第六章致突变作用及其评价
第六章遗传毒性的类型及其形成机制
p147第六章遗传毒性的类型及其形成机制突变是遗传物质中不是由于遗传重组产生的任何可遗传的改变。
突变按发生原因又分为自发突变和诱发突变。
遗传毒理学主要研究理化因素的致突变作用，即诱发突变。
已知，理化因素对DNA的损伤如果不能及时正确地修复，DNA序列将改变并导致突变。
由于突变是单个基因和基因组信息结构的改变，因此常常引起基因功能的丧失或改变。
如果这些损伤是非致死的，将导致可遗传改变。
因此，遗传毒性(genotoxicity)通常被定义为损伤DNA和改变DNA序列的能力。
即遗传毒性是指遗传学的改变(或损伤)，而与一般毒性的概念有所不同，不是指遗传损伤的生物学后果如遗传病、肿瘤等。
鉴于此，本章所指的遗传毒性类型是指遗传学改变的类型，同样其形成机制也是指遗传学损伤的形成机制。
第一节遗传毒性的类型遗传毒性的类型依分类方法而异可分为不同的类型，至今尚无一致的意见。
从机制角度，可分为以DNA为靶的损伤和不以DNA为靶的损伤，前者包括基因突变(gene mu—tation)和染色体结构畸变(structural chromosome aberration)，后者主要指染色体数目畸变(numerical chromosome aberration)，包括整倍体(euploidy)和非整倍体(aneuploidy)改变。
从遗传损伤能否为光学显微镜所见分为细胞水平和分子水平两类损伤。
从遗传学角度或突变角度可分为基因突变、染色体结构改变和染色体数目改变三类。
从遗传毒性上来分，除三类遗传学改变外还包括DNA损伤(DNA damage)。
另外，Thilly于1986年认为整倍性改变与人类遗传病的关系极微，故主张分为基因突变作用(mutagenesis)、断裂作用(clastogenesis)和非整倍体作用(aneuploidization)。
须注意的是，近年来国外(包括国内分子遗传学界)常将mutation和mutagenesis狭义地指基因突变，而遗传毒性仅指DNA损伤。
药物进行致突变实验评价流程
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社区护理第六章：以社区为服务对象护理
三、水的卫生
（一）水与健康的关系 水在调节气候、绿化环境、农作物生长、防暑降温等多方面都有不可代替的作用。 （二）水中的常见污染物及其危害 1.生物污染：造成传染病的传播 2.物理污染 ：（1）放射污染、（2）热污染 3.化学污染：引起急、慢性中毒。
三、水的卫生
(三)生活饮用水的卫生要求 1.生活饮用水的基本卫生要求 （1）水的感官性状良好。 （2）水中不含对人体有害的病原微生物。 （3）水中所含的化学物质和放射性物质不得对人体产生危害。 2.生活饮用水的水质标准 《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006
等疾病。遇水可溶解，随雨水降落形成酸雨。 3.氮氧化物：急性吸入可引起肺水肿而致死，慢性毒性作用可产生肺气肿。
（三）室内空气污染
常见的室内空气污染物对机体健康的影响： 二氧化碳：与动脉粥样硬化、心肌梗死等疾病有关。 甲醛：引起恶心、头痛、眩晕、呕吐等。 一氧化碳：引起缺氧而窒息。 臭氧：刺激眼睛，引起肺水肿、哮喘等。 烹调油烟：与肺癌发生有关。 尘螨：引起哮喘、过敏性鼻炎、荨麻疹。 氡：造成呼吸道损害。
四、食品卫生
4、农药残留对食品的污染 控制农药污染的预防措施 （1）科学合理使用农药，严格遵守农药安全使用规定。 （2）限制或停止使用高毒、高残留农药；发展高效、低毒、低残留新药，开发生物性、植
物性无污染农药；严禁对茶叶、烟叶、蔬菜、瓜果等使用高残留农药。 （3）加强农药的安全运输和保管工作，防止误食误用。 （4）普及预防中毒知识。 （5）严格执行食品中农药残留允许量标准，加强食品卫生监测。
社区护理第六章：以社区为服务对象护理
第一节 以社区人群为对象的护理
一、人群的人口学特征 二、生活行为方式与健康 三、职业因素与健康
第二节 社区环境与健康
6 第6章 一般毒性作用及其试验与评价方法
2、剂量设计与分组
• 根据受试物或其近似物的物理、化学性质选择与本实 验相同动物物种或品系，相同染毒途径的LD50值作为 参考值，选择剂量系列。 • 一般分四组：高中低三个剂量组及一个阴性对照组
3、确定实验动物染毒方法： 灌胃
4、观察周期及观察内容
观察周期：一般为14天或24h，但计算出LD50时应注明
• 品种、品系的选择 • 健康状况：健康成年动物
小鼠、大鼠测半数致死量，狗观察毒性反应。
• 年龄：大鼠180-240g，小鼠18-25g（35-50日 龄），家兔2-2.5kg，豚鼠200-250g，狗10-15kg。 • 性别：雌、雄各半，雌性实验动物要求是未 经交配和受孕的。 • 各剂量组动物数： 小动物数量为每组 10 只，大动物也应每组 6 只。
‘一次接触’
(P122)
经口接触和各种方式的注射接触，“一次接触”，是指 在瞬间将受试化合物输入实验动物的体内；
而经呼吸道吸入与经皮肤接触，“一次接触”是指在一
个特定的期间内实验动物持续地接触受试化合物的过程; 此外，当化学物毒性较低时，需要给予动物较大剂量时， 可在 24 小时内分多次给予，这时的急性接触即为“多 次”。
免费茶水的重金属严重超标
一份外国学者的研究指出， 中国13个品牌的香烟重金属含量超标
第二节 蓄积毒性
一、基本概念 P138
当化学毒物连续、反复进入机体，而且进 入的速度（或总量）超过代谢转化与排出的速度 （或总量）时，物质就有可能在体内逐渐增加并 贮留的现象--蓄积作用（accumulation） 化学毒物容易蓄积的组织和器官——贮存库
急 以性 死毒 亡性 为的 终上 点限 参 数 急 非性 毒 作致 性 用死 的 为性 下 终急 限 点性 毒参 性数 ，
第六讲致突变作用
染色体
6
突变作用
z 突变作用 (mutagenesis)
生物体遗传物质发生急剧的遗传学变化，导致 可遗传的表型变异，其表型变异为不可逆的，这 种现象称为突变作用。 突变作用可视为DNA结构在任一水平上受到破 坏，并由此造成了体细胞或生殖细胞中的遗传信 息的改变。 广义地包括基因突变和染色体畸变。
z?具有很高化学活性的外源化合物其原形就可引起生物体的突变称为直接致突变物directmutagenz?本身不引起突变必须在体内经过代谢活化后才具有致突变作用的外源化合物则称为间接致突变物indirectmutagen
第六讲 致突变作用的研究 及其试验方法
遗传毒理学
1. 基本概念 2. 化学毒物致突变的类型 3. 突变作用的后果 4. 致突变作用的检测方法
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v T A 97 、 TA 98 和 TA 100 菌株均有切除修复突变， 即ΔuvrB; v 四种标准菌株均有深粗糙型突变, 即rfa突变; v 四 种标准菌株均有 R 因子，对氨苄青霉素具有 抗药性; v TA102菌株还有PAQ1质粒，对四环素具有抗药 性。
28
v △uvrB：紫外线抗性基因突变―细菌失去对 紫外线损伤的修复能力； v rfa：深粗糙型基因突变―细胞壁脂多糖的性 质改变，丧失屏障作用，使许多物质渗入细 胞中； v R因子质粒PKM101－增加细菌的易错误修复 系统
22
一、微生物回复突变试验 (Ames试验) ：
由美国加州大学伯克利分校生化教授 Ames（1972）首创。 目前公认Ames试验作为筛选可能有致突变 作用的化学物，是一种可靠的方法。
23
z 优点： 1.可用来作为诱变指示物的微生物有噬菌体、 细菌和真菌等。 2.微生物具有繁殖快、个体数量多、容易观察 检出等特点，而且方法较为敏感、检出率较高、 试验周期短、费用也较低。
第六章-食品安全性评价
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剂量-反应曲线
剂量-反应关系可以用曲线表示，以剂量为横坐标，以表示 量反应强度的计量单位或表示质反应的百分比为纵坐标， 建立曲线
➢ 3项为阳性：可能具有遗传毒性和致癌性，应放弃 ➢ 2项为阳性：且短期喂养试验有显著毒性作用， 应放弃；如短
期喂养试验有可疑毒性作用，则根据重要性和可能摄入量 权 衡利弊 ➢ 1项为阳性：从备选遗传毒性试验中选择2项试验 ❖ 所选2项均为阳性，应放弃 ❖ 1项为阳性， 短期喂养试验和传统致畸试验未见明显毒性和
结果判定： ➢ 当LD50＜10倍人的可能摄入量时：应放弃 ➢ 当LD50＞10倍人的可能摄入量时：进入下一阶段毒理学试验 ➢ 当LD50为人的可能摄入量10倍左右时：应进行重复试验，或
用另一方法验证
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急性毒性：指人或动物一次或24 h之内多次接触 外源化学物后，在短期内所发生的毒性效应，包 括致死效应
前3个阶段试验 决定
第4阶段试验
➢凡属我国仿制的化学物质，如多数国家已允许使用，并有 安全性证据，或WHO已订有ADI，同时又能证明我国产品 与国外产品一致，一般进行第1、2阶段后，即可进行评价， 并允许用于食品，制订使用卫生标准。
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食品安全性毒理学评价程序
一、参照标准：《食品安全性毒理学评价程序和方法》 GB15193-2003
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剂量-反应关系 毒理学的重要概念，如果要确定机体的某种损害作用 是由某种外源化学物所引起，除过敏反应外，一般应 存在剂量-反应关系。
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剂量-反应关系类型
第六章致突变作用及其评价
第六章致突变作用及其评价一、物理致突变作用物理致突变作用包括辐射和高温等。
辐射致突变作用主要有电离辐射和非电离辐射两类。
电离辐射直接作用于DNA分子，产生切割和离子化，导致碱基的改变和突变；非电离辐射通过激发态分子产生自由基，再与DNA发生反应，引起碱基缺失、骨架断裂等突变。
高温致突变作用主要通过破坏DNA的双螺旋结构，导致碱基的改变和突变。
评价物理致突变作用的方法主要有突变频率、突变谱和克隆肥大度等。
突变频率是指单位时间和单位器官细胞中突变细胞的比例，可以通过突变频率实验来测定。
突变谱则是指突变细胞中各类突变的比例，可以通过分子生物学技术和测序方法来分析。
克隆肥大度是指突变细胞在培养基上形成的克隆的大小和数量，可以通过克隆形成试验来测定。
二、化学致突变作用化学致突变作用包括化学射击和化学诱变剂两类。
化学射击是指化学物质直接与DNA发生反应，引起碱基改变和突变。
化学诱变剂则是通过诱导DNA产生加合法或错配法复制，导致突变。
常见的化学诱变剂有碱基类似物、交联剂和DNA切割剂等。
评价化学致突变作用的方法主要有突变频率、突变谱和鉴定突变基因等。
突变频率的测定方法与物理致突变作用的评价方法相同。
突变谱的分析和鉴定突变基因的方法则需要借助生物学、分子生物学和遗传学等多种技术手段，如突变谱分析和基因克隆。
三、生物致突变作用生物致突变作用是指生物体内的内源性或外源性因素引起的突变。
内源性因素包括细胞自身的突变机制和DNA复制错误等，外源性因素则包括病毒、细菌和真菌等微生物的感染。
评价生物致突变作用的方法主要有突变频率、突变谱和鉴定突变基因等。
突变频率和突变谱的测定方法与物理致突变作用和化学致突变作用的评价方法相似。
鉴定突变基因的方法则需要借助生物学、分子生物学和遗传学等多种技术手段，如基因进行克隆和功能验证。
综上所述，对致突变作用的评价可以通过突变频率、突变谱和鉴定突变基因等多种方法来进行。
不同的致突变作用可能对生物体产生不同的影响，因此在评价致突变作用时需要综合考虑不同评价指标的结果。
食品毒理学第六章
时能在大肠杆菌宿主中正常生长，形成噬菌斑，但是在
42℃时是致死的。
4
• 遗传毒理学(Genetic Toxicology)
是毒理学的一个分支，研究外源化学物
及其他环境因素对生物体遗传机构的损
害作用及其规律。其主要目的是检测那
些能引起DNA损伤的环境因素，研究其
效应包括有丝分裂相互重组、有丝分裂非相 互交换。
1. In somatic cells 体细胞基因突变
a. 动物体细胞突变：
组织、器官、细胞 体细胞恢复正常功能
DNA损伤（污染的自然环境中）
DNA复制
准确修复
基因突变
癌症、动脉粥样硬化、白内障、慢性病、衰老（突变积累）等
当代 表现
正常细胞的生长增殖由两大基因调控
致突变作用机制及后果 DNA损伤
DNA修复
基因突变 染色体畸变 非整倍体和多倍体
致突变作用机制及后果
一、DNA损伤 （一）碱基损伤 1．碱基错配 2．平面大分子嵌入DNA链 3．碱基类似物取代 4. 碱基的化学结构改变或破坏
eg. 烷化剂：EMS (乙基磺酸乙酯) MMS (甲基磺酸甲酯)
诱变原理：EMS、MMS等烷化剂都带有 1 个或多个活泼的 烷基，这些烷基能够加入核苷酸许多位置。
┯┯┯┯ ＡＴＧＣ ＴＡＣＧ ┷┷┷┷
缺失
替换
┯┯┯ ＡＧＣ ＴＣＧ ┷┷┷ ┯┯┯┯ ＡＣＧＣ ＴＧＣＧ ┷┷┷┷
基因突变是包括碱基对的替换、增添和缺失三种情况。
高等生物：突变率＝
突变型配子数 总配子数 突变型个体数
× 100%
低等生物：突变率＝
总个体数
× 100%
致突变作用名词解释
致突变作用名词解释
致突变作用（inducing mutation），是一种通过外部因素导致突变的过程。
常见的致突变作用包括化学物质、放射线、紫外线、高温、高压、病毒等等。
这些因素会直接或间接地引发细胞DNA发生变化，从而导致基因突变，进而影响到细胞的生长、分化、转化等过程。
在生物学研究中，致突变作用是一种非常重要的实验手段，通过对生物体进行致突变作用，可以产生大量新的变异体，用于基因功能研究、育种、基因治疗等方面。
同时，致突变作用也是一种对环境污染和生物安全的监测手段，通过检测生物体中的突变频率可以评价环境的危害程度，从而采取相应的防护措施。
然而，致突变作用也是有风险的，如果过度或错误地使用会给生物体带来严重的损害，甚至引发癌症等疾病。
因此，在使用致突变作用时，需要严格按照操作规程进行，避免对生物体造成不必要的危害。
药物毒理-致突变作用-2009
基因组:细胞和生物 体的一套完整单体 的遗传物质
2.染色质（Chromatin）与染色体（chromosome） 染色质 ：间期核内光镜可见 的嗜碱性物质 组成：DNA＋组蛋白＋非 组蛋白＋少量RNA 染色体：中期细胞核，染色 质螺旋并折叠成染色体
karyotype(核型)
同源染色体(Homologous Chromosome)：一对染色体，分别来自 父本和母本，染色体上有着相同的线性基因序列 杂合体(Heterozygosity)：同源染色体的某个位点上有不同的等 位基因，这个细胞就称为杂合体 等位基因(Alleles)：同一个基因座位上的多种表现形式。一般控 制同一个性状，比如眼睛的颜色等
20世纪初－ 60年代末期 遗传毒理学形成阶段 1969年3月12日， Alexander Hollaender创建学会， 根据当时 已知的诱变物 ethyl methane sulfonate 命名为“环境诱变剂学 会”Environmental Mutagen Society (EMS) 70年代－80年代后期 遗传毒理学蓬勃发展阶段 肿瘤的发生与诱发突变有关；Ames建立了体外回复突变试 验，发现致癌性和诱变性之间存在很好的相关性
突变研究简史
1904 de Vries X 线可改变生殖细胞的遗传物质 1927 H.J.Muller:X线→果蝇性连锁隐性致死突变(起始) 1942 Charlotte Auerbach&J.M.Robson氮芥对果蝇有致突变性 （化学物致突变的首次证据） 1951 Russed 用X线可诱发小鼠突变 1966 Cuttanach 化学物可诱发小鼠突变 50年代末60年代初，突变对健康的影响始被广泛认
显性 致死
隐性 致死
存活 突变
第六章--致突变作用及其评价
国际环境致突变物致癌物防护委员会 〔ICPEMC〕于1979年曾把致突试验按其观察的 遗传学终点分为四类：
〔1〕基因突变； 〔2〕染色体畸变； 〔3〕不别离； 〔4〕原发性DNA损伤。
1983年重新提出将致突变试验所反响的遗传学终点 分为5类：
〔1〕DNA完整性的改变〔形成加合物断裂、交 联〕；
〔2〕 DNA重排或交换；
1. 试验动物：多用雄性大鼠或小鼠进行。
2. 动物接触被检物的时间：可为一次、5～7天或3个月。 其中3个月者效果较好。然后将雄性与雌性动物按1：2比例 交配，雌性动物不接触化学受试物。小鼠连续交配6周，大 鼠8周，每周更换一批雌鼠。
3. 观察指标
雌鼠受孕后12～13天剖腹取出子宫，检查并记录活胎 数、早期死亡胎数、晚期死亡胎数，并计算总着床数〔可 按早期与晚期死亡胎数和活胎数计算〕以及每只受孕动物 平均着床数。
3 姊妹染色单体交换〔sister chromatid exchange，SCE〕 试验
遗传学终点：①染色体完整性改变②DNA重 排或交换
4 显性致死突变试验〔dominant lethal mutation test〕
遗传学终原理点：：通染过色哺体乳完动物整生性殖改细变胞染色体畸变进行的致
突变作用试验。哺乳动物生殖细胞染色体发生突变时，往 往不能与异性生殖细胞正常结合，易出现受精卵在着床前 死亡和胚胎早期死亡。显性致突变的机理可能是生殖细胞 染色体的断裂和易位。
观察对象：嗜多染红细胞〔PEC〕中的微核发生率， PEC是红细胞成熟发育过程中的一个阶段，此时红
细胞主核已经排出，因细胞质内含有核糖体，Giemsa染色 后呈兰灰色，便于与成熟红细胞鉴别〔成熟红细胞Giemsa 染色后呈桔红色〕，微核与细胞核一致，呈紫红色或紫兰 色。
《动物毒理学》课件：第六章 特殊毒性作用
❖ 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。
第六章_外源化学物致突变作用
基因(gene)：是DNA分子中最小的完整功能单位。
基本作用是决定蛋白质的一级结构，即每个基因 决定一条多肽链或一种酶。基因是生物遗传信息 的携带者。 基因组(genome)：生物体的一套完整单体的遗传
物质。
二、遗传学基础
2. 染色质与染色体
在分裂间期细胞核中，光镜下可见一种能被碱性染料着色 的物质，即染色质(chromatin)。染色质由DNA、蛋白、及 少量的RNA组成，形似串珠状的复合体。 在间期细胞核中，一般没有染色体结构，只有在细胞分裂 时，染色质才螺旋化并折叠成染色体(chromosome)，故染 色质与染色体的物质组成是相同的。 将体细胞的全部染色体按大小形态等方式排列起来即构成 细胞的核型。每一个生物种属的核型是固定的。
（一）碱基损伤
2. 平面大分子嵌入DNA链
嵌入剂以静电吸附形式嵌入DNA单链的碱基之间或DNA 双螺旋结构的相邻核苷酸链之间。 吖啶分子多数是多环的平面结构，特别是三环结构，其 长度是680nm，恰好是DNA单链相邻碱基距离的两倍。 它能够结合到DNA分子上，插入相邻的碱基对，使它们 分开，产生两个重组子，一个碱基对增多，一个碱基对 减少，即造成碱基对的缺失或者额外碱基对的插入。通 常引起移码突变。
碱基臵换的分类
转换(transition)：指原来的嘌呤被另一个嘌呤 所取代或原来的嘧啶被另一个嘧啶所取代。 颠换(transvertion)：指原来的嘌呤被另一个嘧 啶所取代或原来的嘧啶被另一个嘌呤所取代。
一、基因突变
2.移码突变 (frameshift mutation)
发生一对或几对（3对除外）碱基减少或增加，以
第六章_化学毒物的一般毒性作用(食品毒理学)
定的遗传性能。
2、动物种属选择
啮齿类：大鼠、小鼠、兔子； 非啮齿类：猫、狗、猪、猴等。
急性皮肤毒性试验可选用成年大鼠、豚鼠或家兔，优 先考虑白色家兔。
而急性吸入毒性试验和经口急性毒性试验则优先考虑
大鼠。
另外，由于不同种属动物其生理状况 不一，在做实验时要根据实验需要注意：
啮齿类动物：无呕吐反应 猫、狗：呕吐反射灵敏，可用于研究引发呕吐 的实验。 兔、豚鼠：多用于经皮肤接触的毒作用研究。 猴：用于一些特殊的实验。
无菌动物（Germ free animals）
是指机体内外均无任何寄生物（微生物和寄生虫） 的动物。此种动物在自然界中并不存在，必须用人为的 方法培育出来。 其法：一般将临产前的健康动物用麻醉药品或颈椎 臼法处死后，立即浸泡在37℃灭菌液中，送进无菌室 （或无菌隔离器），按无菌手术进行剖腹，切除带胎子 宫（子宫内首先应无菌），将其浸入消毒液里并输送到 另一隔离器中，切开子宫取胎，经用灭菌纱布揩拭仔体 并断脐（电刀切断）后，放隔离器内人工喂乳或用其它 品系的无菌母鼠作保姆供养。
实验动 物编号 随机 数字 归组
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1、选择原则
基本要求：
①动物对化学物的毒性反应与人基本一致； ②操作方便、易于饲养管理、易于获得且价格较低。
③此外，应选用纯品系的初成年动物，雌雄各半；
④要求选用两种或两种以上的实验动物，一种为啮齿类， 另一种为非啮齿类。
品系指用计划交配的方法获得的起源
于共同祖先的一群动物。 同一品系的动物具有共同的遗传来源、 相似的外貌特征、独特的生物学特性及稳
提供接触剂量的设计依据，并为观察指标的选择提出建议。
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2. 动物接触被检物的时间：可为一次、5～7天或3个月。 其中3个月者效果较好。然后将雄性与雌性动物按1：2比例 交配，雌性动物不接触化学受试物。小鼠连续交配6周，大 鼠8周，每周更换一批雌鼠。
3. 观察指标
雌鼠受孕后12～13天剖腹取出子宫，检查并记录活胎数、 早期死亡胎数、晚期死亡胎数，并计算总着床数（可按早 期与晚期死亡胎数和活胎数计算）以及每只受孕动物平均 着床数。
优缺点：
Ames试验48～72小时可观察结果，费用较低。
与哺乳动物体内突变实际情况可能有差异，
如：微生物细胞中遗传密码仅为哺乳动物1／6，数 量少而简单。哺乳动物DNA修复系统远较微生物为复杂 而精巧。微生物无免疫机能，而哺乳动物则具备。 肝微粒体酶虽然是外来化合物在体内代谢转化中最 重要的酶类。但也有少数外来化合物代谢转化不在肝脏 进行。 例如致癌物苏铁素是在肠道中被活化，单独用Ames 法则不能检出其致突变性。
（1）基因突变；
（2）染色体畸变； （3）不分离； （4）原发性DNA损伤。
1983年重新提出将致突变试验所反应的遗传学终点 分为5类： （1）DNA完整性的改变（形成加合物断裂、交 联）；
（2） DNA重排或交换；
（3）DNA碱基序列改变；
（4）染色体完整性改变；
（5）染色体分离改变。
其中（3）实际指基因突变，而（4）、（5）依次 指染色体
2 Ames试验： 指鼠伤寒沙门氏菌／哺乳动物微粒 体酶试验，由Ames首先建立。 原理：在细菌回变试验的基础上，首先将受试 物与肝微粒体在体外进行代谢活化，再以营养缺 陷型鼠伤寒沙门氏菌作为指示微生物进行观察。
肝微粒体制备： 大鼠生前一般用多氯联苯进行肝微粒体酶诱 导，然后取肝脏组织制备匀浆，9000g离心，上 清液为S-9组分。使用时，再加入微粒体酶催化 作用中的辅助因子，即辅酶Ⅱ与6-磷酸葡萄糖， 此种混合物简称S-9混合液。
* 基因库：指一种物种的群体中，在生殖细胞具有，并能遗 传给下一代的全部基因的总和。
* 遗传平均 水平。
四、化学致突变物的检测
（一）遗传学终点和试验配套 1 遗传学终点（genetic end point）： 指试验观察到的现象所反映的事件。 国际环境致突变物致癌物防护委员会 （ICPEMC）于1979年曾把致突试验按其观察的 遗传学终点分为四类：
胎盘 红色
较大
灰红 较小 暗紫
早期 死胎
吸收 台
未完整成 形
不能辨认 胚胎和胎 盘
——
——
不能辨认
5 微核试验
遗传学终点：：①染色体完整性改变②染色体分离改变 原理： 正常细胞在有丝分裂中期时，染色体均排列在赤道
板附近，分裂后期便分成两份向两极移动，并在末期形成
两个子细胞核。微核是由于某些物理或化学因素的作用， 使细胞内染色体断裂产生无着丝点断片或纺锤体受影响而
二、化学诱变的分子机理
(一)直接以DNA为靶的诱变
1、碱基类似物（base analogue）取代 2、烷化剂的影响 3、改变或破坏碱基的化学结构 4、平面大分子嵌入DNA链 (二)不以DNA为靶的间接诱变 1、纺锤体抑制 2、对酶促过程的作用
三、 突变的后果
（一）体细胞突变的后果
1．致癌问题 2．导致畸形 3．可能与动物粥样硬化症有关 4．可能是衰老的起因：
（二）生殖细胞突变
1、致死性影响
A、显性致死：突变配子与正常配子结合后，在着床前 或着床后的早期胚胎死亡
B、隐性致死：需要出现纯合子或半合子，才能出现死 亡之效应。
2、非致死性
可能出现显性或隐性遗传性疾病，包括先天性畸形， 在遗传性疾病频率与种类增多的同时，突变的基 因以及染 色体的损伤将使基因库（gene pool）的遗传负荷（gentic load）增加。
结构改变和数目改变。
2
配套的原则：
原核细胞与真核细胞相结合
生殖细胞与体细胞相结合
体内试验与体外试验相结合
其中心原则就是遗传学终点的齐全。
（二）重要的致突变试验
1 细菌回变试验 遗传学终点：基因突变 指示微生物： 突变的组氨酸营养缺陷型鼠伤寒沙门氏菌与 突变的色氨酸缺陷型大肠肝菌。 原理： 特点：快捷、简便，48h左右即可得到结果， 且费用较低 。但没有动物体内代谢酶对受试物 的生物转化 。
染色后呈桔红色），微核与细胞核一致，呈紫红色或紫兰
色。 每只小鼠要求观察1000个PCE，记录其微核发生率， 结果阳性说明受试物具有致突变作用。 正常小鼠PCE发生率为1～3‰。
6 精子畸形试验
原理：
Krzzanowska认为“Y-性连锁基因控制畸形精子的 数量，常染色体控制精子的表形，如上述基因发生突变， 或性-常染色体易位，就是化合物诱发精子畸形率增高的主 要因素。
第六章 外来化合物致 突变作用及其评价
一、诱发突变的类型 （一）基因突变（gene mutation）
（二）染色体畸变
基因突变是染色体上一个或几个基因的变化，
即遗传物质在分子水平上的改变，有碱基置换， 移码和大段损伤
1．碱基置换：是某一碱基对性能改变或脱落而引 起的突变
转换（transition）：原来的嘌呤被另一种嘌
试验时将被检化学物质、指示微生物、S-9混 合液混合，在琼脂培养基上培养，同时设不加被检 物的对照组。
试验组平皿上菌落数目为对照组自然突变数目 2倍以上者，才可作为阳性结果。根据一些化学物 试验结果，可检出1～500mg的致突变物质或致癌 物，较为灵敏。 推荐的菌株：1975年Ames推荐TA98、 TA100、TA1535、TA1537、TA1538.最低限度应 包括TA98、TA100。 1983年改为推荐TA97、TA98、TA100、 TA102
呤置换或一种嘧啶置换另一嘧啶。
颠换（transversion）：一种嘌呤被一种嘧啶
置换或与此相反。 2．移码：是DNA中增加或减少了一对或几对 不等于3的倍数的碱基对所造成的突变。 3．大段损伤：是DNA链大段缺失或插入。
（二）染色体畸变
1、染色体结构异常
A、染色体型畸变：两条染色单体同一位点受损 B、 染色单体型畸变：某一位点损伤只涉及姐妹 染色单体中一条。 （1）裂隙和断裂。
在有丝分裂时，使遗传物质滞留在核外而产生的细胞中主
核之外的遗传物质的颗粒，染色与细胞核一致，大小相当 于细胞直径的1／20～1／5。多数呈圆形，也有椭圆形，肾
形、环形等结构，边缘光滑整齐。
观察对象：嗜多染红细胞（PEC）中的微核发生率， PEC是红细胞成熟发育过程中的一个阶段，此时红 细胞主核已经排出，因细胞质内含有核糖体，Giemsa染色 后呈兰灰色，便于与成熟红细胞鉴别（成熟红细胞Giemsa
阳性只能说明精子发生过程受到干扰或损害，即间 接推断其原因可能与控制精子形成过程的基因突变有关， 故必须结合其它诱变试验结果综合考虑。
三、试验结果的评定
盲法观察 阴性对照 阴性结果的判定条件是：最高剂量应包括受试物溶 解度许可或灌胃量许可的最大剂量，如该剂量毒性很大， 则体内试验和细菌试验应为最大耐量； 各剂量组间差距 不应过大，以防漏检仅在狭窄范围内才有致突变能力的 某些外来化合物。 阳性对照 阳性结果应当有剂量反应关系，即剂量越大，致突 变效果越大，并在一组或多组的观察值与阴性对照之间 有显著差异。
3 姊妹染色单体交换（sister chromatid exchange， SCE） 试验
遗传学终点：①染色体完整性改变②DNA重排或交换
4 显性致死突变试验（dominant lethal mutation test）
遗传学终点：染色体完整性改变 原理：通过哺乳动物生殖细胞染色体畸变进行的致 突变作用试验。哺乳动物生殖细胞染色体发生突变时，往 往不能与异性生殖细胞正常结合，易出现受精卵在着床前 死亡和胚胎早期死亡。显性致突变的机理可能是生殖细胞 染色体的断裂和易位。 1. 试验动物：多用雄性大鼠或小鼠进行。
（2）无着丝粒断片和缺失。
（3）环状染色体。 （4）倒位。 （5）插入、重复。
2、染色体数目异常
A、整倍性畸变：单倍体、三倍体、四倍体等
B、非整倍性畸变 ：比二倍体多或少一条染
色体。 如：缺体：缺少一对同源染色体。 2n－2
单体：指某一对同源染色体少一个。 2n－1 三体：指某一对同源染色体多一个。 2n＋1 四体：比同源染色体多一对。 2n＋2
早期死亡胚胎数
致突变指数= 总着床数 早期死亡胚胎数 早期死亡胚胎率= 受孕雌性动物数 ×100% ×100
胎仔活产、死亡和吸收的特征
颜色 活产 胎仔 晚期 死胎 肉红色 灰红色 乌紫色 暗紫或 浅紫点 块 器官外形 完整成形 完整成形
自然 运动
有 无 无
对机械刺激的反应 有运动反应 无运动反应 ——