食品毒理学8-11章课件

F１ a
观察三个月，喂饲普通饲料， 观察其生长发育情况
F１ b
断乳后给予受试 物８到１２周
F２ a
观察三个月，喂饲普通饲料， 观察其生长发育情况
F２ b
断乳后给予受试 物８到１２周
F３ a
F３ b
2 观察指标
第九章 化学毒物的致突变作用
第一节 遗传学基础 第二节 化学毒物致突变的类型 第三节 化学毒物致突变的机制 第四节 致突变作用的研究方法
外源化学物有无致畸作用。
9 致畸试验的基本方法
9.1 实验动物 选用两种成年哺乳动物，大鼠和小鼠，大鼠和家兔 大鼠作为致畸试验首选动物的原因： 大鼠对大多数外源化学物的代谢过程与人类相似
大鼠的受孕率较高，每窝产仔可达8-12只，易获得所需样本数
胎仔大小适中，易观察畸形情况 9.2 动物交配 雌雄按照：1:1或2:1的比例同笼交配
2 以非DNA为靶的损伤机理 2.1 对DNA合成和修复有关酶的影响 某些毒物能破坏DNA修复酶的结构，导致酶失活，间接导致DNA 损伤。
2.2 干扰纺锤体的功能
某些毒物可抑制纺锤体的功能。完全抑制可导致染色体整数倍畸 变，部分抑制则可导致染色体非整数倍畸变。
3 突变的后果 3.1 体细胞 如果致突变物作用于体细胞，致突变物仅影响接触致突变物的个 体，不影响下一代。导致个体产生肿瘤、畸形、动脉硬化、糖尿
（小鼠）精子畸形试验的原理： 精子的成熟和正常形态受多种基因调控。当这些基因中的任何一 个在化合物的作用下发生突变，就会导致精子畸形率增高。某些 特殊的染色体重排，如性-常染色体易位是精子产生畸形的主要机
理。如在显微镜下观察到精子畸形率显著升高，则提示外源化学
物可能存在潜在致畸的可能性。（感染和体温升高也会导致精子 出现畸形的可能性）。
第五节 致突变毒性的评价
我国卫生部在《食品安全性毒理学评价程序》(1994)中对遗传毒
理学试验的要求是：根据受试物的理化性质以及对遗传物质作用 终点的不同，并兼顾体外和体内试验以及体细胞和生殖细胞的原 则，在Ames试验、小鼠骨髓微核试验或骨髓细胞染色体畸变试验 、小鼠精子畸形试验和睾丸染色体畸变试验中选择四项，如其中
9.6 结果判定方法
畸胎出现率(%)=(畸形胎仔总数/活胎总数)×100% 活胎仔平均畸形出现数(%)=[畸形总数(活胎)/活胎总数]×100% 着床后死亡率(%)=[(吸收胎数+死胎数)/着床数] )×100%
第二节 繁殖试验 1 试验方法（三代两窝 ） F０ （断奶或出生８周）
第一次交配 第二次交配 给予受试物８到１２周
使子代出生后具有畸形的化合物。
5 生殖毒性
生殖毒性指外源化学物对生殖过程的损害作用。主要包括对生殖细 胞发生、卵细胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的损害作 用。评定方法即为生殖毒性试验。 6 发育毒性
发育毒性指外源化学物对胚胎发育、胎仔发育以及出生幼仔发育的
损害作用。评定方法称为发育毒性试验，其中主要为致畸试验。
第一节 遗传学基础
1 突变
遗传物质结构本身的变化及其引起的变异称为突变，突变实际上 是遗传物质的一种可遗传的变异。分为自发突变和诱发突变两种。 2 DNA与基因结构 DNA分子有一个脱氧核糖、一个磷酸根和一个碱基构成。DNA的 碱 基有四种：腺嘌呤A/胸腺嘧啶T/胞嘧啶C/鸟嘌呤G 基因是具有遗传效应的DNA片段，是控制生物性状的基本遗传单 位。
2.2 促癌阶段：启动细胞形成后，在某些因素（如促癌剂苯巴比妥） 的作用下，进行扩增，形成细胞群（良性肿瘤）。 2.3 发展阶段：肿瘤细胞与正常细胞之间进行存活竞争，不管宿主 如何破坏它，其都能存活下来并不断增殖。
2.4 转移阶段：肿瘤细胞从原发部位脱落经血液、淋巴带到机体各
处，并继续不断增殖。
第三节 化学毒物致癌性的评价 1 短期试验（短期筛选试验） Ames试验 小鼠骨髓多染红细胞微核试验 小鼠骨髓细胞染色体畸变试验 显性致死试验 睾丸生殖细胞染色体畸变试验 小鼠精子畸形试验
作用；间接致癌物（前致癌物）本身无生物活性，需经代谢活化
后方能转化为亲电子剂（终致癌物），与DNA发生作用。 非遗传毒性致癌物 作用于纺锤系统和DNA修复酶系统。
致癌物的代谢活化与灭活
致 癌 物
体内
代谢活化
靶部位
靶 分 子
有 效 剂 量
活性致癌物
代谢灭活
致癌性下降、极 性高的产物
致癌
体外
4 化学致癌物代谢的特点
发育毒性的表现形式： 生长迟缓:即胚胎与胎仔的发育过程在外源化学物影响下，较正 常的发育过程缓慢。 致畸作用:由于外源化学物干扰，活产胎仔胎儿出生时，某种器 官表现形态结构异常。 功能不全或异常:即胎仔的生化、生理、代谢、免疫、神经活动
及行为存在缺陷或异常。
胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化学物可在胚胎或胎仔发育期间
对其产生损害作用，并导致其死亡。
7 致畸试验目的 确定一种受试物是否具有致畸作用。 8 致畸试验的基本原理 胚胎在器官形成期，可因受到化学物或放射性物质的作用，使细 胞分化、器官形成和正常发育受到组织，以致出现胎仔器官的器 质性缺陷儿呈现畸形。因此，可通过观察妊娠母体在敏感期（胎
儿器官形成期）接触受试物后胚胎及胎仔的发育状况来评价某种
与长期致癌试验相比，Ames试验的相关显著性和阳性预测率最高。
2 动物诱癌试验（长期试验）
哺乳动物长期致癌试验
物种选择：大鼠和小鼠
动物数量：一般每组最少50只
剂量设计：高、中、低（相当或低于人类实际可能接触的剂量） 染毒时间：长期或终生。 小鼠：1.5-2年；大鼠：2-2.5年
3 人群流行病学观察 人类致癌物最终判断依据： (1) 流行病学调查结果能够重复； (2) 有明确的剂量-反应关系； (3) 有动物致癌试验阳性结果支持。
一项试验为阳性，还应在其他备选试验(V79细胞HGPRT基因突
变试验，显性致死试验，果蝇伴性隐性致死试验，UDS试验)中再 选择两项试验进行。
第十章 外源化学物的致癌作用
第一节 化学致癌物质 第二节 化学致癌过程 第三节 化学致癌物的评价
第一节 化学致癌物质
1 化学致癌物 凡能引起动物和人类肿瘤、增加其发病率和死亡率的化合物均称 为化学致癌物。 2 化学致癌作用 化学致癌物在体内引起肿瘤的过程称为化学致癌作用。
1.4 改变或破坏碱基的化学结构 毒物可氧化碱基，改变其结构，引起DNA链的断裂，或导致其在 复制过程中发生碱基臵换。 1.5 碱基类似物取代DNA分子的碱基
碱基类似物在DNA合成期与正常碱基竞争，取代其位臵，导致错
误配对、发生碱基臵换。 1.6 形成DNA二聚体 紫外线等刺激DNA分子，可使其产生环丁烷嘧啶二聚体，这阻止 了DNA的复制，引起细胞死亡。
3 化学致癌物的分类 3.1 国际癌症中心（IARC）对化学物的分组（根据证据强度） I类：已确证的人类致癌物：苯和黄曲霉毒素等87种 II类：动物致癌物（IIA和IIB，甲醛和四氯化碳等63+234种）
III类：可疑致癌物（咖啡因等493种）
IV类：非致癌物（己内酰胺1种）
3.2 按在致癌过程中所表现的作用分类 引发剂：具有诱发正常细胞突变的化学物质或其他因素称为引 发剂。大多数是致突变物，作用不可逆。 促癌剂：促进已被引发剂诱发突变的细胞迅速增殖的化学物质
第八章 化学毒物的生殖及发育毒性
第一节 致畸试验 第二节 繁殖试验
第一节 致畸试验
1 致畸作用 由于外源化学物干扰，活产胎仔出生时，某种器官表现形态结构异 常的现象称为外源化学物的致畸作用。 2 畸形
器官形态的异常。
3 畸胎 具有畸形的胚胎或胎仔。 4 致畸物（致畸原） 在一定剂量下，能通过母体对胚胎或胎儿正常发育过程造成干扰，
第二节 化学毒物致突变的类型 1 基因突变 1.1 碱基臵换
1.2 移码
1.3 大段损伤 大段损伤是DNA大段缺失或插入，这种损伤有时可跨越两个甚至 数个基因。
2 染色体畸变 染色体结构异常的类型： 倒位 易位
缺失
重复
2 染色体数目异常 整数倍畸变 单倍体 三倍体
四倍体
鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验（Ames试验）的原理： Ames试验是采用鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型突变菌株作为 指示物，检测受试物能够引起基因突变的试验。其原理是鼠伤寒 沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株在某个调控组氨酸合成的基因
上发生了点突变，丧失了合成组氨酸的能力，突变的菌株必须依
赖外源性组氨酸才能生长，而在无组氨酸的选择性培养基上不能 存活。致突变物可使其基因发生回复突变，使其在缺乏组氨酸的 选择性培养基上也能生长，并形成可见菌落。根据选择性培养上 回复菌落数的变化来判断受试物是否有致突变性。
物质和病毒的作用影响下过渡成引发癌症的形式。截至2004年，已
经发现超过100种的原癌基因。
2 细胞增殖如何影响致癌过程 细胞增殖可通过多种途径影响致癌过程，在启动、促癌、发展及 转移各个阶段往往都有细胞增殖的参与。 2.1 启动阶段：致癌物作用于DNA序列，引起基因突变，使单个或
少数细胞发生永久性的、不可逆的遗传性改变；
或其他因素称为促癌剂。是非致突变物，单独使用无致癌性
（如巴豆油）。 催展剂：可促进致癌作用的全过程。既能促进引发作用，也能 增强促癌作用。 如：小鼠皮肤致癌试验中典型的催展剂是4-硝基喹啉-N-氧化物。
3.3 按照致癌机理分类 遗传毒性致癌物 作用的靶分子是DNA。分为直接致癌物和间接致癌物。直接致癌 物为亲电子物质，如烷基胺，不依赖与代谢活化，能直接与DNA
9.3 剂量分组
高剂量组可选择雌鼠 LD50 的 1/5-1/3剂量，低剂量组取 LD50的 1/50 1/30 剂量。 9.4 动物剖检 应在预期分娩前1-2d（大鼠受孕后19-20d，小鼠受孕后18-19d）处
死母鼠，进行检查。
9.5 胎仔观察 畸形观察（外观畸形、内脏畸形、骨骼畸形）、畸胎计数、死胎和 吸收胎计数
病及衰老等。
3.2 生殖细胞 导致遗传易感性的改变；导致遗传性疾病；致死性突变（配子死 亡、自发流产、死胎和畸胎）
第四节 化学毒物致突变作用的研究方法 1 细菌回复突变试验（Ames试验） 2 哺乳动物细胞基因突变试验 3 微核试验
4 染色体畸变试验
5 显性致死试验 6 程序外DNA合成试验 7 姐妹染色单体交换试验 8 果蝇伴性隐性致死试验 9 精子畸形试验
非整数倍畸变 45条染色体 47条染色体
第三节 化学毒物致突变的机理 1 以DNA为靶的损伤机理 1.1形成DNA加成物 毒物与DNA通过共价键形成加和物，引起碱基错配或移码突变。
1Байду номын сангаас2 平面大分子插入DNA链条
毒物以非共价键（静电吸附）的形式嵌入DNA单链的碱基之间或 DNA双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间，造成移码突变。 1.3 形成DNA-蛋白质交联物 毒物导致DNA与蛋白质发生共价交联，改变DNA构象，导致DNA 不易修复或错误修复。
细胞程序性死亡的基因：bcl-2; myc
肿瘤易感基因：增加个体患某种癌症的风险性。BRCA1突变基 因;BRCA2突变基因。
原癌基因： 原癌基因是参与细胞生长、细胞分裂和细胞分化的正常基因。但当 其发生突变后，例如基因序列被改变，就会变成致癌基因。也就是 说，原癌基因是致癌基因的前体。它们会在诸如放射性物质，化学
基因有多个DNA分子构成。
3 染色体的结构
染色体成对出现，基因也成对存在；在配子中每对基因只有一个，而每对同源染 色体也只有一条；个体中成对染色体（基因）一个来自父本，另一个来自母本。
4 体细胞和生殖细胞 体细胞为二倍体，遗传损伤不会传递给子代 生殖细胞为单倍体，突变可传递给子代 基因分为显性表达基因和阴性表达基因 显性突变无论是纯合子还是杂合子子代均会出现表型异常 隐性突变如为纯合子，将出现表型异常 隐性突变如为杂合子，则表现为表型正常的携带者
代谢以氧化过程为主,终致癌物有亲电子性；
代谢活化可在多种组织、器官中进行，但以肝脏为主；
第二节 化学致癌过程
1 参与化学物致癌过程的基因
原癌基因：包括细胞生长与增殖基因、各种转录因子或信号传 递功能的基因。ras家族基因 抑癌基因：对细胞的生长、增殖和分化起调节作用，在肿瘤细 胞发生过程中发挥抑癌作用。Rb-1; p53