指化学物质引起正常细胞发生 恶性转化并发展成肿瘤的过程，具有这种作用的 化学物质称为化学致癌物 化学物质称为化学致癌物。 化学致癌物。 1、按对人类和动物的致癌性： 第一类，对人类是致癌物，即对人类致癌性证据 第一类，对人类是致癌物，即对人类致癌性证据 充分。
美国各种因素引起癌症死亡所占的比例 Peto， （Doll & Peto，1981)
因 素 占全部癌症死亡的％ 30 3 35 <1 7 4 2 <1 1 3 10 ? 咽烟 酒精 饮食 食品添加剂 生育与性行为 职业 各种污染 工业产品 药物和医疗措施 地球物理因素 感染 不明原因
化学致癌研究的重要历史事件（1） 化学致癌研究的重要历史事件（
致癌物 生物活化 与DNA共价结合 DNA共价结合 DNA修复 DNA修复 正常细胞 非成功激活 未激活细胞 细胞毒性 细胞死亡 固定 激活的细胞
b、促长阶段(promoting ):促进引发细胞的表型在 、促长阶段(promoting ): 组织水平表达的过程。具有促长作用的化学物质 称为促长剂或促癌物。 称为促长剂或促癌物。 早期是可逆的，晚期是不可逆的 同时具有引发作用和促长作用的化学物质称为 完全致癌物；而仅具有引发作用的化学致癌物， 完全致癌物；而仅具有引发按作用机理分类 （1） 遗传毒性致癌物：主要由亲电子的 遗传毒性致癌物：主要由亲电子的 致癌物组成，与DNA产生相互化学作用； 致癌物组成，与DNA产生相互化学作用； （2）非遗传毒性致癌物：没有与遗传物质 ）非遗传毒性致癌物：没有与遗传物质 相互作用的证据，从其它生物学效应揭示 作为致病性的证据。这类物质中很多能增 加DNA合成、有丝分裂和细胞复制。 DNA合成、有丝分裂和细胞复制。
（二）化学物致癌作用机理 两大学派： 两大学派： ①非遗传外机制学派： 非遗传外机制学派： 认为正常细胞恶性变时细胞DNA的一级结构 即基因本身并没有发生改变，而是基因表达的 调控失常，从而出现了异常的表型(恶性变细胞)。
致癌作用 非遗传机制的主要证据
①肿瘤的形成与细胞的分化和增生有关 ②肿瘤的癌性状态有时候是可逆的 ③致癌作用可由非诱变剂引起 ④并非所有致癌物都是致突变物 ⑤致癌作用与DNA甲基化的改变有关 致癌作用与DNA DNA甲基化的改变有关 ⑥体外细胞转化的频率很高
事
件
提出使用鼻烟可能会诱发鼻咽癌 提出扫烟囱男童阴囊癌的发生与煤烟过度暴露有关 报道长期服用亚砷酸钾可引起皮肤癌 首次报道从事苯胺染料生产的工人会发生膀胱癌 长期给兔耳涂煤焦油成功地诱发出皮肤癌(实验性化学致 癌研究的开端) 从煤焦油中分离出多种多环芳烃，其中有些对实验动物有致癌性 发现给雄性小鼠注射雌激素能诱发乳腺癌 通过慢性饲喂偶氮染料O-氨基偶氮甲苯，成功地诱发出大鼠肝癌 发现一致肝癌作用更强的偶氮染料4—二甲基偶氮苯 使用β-萘胺诱发狗膀胱癌获得成功 发现农药2-乙酰氨基芴为强烈的大鼠致癌剂 发现巴豆油有促进小鼠皮肤癌发生的作用，提出致癌过程 分为三个阶段 发现刺激能促进兔耳皮肤癌的发生，首次提出启动(Initiation) 和促进(Promotion)的概念 根据多次使用巴豆油能促使小剂量苯并芘诱发大量小鼠 皮肤癌这一现象，提出小鼠皮肤癌两阶段致癌模型 完善JC Mottram 提出的小鼠皮肤癌两阶段致癌理论 发现肝脏致癌剂氨基偶氮染料能与肝脏蛋白共价结合，注 意到致癌性化学物质能与细胞生物大分子起化学反应
化学致癌研究的重要历史事件（ 化学致癌研究的重要历史事件（2）
年代
1949 1950～1959 1956 1958～1964 L Foulds PN Magee 和 JM Barnes J Miller 等
研究者
事
件
1960～1965 1961 1962～1968 1965 1965～1968 1970～1971 1971～1981 Y Berwald 和 L Sachs E Hecker 和 B L Duure 等
2、 按作用方式分类 （1）直接致癌物：化学物本身直接致癌，一般 是烷化剂。 （2 ）间接致癌物（前致癌物）：本身不直接致 癌，代谢产物致癌。大多数致癌物为间接致癌物。 前致癌物：经代谢活化后才具有致癌活性的致 前致癌物 癌物 近致癌物：活化过程中接近致癌物的中间产物。 近致癌物 终致癌物：经代谢转化最后产生的代谢产物 终致癌物
促癌剂致癌作用的靶器官
启动剂 亚硝甲基脲 4—乙酰氨基芪 促进剂 苯巴比妥 糖精 苯巴比妥，DDT 己烯雌酚 β—环糊精 苯巴比妥 巴比妥 苯巴比妥 糖精 甲基硫脲嘧啶 丁基羟基苯甲醚 靶器官 肝、甲状腺 膀胱 肝 乳腺、肝 肾 肝、甲状腺 肝、肾 肝 膀胱 甲状腺 膀胱
亚硝基二乙胺 2—乙酰氨基芴
化学物的致癌作用
化学因素 环境因素 物理因素 生物因素
原癌基因
原癌基因点突变 原癌基因扩增 染色体易位与基因重排 原癌基因抑制解除 原癌基因缺失
癌基因
人类单基因遗传病病种历年增加趋势
1966 常染色体显性 常染色体隐性 X连锁 合 计 837 531 119 1 487 1968 793 629 123 1 545 1971 943 783 150 1 876 1975 1 215 947 171 2 336 1978 1 489 1 117 205 2 811 1983 1 827 1 298 243 3 368 1986 2 201 1 420 286 3 907
2 核型不稳定性导致细胞 基因组结构的形态学变 3 在进展阶段早期，已改 变的细胞对环境因子敏 感； 4 在进展阶段观察到良性 或恶性肿瘤； 5 进展剂使已促长的细胞 进入此期。
2、多阶段致癌过程中的遗传学和非遗传学改变 （1）遗传学改变： 多阶段致病模型的基本前提之一是多种 遗传和／或非遗传的改变，涉及多个独立的基因。 引发作用： 引发作用：机理对不同组织或相同组织的不同引发剂可能 不同； 促长作用： 促长作用：至少涉及选择性地影响引发细胞增殖作用的某 些非遗传因素。 进展阶段： 进展阶段：经历一种或多种额外的可遗传改变。 致癌过程中遗传损伤：单个碱基对的置换到大的染色体改 致癌过程中遗传损伤：单个碱基对的置换到大的染色体改 变⇒基因表达异常，特别是涉及增殖和分化的基因。 目前认为，即使不是全部至少也是大部分肿瘤的进化中涉 癌基因(oncogene)和抗癌基因(anti— 及癌基因(oncogene)和抗癌基因(anti—oncogene) 。