食品毒理学8-11章课件

1、第八章第八章 化学毒物的生殖及发育毒性化学毒物的生殖及发育毒性第一节第一节 致畸试验致畸试验第二节第二节 繁殖试验繁殖试验第一节第一节 致畸试验致畸试验1 致畸作用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。常的现象称为外源化学物的致畸作用。2 畸形畸形器官形态的异常。器官形态的异常。3 畸胎畸胎具有畸形的胚胎或胎仔。具有畸形的胚胎或胎仔。 4 致畸物（致畸原）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，在一定剂量下，能通过母体对胚胎或胎儿正常发育过程

2、造成干扰，使子代出生后具有畸形的化合物。使子代出生后具有畸形的化合物。 5 生殖毒性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、卵胞发生、卵细胞受精细胞受精、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的损害作、胚胎形成、妊娠、分娩和哺乳过程的损害作用。评定方法用。评定方法即为生殖毒性试验。即为生殖毒性试验。6 发育毒性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损害作用。评定方法称为发育毒性试验害作用。评定方法称为发育毒性试验，其中主要为

3、致畸试验。，其中主要为致畸试验。 发育毒性的表现形式：发育毒性的表现形式： 生长迟缓生长迟缓: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。常的发育过程缓慢。 致畸作用致畸作用: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。官表现形态结构异常。 功能不全或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。及行为存在缺陷或异常。 胚胎或胎仔致死作用胚胎或胎仔致死作用 :某些外源化学物可在胚胎或胎仔

4、发育期间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。对其产生损害作用，并导致其死亡。 7 致畸试验目的致畸试验目的确定一种受试物是否具有致畸作用。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

5、物后胚胎及胎仔的发育状况来评价某种儿器官形成期）接触受试物后胚胎及胎仔的发育状况来评价某种外源化学物有无致畸作用。外源化学物有无致畸作用。9 致畸试验的基本方法致畸试验的基本方法9.1 实验动物实验动物选用两种成年哺乳动物，大鼠和小鼠，大鼠和家兔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，易获得所需样本数只，易获得所需样本数胎仔大小适中，易观察畸形情况胎仔大小适中，易观察畸形情

6、况9.2 动物交配动物交配雌雄按照：雌雄按照：1:1或或2:1的比例同笼交配的比例同笼交配9.3 剂量分组剂量分组高剂量组可选择雌鼠高剂量组可选择雌鼠LD50的的1/5-1/3剂量，低剂量组取剂量，低剂量组取LD50的的1/50 -1/30 剂量。剂量。9.4 动物剖检动物剖检应在预期分娩前应在预期分娩前1-2d（大鼠受孕后（大鼠受孕后19-20d，小鼠受孕后，小鼠受孕后18-19d）处）处死母鼠，进行检查。死母鼠，进行检查。9.5 胎仔观察胎仔观察畸形观察（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、死胎和吸收胎计数吸收胎计数9.6 结

7、果判定方法结果判定方法畸胎出现率畸胎出现率(%)=(畸形胎仔总数畸形胎仔总数/活胎总数活胎总数)100%活胎仔平均畸形出现数活胎仔平均畸形出现数(%)=畸形总数畸形总数(活胎活胎)/活胎总数活胎总数100%着床后死亡率着床后死亡率(%)=(吸收胎数吸收胎数+死胎数死胎数)/着床数着床数 )100%1 1 试验方法试验方法（三代两窝三代两窝 ）（断奶或出生周）（断奶或出生周） 给予受试物到周给予受试物到周 第一次交配第一次交配第二次交配第二次交配观察三个月，喂饲普通饲料，观察三个月，喂饲普通饲料，观察其生长发育情况观察其生长发育情况 断乳后给予受试断乳后给予受试物到周物到周 观察三个月，喂饲普通

8、饲料，观察三个月，喂饲普通饲料，观察其生长发育情况观察其生长发育情况 断乳后给予受试断乳后给予受试物到周物到周 第二节第二节 繁殖试验繁殖试验2 观察指标观察指标第九章第九章 化学毒物的致突变作用化学毒物的致突变作用第一节第一节 遗传学基础遗传学基础第二节第二节 化学毒物致突变的类型化学毒物致突变的类型第三节第三节 化学毒物致突变的机制化学毒物致突变的机制第四节第四节 致突变作用的研究方法致突变作用的研究方法第一节第一节 遗传学基础遗传学基础1 1 突变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

9、异。分为自发突变和诱发突变两种。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 2 DNADNA与基因结构与基因结构DNADNA分子有一个脱氧核糖、一个磷酸根和一个碱基构成。分子有一个脱氧核糖、一个磷酸根和一个碱基构成。DNADNA的的碱碱基有四种：腺嘌呤基有四种：腺嘌呤A/A/胸腺嘧啶胸腺嘧啶T/T/胞嘧啶胞嘧啶C/C/鸟嘌呤鸟嘌呤G G基因是具有遗传效应的基因是具有遗传效应的DNADNA片段，是控制生物性状的基本遗传单片段，是控制生物性状的基本遗传单位。位。基因有多个基因有多个DNADNA分子构成。分子构成。数个数个DNADNA分子组成的具有完整功能的最小单位称为基因。分子组

10、成的具有完整功能的最小单位称为基因。3 3 染色体的结构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。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 4 体细胞和生殖细胞体细胞和生殖细胞 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基因分为显性表达基因和阴性表

11、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隐性突变如为杂合子，则表现为表型正常的携带者第二节第二节 化学毒物致突变的类型化学毒物致突变的类型1 1 基因突变基因突变1.1 1.1 碱基置换碱基置换1.21.2 移码移码1.3 1.3 大段损伤大段损伤大段损伤是大段损伤是DNADNA大段缺失或插入，这种损伤有时可跨越两个甚至大段缺失或插入，这种损伤有时可跨越两个甚至数个基因。数个基因。2 2 染色体畸变染色体畸变染色

12、体结构异常的类型：染色体结构异常的类型： 倒位倒位 易位易位 缺失缺失 重复重复2 2 染色体数目异常染色体数目异常整数倍畸变整数倍畸变 单倍体单倍体 三倍体三倍体 四倍体四倍体非整数倍畸变非整数倍畸变 4545条染色体条染色体 4747条染色体条染色体第第三三节节 化学毒物致突变的机理化学毒物致突变的机理1 1 以以DNADNA为靶的损伤机理为靶的损伤机理1 1.1 .1形成形成DNADNA加成物加成物毒物与毒物与DNADNA通过共价键形成加和物，引起碱基错配或移码突变。通过共价键形成加和物，引起碱基错配或移码突变。1 1.2 .2 平面大分子插入平面大分子插入DNADNA链条链条毒物以非共

13、价键（静电吸附）的形式嵌入毒物以非共价键（静电吸附）的形式嵌入DNADNA单链的碱基之间或单链的碱基之间或DNADNA双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间，造成移码突变。双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间，造成移码突变。1 1.3 .3 形成形成DNA-DNA-蛋白质交联物蛋白质交联物毒物导致毒物导致DNADNA与蛋白质发生共价交联，改变与蛋白质发生共价交联，改变DNADNA构象，导致构象，导致DNADNA不易修复或错误修复。不易修复或错误修复。1 1.4 .4 改变或破坏碱基的化学结构改变或破坏碱基的化学结构毒物可氧化碱基，改变其结构，引起毒物可氧化碱基，改变其结构，引起DNADNA链的断裂，或导致其

14、在链的断裂，或导致其在复制过程中发生碱基置换。复制过程中发生碱基置换。1 1.5 .5 碱基类似物取代碱基类似物取代DNADNA分子的碱基分子的碱基碱基类似物在碱基类似物在DNADNA合成期与正常碱基竞争，取代其位置，导致错合成期与正常碱基竞争，取代其位置，导致错误配对、发生碱基置换。误配对、发生碱基置换。1 1.6 .6 形成形成DNADNA二聚体二聚体紫外线等刺激紫外线等刺激DNADNA分子，可使其产生环丁烷嘧啶二聚体，这阻止分子，可使其产生环丁烷嘧啶二聚体，这阻止了了DNADNA的复制，引起细胞死亡。的复制，引起细胞死亡。2 2 以非以非DNADNA为靶的损伤机理为靶的损伤机理2 2.1

15、 .1 对对DNADNA合成和修复有关酶的影响合成和修复有关酶的影响某些毒物能破坏某些毒物能破坏DNADNA修复酶的结构，导致酶失活，间接导致修复酶的结构，导致酶失活，间接导致DNADNA损伤。损伤。2 2.2 .2 干扰纺锤体的功能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。变，部分抑制则可导致染色体非整数倍畸变。3 3 突变的后果突变的后果3 3.1 .1 体细胞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如果致突变物作用于体细胞，致突变物仅影响接触

16、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、糖尿体，不影响下一代。导致个体产生肿瘤、畸形、动脉硬化、糖尿病及衰老等。病及衰老等。3 3.2 .2 生殖细胞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）亡、自发流产、死胎和畸胎）第四节第四节 化学毒物致突变作用的研究方法化学毒物致突变作用的研究方法1 1 细菌回复突变试验（细菌回复突变试验（AmesAmes试验）试验）2 2 哺乳动物细胞基因突变试验哺乳动物细胞基因突变试验3 3 微核试验微核试验4 4 染色体畸变试验染色体畸变

17、试验5 5 显性致死试验显性致死试验6 6 程序外程序外DNADNA合成试验合成试验7 7 姐妹染色单体交换试验姐妹染色单体交换试验8 8 果蝇伴性隐性致死试验果蝇伴性隐性致死试验9 9 精子畸形试验精子畸形试验鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验（鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验（AmesAmes试验）的原理：试验）的原理：AmesAmes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

18、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。回复菌落数的变化来判断受试物是否有致突变性。（小鼠）

19、精子畸形试验的原理：（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。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（感染和体温升

20、高也会导致精子出现畸形的可能性）。出现畸形的可能性）。第五节第五节 致突变毒性的评价致突变毒性的评价我国卫生部在我国卫生部在食品安全性毒理学评价程序食品安全性毒理学评价程序(1994)中对遗传毒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、小

21、鼠精子畸形试验和睾丸染色体畸变试验中选择四项，如其中一项试验为阳性，还应在其他备选试验一项试验为阳性，还应在其他备选试验(V79细胞细胞HGPRT基因突基因突变试验，显性致死试验，果蝇伴性隐性致死试验，变试验，显性致死试验，果蝇伴性隐性致死试验，UDS试验试验)中再中再选择两项试验进行。选择两项试验进行。第十章第十章 外源化学物的致癌作用外源化学物的致癌作用第一节第一节 化学致癌物质化学致癌物质第二节第二节 化学致癌过程化学致癌过程第三节第三节 化学致癌物的评价化学致癌物的评价第一节第一节 化学致癌物质化学致癌物质1 化学致癌物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

22、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。为化学致癌物。2 化学致癌作用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。化学致癌物在体内引起肿瘤的过程称为化学致癌作用。3 化学致癌物的分类化学致癌物的分类3.1 国际癌症中心（国际癌症中心（IARC）对化学物的分组（根据证据强度）对化学物的分组（根据证据强度） I类：已确证的人类致癌物：苯和黄曲霉毒素等类：已确证的人类致癌物：苯和黄曲霉毒素等87种种 II类：动物致癌物（类：动物致癌物（IIA和和IIB，甲醛和四氯化碳等，甲醛和四氯化碳等63+234种）种） III类：可疑致癌物（咖啡因等类：可疑致癌物（

23、咖啡因等493种）种） IV类：非致癌物（类：非致癌物（己内酰胺己内酰胺1种）种）3.2 按在致癌过程中所表现的作用按在致癌过程中所表现的作用分类分类 引发引发剂：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。发剂。大多数是致突变物，作用不可逆。 促癌促癌剂：促进已被引发剂诱发突变的细胞迅速增殖的化学物质剂：促进已被引发剂诱发突变的细胞迅速增殖的化学物质或其他因素称为促癌剂。是非致突变物，单独使用无致癌性或其他因素称为促癌剂。是非致突变物，单独使用无致癌性（如巴豆油如巴豆油）。）。 催展剂：可促进致癌作用的全

24、过程。既能促进引发作用，也能催展剂：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。增强促癌作用。如：小鼠皮肤致癌试验中典型的催展剂是如：小鼠皮肤致癌试验中典型的催展剂是4-硝基喹啉硝基喹啉-N-氧化物。氧化物。3.3 按照致癌机理分类按照致癌机理分类 遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物作用的靶分子是作用的靶分子是DNA。分为直接致癌物和间接致癌物。直接致癌。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，能直接与物为亲电子物质，如烷基胺，不依赖与代谢活化，能直接与DNA作用；间接致癌物（前致癌物）本身无生物活性，需经代谢活化作用；间接致癌物（前致癌物）本

25、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），与后方能转化为亲电子剂（终致癌物），与DNA发生作用。发生作用。 非遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物作用于纺锤系统和作用于纺锤系统和DNA修复酶系统。修复酶系统。致癌物的代谢活化与灭活致癌物的代谢活化与灭活体内体内致癌物致癌物靶部位靶部位活性致癌物活性致癌物致癌性下降、极性高的产物体外体外靶分子靶分子代谢灭活代谢灭活代代谢谢灭灭活活代谢活化代谢活化致癌致癌有效剂量有效剂量4 4 化学致癌物代谢的特点化学致癌物代谢的特点代谢以氧化过程为主代谢以氧化过程为主, ,终致癌物有亲电子性；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

26、肝脏为主；代谢活化可在多种组织、器官中进行，但以肝脏为主；第二节第二节 化学致癌过程化学致癌过程1 参与化学物致癌过程的基因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。递功能的基因。rasras家族基因家族基因 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。胞发生过程中发挥抑癌作用。Rb-1; p53Rb-1; p53 细胞程序性死亡的基因：细胞程序性死亡的基因：bcl-2; mycbcl-2; myc

27、肿瘤易感基因：增加个体患某种癌症的风险性。肿瘤易感基因：增加个体患某种癌症的风险性。BRCA1BRCA1突变基突变基因因;BRCA2;BRCA2突变基因。突变基因。原癌基因：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，化学物质和病毒的作用影响下过渡成引发癌症的形式。截至物质和病毒的作用影响

28、下过渡成引发癌症的形式。截至2004年，已年，已经发现超过经发现超过100种的原癌基因。种的原癌基因。2 细胞增殖如何影响致癌过程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。转移各个阶段往往都有细胞增殖的参与。2.1 启动阶段：致癌物作用于启动阶段：致癌物作用于DNA序列，引起基因突变，使单个或序列，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；少数细胞发生永久性的、不可逆的遗传性改变；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）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）。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，不管宿主发