b毒理学原理与方法毒作用机理

b毒理学原理与方法毒作用机理第1页/共42页器官的选择性与器官特定生理生化特征有关：帕金森病实例：1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）

MPTP（度冷丁的杂质）

MPTP

单胺氧化酶BMPDP+

线粒体

MPP+

中枢神经系统星形细胞第2页/共42页

三个层次：

1.初级事件

-生物分子水平损伤

2.次级事件

-细胞水平损伤

3.三级事件

-组织器官病理改变二、对细胞的损伤作用第3页/共42页

1.生物分子氧化损伤

2.共价结合

3.巯基状态的改变

4.酶抑制

5.供血不足（缺氧）？

(一)初级事件第4页/共42页

自由基（freeradical）是指能够独立存在含有奇数电子的任何原子或原子团。类型：不含氧自由基如H、CCI3·、R-S、L·、过度金属离子等。含氧自由基（ROS）如O2ˉ·、·OH、H2O2、LO·、LOO·等。1.生物大分子氧化损伤自由基第5页/共42页

是指带电子含氧自由基和化学性质活泼的含氧非自由基衍生物的一类物质（含氧自由基）。带电子含氧自由基如：O2ˉ·、·OH、LO·、LOO·等。不带电子含氧衍生物如：H2O2、HOCI、对氧化物、氢过氧化物以及环氧化代谢物等。活性氧族（reactiveoxygenspecies，ROS）第6页/共42页①奇数电子在同一轨道里；②顺磁性；③化学反应性极高；④作用半径短；⑤生物半衰期极短（以μs计算）；⑥具有亲核性或亲电子性。自由基的共同特点：第7页/共42页1.笼蔽的自由基

--存在于线粒体内

2.自由的自由基

--存在于胞浆中或细胞外液中

（具有细胞毒性损伤作用）自由基存在形式：第8页/共42页1.细胞正常生理过程产生①酶催化反应；②内源性物质的氧化反应；③内质网或线粒体产生；

2.化学毒物在体内的代谢①化学物分子共价键匀裂；②氧化还原循环中接受一个电子；如：甲萘醌自由基的来源：第9页/共42页第10页/共42页机体抗氧化系统第11页/共42页

氧化应激(Oxidationstress)

指由含氧自由基产生的细胞毒效应如细胞内生物大分子氧化损伤等。产生条件：

1.自由基产生量大于机体的清除能力；

2.机体抗氧化能力降低。

（如酶性抗氧化系统受损）第12页/共42页

包括：脂质分子氧化损伤蛋白质氧化损伤核酸氧化损伤等生物大分子氧化损伤第13页/共42页脂质氧化损伤第14页/共42页蛋白质氧化损伤第15页/共42页核酸氧化损伤第16页/共42页

在毒理学上，是指外源化学物或其代谢产物与机体细胞生物分子的共价结合。包括：与蛋白质结合与核酸结合与脂质结合等2.共价结合作用共价结合第17页/共42页羟基巯基ε-氨基胍基咪唑基等与蛋白质共价结合第18页/共42页与核酸共价结合碱基核糖脱氧核糖磷酸脂第19页/共42页第20页/共42页

GSH还原酶

GSH↓GSSHGSSH+（氧化）

毒物

GSH转移酶

结合物3.巯基状态改变第21页/共42页

胆碱能神经持续兴奋毒蕈碱、烟碱样症状

乙酰胆碱↑乙酸+胆碱（水解）

胆碱脂酶

+

有机磷农药

结合物

4.酶抑制第22页/共42页

缺氧原因：

1.红细胞血红蛋白携带O2的能力↓；如：

CO中毒亚硝酸盐、苯胺、硝基苯中毒

2.缺血缺氧后果：

1.影响细胞内呼吸；

2.细胞膜损坏，膜通透性改变；5.缺氧第23页/共42页1.膜的结构与通透性改变

2.细胞骨架损伤

3.线粒体损伤

4.内质网损伤

5.细胞的能量代谢障碍（ATP合成降低）

6.细胞Ca+稳态紊乱

7.溶酶体不稳定

8.激发细胞凋亡等(二)次级事件第24页/共42页

次级事件的原因与后果次级事件产生原因后果膜结构与通透性改变①毒物致膜脂质氧化②毒物与膜蛋白质结合

如：Hg-SH蛋白质①转运能力↓②膜通透性改变③细胞器膜受损等细胞骨架损伤

毒物与肌动蛋白微丝、中间丝、微管结合①膜不稳定，Ca内流，蛋白酶、磷脂酶与核酶被激活②细胞不能分裂线粒体损伤

释放Ca，细胞内Ca↑

钙稳态紊乱

ATP合成↓内质网损伤

贮存Ca↓，细胞内Ca↑

钙稳态紊乱第25页/共42页

次级事件的原因与后果（续）次级事件产生原因后果ATP消耗

干扰线粒体氧化磷酸化①细胞主动转运↓②氧化磷酸化↓③抑制电子传递④生物合成↓⑤主动分泌与重吸收↓DNA断裂

氧化损伤、烷基化

细胞死亡，细胞不能复制溶酶体受损

水解酶释出

细胞自溶细胞凋亡

毒物激活凋亡诱导因子

细胞死亡Ca稳态紊乱

细胞内Ca↑

钙稳态紊乱现象第26页/共42页第27页/共42页第28页/共42页第29页/共42页第30页/共42页

细胞凋亡（Apoptosis）

1972年，Kerr提出。

概念：

细胞凋亡（Apoptosis）---是指生物机体为了维持内环境的稳定，通过自身的基因调控，使生理上一些不需要的细胞自动有序消亡的过程，亦称为“程序性细胞死亡（ProgrammedCellDeath）”。有人把它描述为“细胞自杀”。

细胞坏死（Necrosis）---是指一种细胞的病死过程，有人把它描述为“细胞他杀”。第31页/共42页

毒物

ROS

DNA损伤线粒体损伤

p53CytCbaxAIFcaspase9

caspase3caspase3

细胞凋亡细胞凋亡机制第32页/共42页细胞凋亡与细胞坏死的主要区别

区别描述细胞凋亡细胞坏死

细胞膜受损、溶解、坏死

（-）（+）

ATP、蛋白质合成（+）（-）细胞第二信号系统（+）（-）

细胞DNA降解呈180～200bp随机降解及其倍数片段局部炎症反应（-）（+）第33页/共42页单细胞凝胶电泳（彗星试验）第34页/共42页DNA电泳梯带图谱第35页/共42页1.脂肪变性

2.水样变性

3.细胞膜起泡

4.坏死与凋亡(三)三级事件（器官组织）第36页/共42页原因：

①抑制细胞排泄脂质（如四环素、嘌呤霉素抑制脂质受体蛋白合成，低密度脂蛋白不能转运出细胞）；

②增加脂质合成（如肼、乙醇等）或摄入；

③降低脂质代谢（如乙醇可降低线粒体脂肪酸的氧化）；1.脂肪变性第37页/共42页

原因：

化学物抑制ATP酶或消耗ATP

K+-Na+ATP酶↓

细胞内Ca+、Na+浓度↑

水份流入细胞

细胞水肿（水样变性）

2.水样变性第38页/共42页

原因：

细胞骨架与细胞膜连接部分受损