1、分子毒理学分子毒理学是在毒理学的发展过程中，受到分子生物学理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，它是从论和技术的促进而发展起来的，它是从分子水平分子水平上研究外上研究外源化合物对生物机体相互作用的一门学科。源化合物对生物机体相互作用的一门学科。p 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，特别是是生物大分子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。效应的相互关系。p 从从分子水平分子水平上表述生物体对外源化合物的效应。上表述生物体
2、对外源化合物的效应。生物大分子（生物大分子（biological macromolecule）通常指核酸（通常指核酸（DNADNA、RNARNA）和蛋白质。）和蛋白质。它们的结构和功能集中表现在它们的结构和功能集中表现在遗传基因遗传基因上，上，一方面一方面涉及有关基因本身的运动规律（涉及有关基因本身的运动规律（DNADNA复制，复制，RNARNA转录、遗传转录、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；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、受体和多种生物则涉及到基因表达的多种产物（包括酶、受体和多种生物
3、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。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分子毒理学正是研究外源化合物对生物大分子生物大分子结构和功能结构和功能的负面影响，从而从本质上阐明毒性机制。的负面影响，从而从本质上阐明毒性机制。?分子毒理学与毒理学其他各学科关系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分子毒理学与医学和药学?生态分子毒理学生态分子毒理学?分子流行病学分子流行病学 分子毒理学将面临巨大的机遇和严峻的挑战，分子毒理学将面临巨大的机遇和严峻的挑战，因因而将取得蓬勃的发展而将取得蓬勃的发展J 在基因测定方面
4、在基因测定方面J 在毒性机制研究方面在毒性机制研究方面J 在药物治疗方面在药物治疗方面受体与配体受体与配体 受体受体是位于细胞膜或细胞内的一些是位于细胞膜或细胞内的一些生物大分子生物大分子，能与能与配体配体(如药物、毒物、神经递质、激素、自身活如药物、毒物、神经递质、激素、自身活性物质等性物质等)相互作用，并转导受体相互作用，并转导受体-配体相互作用的配体相互作用的信号，进而产生相应的生物学效应。信号，进而产生相应的生物学效应。配体是对受体具有选择性结合能力的生物活性物质。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，称为配体与受体特异部位的相互作用
5、，可激活受体的，称为受体受体的激动剂；的激动剂；阻断受体活性的，则称为阻断受体活性的，则称为受体的拮抗剂；受体的拮抗剂；兼有激动作用和拮抗作用的称为兼有激动作用和拮抗作用的称为部分激动剂。部分激动剂。外源化合物既可模拟内源性配体产生激动效应，也可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，外源化合物还可阻断内源配体与受体的结合。此外，外源化合物还可作为作为别构剂，别构剂，作用于配体结合位点以外的受体大分子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。部位，对配体与受体的相互作用进行调节。不同的学科对受体概念有不同认识，不同的学科对受体
6、概念有不同认识，细胞生物学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。大分子。药理学和毒理学药理学和毒理学认为配体不局限于内源性配体，认为配体不局限于内源性配体，凡能凡能识别外源化合物特异结合位点的皆可称为受体，识别外源化合物特异结合位点的皆可称为受体，尚未发现内源尚未发现内源性配体的受体，称性配体的受体，称“孤儿受体孤儿受体”(orphanreceptor(orphanreceptor)，如芳烃受如芳烃受体。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
7、的认识，最终将发现其内源性配体。及其分子机制的认识，最终将发现其内源性配体。特异性特异性 饱和性饱和性 高亲和性高亲和性 可逆性可逆性 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有选择性的择性的，这种选择性是由受体和配体的，这种选择性是由受体和配体的分子结构分子结构决定的，只决定的，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。一性。乙酰胆碱乙酰胆碱N N受
8、体（受体（260KD260KD）外周型：外周型：5 5个亚基组成（个亚基组成（2 2）调节主要为调节主要为 亚基变化亚基变化通道开启：通道开启：NaNa+内流，内流，K K+外流，外流，膜去极化。膜去极化。(receptor tyrosine kinases，RTKs)具有代表性的是外源化合物代谢酶的基因表达，代谢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：细胞色素酶包括有：细胞色素P4501A1、1B1、谷胱甘肽、谷胱甘肽S-转移转移酶、苯醌还原酶、醛脱氢酶酶、苯醌还原酶、醛脱氢酶-3、UDP-葡萄糖醛酸内酯葡萄糖醛酸内酯基转移酶基转移酶-6等。卤代芳烃通过与胞浆中一种受体蛋白高
9、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，称这种受体为亲和地结合而导致生物学效应，称这种受体为芳烃受体芳烃受体(Ah受体受体)。配体配体-芳烃受体芳烃受体ARNT复合物与复合物与CYPlAl基因上游的基因上游的“二恶英反应元件二恶英反应元件”(DREs)结合，可激活附近的启动结合，可激活附近的启动子，增强子，增强CYPlAl基因的转录。一般认为，芳烃受体复基因的转录。一般认为，芳烃受体复合物与合物与DRE的结合可以使的结合可以使DNA发生扭曲，消除核小体发生扭曲，消除核小体对启动子的抑制作用，结果使基因转录增加。对启动子的抑制作用，结果使基因转录增加。Rb蛋白对细胞生长
10、的抑制作用需其他蛋白参与，蛋白对细胞生长的抑制作用需其他蛋白参与，含有含有LXCXE序列的某些蛋白可与序列的某些蛋白可与Rb蛋白的蛋白的AB袋状袋状结构结合，由于芳烃受体和结构结合，由于芳烃受体和ARNT均含有均含有bHLH结构结构域、芳烃受体还具有保守的域、芳烃受体还具有保守的LXCXE基元序列，因此基元序列，因此芳烃受体很有可能作用于芳烃受体很有可能作用于Rb蛋白。蛋白。LXCXE序列位于序列位于芳烃受体的配体结合区域，芳烃受体的配体结合区域，推测配体的结合改变芳烃推测配体的结合改变芳烃受体的构型，暴露出受体的构型，暴露出LXCXE序列，进而与序列，进而与Rb蛋白结蛋白结合，合，共同参与调
11、节细胞周期的进程。共同参与调节细胞周期的进程。过氧化物酶体过氧化物酶体(peroxisome)是一种外被单层膜的是一种外被单层膜的细胞器，细胞器，比其他细胞器发现较晚，除哺乳动物红细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除含有线粒体中的脂肪酸-氧化系统外，还含有与氧化系统外，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。可氧化长链脂肪
12、酸。某些化学物质暴露能引起动物机体细胞的过氧化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物酶体数量增加，我们把这些化学物质称为“过氧化过氧化物酶体增殖剂物酶体增殖剂”(peroxisome proliferator，PP)。PP除引起过氧化物酶体增殖外，可诱导啮齿类过氧化物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，使其标志酶酶体中的酶发生改变，使其标志酶(过氧化氢酶过氧化氢酶)升高，升高，还可引起含氮化合物代谢的关键酶还可引起含氮化合物代谢的关键酶(尿酸氧化酶尿酸氧化酶)活性活性升高升高20-30倍。倍。结构不同的结构不同的PP能激
13、活同一类受体，称为过氧化物酶体增殖剂能激活同一类受体，称为过氧化物酶体增殖剂激活受体激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor PPAR)PPAR属于属于核受体超家族，核受体超家族，其结构与该家庭的其他受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。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结合了配体的受体就
14、有了与了与DNA反应的能力，这个过程称之为激活。反应的能力，这个过程称之为激活。各种类型的类固醇受体都有一个共同的结构各种类型的类固醇受体都有一个共同的结构-高度保高度保守的中央锌指蛋白区守的中央锌指蛋白区，使受体结合在特定的，使受体结合在特定的DNA序列序列上，从而激活靶基因的转录。在这个保守的上，从而激活靶基因的转录。在这个保守的DNA结合结合区，区，少数几个氨基酸的微小变化决定着识别哪个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。元件、最终那个靶基因被受体激活。由几十个基因编由几十个基因编码的这类受体码的这类受体(包括孤儿受体包括孤儿受体)，能与大量的小分
15、子，能与大量的小分子(如如中间代谢产物、外源性活性物质中间代谢产物、外源性活性物质)相结合，调节某些靶相结合，调节某些靶基因的表达。基因的表达。关于类固醇受体的亚细胞定位，目前有两种观点，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糖皮质激素进入细胞后首先与胞浆中的特异受体结进入细胞后首先与胞浆中的特异受体结合并使其激活，再转入核内与合并使其激活，再转入核内与DNA发生作用；发生作用；另一另一种观点认为，未与类固醇激素结合的受体全部存在种观点认为，未与类固醇激素结合的受体全部存在于核内，于核内，因
16、而不存在受体由胞质到核内的转位作用。因而不存在受体由胞质到核内的转位作用。近年来，主要的类固醇激素受体的近年来，主要的类固醇激素受体的cDNA均已被克隆均已被克隆和测序，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反式作用因子或转录调控蛋白家族叫做类固醇激素受体类固醇激素受体超家族。超家族。除了类固醇激素受体外，这个超家族还包括在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结构上相似的甲状腺激素受体、维生素甲状腺激素受体、维生素D3受体、维甲酸受体、维甲酸受体受体及其他一些未发现配体的及其他一些未发现配体的孤
17、儿受体。孤儿受体。PPAR包括包括PPAR、PPAR和和PPAR几种异构体，几种异构体，大量事实证实大量事实证实PPAR在不同物种间具有同源性。不过，在不同物种间具有同源性。不过，除了除了PPAR的共同特征以外，这些受体在组织中的表的共同特征以外，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，存在明显的差异。此外，PPAR在种间和种内存在着在种间和种内存在着某些差异。某些差异。PPAR调节脂肪细胞分化、脂代谢，并具有胰岛素调节脂肪细胞分化、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。敏感性，
18、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，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，细胞培养和小鼠基因表达抑制研究表明，PPAR与脂与脂肪代谢相关。肪代谢相关。PPAR在脂肪细胞分化中有一定的作用，在脂肪细胞分化中有一定的作用，PPAR能使培养的成纤维细胞分化为脂肪细胞，而能使培养的成纤维细胞分化为脂肪细胞，而PPAR则没有这种作用。则没有这种作用。在成人睾丸间质细胞和输精管细胞、生精上皮细胞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、精子细胞中均可见中，或在减数分裂的精母细胞、精子
19、细胞中均可见PPAR表达，提示表达，提示PPAR可能与大鼠和人类输精管及睾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。丸间质细胞的生长和发育有关。内源性配体和外源性配体与内源性配体和外源性配体与PPAR结合产生的效应不完结合产生的效应不完全相同。如抗糖尿病药物全相同。如抗糖尿病药物BRL49653与与PPAR的结合对药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合物，也不可能在脂肪细胞分化过程中取代PPAR-的内源性的内源性激活剂。此外，激活剂。此外，PPAR在过氧化物酶体增殖
20、和在过氧化物酶体增殖和PP诱导的脂诱导的脂肪酸降解中起着关键作用。肪酸降解中起着关键作用。PPAR基因的变化会影响基因的变化会影响PPAR的功能进而影响脂的功能进而影响脂肪合成。肪合成。PPAR基因的多态性与肥胖妇女的严重超重和基因的多态性与肥胖妇女的严重超重和脂肪量蓄积有关。脂肪量蓄积有关。在生命周期不同的时段内，在生命周期不同的时段内，PPAR的功能是不同的。的功能是不同的。大鼠在出生后的第一天就明显地观察到大鼠在出生后的第一天就明显地观察到PPAR mRNA表达的存在，随着机体的发育，表达的存在，随着机体的发育，PPAR基因的表达也随基因的表达也随之升高。之升高。在胚胎形成过程中，在胚胎
21、形成过程中，PPAR与与PPAR表达得相对晚一表达得相对晚一些，它们的功能包括诱导脂肪酸代谢和脂肪合成。些，它们的功能包括诱导脂肪酸代谢和脂肪合成。PPAR是哺乳动物早期胚胎发育中唯一已知的异构体，推测是哺乳动物早期胚胎发育中唯一已知的异构体，推测PPAR可能在早期胚胎发育中起着某种作用。在成年和未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，成年大鼠的睾丸中，PPAR的表达均较低，可以被内源性的表达均较低，可以被内源性或外源性或外源性PP调节。促卵泡成熟激素调节。促卵泡成熟激素(follicle-stimulating hormone，FSH)使使PPAR mRNA水平升高。
22、水平升高。至今已发现的约至今已发现的约100余种余种PP，都能与，都能与PPAR结合。通过结合。通过PPAR产生生物学效应，研究发现在缺乏产生生物学效应，研究发现在缺乏PPAR的动物体内，的动物体内，祛脂已酸祛脂已酸(一种一种PP)，不能诱导出正常小鼠对，不能诱导出正常小鼠对PP产生的效应，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。靶基因表达。PP与与PPAR结合具有以下特点：结合具有以下特点：在细胞培养中，各种在细胞培养中，各种PP甚至结构简单的过氧化物酶体增殖甚至结构简单的过氧化物酶体增殖剂，如三
23、氯乙酸也能激活剂，如三氯乙酸也能激活PPAR；外源性外源性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；的幅度比内源性激活剂的效应大得多；PP与与PPAR的相互作用呈线性关系，即使很低浓度的的相互作用呈线性关系，即使很低浓度的PP也也能与能与PPAR发生作用，此即提示极低剂量的化合物也有其生发生作用，此即提示极低剂量的化合物也有其生物学效应；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。它们与内源性模拟已经存在的生理调节信号。它
24、们与内源性PP不同，因为不同，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号的时间比内源性PP要长得多；要长得多；脂代谢的某些中间产物是过氧化物酶体增殖剂，如生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理条件下存在的脂肪酸也能激活PPAR。在细胞培养中，。在细胞培养中，那些分解代谢较慢的脂肪酸衍生物，如那些分解代谢较慢的脂肪酸衍生物，如-碳被硫原子取碳被硫原子取代的脂肪酸衍生物更能激活代的脂肪酸衍生物更能激活PPAR，它们在体内刺激过，它们在体内刺激过氧化物酶体增殖的作用也比其他脂肪
25、酸衍生物强；氧化物酶体增殖的作用也比其他脂肪酸衍生物强；PPAR与与PP结合的特异性比其他类固醇受体与配体的结合的特异性比其他类固醇受体与配体的特异性低得多。特异性低得多。1PP对脂代谢的调节对脂代谢的调节 PP与与PPAR结合并将其激活，被结合并将其激活，被PP激活的激活的PPAR同另一种核受体同另一种核受体-类类维生素维生素AX受体结合形成异二聚体，此二聚体与靶基因受体结合形成异二聚体，此二聚体与靶基因DNA上的上的PPAR反应元件结合，从而调节该基因的表达，这种反应元件结合，从而调节该基因的表达，这种PPAR反应元件首先在反应元件首先在过氧化物酶体过氧化物酶体-氧化的关键酶氧化的关键酶-
26、乙酰乙酰CoA氧化酶基因中发现，后来在过氧化酶基因中发现，后来在过氧化物酶体脂肪酸氧化物酶体脂肪酸-氧化途径中的其他基因，以及编码细胞色素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。的基因中也发现了相似的反应元件。2PP对啮齿类的致癌作用对啮齿类的致癌作用 PPAR是是PP在细胞内的作用靶点，也是在细胞内的作用靶点，也是PP致癌或肝脏增生的关键调致癌或肝脏增生的关键调节物。节物。PP的致肝癌活性与它们激活的致肝癌活性与它们激活PPAR、调节靶基因的能力相关。、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，且只作用于促癌没有明显的致突变作
27、用，是非遗传毒性致癌物，且只作用于促癌期和进展期。期和进展期。PP通过通过PPAR改变基因表达而引起某些酶活性的改变，改变基因表达而引起某些酶活性的改变，如与脂肪酸如与脂肪酸-氧化、氧化、-羟化有关的酶，从而产生引起细胞损伤和细胞羟化有关的酶，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。通讯信号分子的改变，最终引起细胞增殖和癌症的发生。PPAR还能影响细胞分化和增殖过程中的细胞还能影响细胞分化和增殖过程中的细胞“程序程序”，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。细胞。PP
28、AR在其他组织的细胞分化中也有相似的作用。根据目前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，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。楚这些作用是否与癌症的发生有关。3PP与人类健康与人类健康 目前还难以确定目前还难以确定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：危险度的评价应当考虑：PPAR是否介入是否介入
29、PP的有害效应；的有害效应；人类人类PPAR与啮齿类与啮齿类PPAR的同源程度如何；的同源程度如何；啮齿类啮齿类PPAR靶基因和人类靶基因和人类PPAR靶基因之间是否具有同源性；靶基因之间是否具有同源性；外源性外源性PP在人体内是否能达到足以激活在人体内是否能达到足以激活PPAR的水平。的水平。对人类的危险度评价需要考虑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异构体在人类都有其对应物
30、，提示啮齿类和人类的PPAR信号转导是相信号转导是相似的。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诱导诱导的信号转导，二者是一致的。虽然的信号转导，二者是一致的。虽然PP不引起人类的过氧化物酶体变化，不引起人类的过氧化物酶体变化，但这并不能否认但这并不能否认PP对人类具有潜在的有害效应。对人类具有潜在的有害效应。所谓所谓“内分泌干扰物内分泌干扰物”(endocrine disruptors，EDCs)，是指能模，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拮抗体内天然激素生理作用的外源化合物。许多环境
31、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。征。根据这些内分泌干扰物干扰内分泌腺激素的种类的不同，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，
32、半衰期长，可在体内蓄积、浓度增大，从而增大了细为脂溶性，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效应，有时可达到单独作用时的1000倍以上。这种协同作用可倍以上。这种协同作用可能有着深远的意义。能有着深远的意义。（二）雌激素干扰物与雌激素受体的作用（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能模拟或拮抗
33、体内天然雌激素的外源化合物叫环境雌激素干扰物。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。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。环境雌激素拮抗物环境雌激素拮抗物 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)(E2)合成等而阻碍雌激素的作用，其作用机制是多种多样的。合成等而阻碍雌激素的作用，其作用机制是多种多样的。第一类，第一类，对雌激素受体具有很强的亲和力，能与对雌激素受体具有很强的亲和力，能与E2竞争雌激竞争雌激素受体，但不能使该受体激活，从而阻碍素受体，但不能使该受体激活，从而阻碍E2通过雌激素受体通
34、过雌激素受体对靶基因的调节作用，如对靶基因的调节作用，如ICl 164 384(农药农药)和它莫西芬和它莫西芬(抗雌抗雌激素药物激素药物)能取代天然配体能取代天然配体E2，竞争性地与雌激素受体结合，竞争性地与雌激素受体结合，并使并使E2-受体复合物诱导基因表达的作用降低。受体复合物诱导基因表达的作用降低。第二类，第二类，可影响雌激素受体的数量或配体受体复合物与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，如靶基因的结合，如TCDD和和PCBs能引起雌激素受体的能引起雌激素受体的下调，削弱靶细胞对下调，削弱靶细胞对E2的反应性，而且通过干扰的反应性，而且通过干扰E2-雌雌激素受体同激素受
35、体同DNA的结合来干扰的结合来干扰E2对基因表达的调节。对基因表达的调节。第三类，第三类，影响雌二醇的合成，如氨基导眠能影响雌二醇的合成，如氨基导眠能(一种芳一种芳香酶抑制剂）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。药物，能阻止睾酮向雌二醇的转变。环境雌激素环境雌激素 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“环境雌激环境雌激素素”。包括：。包括：合成药物，如二乙基乙烯雌酚；合成药物，如二乙基乙烯雌酚；植物雌激素，如异黄酮；植物雌激素，如异黄酮；某些霉菌毒素，如玉米赤霉烯
36、酮；某些霉菌毒素，如玉米赤霉烯酮；环境化学污染物，如多氯联苯、烷基酚、二苯烷烃、有机氯杀环境化学污染物，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虫剂和除草剂以及某些金属(铅、镍）等。铅、镍）等。雌激素受体属于类固醇受体超家族雌激素受体属于类固醇受体超家族，其功能是作为，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。环境雌激素组织分化等。环境雌激素(配体配体)必须进入细胞内，与雌激必须进入细胞内，与雌激素受体结合形成素受体结合形成配体配体-受体复合物受体复合物，以，以二聚体二聚体的形式结合到的形式
37、结合到DNADNA的雌激素反应元件上。在雌激素受体发挥其调节靶基因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转录活性的过程中，雌激素受体的关键氨基酸-丝氨酸残基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。以及一或多个酪氨酸残基的磷酸化起着重要的作用。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。非配体途径。如，用生长因子如，用生长因子(上皮生长因子、类胰岛素生长因子上皮生长因子、类胰岛素生长因子-1-1等等)处理细胞，使雌激受体处理细胞，使雌激受体发生磷酸化发生磷
38、酸化，磷酸化受体进入核内并结合于，磷酸化受体进入核内并结合于DNADNA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，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。录。（三）环境雌激素鉴别方法（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
39、相同，有的方法尚在改进中。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。测试方法是主要的研究方向。要评价某化合物的雌激素活性，需考虑以下几方面：要评价某化合物的雌激素活性，需考虑以下几方面：化合物在环境中的降解和体内的代谢；化合物在环境中的降解和体内的代谢；化合物对靶细胞的生物利用率；化合物对靶细胞的生物利用率；化合物与雌激素受体的亲和力；化合物与雌激素受体的亲和力；化合物对雌激素受体的
40、激活能力。化合物对雌激素受体的激活能力。美国环境保护局美国环境保护局19961996年立法敦促有关机构加快探索环境激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，以评价素化合物的鉴定方案，以评价EDCsEDCs对野生动物和人类的影响。对野生动物和人类的影响。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，及羟化学物质的种类多，包括有机氯、某些除草剂、抗真菌剂，及羟化
41、氟硝酰氨、螺旋内酯固醇、环孕酮乙酸盐、孕酮等。此外，超出氟硝酰氨、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。二甲醇脂等雄性生殖毒物列为环境抗雄激素化学物。环境抗雄激素直接与雄激素受体结合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，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
42、灵、如乙烯菌核灵、DDE、DDT、某些雄激素化合物。、某些雄激素化合物。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 包括包括DDE、DDT等，它们是雄激素受体调节基因的潜在的抑等，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，显著地抑制雄激素结合球蛋白的结合，显著地抑制3H-脱氢睾酮与雄激脱氢睾酮与雄激素受体的结合素受体
43、的结合(25-100)。雄激素受体的磷酸化去磷酸化机制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，活性，如果某种
44、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。则它是活性很强的环境抗雄激素。配体的生物活性与其分子结构有关。根据各种化合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。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从其与雄激素结合的数据和结构-活性关系可以看出，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，分严格，能与多种类固醇、有机氯化合物、某些中间代能与多种类固醇、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
45、相结合。这些化合物的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。危害性尚未确定。环境雄激素干扰物鉴别方法的研究主要方向是探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。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采用在酵母中共同表达雄激素受体和某种酶(如芳如芳香酶香酶)的方法，酵母产生的雄激素受体能激活与雄激的方法，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素反应元件相
46、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。抑制剂和雄激素的新的配体。此外，还有用人类雄激素受体表达载体和小鼠乳腺瘤病此外，还有用人类雄激素受体表达载体和小鼠乳腺瘤病毒毒(MMTV)-)-萤光素酶载体共同转染中国仓鼠卵巢细胞而建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。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。但这些方法均需要进一步的探索和完善。思考题思考题1.1.受体的概念与特性？受体的概念与特性？2.2.受体的分类？受体的分类？3.3.举例阐明细胞内受体与外源化合物的毒作用机制？举例阐明细胞内受体与外源化合物的毒作用机制？
