环境中有害物质对人类遗传的影响

环境中有害物质对人类遗传的影响第1页，共38页，2023年，2月20日，星期日人类医学模式也由单一的"生物医学"转化为"生物－心理－社会医学"模式。科技经济高速发展不断对人类生存环境产生影响，人类也时刻面临环境危害的挑战。过度利用自然资源，工业、农业、生活废弃物的排放，导致生态环境的破坏，大气、土壤、水体均存在不同程度的污染。江河湖泊、近海等水体有机物污染导致富营养化及随后的海洋赤潮、海洋生物的减少，生物多样性的改变，人类面临前所未有的挑战。第2页，共38页，2023年，2月20日，星期日食品添加剂、药品、化学品合成同样污染自然环境，令人震惊的二恶英事件，"疯牛病"，不同原因的食物中毒。农药残留，微生物污染，化肥、农药、兽药、生长调节剂超标。饲料中非法添加激素和生长促进剂及抗微生物制剂引起的细菌耐药等。转基因食品进入人体后，是否影响其他主要基因，能否激活原癌基因，甚至影响人类及其后代的健康？人类到了深刻反省的时刻了。城市化进程加快，人类行为生活方式的改变，城市化导致的人口密集，人口老龄化，流动人口增加。机动车数量的提高，交通伤害增加，生活压力增加导致心理问题及障碍增多，活动量减少。室内装潢及建筑物综合症，烹调油烟，吸烟、饮酒、不良饮食，这些人文、社会及生活行为习惯同样改变着人类的疾病谱。第3页，共38页，2023年，2月20日，星期日经济和贸易的全球化使各种环境有害因素和疾病的流行突破传统地域和空间的限制，新、老传染病的控制更加困难。人类不仅面临各种公共卫生突发事件的挑战，而且受到生物、化学、核放射等恐怖事件的威胁，如艾滋病、埃博拉出血热、O157和甲肝等20多种传染病。先天畸形的发生原因不外遗传因素、环境因素和两者的相互作用。Wilson（1972）综合分析了5次国际出生缺陷讨论会的资料，发现遗传因素引起的出生缺陷占25％，环境因素占10％，遗传因素与环境因素相互作用和原因不明者占65％。

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（一）遗传因素与先天畸形

遗传因素引起的先天畸形包括亲代畸形的血缘传和配子或胚体细胞的染色体畸变及基因突变。

染色体畸变包括1.染色体数目的异常——染色体数目减少可引起先天畸形，常见于单体型。常染色体的单体型胚胎几乎不能存活，性染色体的单体型胚胎约有97％死亡，3％成活，但有畸形，如先天性卵巢发育不全即Turner综合征（45，xo）。染色体数目的增多也可引起畸形，多见于三体型,如21号染色体的三体可引起先天愚型即Down综合征,18号染色体的三体可引起Edward综合征,13号染色体三体可引起Patau综合征,性染色体三体（47，xxy）可引起先天性睾丸发育不全。第5页，共38页，2023年，2月20日，星期日2.染色体结构异常——染色体的结构畸变也可引起畸形，如5号染色体短臂末端断裂缺失可引起猫叫综合征。基因突变的发生次数尽管比染色体畸变多，但多不引起畸形，故因基因突变引起的畸形远比染色体畸变引起的畸形少，主要有软骨发育不全、肾上腺大、小头畸形、无虹膜、多囊肾、皮肤松垂症，睾丸女性化综合征。

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（二）环境因素与先天畸形

环境因素的致畸作用早在本世纪40年代就已被确认，能引起先天畸形的环境因素统为致畸因子。影响胚胎发育的环境有三个方面，即母体周围的外环境、母体的内环境和胚体周围的微环境。这三个层次的环境中引起胚胎畸形的因素均称为环境致畸因子。外环境中的致畸因子有的可穿过内环境和微环境直接作用于胚体，有的则通过改变内环境和微环境而间接作用于胚体。环境致畸因子主要有五类，即生物性致畸因子、物理性致畸因子、致畸性药物、致畸性化学物质和其它致畸因子。

第7页，共38页，2023年，2月20日，星期日1．生物性致畸因子有些致畸微生物可穿过胎盘屏障直接作用于胚体，有些则作用于母体和胎盘，引起母体发热、缺氧、脱水、酸中毒等，或干扰胎盘的转运功能，破坏胎盘屏障，从而间接地影响胚胎发育。目前已经确定对人类胚胎有致畸作用的生物因子有：风疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒、弓形体、梅毒螺旋体等。还有一些病毒，如流行性腮腺炎病毒、流感病毒等，对动物有明显的致畸作用，但对人类有无致畸作用尚未确定。

2．物理性致畸因子目前已确认的对人类有致畸作用的物理因子有射线、机械性压迫和损伤等。另外，高温、严寒、微波等在动物确有致畸作用，但对人类的致畸作用尚证据不足。

第8页，共38页，2023年，2月20日，星期日3．致畸性药物本世纪60年代“反应停事件”后，药物致畸作用引起人们的普遍重视，并对药物进行严格的致畸检测。反应停又名酞胺哌喧酮，60年代在欧洲曾广泛用于治疗妊娠呕吐，结果引起大量残肢畸形儿的出生，酿成了所谓所谓反应停事件。

第9页，共38页，2023年，2月20日，星期日多数抗肿瘤药物有明显的致畸作用，如氨基喋呤可引起无脑、小头及四肢畸形；白血福恩、苯丁酸氮芥、环磷酰胺、6－巯基嘌呤等均能引起多种畸形。某些抗生素也有致畸作用。如孕期大剂量服用四环素可引起胎儿牙釉质发育不全，大剂量应用链霉素可引起先天性耳聋，大剂量应用新生霉素可引起先天性白内障和短指畸形等。第10页，共38页，2023年，2月20日，星期日某些抗惊厥药物，如唑烷、乙内酰脲、三甲双酮；某些治疗精神病的药物，如酚噻嗪、嗅化锂、安非他明；某些抗凝血药，如苄丙酮香豆素、肝素；某些激素，如性激素，均有不同程度的致畸作用，可引起多种畸形，有些药物在动物实验中有明显的致畸作用，但对人类有无致畸作用尚需进一步证实，如苯妥英钠，可的松等。

4．致畸性化学物质在工业：“三废”、农药、食品添加剂和防腐剂中，含有一些有致畸作用的化学物质。目前已经确认对人类有致畸作用的化学物质有：某些多环芳香碳氢化合物，某些亚硝基化合物，某些烷基和苯类化合物，某些农药如敌枯双，某些重金属如铅、砷、镉、汞等。有些化学物质对动物有明显的致畸作用，但对人类胚胎的致畸作用尚待进一步证实。

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5．其它致畸因子汹酒、大量吸烟、缺氧、严重营养不良等均有致畸作用。孕期过量饮酒可引起多种畸形，称胎儿酒精综合征（fetalalcoholsyndrome），其主要表现是发育迟缓、小头、小眼、短眼裂、眼距小等。吸烟的致畸作用越来越受到人们的重视。流行病学调查显示，吸烟者所生的新生儿平均体重明显低于不吸烟者，且吸烟越多其新生儿的体重越轻。第天吸烟不足10支的孕妇，其胎儿出现畸形的危险性增加90％。吸烟引起胎儿畸形主要是由于尼古丁使胎盘血管收缩,胎儿缺血,CO进入胎儿血液并使胎儿缺氧。另外，吸烟所产生的其它有害物质，如氰酸盐，也可影响胎儿的正常发育、吸烟不仅引起胎儿先天畸形，严重者可导致胎儿死亡和流产。

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（三）环境因素与遗传因素在畸形中的相互作用

在畸形的发生中，环境因素与遗传因素的相互作用是非常明显的，这不仅表现在环境致畸因子通过引起染色体畸变和基因突变而导致先天畸形，而且更表现在胚肿的遗传特性，即基因型决定和影响胚胎对致畸因子的易感程度。

第13页，共38页，2023年，2月20日，星期日流行病学调查显示，在同一地区同一自然条件下，同时怀孕的孕妇在一次风疹流行中都受到了感染，但其新生儿有的出现畸形，有的却完全正常。出现这种情况的原因在于，每个胚胎对风疹病毒的易感性不同。决定这种易感性的主要因素是胚体结构和生化特性，而这种结构和生化特性取决于胚体的遗传特性。对致畸因子的种间差异更是如此，如可的松对小白鼠有明显的致畸作用（主要引起腭裂），但对猪、猴等则几乎无致畸作用。人类和其它灵长类动物对反应停非常敏感，可引起残肢畸形，但对灵长目之外的其它哺乳动物几乎无致畸作用。

第14页，共38页，2023年，2月20日，星期日一、环境中有害物质的致突变作用1.概念：突变——机体在有害因素的影响下，细胞核的遗传物质发生变异。染色体畸变——突变发生在染色体，导致染色体的结构和数目的异常。基因突变——突变局限在DNA的某一个片断。

第15页，共38页，2023年，2月20日，星期日2.环境中的有害因素有哪些？1)

物理因素：最常见的紫外线的照射、电离辐射、异物、机械损伤等。前已证实日光与紫外线：易致皮肤癌。部分纤维(石棉,玻璃丝等)：肺或恶性胸膜肿瘤。电离辐射（Ｘ等射线）：皮肤癌，骨肉瘤，肺癌，白血病，甲状腺癌，恶性淋巴瘤。2)

化学因素：有机化合物如：苯系物、醇类、醛类、烷化类物质、甲基汞、五氯酚钠、有机农药等；无机物如：石棉、砷、镍、铬、氧化汞等无机物可通过妊娠中的母体干扰正常胚胎发育过程，使胚胎发育异常而出现先天性畸形，也可直接作用于生殖细胞，影响生殖机能和出生缺陷。3)

生物因素：各种微生物与寄生虫。病毒如：EB病毒，黄曲霉菌、人类乳头状瘤16型与宫颈癌密切相关，乙型肝炎病毒与肝癌发生相关。第16页，共38页，2023年，2月20日，星期日

二、环境中有害物质的致癌作用

1.致癌作用——是指环境有害因素引起或增进正常细胞发生恶性转化并发展成为肿瘤的过程。2.

癌基因——携带致癌遗传信息的基因。3.原癌基因——正常细胞中也存在着在核酸水平及蛋白质产物水平与病毒癌基因高度相似的DNA序列，称为原癌基因。4.肿瘤抑制基因——又称抗癌基因，是指抑制肿瘤细胞的肿瘤性状的表达的基因，只有当它自己不能表达或其基因产物去活化才容许肿瘤性状的表达导致肿瘤发生。第17页，共38页，2023年，2月20日，星期日

三、环境中有害物质的致畸作用

1.

致畸作用——是指环境中有害物质作用于妊娠母体，干扰胚胎的正常发育，引起胚胎结构发育异常，导致新生儿先天性畸形的作用。2.

致畸作用的机制：1）基因突变和染色体畸变2）核酸复制转录及有丝分裂过程受到干扰3）细胞代谢所需的能量、维生素、微量元素、酶等缺乏。

4）细胞膜的正常结构和生理环境发生改变等。第18页，共38页，2023年，2月20日，星期日环境中的典型污染物

第一节环境毒物

能对人类、畜禽、鱼类或其他生物体显示体内毒性的那些环境污染物叫做环境毒物。第19页，共38页，2023年，2月20日，星期日

一、简介

部分毒物是天然生成的，更多的是由人工制造产生的化学污染物，在其生产、运输等过程中散入环境又转入人体或其他生物体内，发作其毒害效应。

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从毒理学角度来看，“毒物”的概念不十分确定，因此认定一种物质是否为毒物是有条件的。如存在形态:As2O3

剧毒；As2O5、As低毒；Cr(III)人体营养物，Cr(VI)毒物；Hg蒸汽态进入人体，剧毒，进入消化道液态汞可排出，Hg(CH3)2

有机态剧毒。第21页，共38页，2023年，2月20日，星期日

如：转移途径蛋白质(分解)→氨基酸（小分子）→（部分分解)NH4+(NH3)→尿素,铵盐→排出（正常人体）

NH3→（转入血液）进入人脑（中毒）第22页，共38页，2023年，2月20日，星期日如：剂量氧气是维持生命的气体，但早产新生儿连续吸氧六小时以上，会造成视网膜损伤导致失明。第23页，共38页，2023年，2月20日，星期日毒物剂量（浓度）根据剂量大小引起毒作用快慢的不同，将毒作用分成急性、慢性和亚急（慢）性三种。急性毒作用一般以半数有效剂量(ED50）或半数有效浓度（EC50）表示，即毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用所需要的毒物的剂量或浓度。确定一化合物是否是毒性的定量标准第24页，共38页，2023年，2月20日，星期日

显然，ED50越小，受试物质的毒性越高。若以死亡率作为毒作用的观察指标，则称为半致死量(LD50)或半致死浓度（LC50）。第25页，共38页，2023年，2月20日，星期日

半致死量（浓度）指经口喂食受试动物,当喂量不大于50mg/kg(体重),而食后48小时内有半数死亡时,则该试物为毒物。如：LD50=50mg/kg第26页，共38页，2023年，2月20日，星期日

气体（或蒸汽态）毒物，如果与空气混合后的浓度不大于2mg/L，而通过呼吸道引入被试动物体内后48h内，有半数死亡时，则可判定该试验气体或蒸汽为毒物。第27页，共38页，2023年，2月20日，星期日二、进入人体的环境毒物

1.

途径饮食：食物→喉,食管→胃→大小肠其中，离子态物质被肠道吸收，通过肠壁进入→血液→心脏→全身各器官（肾脏→排毒，肠道内厌氧菌可分解毒物）不消化的部分在大肠脱水排出。第28页，共38页，2023年，2月20日，星期日

很多情况下,环境毒物能随不洁饮用水进入人体,已检测到饮用水中含有的有毒有机物约1100多种,世界卫生组织调查表明,人类疾病80%以上与饮用水有关,全世界每年有2500万以上的儿童因饮用被污染的水而死亡，因此饮用水的安全性备受世人关注。第29页，共38页，2023年，2月20日，星期日

呼吸大气毒物(气体、蒸汽、颗粒物、气溶胶)进入人体,可直接进入肺部，进一步经过溶于血液进入全身。可吸入颗粒物(PM10)中，大粒子(>2.5µm)滞留在鼻、咽、喉部，可能会排出；细粒子(0.5-2.5µm)进入支气管,可随痰液排出,<0.5µm深入肺部,进入其他器官,毒性大。第30页，共38页，2023年，2月20日，星期日

皮肤成人皮肤约1.8m2，有近10万个毛细孔和近10万根与头皮微血管相连的头发，是毒物进出的通道。皮肤摄入毒物的能力较弱，液态的醇、酚类或某些有机膦杀虫剂易渗入皮肤，而水溶性盐类难渗入皮肤。第31页，共38页，2023年，2月20日，星期日

皮肤能通过氧气、水蒸气、二氧化碳等，具有呼吸功能；固体物质必须先溶于汗液，然后被吸收。第32页，共38页，2023年，2月20