受体与分子毒理学课件

分子毒理学哈尔滨医科大学公共卫生学院任锐分子毒理学哈尔滨医科大学公共卫生学院绪论受体与分子毒理学癌基因与抑癌基因DNA加合物绪论绪论毒理学是研究化学、物理、生物等因素对生物机体的危害及其毒作用机制的科学,是预防医学的基础学科,其中以化学性因素的危害最为突出。绪论毒理学是研究化学、物理、生物等因素对生物机体的危害及分子毒理学是在毒理学的发展过程中，受到分子生物学理论和技术的促进而发展起来的，它是从分子水平上研究外源化合物对生物机体相互作用的一门学科。它要探讨众多外源化合物对生物机体组织中的各种分子，特别是生物大分子的作用机制从而阐明外源化合物的分子结构与其毒效应的相互关系。从分子水平上表述生物体对外源化合物的效应。分子毒理学是在毒理学的发展过程中，受到分子生物学理论和技术的生物大分子（biologicalmacromolecule）通常指核酸（DNA、RNA）和蛋白质。它们的结构和功能集中表现在遗传基因上，一方面涉及有关基因本身的运动规律（DNA复制，RNA转录、遗传密码的翻译和基因的表达），它们构成了机体遗传稳定性的基础；另一方面则涉及到基因表达的多种产物（包括酶、受体和多种生物因子）的结构和功能，它们是维持机体正常生命活动的物质基础。分子毒理学正是研究外源化合物对生物大分子结构和功能的负面影响，从而从本质上阐明毒性机制。生物大分子（biologicalmacromolecule分子毒理学与毒理学其他各学科关系分子毒理学与医学和药学生态分子毒理学分子流行病学分子毒理学与毒理学其他各学科关系分子毒理学将面临巨大的机遇和严峻的挑战，因而将取得蓬勃的发展

在基因测定方面在毒性机制研究方面在药物治疗方面分子毒理学将面临巨大的机遇和严峻的挑战，因而受体与分子毒理学受体与分子毒理学第一节受体的一般概念受体与配体受体的特性受体的分类及其基本作用原理受体检测的方法第一节受体的一般概念受体与配体受体与配体

受体是位于细胞膜或细胞内的一些生物大分子，能与配体(如药物、毒物、神经递质、激素、自身活性物质等)相互作用，并转导受体-配体相互作用的信号，进而产生相应的生物学效应。受体与配体配体是对受体具有选择性结合能力的生物活性物质。配体与受体特异部位的相互作用，可激活受体的，称为受体的激动剂；阻断受体活性的，则称为受体的拮抗剂；兼有激动作用和拮抗作用的称为部分激动剂。配体是对受体具有选择性结合能力的生物活性物质。外源化合物既可模拟内源性配体产生激动效应，也可阻断内源配体与受体的结合。此外，外源化合物还可作为别构剂，作用于配体结合位点以外的受体大分子部位，对配体与受体的相互作用进行调节。外源化合物既可模拟内源性配体产生激动效应，也可阻断内源配体与不同的学科对受体概念有不同认识，细胞生物学认为受体是能识别内源性配体的细胞表面或细胞内大分子。药理学和毒理学认为配体不局限于内源性配体，凡能识别外源化合物特异结合位点的皆可称为受体，尚未发现内源性配体的受体，称“孤儿受体”(orphanreceptor)，如芳烃受体。实际上，正是对这类受体的深入研究，推进了对受体生理作用及其分子机制的认识，最终将发现其内源性配体。不同的学科对受体概念有不同认识，受体的特性特异性饱和性高亲和性可逆性受体的特性特异性特异性一种受体只能与特定的某配体相结合，即受体对配体是有选择性的，这种选择性是由受体和配体的分子结构决定的，只有与受体蛋白结合部位相适应的配体才能与受体发生相互作用。有的配体具有光学异构体，与受体的结合也具有立体专一性。特异性饱和性配体与受体结合达到最大程度后，其结合量不再随配体浓度增高而加大。尽管不同细胞中受体的数目相差很大，但在特定细胞中的数目则较为恒定。由于受体数目的有限性，因此，当受体与配体结合达到平衡时，必然要表现出结合的可饱和性。饱和性

高亲和性亲和性表示配体与受体结合的牢固程度。受体与配体之间的相互作用应具有高亲和性，即占据受体结合部位所需的配体浓度要低，才能保证结合的专一性。亲和力较高的配体只需较小的剂量即可产生较强的生理效应，因此，通过比较一系列配体与受体结合的亲和力，可以预测各个配体产生生理效应的强度。高亲和性可逆性配体与受体结合形成的复合物是可以解离的，也可被其他亲和力较高的配体所置换。由于受体与配体的结合是通过氢键、离子键、分子间作用力等实现的，因此，其结合是可逆的。复合物解离后释放出的是配体的原形，与酶促反应生成的代谢产物是不同的。可逆性受体的功能：介导物质跨膜运输(受体介导的内吞作用)信号转导：受体的激活（activation）（级联反应）；受体失敏（desensitization）关闭反应、减量调节（down-regulation）降低反应。受体的功能：受体的分类及其基本作用原理长期以来，一直存在着多种受体分类方法，根据配体来源分类(如各种内源性和外源性配体的受体)根据配体的化学性质分类(如肽类、胺类、甾体物质等受体)目前，一般按照受体在细胞内的定位和受体的信号转导机制将受体分为四类。受体的分类及其基本作用原理配体门控离子通道型受体

G蛋白偶联受体具有酪氨酸激酶活性的受体细胞表面受体

细胞内受体细胞表面受体细胞内受体配体门控离子通道型受体(ion-channel-linkedreceptor)

这类受体实际上是由多条肽链组成的跨膜蛋白质，不同的蛋白亚单位相互构成离子通道。当配体与此种受体结合时，可使跨膜蛋白质发生构型改变，离子通道转为开放状态，膜通透性增加，进而引起特定离子的跨膜转运，其结果是改变细胞膜两侧的离子浓度，产生相应的生理效应。配体门控离子通道型受体受体与分子毒理学课件乙酰胆碱N受体（260KD）外周型：5个亚基组成（2）调节主要为亚基变化通道开启：Na+内流，K+外流，膜去极化。乙酰胆碱N受体（260KD）G蛋白偶联受体(G-protein-linkedreceptor,GPLR)

许多配体与受体(如神经递质受体)结合后，需要通过鸟嘌呤核苷酸结合蛋白(G蛋白)的偶联作用才能调节受体效应器的反应。这种G蛋白偶联受体均以一条肽链形成七个跨膜区段，膜外结合位点对配体的识别可引起膜内G蛋白的活化，从而激活或抑制特定的酶，引起细胞内第二信使系统的改变，产生最终的生理效应。G蛋白偶联受体受体与分子毒理学课件受体与分子毒理学课件具有酪氨酸激酶活性的受体

(receptortyrosinekinases，RTKs)

许多生长因子，如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、来源于血小板的生长因子等，与细胞表面受体结合后，通过胞内信号转导而调节细胞的生长和分化。这类受体实际上是由一些酪氨酸激酶所组成的，其结构包括细胞外的配体结合位点、单个跨膜区段和胞浆内具有酪氨酸激酶活性的结构域。具有酪氨酸激酶活性的受体生长因子等激动剂与相应膜受体的结合导致受体的内在化，并与周围的受体形成二聚体复合物。受体的二聚化引起自身酪氨酸残基的磷酸化，从而激活受体的酪氨酸激酶活性，引发胞浆内一系列级联蛋白磷酸化，这些信号分子可以将胞外的信息逐级传递至细胞核内，调节相关基因的表达。生长因子等激动剂与相应膜受体的结合导致受体的内在化，并与周围受体与分子毒理学课件受体与分子毒理学课件受体与分子毒理学课件细胞内受体以上三类受体均为细胞表面受体，主要与难于进入细胞的配体发生相互作用。而细胞内受体是指一类具有脂溶性的配体，如肾上腺皮质激素、性激素、维生素D3等甾体激素，能自由地通过脂质细胞膜，与其相互作用而产生生理效应的胞内受体。细胞内受体（A）细胞内受体蛋白作用模型;（B）几种胞内受体蛋白超家族成员（A）细胞内受体蛋白作用模型;（B）几种胞内受体蛋白超家族成受体与分子毒理学课件受体检测的两种方法(一）放射配体结合试验1．放射配体结合试验早期对受体的研究主要采用间接的观测方法，即观察公认的与受体有关的生理功能变化。由于放射性标记配体的应用，已经能够在体外分析化学物与受体的直接作用，放射配体结合试验已成为对受体定量检测的基本方法。受体检测的两种方法(一）放射配体结合试验通过放射结合试验，不仅可以获得配体与受体结合反应的基本特性，也能了解特定受体在体内的分布、发生和发展的变化规律。受体结合反应与酶促反应相类似，经典的占领学说同样适用于配体与受体的结合反应。通过放射结合试验，不仅可以获得配体与受体结合反应该学说认为：配体与受体的结合是可逆的，这种结合属于单纯的双分子结合，在一定的条件下，受体-配体复合物可解离为各自的单分子；所有受体具有同等的亲和力，配体-受体复合物的形成不改变其他游离受体对配体亲和力的大小；

受体结合量与其生物效应成正比，当有限数量的受体与配体结合达到饱和时，所产生的生物效应最大；配体在结合反应中不被代谢，反应体系中配体仅以两种形式存在，即与受体结合的配体和游离的配体。该学说认为：放射配体结合试验的一般实验程序为：选择特定受体含量较高的器官组织或细胞，制备受体的粗提物或纯化物；选择高比活性的标记配体，与含有受体的制备物在适宜的条件下温育；采用适当的分离方法(如过滤、离心、层析等)，获得与受体结合的标记配体；根据不同的实验设计，计算放射结合试验参数，可以获得不同的速率常数和亲和常数。放射配体结合试验的一般实验程序为：2.放射受体结合试验与受体的调节受体的调节在保持机体内环境的相对稳定性上发挥着重要的作用，机制比较复杂，涉及多种细胞或分子水平的调节作用，但放射受体结合试验可以从受体调节的最终结果和受体结合量的改变反映出各种因素对受体的调节作用，结果直观、可靠，常用于分析外源化合物对受体的调节作用。2.放射受体结合试验与受体的调节上行调节：受体结合试验可以反映外源化合物对特定受体的调节作用作如果这种效应表现为受体结合量的增加，称为上行调节或受体的增敏作用。上行调节通常是通过增加相关受体的基因表达来实现的，例如在神经系统中，突触传递的减弱可使靶神经元上的有关受体呈代偿性增加。上行调节：受体结合试验可以反映外源化合物对特定受体的调节作用下行调节：如果配体与受体的相互作用导致受体结合量的减少，则称为下行调节或受体的脱敏作用。下行调节的机制不同于上行调节，这是由于配体与受体的结合促使受体发生内移或使受体隐没，其结果是减少受体与配体的接触。因此，在长期接触外源化合物的情况下，机体反应的敏感性有可能降低，出现对化学物的耐受现象。下行调节：如果配体与受体的相互作用导致受体结合量的减少，则称(二）差异基因表达的检测基因的差异表达在细胞的生长、发育以及细胞的损伤、死亡等各种生命现象中扮演着极其重要的角色，一种细胞不同于另一种细胞，在很大程度上正是由于所表达的基因不同。因此，基因表达的改变必然会导致细胞功能的异常。(二）差异基因表达的检测研究基因的差异表达不仅可以阐明特定基因的功能，同时可以分析外界因素(物理性和化学性)与特定基因的关系。许多外源化合物可以通过特定受体的介导作用，最终导致基因表达的改变。因此，分析基因的差异表达对于阐明受体介导的毒性作用机制具有重要意义。研究基因的差异表达不仅可以阐明特定基因的功能，同时可以分析外第二节几种细胞内受体与外源化合物的毒作用机制卤代芳烃与芳烃受体过氧化物酶体增殖剂及其激活受体雌激素干扰物与雌激素受体抗雄激素与雄激素受体第二节几种细胞内受体与卤代芳烃与芳烃受体受体是通过与外源化合物相互作用，改变信号传递过程，来干扰细胞功能的。有的受体生理功能及其内源性配体已经明确，有的目前还未发现其内源性配体；但外源化合物可以作为激动剂或拮抗剂影响其功能，因此便以化学物来命名这类受体，如芳烃受体。受体是通过与外源化合物相互作用，改变信号传递过程，来干扰细卤代芳烃与芳烃受体卤代芳烃是广泛存在的环境污染物，如二恶英、多氯联苯等,其在环境中难于降解，且脂溶性极高，易产生生物蓄积和生物放大作用。卤代芳烃的健康危害包括促癌作用、致畸作用、免疫毒性、皮肤毒性、酶活性诱导、干扰内分泌平衡以及影响细胞的生长、分化等效应。尽管此类效应具有多样性，且有动物品系和组织器官的特异性，但其分子作用机制具有共性，即诱导基因的表达。卤代芳烃与芳烃受体卤代芳烃是广泛存在的环境污染物，如

具有代表性的是外源化合物代谢酶的基因表达，代谢酶包括有：细胞色素P4501A1、1B1、谷胱甘肽S-转移酶、苯醌还原酶、醛脱氢酶-3、UDP-葡萄糖醛酸内酯基转移酶-6等。卤代芳烃通过与胞浆中一种受体蛋白高亲和地结合而导致生物学效应，称这种受体为芳烃受体(Ah受体)。

具有代表性的是外源化合物代谢酶的基因表达，代谢酶（一）芳烃受体的配体外源性配体通过被动扩散进入细胞，与芳烃受体结合。目前发现的具有高亲和力的芳烃受体的配体均为平面的疏水性分子，其结构能适应受体结合位点的袋状结构，最大不超过1.4nm×l.2nm×0.5nm。一些结构上与经典配体不同的化学物质，也能激活芳烃受体，诱导细胞色素P4501A1，但与受体的亲和力并不高,如苯并咪唑类药物。推测很可能存在芳烃受体的天然配体或内源性配体。（一）芳烃受体的配体外源性配体通过被动扩散进入细胞，（二）芳烃受体的结构

细胞中的芳烃受体复合物(含两分子热休克蛋白，hsp90)是以四聚体的形式存在的。hsp90作为一种侣伴蛋白(chaperone)，能使芳烃受体蛋白保持特定的折叠状态，以适应与配体的结合。因此，hsp90是芳烃受体发挥正常生理功能所必需的。（二）芳烃受体的结构细胞中的芳烃受体复合物(含在芳烃受体的氨基端可能还存在一阻抑物区域，该区域的缺乏将导致芳烃受体与核转运蛋白二聚体直接与DNA结合，而不需要激动剂的参与，即所谓的组成性结合(constitutivebinding)。在芳烃受体的羧基端，具有富含谷氨酰胺的反式激活结构域，参与芳烃受体介导的基因转录激活过程。在芳烃受体的氨基端可能还存在一阻抑物区域，该区域的缺乏将导致（三）芳烃受体对细胞色素P4501A1的诱导

卤代芳烃类或多环芳烃类与胞浆内芳烃受体结合后，释放出hsp90及其他蛋白，暴露芳烃受体中与核内转运有关的结构域，促使配体-芳烃受体复合物向胞核内转移。进入核内后受体复合物与位于核内的核转运蛋白ARNT形成二聚体，该结构有利于与DNA形成稳定的结合。但ARNT并未参与芳烃受体的核转运，与其名称并不符合。（三）芳烃受体对细胞色素P4501A1的诱导卤配体-芳烃受体ARNT复合物与CYPlAl基因上游的“二恶英反应元件”(DREs)结合，可激活附近的启动子，增强CYPlAl基因的转录。一般认为，芳烃受体复合物与DRE的结合可以使DNA发生扭曲，消除核小体对启动子的抑制作用，结果使基因转录增加。配体-芳烃受体ARNT复合物与CYPlAl基因上

Rb蛋白对细胞生长的抑制作用需其他蛋白参与，含有LXCXE序列的某些蛋白可与Rb蛋白的A／B袋状结构结合，由于芳烃受体和ARNT均含有bHLH结构域、芳烃受体还具有保守的LXCXE基元序列，因此芳烃受体很有可能作用于Rb蛋白。LXCXE序列位于芳烃受体的配体结合区域，推测配体的结合改变芳烃受体的构型，暴露出LXCXE序列，进而与Rb蛋白结合，共同参与调节细胞周期的进程。Rb蛋白对细胞生长的抑制作用需其他蛋白参与，含有过氧化物酶体增殖剂及其激活受体

过氧化物酶体(peroxisome)是一种外被单层膜的细胞器，比其他细胞器发现较晚，除哺乳动物红细胞外，普遍存在于各种真核细胞中。过氧化物酶体除含有线粒体中的脂肪酸β-氧化系统外，还含有与氧代谢有关的酶，如过氧化氢酶。过氧化物酶体的数量、大小及酶组成随组织不同而异，其过氧化酶可氧化长链脂肪酸。过氧化物酶体增殖剂及其激活受体过氧化物酶体(per（一）过氧化物酶体增殖剂

某些化学物质暴露能引起动物机体细胞的过氧化物酶体数量增加，我们把这些化学物质称为“过氧化物酶体增殖剂”(peroxisomeproliferator，PP)。PP除引起过氧化物酶体增殖外，可诱导啮齿类过氧化物酶体中的酶发生改变，使其标志酶(过氧化氢酶)升高，还可引起含氮化合物代谢的关键酶(尿酸氧化酶)活性升高20-30倍。（一）过氧化物酶体增殖剂某些化学物质暴露能引起动

过氧化物酶体增殖剂约有百余种，包括脂肪酸衍生物、邻苯二甲酸酯、某些除草剂、药物及相关激素。过氧化物酶体增殖剂的致癌活性与其促进过氧化物酶体增殖的作用明显相关，其主要靶器官是肝脏。此外，过氧化物酶体增殖剂对睾丸、甲状腺、肾脏、肠、肾上腺、心脏和褐色脂肪组织也同样有作用，引起形态结构和生化功能的变化。过氧化物酶体增殖剂约有百余种，包括脂肪酸衍生物、（二）过氧化物酶体增殖剂激活受体结构不同的PP能激活同一类受体，称为过氧化物酶体增殖剂激活受体(peroxisomeproliferator-activatedreceptor

PPAR)．PPAR属于核受体超家族，其结构与该家庭的其他受体（如类固醇激素受体）相同。类固醇被分泌出来以后，进入血液与血浆中的运载蛋白结合并被输送到靶细胞，与靶细胞内的高亲和力的激素受体特异性地结合。结合了配体的受体就有了与DNA反应的能力，这个过程称之为激活。（二）过氧化物酶体增殖剂激活受体结构不同的PP能激活同一类受

各种类型的类固醇受体都有一个共同的结构-高度保守的中央锌指蛋白区，使受体结合在特定的DNA序列上，从而激活靶基因的转录。在这个保守的DNA结合区，少数几个氨基酸的微小变化决定着识别哪个DNA元件、最终那个靶基因被受体激活。由几十个基因编码的这类受体(包括孤儿受体)，能与大量的小分子(如中间代谢产物、外源性活性物质)相结合，调节某些靶基因的表达。各种类型的类固醇受体都有一个共同的结构-高度保守的中央受体与分子毒理学课件

关于类固醇受体的亚细胞定位，目前有两种观点，一是类固醇作用的两步模式，即某些类固醇激素如糖皮质激素进入细胞后首先与胞浆中的特异受体结合并使其激活，再转入核内与DNA发生作用；另一种观点认为，未与类固醇激素结合的受体全部存在于核内，因而不存在受体由胞质到核内的转位作用。关于类固醇受体的亚细胞定位，目前有两种观点，一是

近年来，主要的类固醇激素受体的cDNA均已被克隆和测序，研究证明，它们在结构上是相似的，这样一类反式作用因子或转录调控蛋白家族叫做类固醇激素受体超家族。除了类固醇激素受体外，这个超家族还包括在结构上相似的甲状腺激素受体、维生素D3受体、维甲酸受体及其他一些未发现配体的孤儿受体。近年来，主要的类固醇激素受体的cDNA均已被克隆

PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ几种异构体，大量事实证实PPAR在不同物种间具有同源性。不过，除了PPAR的共同特征以外，这些受体在组织中的表达类型、对不同配体的反应以及某些生理功能方面还存在明显的差异。此外，PPAR在种间和种内存在着某些差异。PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ几

PPAR调节脂肪细胞分化、脂代谢，并具有胰岛素敏感性，在脂和脂蛋白代谢中起着重要作用。PPAR的各同源异构件在功能上存在着很大的差别。例如，细胞培养和小鼠基因表达抑制研究表明，PPARα与脂肪代谢相关。PPARγ在脂肪细胞分化中有一定的作用，PPARγ能使培养的成纤维细胞分化为脂肪细胞，而PPARα则没有这种作用。PPAR调节脂肪细胞分化、脂代谢，并具有胰岛素敏在成人睾丸间质细胞和输精管细胞、生精上皮细胞中，或在减数分裂的精母细胞、精子细胞中均可见PPAR表达，提示PPAR可能与大鼠和人类输精管及睾丸间质细胞的生长和发育有关。在成人睾丸间质细胞和输精管细胞、生精上皮细胞中，内源性配体和外源性配体与PPAR结合产生的效应不完全相同。如抗糖尿病药物BRL49653与PPARγ的结合对药物生物活性有作用，其亲和力很高，但它不是体内的天然化合物，也不可能在脂肪细胞分化过程中取代PPAR-的内源性激活剂。此外，PPARα在过氧化物酶体增殖和PP诱导的脂肪酸降解中起着关键作用。内源性配体和外源性配体与PPAR结合产生的效PPAR基因的变化会影响PPAR的功能进而影响脂肪合成。PPAR基因的多态性与肥胖妇女的严重超重和脂肪量蓄积有关。在生命周期不同的时段内，PPAR的功能是不同的。大鼠在出生后的第一天就明显地观察到PPARmRNA表达的存在，随着机体的发育，PPAR基因的表达也随之升高。PPAR基因的变化会影响PPAR的功能进而影响脂在胚胎形成过程中，PPARα与PPARγ表达得相对晚一些，它们的功能包括诱导脂肪酸代谢和脂肪合成。PPARδ是哺乳动物早期胚胎发育中唯一已知的异构体，推测PPARδ可能在早期胚胎发育中起着某种作用。在成年和未成年大鼠的睾丸中，PPAR的表达均较低，可以被内源性或外源性PP调节。促卵泡成熟激素(follicle-stimulatinghormone，FSH)使PPARmRNA水平升高。在胚胎形成过程中，PPARα与PPARγ表达得相（三）过氧化物酶体增殖剂的作用机制至今已发现的约100余种PP，都能与PPAR结合。通过PPAR产生生物学效应，研究发现在缺乏PPARα的动物体内，祛脂已酸(一种PP)，不能诱导出正常小鼠对PP产生的效应，包括肝大、过氧化物酶体增殖或诱导编码脂肪酸代谢酶类的PPAR靶基因表达。（三）过氧化物酶体增殖剂的作用机制至今已发现的约100余种P

PP与PPAR结合具有以下特点：在细胞培养中，各种PP甚至结构简单的过氧化物酶体增殖剂，如三氯乙酸也能激活PPAR；外源性PP的轻微增加可能引起受体活性显著增加，其增加的幅度比内源性激活剂的效应大得多；PP与PPAR结合具有以下特点：PP与PPAR的相互作用呈线性关系，即使很低浓度的PP也能与PPAR发生作用，此即提示极低剂量的化合物也有其生物学效应；人工合成的羧基化合物并不产生全新的信号，但它们可以模拟已经存在的生理调节信号。它们与内源性PP不同，因为它们的可降解性比内源性化合物差，因此推测，它们产生信号的时间比内源性PP要长得多；PP与PPAR的相互作用呈线性关系，即使很低浓度的PP也能脂代谢的某些中间产物是过氧化物酶体增殖剂，如生理条件下存在的脂肪酸也能激活PPARα。在细胞培养中，那些分解代谢较慢的脂肪酸衍生物，如β-碳被硫原子取代的脂肪酸衍生物更能激活PPAR，它们在体内刺激过氧化物酶体增殖的作用也比其他脂肪酸衍生物强；PPAR与PP结合的特异性比其他类固醇受体与配体的特异性低得多。脂代谢的某些中间产物是过氧化物酶体增殖剂，如生理条件下存在1．PP对脂代谢的调节PP与PPAR结合并将其激活，被PP激活的PPAR同另一种核受体-类维生素AX受体结合形成异二聚体，此二聚体与靶基因DNA上的PPAR反应元件结合，从而调节该基因的表达，这种PPAR反应元件首先在过氧化物酶体β-氧化的关键酶-乙酰CoA氧化酶基因中发现，后来在过氧化物酶体脂肪酸β-氧化途径中的其他基因，以及编码细胞色素P450s的基因中也发现了相似的反应元件。1．PP对脂代谢的调节2．PP对啮齿类的致癌作用PPAR是PP在细胞内的作用靶点，也是PP致癌或肝脏增生的关键调节物。PP的致肝癌活性与它们激活PPAR、调节靶基因的能力相关。PP没有明显的致突变作用，是非遗传毒性致癌物，且只作用于促癌期和进展期。PP通过PPAR改变基因表达而引起某些酶活性的改变，如与脂肪酸β-氧化、ω-羟化有关的酶，从而产生引起细胞损伤和细胞通讯信号分子的改变，最终引起细胞增殖和癌症的发生。2．PP对啮齿类的致癌作用PPAR还能影响细胞分化和增殖过程中的细胞“程序”，PPAR这种作用的典型例子就是在细胞培养中诱导成纤维细胞分化为脂肪细胞。PPAR在其他组织的细胞分化中也有相似的作用。根据目前的观点，细胞分化和增殖改变是癌症发生的重要机制。此外，PPAR还可以调节其他一系列与脂肪代谢无关的基因，现在还不清楚这些作用是否与癌症的发生有关。PPAR还能影响细胞分化和增殖过程中的细胞“程序3．PP与人类健康

目前还难以确定PP对啮齿类的这些有害效应是否也存在于人类，对人类危险度的评价应当考虑：PPAR是否介入PP的有害效应；人类PPAR与啮齿类PPAR的同源程度如何；啮齿类PPAR靶基因和人类PPAR靶基因之间是否具有同源性；外源性PP在人体内是否能达到足以激活PPAR的水平。3．PP与人类健康对人类的危险度评价需要考虑PP对信号转导的影响，虽然人类和啮齿类信号传递途径的一致性很难判断，但在鼠类体内发现的所有PPAR异构体在人类都有其对应物，提示啮齿类和人类的PPAR信号转导是相似的。此外，降脂药物对啮齿类和人群的药理活性提示，大量PP诱导的信号转导，二者是一致的。虽然PP不引起人类的过氧化物酶体变化，但这并不能否认PP对人类具有潜在的有害效应。对人类的危险度评价需要考虑PP对信号转导的影响，虽然人类雌激素干扰物与雌激素受体（一）内分泌干扰物概述所谓“内分泌干扰物”(endocrinedisruptors，EDCs)，是指能模拟或拮抗体内天然激素生理作用的外源化合物。许多环境化学物能模拟或干扰动物体的内分泌机能，这些化学物质对动物的雌激素、甲状腺素、肾上腺素、去甲肾上腺素、睾酮等呈现显著的干扰效应，临床表现以生殖障碍、出生缺陷、发育异常、代谢紊乱以及某些癌症为特征。雌激素干扰物与雌激素受体（一）内分泌干扰物概述所谓“内分泌干根据这些内分泌干扰物干扰内分泌腺／激素的种类的不同，分为环境雌激素、环境抗雄激素、环境甲状腺干扰物等。其多数为脂溶性，半衰期长，可在体内蓄积、浓度增大，从而增大了细胞的生物利用率，且动物和人类的环境EDCs暴露水平可高出体内天然激素的成百上千倍。此外，多种环境雌激素间存在着协同效应，有时可达到单独作用时的1000倍以上。这种协同作用可能有着深远的意义。根据这些内分泌干扰物干扰内分泌腺／激素的种类的（二）雌激素干扰物与雌激素受体的作用能模拟或拮抗体内天然雌激素的外源化合物叫环境雌激素干扰物。雌激素干扰物可分为环境雌激素拮抗物和环境雌激素两类。（二）雌激素干扰物与雌激素受体的作用能模拟或拮抗体内天然雌激环境雌激素拮抗物环境雌激素拮抗物通过干扰雌激素受体的功能及雌二醇(E2)合成等而阻碍雌激素的作用，其作用机制是多种多样的。

环境雌激素拮抗物环境雌激素拮抗物通过干扰雌激素受体的功能第一类，对雌激素受体具有很强的亲和力，能与E2竞争雌激素受体，但不能使该受体激活，从而阻碍E2通过雌激素受体对靶基因的调节作用，如ICl164384(农药)和它莫西芬(抗雌激素药物)能取代天然配体E2，竞争性地与雌激素受体结合，并使E2-受体复合物诱导基因表达的作用降低。第一类，对雌激素受体具有很强的亲和力，能与E2竞争雌激素受体第二类，可影响雌激素受体的数量或配体受体复合物与靶基因的结合，如TCDD和PCBs能引起雌激素受体的下调，削弱靶细胞对E2的反应性，而且通过干扰E2-雌激素受体同DNA的结合来干扰E2对基因表达的调节。

第二类，可影响雌激素受体的数量或配体受体复合物与靶基因的结合第三类，影响雌二醇的合成，如氨基导眠能(一种芳香酶抑制剂）是用于治疗转移性雌激素依赖乳腺癌的药物，能阻止睾酮向雌二醇的转变。第三类，影响雌二醇的合成，如氨基导眠能(一种芳香酶抑制剂）是环境雌激素有些化学物质具有雌激素活性或抗雄激素效应，称为“环境雌激素”。包括：①合成药物，如二乙基乙烯雌酚；②植物雌激素，如异黄酮；③某些霉菌毒素，如玉米赤霉烯酮；④环境化学污染物，如多氯联苯、烷基酚、二苯烷烃、有机氯杀虫剂和除草剂以及某些金属(铅、镍）等。环境雌激素有些化学物质具有雌激素活性或抗雄激素效应，称为

雌激素受体属于类固醇受体超家族，其功能是作为被配体激活的转录因子介导雌激素效应，调节生长和细胞组织分化等。环境雌激素(配体)必须进入细胞内，与雌激素受体结合形成配体-受体复合物，以二聚体的形式结合到DNA的雌激素反应元件上。在雌激素受体发挥其调节靶基因转录活性的过程中，雌激素受体的关键氨基酸-丝氨酸残基以及一或多个酪氨酸残基的磷酸化起着重要的作用。雌激素受体属于类固醇受体超家族，其功能是作为被配

除了雌激素受体的配体激活途径外，还有通过蛋白激酶激活的非配体途径。如，用生长因子(上皮生长因子、类胰岛素生长因子-1等)处理细胞，使雌激受体发生磷酸化，磷酸化受体进入核内并结合于DNA的雌激素反应元件上，从而调节基因表达。这一过程没有配体参与，却仍能激活靶基因的转录。可见，某些物质即使不具有与雌激素受体结合的能力，仍可能通过非配体途径激活雌激素受体而调节靶基因转录。除了雌激素受体的配体激活途径外，还有通过蛋白激酶（三）环境雌激素鉴别方法目前报道的多种外源性雌激素的鉴定方法，看来各有优缺点，灵敏度也不尽相同，有的方法尚在改进中。外源化合物的雌激素活性的鉴别方法尚需标准化。从鉴别方法的发展趋势来看，方便、经济、灵敏的短期测试方法是主要的研究方向。（三）环境雌激素鉴别方法目前报道的多种外源性雌激素的鉴定方法要评价某化合物的雌激素活性，需考虑以下几方面：①化合物在环境中的降解和体内的代谢；②化合物对靶细胞的生物利用率；③化合物与雌激素受体的亲和力；④化合物对雌激素受体的激活能力。

美国环境保护局1996年立法敦促有关机构加快探索环境激素化合物的鉴定方案，以评价EDCs对野生动物和人类的影响。要评价某化合物的雌激素活性，需考虑以下几方面：抗雄激素与雄激素受体（一）抗雄激素有一些化学物有抗雄激素作用，与动物的生殖障碍有关，如雄性生殖系统发育异常、尿道下裂、睾丸肿瘤、前列腺癌等。此类化学物质的种类多，包括有机氯、某些除草剂、抗真菌剂，及羟化氟硝酰氨、螺旋内酯固醇、环孕酮乙酸盐、孕酮等。此外，超出生理水平的体内天然雌激素也是雄激素的拮抗剂。也有人把邻苯二甲醇脂等雄性生殖毒物列为环境抗雄激素化学物。抗雄激素与雄激素受体（一）抗雄激素有一些化学物有抗雄激素作用（二）环境抗雄激素的作用机制

环境抗雄激素直接与雄激素受体结合

环境抗雄激素与雄激素受体具有一定的亲和力，能与雄激素竞争结合雄激素受体，从而表现出对雄性激素的干扰作用，如乙烯菌核灵、DDE、DDT、某些雄激素化合物。（二）环境抗雄激素的作用机制环境抗雄激素直接与雄激素受体结环境抗雄激素可抑制体内雄激素与雄激素受体的正常结合

包括DDE、DDT等，它们是雄激素受体调节基因的潜在的抑制剂，能抑制雄激素受体与雄激素的结合，并抑制雄激素依赖的基因表达。另一些抗雄素能影响体内天然雄激素与血浆雄激素结合球蛋白的结合，显著地抑制3H-脱氢睾酮与雄激素受体的结合(25％-100％)。环境抗雄激素可抑制体内雄激素与雄激素受体的正常结合雄激素受体的磷酸化／去磷酸化机制

雄激素受体是配体调节转录因子核受体超家族的一员，是一种磷酸化蛋白质，通过磷酸化／去磷酸化实现信号转导。在对生理过程的调节中，磷酸化状态的雄激素受体是调节基因转录的活性形式。如果环境化学物能引起雄激素受体磷酸化，说明具有雄激素活性，如果某种环境化学物能明显地抑制雄激素受体的磷酸化，则它是活性很强的环境抗雄激素。雄激素受体的磷酸化／去磷酸化机制配体的生物活性与其分子结构有关。根据各种化合物的结构和静电特性能预测雄激素受体结合的亲和力。从其与雄激素结合的数据和结构-活性关系可以看出，象雌激素受体一样，雄激素受体对配体的特异性并非十分严格，能与多种类固醇、有机氯化合物、某些中间代谢产物及其他化合物以低亲和力相结合。这些化合物的抗雄激素／雄激素活性及它们作为内分泌干扰物的潜在危害性尚未确定。配体的生物活性与其分子结构有关。根据各种化合物的结构（三）环境雄激素干扰物的鉴别环境雄激素干扰物鉴别方法的研究主要方向是探索适合大量环境化学物快速检测的体外分析方法。如采用在酵母中共同表达雄激素受体和某种酶(如芳香酶)的方法，酵母产生的雄激素受体能激活与雄激素反应元件相联的启动子。这种酵母可用于测定环境化学物与雄激素受体的相互作用，以及芳香酶酶抑制剂和雄激素的新的配体。（三）环境雄激素干扰物的鉴别环境雄激素干扰物鉴别方法的研究此外，还有用人类雄激素受体表达载体和小鼠乳腺瘤病毒(MMTV)-萤光素酶载体共同转染中国仓鼠卵巢细胞而建立另一种快速检测方法。但这些方法均需要进一步的探索和完善。此外，还有用人类雄激素受体表达载体和小鼠乳腺瘤病毒(MMT

思考题1.受体的概念与特性？2.受体的分类？3.举例阐明细胞内受体与外源化合物的毒作用机制？思考题思考题思考题谢谢！谢谢！分子毒理学哈尔滨医科大学公共卫生学院任锐分子毒理学哈尔滨医科大学公共卫生学院绪论受体与分子毒理学癌基因与抑癌基因DNA加合物绪论绪论毒理学是研究化学、物理、生物等因素对生物机体的危害及其毒作用机制的科学,是预防医学的基础学科,其中以化学性因素的危害最为突出。绪论毒理学是研究化学、物理、生物等因素对生物机体的危害及分子毒理学是在毒理学的发展过程中，受到分子生物学理论和技术的促进而发展起来的，它是从分子水平上研究外源化合物对生物机体相互作用的一门学科。它要探讨众多外源化合物对生物机体组织中的各种分子，特别是生物大分子的作用机制从而阐明外源化合物的分子结构与其毒效应的相互关系。从分子水平上表述生物体对外源化合物的效应。分子毒理学是在毒理学的发展过程中，受到分子生物学理论和技术的生物大分子（biologicalmacromolecule）通常指核酸（DNA、RNA）和蛋白质。它们的结构和功能集中表现在遗传基因上，一方面涉及有关基因本身的运动规律（DNA复制，RNA转录、遗传密码的翻译和基因的表达），它们构成了机体遗传稳定性的基础；另一方面则涉及到基因表达的多种产物（包括酶、受体和多种生物因子）的结构和功能，它们是维持机体正常生命活动的物质基础。分子毒理学正是研究外源化合物对生物大分子结构和功能的负面影响，从而从本质上阐明毒性机制。生物大分子（biologicalmacromolecule分子毒理学与毒理学其他各学科关系分子毒理学与医学和药学生态分子毒理学分子流行病学分子毒理学与毒理学其他各学科关系分子毒理学将面临巨大的机遇和严峻的挑战，因而将取得蓬勃的发展

在基因测定方面在毒性机制研究方面在药物治疗方面分子毒理学将面临巨大的机遇和严峻的挑战，因而受体与分子毒理学受体与分子毒理学第一节受体的一般概念受体与配体受体的特性受体的分类及其基本作用原理受体检测的方法第一节受体的一般概念受体与配体受体与配体

受体是位于细胞膜或细胞内的一些生物大分子，能与配体(如药物、毒物、神经递质、激素、自身活性物质等)相互作用，并转导受体-配体相互作用的信号，进而产生相应的生物学效应。受体与配体配体是对受体具有选择性结合能力的生物活性物质。配体与受体特异部位的相互作用，可激活受体的，称为受体的激动剂；阻断受体活性的，则称为受体的拮抗剂；兼有激动作用和拮抗作用的称为部分激动剂。配体是对受体具有选择性结合能力的生物活性物质。外源化合物既可模拟内源性配体产生激动效应，也可阻断内源配体与受体的结合。此外，外源化合物还可作为别构剂，作用于配体结合位点以外的受体大分子部位，对配体与受体的相互作用进行调节。外源化合物既可模拟内源性配体产生激动效应，也可阻断内源配体与不同的学科对受体概念有不同认识，细胞生物学认为受体是能识别内源性配体的细胞表面或细胞内大分子。药理学和毒理学认为配体不局限于内源性配体，凡能识别外源化合物特异结合位点的皆可称为受体，尚未发现内源性配体的受体，称“孤儿受体”(orphanreceptor)，如芳烃受体。实际上，正是对这类受体的深入研究，推进了对受体生理作用及其分子机制的认识，最终将发现其内源性配体。不同的学科对受体概念有不同认识，受体的特性特异性饱和性高亲和性可逆性受体的特性特异性特异性一种受体只能与特定的某配体相结合，即受体对配体是有选择性的，这种选择性是由受体和配体的分子结构决定的，只有与受体蛋白结合部位相适应的配体才能与受体发生相互作用。有的配体具有光学异构体，与受体的结合也具有立体专一性。特异性饱和性配体与受体结合达到最大程度后，其结合量不再随配体浓度增高而加大。尽管不同细胞中受体的数目相差很大，但在特定细胞中的数目则较为恒定。由于受体数目的有限性，因此，当受体与配体结合达到平衡时，必然要表现出结合的可饱和性。饱和性

高亲和性亲和性表示配体与受体结合的牢固程度。受体与配体之间的相互作用应具有高亲和性，即占据受体结合部位所需的配体浓度要低，才能保证结合的专一性。亲和力较高的配体只需较小的剂量即可产生较强的生理效应，因此，通过比较一系列配体与受体结合的亲和力，可以预测各个配体产生生理效应的强度。高亲和性可逆性配体与受体结合形成的复合物是可以解离的，也可被其他亲和力较高的配体所置换。由于受体与配体的结合是通过氢键、离子键、分子间作用力等实现的，因此，其结合是可逆的。复合物解离后释放出的是配体的原形，与酶促反应生成的代谢产物是不同的。可逆性受体的功能：介导物质跨膜运输(受体介导的内吞作用)信号转导：受体的激活（activation）（级联反应）；受体失敏（desensitization）关闭反应、减量调节（down-regulation）降低反应。受体的功能：受体的分类及其基本作用原理长期以来，一直存在着多种受体分类方法，根据配体来源分类(如各种内源性和外源性配体的受体)根据配体的化学性质分类(如肽类、胺类、甾体物质等受体)目前，一般按照受体在细胞内的定位和受体的信号转导机制将受体分为四类。受体的分类及其基本作用原理配体门控离子通道型受体

G蛋白偶联受体具有酪氨酸激酶活性的受体细胞表面受体

细胞内受体细胞表面受体细胞内受体配体门控离子通道型受体(ion-channel-linkedreceptor)

这类受体实际上是由多条肽链组成的跨膜蛋白质，不同的蛋白亚单位相互构成离子通道。当配体与此种受体结合时，可使跨膜蛋白质发生构型改变，离子通道转为开放状态，膜通透性增加，进而引起特定离子的跨膜转运，其结果是改变细胞膜两侧的离子浓度，产生相应的生理效应。配体门控离子通道型受体受体与分子毒理学课件乙酰胆碱N受体（260KD）外周型：5个亚基组成（2）调节主要为亚基变化通道开启：Na+内流，K+外流，膜去极化。乙酰胆碱N受体（260KD）G蛋白偶联受体(G-protein-linkedreceptor,GPLR)

许多配体与受体(如神经递质受体)结合后，需要通过鸟嘌呤核苷酸结合蛋白(G蛋白)的偶联作用才能调节受体效应器的反应。这种G蛋白偶联受体均以一条肽链形成七个跨膜区段，膜外结合位点对配体的识别可引起膜内G蛋白的活化，从而激活或抑制特定的酶，引起细胞内第二信使系统的改变，产生最终的生理效应。G蛋白偶联受体受体与分子毒理学课件受体与分子毒理学课件具有酪氨酸激酶活性的受体

(receptortyrosinekinases，RTKs)

许多生长因子，如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、来源于血小板的生长因子等，与细胞表面受体结合后，通过胞内信号转导而调节细胞的生长和分化。这类受体实际上是由一些酪氨酸激酶所组成的，其结构包括细胞外的配体结合位点、单个跨膜区段和胞浆内具有酪氨酸激酶活性的结构域。具有酪氨酸激酶活性的受体生长因子等激动剂与相应膜受体的结合导致受体的内在化，并与周围的受体形成二聚体复合物。受体的二聚化引起自身酪氨酸残基的磷酸化，从而激活受体的酪氨酸激酶活性，引发胞浆内一系列级联蛋白磷酸化，这些信号分子可以将胞外的信息逐级传递至细胞核内，调节相关基因的表达。生长因子等激动剂与相应膜受体的结合导致受体的内在化，并与周围受体与分子毒理学课件受体与分子毒理学课件受体与分子毒理学课件细胞内受体以上三类受体均为细胞表面受体，主要与难于进入细胞的配体发生相互作用。而细胞内受体是指一类具有脂溶性的配体，如肾上腺皮质激素、性激素、维生素D3等甾体激素，能自由地通过脂质细胞膜，与其相互作用而产生生理效应的胞内受体。细胞内受体（A）细胞内受体蛋白作用模型;（B）几种胞内受体蛋白超家族成员（A）细胞内受体蛋白作用模型;（B）几种胞内受体蛋白超家族成受体与分子毒理学课件受体检测的两种方法(一）放射配体结合试验1．放射配体结合试验早期对受体的研究主要采用间接的观测方法，即观察公认的与受体有关的生理功能变化。由于放射性标记配体的应用，已经能够在体外分析化学物与受体的直接作用，放射配体结合试验已成为对受体定量检测的基本方法。受体检测的两种方法(一）放射配体结合试验通过放射结合试验，不仅可以获得配体与受体结合反应的基本特性，也能了解特定受体在体内的分布、发生和发展的变化规律。受体结合反应与酶促反应相类似，经典的占领学说同样适用于配体与受体的结合反应。通过放射结合试验，不仅可以获得配体与受体结合反应该学说认为：配体与受体的结合是可逆的，这种结合属于单纯的双分子结合，在一定的条件下，受体-配体复合物可解离为各自的单分子；所有受体具有同等的亲和力，配体-受体复合物的形成不改变其他游离受体对配体亲和力的大小；

受体结合量与其生物效应成正比，当有限数量的受体与配体结合达到饱和时，所产生的生物效应最大；配体在结合反应中不被代谢，反应体系中配体仅以两种形式存在，即与受体结合的配体和游离的配体。该学说认为：放射配体结合试验的一般实验程序为：选择特定受体含量较高的器官组织或细胞，制备受体的粗提物或纯化物；选择高比活性的标记配体，与含有受体的制备物在适宜的条件下温育；采用适当的分离方法(如过滤、离心、层析等)，获得与受体结合的标记配体；根据不同的实验设计，计算放射结合试验参数，可以获得不同的速率常数和亲和常数。放射配体结合试验的一般实验程序为：2.放射受体结合试验与受体的调节受体的调节在保持机体内环境的相对稳定性上发挥着重要的作用，机制比较复杂，涉及多种细胞或分子水平的调节作用，但放射受体结合试验可以从受体调节的最终结果和受体结合量的改变反映出各种因素对受体的调节作用，结果直观、可靠，常用于分析外源化合物对受体的调节作用。2.放射受体结合试验与受体的调节上行调节：受体结合试验可以反映外源化合物对特定受体的调节作用作如果这种效应表现为受体结合量的增加，称为上行调节或受体的增敏作用。上行调节通常是通过增加相关受体的基因表达来实现的，例如在神经系统中，突触传递的减弱可使靶神经元上的有关受体呈代偿性增加。上行调节：受体结合试验可以反映外源化合物对特定受体的调节作用下行调节：如果配体与受体的相互作用导致受体结合量的减少，则称为下行调节或受体的脱敏作用。下行调节的机制不同于上行调节，这是由于配体与受体的结合促使受体发生内移或使受体隐没，其结果是减少受体与配体的接触。因此，在长期接触外源化合物的情况下，机体反应的敏感性有可能降低，出现对化学物的耐受现象。下行调节：如果配体与受体的相互作用导致受体结合量的减少，则称(二）差异基因表达的检测基因的差异表达在细胞的生长、发育以及细胞的损伤、死亡等各种生命现象中扮演着极其重要的角色，一种细胞不同于另一种细胞，在很大程度上正是由于所表达的基因不同。因此，基因表达的改变必然会导致细胞功能的异常。(二）差异基因表达的检测研究基因的差异表达不仅可以阐明特定基因的功能，同时可以分析外界因素(物理性和化学性)与特定基因的关系。许多外源化合物可以通过特定受体的介导作用，最终导致基因表达的改变。因此，分析基因的差异表达对于阐明受体介导的毒性作用机制具有重要意义。研究基因的差异表达不仅可以阐明特定基因的功能，同时可以分析外第二节几种细胞内受体与外源化合物的毒作用机制卤代芳烃与芳烃受体过氧化物酶体增殖剂及其激活受体雌激素干扰物与雌激素受体抗雄激素与雄激素受体第二节几种细胞内受体与卤代芳烃与芳烃受体受体是通过与外源化合物相互作用，改变信号传递过程，来干扰细胞功能的。有的受体生理功能及其内源性配体已经明确，有的目前还未发现其内源性配体；但外源化合物可以作为激动剂或拮抗剂影响其功能，因此便以化学物来命名这类受体，如芳烃受体。受体是通过与外源化合物相互作用，改变信号传递过程，来干扰细卤代芳烃与芳烃受体卤代芳烃是广泛存在的环境污染物，如二恶英、多氯联苯等,其在环境中难于降解，且脂溶性极高，易产生生物蓄积和生物放大作用。卤代芳烃的健康危害包括促癌作用、致畸作用、免疫毒性、皮肤毒性、酶活性诱导、干扰内分泌平衡以及影响细胞的生长、分化等效应。尽管此类效应具有多样性，且有动物品系和组织器官的特异性，但其分子作用机制具有共性，即诱导基因的表达。卤代芳烃与芳烃受体卤代芳烃是广泛存在的环境污染物，如

具有代表性的是外源化合物代谢酶的基因表达，代谢酶包括有：细胞色素P4501A1、1B1、谷胱甘肽S-转移酶、苯醌还原酶、醛脱氢酶-3、UDP-葡萄糖醛酸内酯基转移酶-6等。卤代芳烃通过与胞浆中一种受体蛋白高亲和地结合而导致生物学效应，称这种受体为芳烃受体(Ah受体)。

具有代表性的是外源化合物代谢酶的基因表达，代谢酶（一）芳烃受体的配体外源性配体通过被动扩散进入细胞，与芳烃受体结合。目前发现的具有高亲和力的芳烃受体的配体均为平面的疏水性分子，其结构能适应受体结合位点的袋状结构，最大不超过1.4nm×l.2nm×0.5nm。一些结构上与经典配体不同的化学物质，也能激活芳烃受体，诱导细胞色素P4501A1，但与受体的亲和力并不高,如苯并咪唑类药物。推测很可能存在芳烃受体的天然配体或内源性配体。（一）芳烃受体的配体外源性配体通过被动扩散进入细胞，（二）芳烃受体的结构

细胞中的芳烃受体复合物(含两分子热休克蛋白，hsp90)是以四聚体的形式存在的。hsp90作为一种侣伴蛋白(chaperone)，能使芳烃受体蛋白保持特定的折叠状态，以适应与配体的结合。因此，hsp90是芳烃受体发挥正常生理功能所必需的。（二）芳烃受体的结构细胞中的芳烃受体复合物(含在芳烃受体的氨基端可能还存在一阻抑物区域，该区域的缺乏将导致芳烃受体与核转运蛋白二聚体直接与DNA结合，而不需要激动剂的参与，即所谓的组成性结合(constitutivebinding)。在芳烃受体的羧基端，具有富含谷氨酰胺的反式激活结构域，参与芳烃受体介导的基因转录激活过程。在芳烃受体的氨基端可能还存在一阻抑物区域，该区域的缺乏将导致（三）芳烃受体对细胞色素P4501A1的诱导

卤代芳烃类或多环芳烃类与胞浆内芳烃受体结合后，释放出hsp90及其他蛋白，暴露芳烃受体中与核内转运有关的结构域，促使配体-芳烃受体复合物向胞核内转移。进入核内后受体复合物与位于核内的核转运蛋白ARNT形成二聚体，该结构有利于与DNA形成稳定的结合。但ARNT并未参与芳烃受体的核转运，与其名称并不符合。（三）芳烃受体对细胞色素P4501A1的诱导卤配体-芳烃受体ARNT复合物与CYPlAl基因上游的“二恶英反应元件”(DREs)结合，可激活附近的启动子，增强CYPlAl基因的转录。一般认为，芳烃受体复合物与DRE的结合可以使DNA发生扭曲，消除核小体对启动子的抑制作用，结果使基因转录增加。配体-芳烃受体ARNT复合物与CYPlAl基因上

Rb蛋白对细胞生长的抑制作用需其他蛋白参与，含有LXCXE序列的某些蛋白可与Rb蛋白的A／B袋状结构结合，由于芳烃受体和ARNT均含有bHLH结构域、芳烃受体还具有保守的LXCXE基元序列，因此芳烃受体很有可能作用于Rb蛋白。LXCXE序列位于芳烃受体的配体结合区域，推测配体的结合改变芳烃受体的构型，暴露出LXCXE序列，进而与Rb蛋白结合，共同参与调节细胞周期的进程。Rb蛋白对细胞生长的抑制作用需其他蛋白参与，含有过氧化物酶体增殖剂及其激活受体

过氧化物酶体(peroxisome)是一种外被单层膜的细胞器，比其他细胞器发现较晚，除哺乳动物红细胞外，普遍存在于各种真核细胞中。过氧化物酶体除含有线粒体中的脂肪酸β-氧化系统外，还含有与氧代谢有关的酶，如过氧化氢酶。过氧化物酶体的数量、大小及酶组成随组织不同而异，其过氧化酶可氧化长链脂肪酸。过氧化物酶体增殖剂及其激活受体过氧化物酶体(per（一）过氧化物酶体增殖剂

某些化学物质暴露能引起动物机体细胞的过氧化物酶体数量增加，我们把这些化学物质称为“过氧化物酶体增殖剂”(peroxisomeproliferator，PP)。PP除引起过氧化物酶体增殖外，可诱导啮齿类过氧化物酶体中的酶发生改变，使其标志酶(过氧化氢酶)升高，还可引起含氮化合物代谢的关键酶(尿酸氧化酶)活性升高20-30倍。（一）过氧化物酶体增殖剂某些化学物质暴露能引起动

过氧化物酶体增殖剂约有百余种，包括脂肪酸衍生物、邻苯二甲酸酯、某些除草剂、药物及相关激素。过氧化物酶体增殖剂的致癌活性与其促进过氧化物酶体增殖的作用明显相关，其主要靶器官是肝脏。此外，过氧化物酶体增殖剂对睾丸、甲状腺、肾脏、肠、肾上腺、心脏和褐色脂肪组织也同样有作用，引起形态结构和生化功能的变化。过氧化物酶体增殖剂约有百余种，包括脂肪酸衍生物、（二）过氧化物酶体增殖剂激活受体结构不同的PP能激活同一类受体，称为过氧化物酶体增殖剂激活受体(peroxisomeproliferator-activatedreceptor

PPAR)．PPAR属于核受体超家族，其结构与该家庭的其他受体（如类固醇激素受体）相同。类固醇被分泌出来以后，进入血液与血浆中的运载蛋白结合并被输送到靶细胞，与靶细胞内的高亲和力的激素受体特异性地结合。结合了配体的受体就有了与DNA反应的能力，这个过程称之为激活。（二）过氧化物酶体增殖剂激活受体结构不同的PP能激活同一类受

各种类型的类固醇受体都有一个共同的结构-高度保守的中央锌指蛋白区，使受体结合在特定的DNA序列上，从而激活靶基因的转录。在这个保守的DNA结合区，少数几个氨基酸的微小变化决定着识别哪个DNA元件、最终那个靶基因被受体激活。由几十个基因编码的这类受体(包括孤儿受体)，能与大量的小分子(如中间代谢产物、外源性活性物质)相结合，调节某些靶基因的表达。各种类型的类固醇受体都有一个共同的结构-高度保守的中央受体与分子毒理学课件

关于类固醇受体的亚细胞定位，目前有两种观点，一是类固醇作用的两步模式，即某些类固醇激素如糖皮质激素进入细胞后首先与胞浆中的特异受体结合并使其激活，再转入核内与DNA发生作用；另一种观点认为，未与类固醇激素结合的受体全部存在于核内，因而不存在受体由胞质到核内的转位作用。关于类固醇受体的亚细胞定位，目前有两种观点，一是

近年来，主要的类固醇激素受体的cDNA均已被克隆和测序，研究证明，它们在结构上是相似的，这样一类反式作用因子或转录调控蛋白家族叫做类固醇激素受体超家族。除了类固醇激素受体外，这个超家族还包括在结构上相似的甲状腺激素受体、维生素D3受体、维甲酸受体及其他一些未发现配体的孤儿受体。近年来，主要的类固醇激素受体的cDNA均已被克隆

PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ几种异构体，大量事实证实PPAR在不同物种间具有同源性。不过，除了PPAR的共同特征以外，这些受体在组织中的表达类型、对不同配体的反应以及某些生理功能方面还存在明显的差异。此外，PPAR在种间和种内存在着某些差异。PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ几

PPAR调节脂肪细胞分化、脂代谢，并具有胰岛素敏感性，在脂和脂蛋白代谢中起着重要作用。PPAR的各同源异构件在功能上存在着很大的差别。例如，细胞培养和小鼠基因表达抑制研究表明，PPARα与脂肪代谢相关。PPARγ在脂肪细胞分化中有一定的作用，PPARγ能使培养的成纤维细胞分化为脂肪细胞，而PPARα则没有这种作用。PPAR调节脂肪细胞分化、脂代谢，并具有胰岛素敏在成人睾丸间质细胞和输精管细胞、生精上皮细胞中，或在减数分裂的精母细胞、精子细胞中均可见PPAR表达，提示PPAR可能与大鼠和人类输精管及睾丸间质细胞的生长和发育有关。在成人睾丸间质细胞和输精管细胞、生精上皮细胞中，内源性配体和外源性配体与PPAR结合产生的效应不完全相同。如抗糖尿病药物BRL49653与PPARγ的结合对药物生物活性有作用，其亲和力很高，但它不是体内的天然化合物，也不可能在脂肪细胞分化过程中取代PPAR-的内源性激活剂。此外，PPARα在过氧化物酶体增殖和PP诱导的脂肪酸降解中起着关键作用。内源性配体和外源性配体与PPAR结合产生的效PPAR基因的变化会影响PPAR的功能进而影响脂肪合成。PPAR基因的多态性与肥胖妇女的严重超重和脂肪量蓄积有关。在生命周期不同的时段内，PPAR的功能是不同的。大鼠在出生后的第一天就明显地观察到PPARmRNA表达的存在，随着机体的发育，PPAR基因的表达也随之升高。PPAR基因的变化会影响PPAR的功能进而影响脂在胚胎形成过程中，PPARα与PPARγ表达得相对晚一些，它们的功能包括诱导脂肪酸代谢和脂肪合成。PPARδ是哺乳动物早期胚胎发育中唯一已知的异构体，推测PPARδ可能在早期胚胎发育中起着某种作用。在成年和未成年大鼠的睾丸中，PPAR的表达均较低，可以被内源性或外源性PP调节。促卵泡成熟激素(follicle-stimulatinghormone，FSH)使PPARmRNA水平升高。在胚胎形成过程中，PPARα与PPARγ表达得相（三）过氧化物酶体增殖剂的作用机制至今已发现的约100余种PP，都能与PPAR结合。通过PPAR产生生物学效应，研究发现在缺乏PPARα的动物体内，祛脂已酸(一种PP)，不能诱导出正常小鼠对PP产生的效应，包括肝大、过氧化物酶体增殖或诱导编码脂肪酸代谢酶类的PPAR靶基因表达。（三）过氧化物酶体增殖剂的作用机制至今已发现的约100余种P

PP与PPAR结合具有以下特点：在细胞培养中，各种PP甚至结构简单的过氧化物酶体增殖剂，如三氯乙酸也能激活PPAR；外源性PP的轻微增加可能引起受体活性显著增加，其增加的幅度比内源性激活剂的效应大得多；PP与PPAR结合具有以下特点：PP与PPAR的相互作用呈线性关系，即使很低浓度的PP也能与PPAR发生作用，此即提示极低剂量的化合物也有其生物学效应；人工合成的羧基化合物并不产生全新的信号，但它们可以模拟已经存在的生理调节信号。它们与内源性PP不同，因为它们的可降解性比内源性化合物差，因此推测，它们产生信号的时间比内源性PP要长得多；PP与PPAR的相互作用呈线性关系，即使很低浓度的PP也能脂代谢的某些中间产物是过氧化物酶体增殖剂，如生理条件下存在的脂肪酸也能激活PPARα。在细胞培养中，那些分解代谢较慢的脂肪酸衍生物，如β-碳被硫原子取代的脂肪酸衍生物更能激活PPAR，它们在体内刺激过氧化物酶体增殖的作用也比其他脂肪酸衍生物强；PPAR与PP结合的特异性比其他类固醇受体与配体的特异性低得多。脂代谢的某些中间产物是过氧化物酶体增殖剂，如生理条件下存在1．PP对脂代谢的调节PP与PPAR结合并将其激活，被PP激活的PPAR同另一种核受体-类维生素AX受体结合形成异二聚体，此二聚体与靶基因DNA上的PPAR反应元件结合，从而调节该基因的表达，这种PPAR反应元件首先在过氧化物酶体β-氧化的关键酶-乙酰CoA氧化酶基因中发现，后来在过氧化物酶体脂肪酸β-氧化途径中的其他基因，以及编码细胞色素P450s的基因中也发现了相似的反应元件。1．PP对脂代谢的调节2．PP对啮齿类的致癌作用PPAR是PP在细胞内的作用靶点，也是PP致癌或肝脏增生的关键调节物。PP的致肝癌活性与它们激活PPAR、调节靶基因的能力相关。PP没有明显的致突变作用，是非遗传毒性致癌物，且只作用于促癌期和进展期。PP通过PPAR改变基因表达而引起某些酶活性的改变，如与脂肪酸β-氧化、ω-羟化有关的酶，从而产生引起细胞损伤和细胞通讯信号分子的改变，最终引起细胞增殖和癌症的发生。2．PP对啮齿类的致癌作用PPAR还能影响细胞分化和增殖过程中的细胞“程序”，PPAR这种作用的典型例子就是在细胞培养中诱导成纤维细胞分化为脂肪细胞。PPAR在其他组织的细胞分化中也有相似的作用。根据目前的观点，细胞分化和增殖改变是癌症发生的重要机制。此外，PPAR还可以调节其他一系列与脂肪代谢无关的基因，现在还不清楚这些作用是否与癌症的发生有关。PPAR还能影响细胞分化和增殖过程中的细胞“程序3．PP与人类健康

目前还难以确定PP对啮齿类的这些有害效应是否也存在于人类，对人类危险度的评价应当考虑：PPAR是否介入PP的有害效应；人类PPAR与啮齿类PPAR的同源程度如何；啮齿类PPAR靶基因和人类PPAR靶基因之间是否具有同源性；外源性PP在人体内是否能达到足以激活PPAR的水平。3．PP与人类健康对人类的危险度评价需要考虑PP对信号转导的影响，虽然人类和啮齿类信号传递途径的一致性很难判断，但在鼠类体内发现的所有PPAR异构体在人类都有其对应物，提示啮齿类和人类的PPAR信号转导是相似的。此外，降脂药物对啮齿类和人群的药理活性提示，大量PP诱导的信号转导，二者是一致的。虽然PP不引起人类的过氧化物酶体变化，但这并不能否认PP对人类具有潜在的有害效应。对人类的危险度评价需要考虑PP对信号转导的影响，虽然人类雌激素干扰物与雌激素受体（一）内分泌干扰物概述所谓“内分泌干扰物”(endocrinedisruptors，EDCs)，是指能模拟或拮抗体内天然激素生理作用的外源化合物。许多环境化学物能模拟或干扰动物体的内分泌机能，这些化学物质对动物的雌激素、甲状腺素、肾上腺素、去甲肾上腺素、睾酮等呈现显著的干扰效应，临床表现以生殖障碍、出生缺陷、发育异常、代谢紊乱以及某些癌症为特征。雌激素干扰物与雌激素受体（一）内分泌干扰物概述所谓“内分泌干根据这些内分泌干扰物干扰内分泌腺／激素的种类的不同，分为环境雌激素、环境抗雄激素、环境甲状腺干扰物等。其多数为脂溶性，半衰期长，可在体内蓄积、浓度增大，从而增大了细胞的生物利用率，且动物和人类的环境EDCs暴露水平可高出体内天然激素的成百上千倍。此外，多种环境雌激素间存在着协同效应，有时可达到单独作用时的1000倍以上。这种协同作用可能有着深远的意义。根据这些内分泌干扰物干扰内分泌腺／激素的种类的（二）雌激素干扰物与雌激素受体的