分子毒理學哈爾濱醫科大學公共衛生學院任銳分子毒理學哈爾濱醫科大學公共衛生學院緒論受體與分子毒理學癌基因與抑癌基因DNA加合物緒論緒論毒理學是研究化學、物理、生物等因素對生物機體的危害及其毒作用機制的科學,是預防醫學的基礎學科,其中以化學性因素的危害最為突出。緒論毒理學是研究化學、物理、生物等因素對生物機體的危害及分子毒理學是在毒理學的發展過程中，受到分子生物學理論和技術的促進而發展起來的，它是從分子水平上研究外源化合物對生物機體相互作用的一門學科。它要探討眾多外源化合物對生物機體組織中的各種分子，特別是生物大分子的作用機制從而闡明外源化合物的分子結構與其毒效應的相互關系。從分子水平上表述生物體對外源化合物的效應。分子毒理學是在毒理學的發展過程中，受到分子生物學理論和技術的生物大分子（biologicalmacromolecule）通常指核酸（DNA、RNA）和蛋白質。它們的結構和功能集中表現在遺傳基因上，一方面涉及有關基因本身的運動規律（DNA復制，RNA轉錄、遺傳密碼的翻譯和基因的表達），它們構成了機體遺傳穩定性的基礎；另一方面則涉及到基因表達的多種產物（包括酶、受體和多種生物因子）的結構和功能，它們是維持機體正常生命活動的物質基礎。分子毒理學正是研究外源化合物對生物大分子結構和功能的負面影響，從而從本質上闡明毒性機制。生物大分子（biologicalmacromolecule分子毒理學與毒理學其他各學科關系分子毒理學與醫學和藥學生態分子毒理學分子流行病學分子毒理學與毒理學其他各學科關系分子毒理學將面臨巨大的機遇和嚴峻的挑戰，因而將取得蓬勃的發展

在基因測定方面在毒性機制研究方面在藥物治療方面分子毒理學將面臨巨大的機遇和嚴峻的挑戰，因而受體與分子毒理學受體與分子毒理學第一節受體的一般概念受體與配體受體的特性受體的分類及其基本作用原理受體檢測的方法第一節受體的一般概念受體與配體受體與配體

受體是位于細胞膜或細胞內的一些生物大分子，能與配體(如藥物、毒物、神經遞質、激素、自身活性物質等)相互作用，并轉導受體-配體相互作用的信號，進而產生相應的生物學效應。受體與配體配體是對受體具有選擇性結合能力的生物活性物質。配體與受體特異部位的相互作用，可激活受體的，稱為受體的激動劑；阻斷受體活性的，則稱為受體的拮抗劑；兼有激動作用和拮抗作用的稱為部分激動劑。配體是對受體具有選擇性結合能力的生物活性物質。外源化合物既可模擬內源性配體產生激動效應，也可阻斷內源配體與受體的結合。此外，外源化合物還可作為別構劑，作用于配體結合位點以外的受體大分子部位，對配體與受體的相互作用進行調節。外源化合物既可模擬內源性配體產生激動效應，也可阻斷內源配體與不同的學科對受體概念有不同認識，細胞生物學認為受體是能識別內源性配體的細胞表面或細胞內大分子。藥理學和毒理學認為配體不局限于內源性配體，凡能識別外源化合物特異結合位點的皆可稱為受體，尚未發現內源性配體的受體，稱“孤兒受體”(orphanreceptor)，如芳烴受體。實際上，正是對這類受體的深入研究，推進了對受體生理作用及其分子機制的認識，最終將發現其內源性配體。不同的學科對受體概念有不同認識，受體的特性特異性飽和性高親和性可逆性受體的特性特異性特異性一種受體只能與特定的某配體相結合，即受體對配體是有選擇性的，這種選擇性是由受體和配體的分子結構決定的，只有與受體蛋白結合部位相適應的配體才能與受體發生相互作用。有的配體具有光學異構體，與受體的結合也具有立體專一性。特異性飽和性配體與受體結合達到最大程度后，其結合量不再隨配體濃度增高而加大。盡管不同細胞中受體的數目相差很大，但在特定細胞中的數目則較為恒定。由于受體數目的有限性，因此，當受體與配體結合達到平衡時，必然要表現出結合的可飽和性。飽和性

高親和性親和性表示配體與受體結合的牢固程度。受體與配體之間的相互作用應具有高親和性，即占據受體結合部位所需的配體濃度要低，才能保證結合的專一性。親和力較高的配體只需較小的劑量即可產生較強的生理效應，因此，通過比較一系列配體與受體結合的親和力，可以預測各個配體產生生理效應的強度。高親和性可逆性配體與受體結合形成的復合物是可以解離的，也可被其他親和力較高的配體所置換。由于受體與配體的結合是通過氫鍵、離子鍵、分子間作用力等實現的，因此，其結合是可逆的。復合物解離后釋放出的是配體的原形，與酶促反應生成的代謝產物是不同的?？赡嫘允荏w的功能：介導物質跨膜運輸(受體介導的內吞作用)信號轉導：受體的激活（activation）（級聯反應）；受體失敏（desensitization）關閉反應、減量調節（down-regulation）降低反應。受體的功能：受體的分類及其基本作用原理長期以來，一直存在著多種受體分類方法，根據配體來源分類(如各種內源性和外源性配體的受體)根據配體的化學性質分類(如肽類、胺類、甾體物質等受體)目前，一般按照受體在細胞內的定位和受體的信號轉導機制將受體分為四類。受體的分類及其基本作用原理配體門控離子通道型受體

G蛋白偶聯受體具有酪氨酸激酶活性的受體細胞表面受體

細胞內受體細胞表面受體細胞內受體配體門控離子通道型受體(ion-channel-linkedreceptor)

這類受體實際上是由多條肽鏈組成的跨膜蛋白質，不同的蛋白亞單位相互構成離子通道。當配體與此種受體結合時，可使跨膜蛋白質發生構型改變，離子通道轉為開放狀態，膜通透性增加，進而引起特定離子的跨膜轉運，其結果是改變細胞膜兩側的離子濃度，產生相應的生理效應。配體門控離子通道型受體受體與分子毒理學課件乙酰膽堿N受體（260KD）外周型：5個亞基組成（2）調節主要為亞基變化通道開啟：Na+內流，K+外流，膜去極化。乙酰膽堿N受體（260KD）G蛋白偶聯受體(G-protein-linkedreceptor,GPLR)

許多配體與受體(如神經遞質受體)結合后，需要通過鳥嘌呤核苷酸結合蛋白(G蛋白)的偶聯作用才能調節受體效應器的反應。這種G蛋白偶聯受體均以一條肽鏈形成七個跨膜區段，膜外結合位點對配體的識別可引起膜內G蛋白的活化，從而激活或抑制特定的酶，引起細胞內第二信使系統的改變，產生最終的生理效應。G蛋白偶聯受體受體與分子毒理學課件受體與分子毒理學課件具有酪氨酸激酶活性的受體

(receptortyrosinekinases，RTKs)

許多生長因子，如表皮生長因子、成纖維細胞生長因子、來源于血小板的生長因子等，與細胞表面受體結合后，通過胞內信號轉導而調節細胞的生長和分化。這類受體實際上是由一些酪氨酸激酶所組成的，其結構包括細胞外的配體結合位點、單個跨膜區段和胞漿內具有酪氨酸激酶活性的結構域。具有酪氨酸激酶活性的受體生長因子等激動劑與相應膜受體的結合導致受體的內在化，并與周圍的受體形成二聚體復合物。受體的二聚化引起自身酪氨酸殘基的磷酸化，從而激活受體的酪氨酸激酶活性，引發胞漿內一系列級聯蛋白磷酸化，這些信號分子可以將胞外的信息逐級傳遞至細胞核內，調節相關基因的表達。生長因子等激動劑與相應膜受體的結合導致受體的內在化，并與周圍受體與分子毒理學課件受體與分子毒理學課件受體與分子毒理學課件細胞內受體以上三類受體均為細胞表面受體，主要與難于進入細胞的配體發生相互作用。而細胞內受體是指一類具有脂溶性的配體，如腎上腺皮質激素、性激素、維生素D3等甾體激素，能自由地通過脂質細胞膜，與其相互作用而產生生理效應的胞內受體。細胞內受體（A）細胞內受體蛋白作用模型;（B）幾種胞內受體蛋白超家族成員（A）細胞內受體蛋白作用模型;（B）幾種胞內受體蛋白超家族成受體與分子毒理學課件受體檢測的兩種方法(一）放射配體結合試驗1．放射配體結合試驗早期對受體的研究主要采用間接的觀測方法，即觀察公認的與受體有關的生理功能變化。由于放射性標記配體的應用，已經能夠在體外分析化學物與受體的直接作用，放射配體結合試驗已成為對受體定量檢測的基本方法。受體檢測的兩種方法(一）放射配體結合試驗通過放射結合試驗，不僅可以獲得配體與受體結合反應的基本特性，也能了解特定受體在體內的分布、發生和發展的變化規律。受體結合反應與酶促反應相類似，經典的占領學說同樣適用于配體與受體的結合反應。通過放射結合試驗，不僅可以獲得配體與受體結合反應該學說認為：配體與受體的結合是可逆的，這種結合屬于單純的雙分子結合，在一定的條件下，受體-配體復合物可解離為各自的單分子；所有受體具有同等的親和力，配體-受體復合物的形成不改變其他游離受體對配體親和力的大小；

受體結合量與其生物效應成正比，當有限數量的受體與配體結合達到飽和時，所產生的生物效應最大；配體在結合反應中不被代謝，反應體系中配體僅以兩種形式存在，即與受體結合的配體和游離的配體。該學說認為：放射配體結合試驗的一般實驗程序為：選擇特定受體含量較高的器官組織或細胞，制備受體的粗提物或純化物；選擇高比活性的標記配體，與含有受體的制備物在適宜的條件下溫育；采用適當的分離方法(如過濾、離心、層析等)，獲得與受體結合的標記配體；根據不同的實驗設計，計算放射結合試驗參數，可以獲得不同的速率常數和親和常數。放射配體結合試驗的一般實驗程序為：2.放射受體結合試驗與受體的調節受體的調節在保持機體內環境的相對穩定性上發揮著重要的作用，機制比較復雜，涉及多種細胞或分子水平的調節作用，但放射受體結合試驗可以從受體調節的最終結果和受體結合量的改變反映出各種因素對受體的調節作用，結果直觀、可靠，常用于分析外源化合物對受體的調節作用。2.放射受體結合試驗與受體的調節上行調節：受體結合試驗可以反映外源化合物對特定受體的調節作用作如果這種效應表現為受體結合量的增加，稱為上行調節或受體的增敏作用。上行調節通常是通過增加相關受體的基因表達來實現的，例如在神經系統中，突觸傳遞的減弱可使靶神經元上的有關受體呈代償性增加。上行調節：受體結合試驗可以反映外源化合物對特定受體的調節作用下行調節：如果配體與受體的相互作用導致受體結合量的減少，則稱為下行調節或受體的脫敏作用。下行調節的機制不同于上行調節，這是由于配體與受體的結合促使受體發生內移或使受體隱沒，其結果是減少受體與配體的接觸。因此，在長期接觸外源化合物的情況下，機體反應的敏感性有可能降低，出現對化學物的耐受現象。下行調節：如果配體與受體的相互作用導致受體結合量的減少，則稱(二）差異基因表達的檢測基因的差異表達在細胞的生長、發育以及細胞的損傷、死亡等各種生命現象中扮演著極其重要的角色，一種細胞不同于另一種細胞，在很大程度上正是由于所表達的基因不同。因此，基因表達的改變必然會導致細胞功能的異常。(二）差異基因表達的檢測研究基因的差異表達不僅可以闡明特定基因的功能，同時可以分析外界因素(物理性和化學性)與特定基因的關系。許多外源化合物可以通過特定受體的介導作用，最終導致基因表達的改變。因此，分析基因的差異表達對于闡明受體介導的毒性作用機制具有重要意義。研究基因的差異表達不僅可以闡明特定基因的功能，同時可以分析外第二節幾種細胞內受體與外源化合物的毒作用機制鹵代芳烴與芳烴受體過氧化物酶體增殖劑及其激活受體雌激素干擾物與雌激素受體抗雄激素與雄激素受體第二節幾種細胞內受體與鹵代芳烴與芳烴受體受體是通過與外源化合物相互作用，改變信號傳遞過程，來干擾細胞功能的。有的受體生理功能及其內源性配體已經明確，有的目前還未發現其內源性配體；但外源化合物可以作為激動劑或拮抗劑影響其功能，因此便以化學物來命名這類受體，如芳烴受體。受體是通過與外源化合物相互作用，改變信號傳遞過程，來干擾細鹵代芳烴與芳烴受體鹵代芳烴是廣泛存在的環境污染物，如二惡英、多氯聯苯等,其在環境中難于降解，且脂溶性極高，易產生生物蓄積和生物放大作用。鹵代芳烴的健康危害包括促癌作用、致畸作用、免疫毒性、皮膚毒性、酶活性誘導、干擾內分泌平衡以及影響細胞的生長、分化等效應。盡管此類效應具有多樣性，且有動物品系和組織器官的特異性，但其分子作用機制具有共性，即誘導基因的表達。鹵代芳烴與芳烴受體鹵代芳烴是廣泛存在的環境污染物，如

具有代表性的是外源化合物代謝酶的基因表達，代謝酶包括有：細胞色素P4501A1、1B1、谷胱甘肽S-轉移酶、苯醌還原酶、醛脫氫酶-3、UDP-葡萄糖醛酸內酯基轉移酶-6等。鹵代芳烴通過與胞漿中一種受體蛋白高親和地結合而導致生物學效應，稱這種受體為芳烴受體(Ah受體)。

具有代表性的是外源化合物代謝酶的基因表達，代謝酶（一）芳烴受體的配體外源性配體通過被動擴散進入細胞，與芳烴受體結合。目前發現的具有高親和力的芳烴受體的配體均為平面的疏水性分子，其結構能適應受體結合位點的袋狀結構，最大不超過1.4nm×l.2nm×0.5nm。一些結構上與經典配體不同的化學物質，也能激活芳烴受體，誘導細胞色素P4501A1，但與受體的親和力并不高,如苯并咪唑類藥物。推測很可能存在芳烴受體的天然配體或內源性配體。（一）芳烴受體的配體外源性配體通過被動擴散進入細胞，（二）芳烴受體的結構

細胞中的芳烴受體復合物(含兩分子熱休克蛋白，hsp90)是以四聚體的形式存在的。hsp90作為一種侶伴蛋白(chaperone)，能使芳烴受體蛋白保持特定的折疊狀態，以適應與配體的結合。因此，hsp90是芳烴受體發揮正常生理功能所必需的。（二）芳烴受體的結構細胞中的芳烴受體復合物(含在芳烴受體的氨基端可能還存在一阻抑物區域，該區域的缺乏將導致芳烴受體與核轉運蛋白二聚體直接與DNA結合，而不需要激動劑的參與，即所謂的組成性結合(constitutivebinding)。在芳烴受體的羧基端，具有富含谷氨酰胺的反式激活結構域，參與芳烴受體介導的基因轉錄激活過程。在芳烴受體的氨基端可能還存在一阻抑物區域，該區域的缺乏將導致（三）芳烴受體對細胞色素P4501A1的誘導

鹵代芳烴類或多環芳烴類與胞漿內芳烴受體結合后，釋放出hsp90及其他蛋白，暴露芳烴受體中與核內轉運有關的結構域，促使配體-芳烴受體復合物向胞核內轉移。進入核內后受體復合物與位于核內的核轉運蛋白ARNT形成二聚體，該結構有利于與DNA形成穩定的結合。但ARNT并未參與芳烴受體的核轉運，與其名稱并不符合。（三）芳烴受體對細胞色素P4501A1的誘導鹵配體-芳烴受體ARNT復合物與CYPlAl基因上游的“二惡英反應元件”(DREs)結合，可激活附近的啟動子，增強CYPlAl基因的轉錄。一般認為，芳烴受體復合物與DRE的結合可以使DNA發生扭曲，消除核小體對啟動子的抑制作用，結果使基因轉錄增加。配體-芳烴受體ARNT復合物與CYPlAl基因上

Rb蛋白對細胞生長的抑制作用需其他蛋白參與，含有LXCXE序列的某些蛋白可與Rb蛋白的A／B袋狀結構結合，由于芳烴受體和ARNT均含有bHLH結構域、芳烴受體還具有保守的LXCXE基元序列，因此芳烴受體很有可能作用于Rb蛋白。LXCXE序列位于芳烴受體的配體結合區域，推測配體的結合改變芳烴受體的構型，暴露出LXCXE序列，進而與Rb蛋白結合，共同參與調節細胞周期的進程。Rb蛋白對細胞生長的抑制作用需其他蛋白參與，含有過氧化物酶體增殖劑及其激活受體

過氧化物酶體(peroxisome)是一種外被單層膜的細胞器，比其他細胞器發現較晚，除哺乳動物紅細胞外，普遍存在于各種真核細胞中。過氧化物酶體除含有線粒體中的脂肪酸β-氧化系統外，還含有與氧代謝有關的酶，如過氧化氫酶。過氧化物酶體的數量、大小及酶組成隨組織不同而異，其過氧化酶可氧化長鏈脂肪酸。過氧化物酶體增殖劑及其激活受體過氧化物酶體(per（一）過氧化物酶體增殖劑

某些化學物質暴露能引起動物機體細胞的過氧化物酶體數量增加，我們把這些化學物質稱為“過氧化物酶體增殖劑”(peroxisomeproliferator，PP)。PP除引起過氧化物酶體增殖外，可誘導嚙齒類過氧化物酶體中的酶發生改變，使其標志酶(過氧化氫酶)升高，還可引起含氮化合物代謝的關鍵酶(尿酸氧化酶)活性升高20-30倍。（一）過氧化物酶體增殖劑某些化學物質暴露能引起動

過氧化物酶體增殖劑約有百余種，包括脂肪酸衍生物、鄰苯二甲酸酯、某些除草劑、藥物及相關激素。過氧化物酶體增殖劑的致癌活性與其促進過氧化物酶體增殖的作用明顯相關，其主要靶器官是肝臟。此外，過氧化物酶體增殖劑對睪丸、甲狀腺、腎臟、腸、腎上腺、心臟和褐色脂肪組織也同樣有作用，引起形態結構和生化功能的變化。過氧化物酶體增殖劑約有百余種，包括脂肪酸衍生物、（二）過氧化物酶體增殖劑激活受體結構不同的PP能激活同一類受體，稱為過氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisomeproliferator-activatedreceptor

PPAR)．PPAR屬于核受體超家族，其結構與該家庭的其他受體（如類固醇激素受體）相同。類固醇被分泌出來以后，進入血液與血漿中的運載蛋白結合并被輸送到靶細胞，與靶細胞內的高親和力的激素受體特異性地結合。結合了配體的受體就有了與DNA反應的能力，這個過程稱之為激活。（二）過氧化物酶體增殖劑激活受體結構不同的PP能激活同一類受

各種類型的類固醇受體都有一個共同的結構-高度保守的中央鋅指蛋白區，使受體結合在特定的DNA序列上，從而激活靶基因的轉錄。在這個保守的DNA結合區，少數幾個氨基酸的微小變化決定著識別哪個DNA元件、最終那個靶基因被受體激活。由幾十個基因編碼的這類受體(包括孤兒受體)，能與大量的小分子(如中間代謝產物、外源性活性物質)相結合，調節某些靶基因的表達。各種類型的類固醇受體都有一個共同的結構-高度保守的中央受體與分子毒理學課件

關于類固醇受體的亞細胞定位，目前有兩種觀點，一是類固醇作用的兩步模式，即某些類固醇激素如糖皮質激素進入細胞后首先與胞漿中的特異受體結合并使其激活，再轉入核內與DNA發生作用；另一種觀點認為，未與類固醇激素結合的受體全部存在于核內，因而不存在受體由胞質到核內的轉位作用。關于類固醇受體的亞細胞定位，目前有兩種觀點，一是

近年來，主要的類固醇激素受體的cDNA均已被克隆和測序，研究證明，它們在結構上是相似的，這樣一類反式作用因子或轉錄調控蛋白家族叫做類固醇激素受體超家族。除了類固醇激素受體外，這個超家族還包括在結構上相似的甲狀腺激素受體、維生素D3受體、維甲酸受體及其他一些未發現配體的孤兒受體。近年來，主要的類固醇激素受體的cDNA均已被克隆

PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ幾種異構體，大量事實證實PPAR在不同物種間具有同源性。不過，除了PPAR的共同特征以外，這些受體在組織中的表達類型、對不同配體的反應以及某些生理功能方面還存在明顯的差異。此外，PPAR在種間和種內存在著某些差異。PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ幾

PPAR調節脂肪細胞分化、脂代謝，并具有胰島素敏感性，在脂和脂蛋白代謝中起著重要作用。PPAR的各同源異構件在功能上存在著很大的差別。例如，細胞培養和小鼠基因表達抑制研究表明，PPARα與脂肪代謝相關。PPARγ在脂肪細胞分化中有一定的作用，PPARγ能使培養的成纖維細胞分化為脂肪細胞，而PPARα則沒有這種作用。PPAR調節脂肪細胞分化、脂代謝，并具有胰島素敏在成人睪丸間質細胞和輸精管細胞、生精上皮細胞中，或在減數分裂的精母細胞、精子細胞中均可見PPAR表達，提示PPAR可能與大鼠和人類輸精管及睪丸間質細胞的生長和發育有關。在成人睪丸間質細胞和輸精管細胞、生精上皮細胞中，內源性配體和外源性配體與PPAR結合產生的效應不完全相同。如抗糖尿病藥物BRL49653與PPARγ的結合對藥物生物活性有作用，其親和力很高，但它不是體內的天然化合物，也不可能在脂肪細胞分化過程中取代PPAR-的內源性激活劑。此外，PPARα在過氧化物酶體增殖和PP誘導的脂肪酸降解中起著關鍵作用。內源性配體和外源性配體與PPAR結合產生的效PPAR基因的變化會影響PPAR的功能進而影響脂肪合成。PPAR基因的多態性與肥胖婦女的嚴重超重和脂肪量蓄積有關。在生命周期不同的時段內，PPAR的功能是不同的。大鼠在出生后的第一天就明顯地觀察到PPARmRNA表達的存在，隨著機體的發育，PPAR基因的表達也隨之升高。PPAR基因的變化會影響PPAR的功能進而影響脂在胚胎形成過程中，PPARα與PPARγ表達得相對晚一些，它們的功能包括誘導脂肪酸代謝和脂肪合成。PPARδ是哺乳動物早期胚胎發育中唯一已知的異構體，推測PPARδ可能在早期胚胎發育中起著某種作用。在成年和未成年大鼠的睪丸中，PPAR的表達均較低，可以被內源性或外源性PP調節。促卵泡成熟激素(follicle-stimulatinghormone，FSH)使PPARmRNA水平升高。在胚胎形成過程中，PPARα與PPARγ表達得相（三）過氧化物酶體增殖劑的作用機制至今已發現的約100余種PP，都能與PPAR結合。通過PPAR產生生物學效應，研究發現在缺乏PPARα的動物體內，祛脂已酸(一種PP)，不能誘導出正常小鼠對PP產生的效應，包括肝大、過氧化物酶體增殖或誘導編碼脂肪酸代謝酶類的PPAR靶基因表達。（三）過氧化物酶體增殖劑的作用機制至今已發現的約100余種P

PP與PPAR結合具有以下特點：在細胞培養中，各種PP甚至結構簡單的過氧化物酶體增殖劑，如三氯乙酸也能激活PPAR；外源性PP的輕微增加可能引起受體活性顯著增加，其增加的幅度比內源性激活劑的效應大得多；PP與PPAR結合具有以下特點：PP與PPAR的相互作用呈線性關系，即使很低濃度的PP也能與PPAR發生作用，此即提示極低劑量的化合物也有其生物學效應；人工合成的羧基化合物并不產生全新的信號，但它們可以模擬已經存在的生理調節信號。它們與內源性PP不同，因為它們的可降解性比內源性化合物差，因此推測，它們產生信號的時間比內源性PP要長得多；PP與PPAR的相互作用呈線性關系，即使很低濃度的PP也能脂代謝的某些中間產物是過氧化物酶體增殖劑，如生理條件下存在的脂肪酸也能激活PPARα。在細胞培養中，那些分解代謝較慢的脂肪酸衍生物，如β-碳被硫原子取代的脂肪酸衍生物更能激活PPAR，它們在體內刺激過氧化物酶體增殖的作用也比其他脂肪酸衍生物強；PPAR與PP結合的特異性比其他類固醇受體與配體的特異性低得多。脂代謝的某些中間產物是過氧化物酶體增殖劑，如生理條件下存在1．PP對脂代謝的調節PP與PPAR結合并將其激活，被PP激活的PPAR同另一種核受體-類維生素AX受體結合形成異二聚體，此二聚體與靶基因DNA上的PPAR反應元件結合，從而調節該基因的表達，這種PPAR反應元件首先在過氧化物酶體β-氧化的關鍵酶-乙酰CoA氧化酶基因中發現，后來在過氧化物酶體脂肪酸β-氧化途徑中的其他基因，以及編碼細胞色素P450s的基因中也發現了相似的反應元件。1．PP對脂代謝的調節2．PP對嚙齒類的致癌作用PPAR是PP在細胞內的作用靶點，也是PP致癌或肝臟增生的關鍵調節物。PP的致肝癌活性與它們激活PPAR、調節靶基因的能力相關。PP沒有明顯的致突變作用，是非遺傳毒性致癌物，且只作用于促癌期和進展期。PP通過PPAR改變基因表達而引起某些酶活性的改變，如與脂肪酸β-氧化、ω-羥化有關的酶，從而產生引起細胞損傷和細胞通訊信號分子的改變，最終引起細胞增殖和癌癥的發生。2．PP對嚙齒類的致癌作用PPAR還能影響細胞分化和增殖過程中的細胞“程序”，PPAR這種作用的典型例子就是在細胞培養中誘導成纖維細胞分化為脂肪細胞。PPAR在其他組織的細胞分化中也有相似的作用。根據目前的觀點，細胞分化和增殖改變是癌癥發生的重要機制。此外，PPAR還可以調節其他一系列與脂肪代謝無關的基因，現在還不清楚這些作用是否與癌癥的發生有關。PPAR還能影響細胞分化和增殖過程中的細胞“程序3．PP與人類健康

目前還難以確定PP對嚙齒類的這些有害效應是否也存在于人類，對人類危險度的評價應當考慮：PPAR是否介入PP的有害效應；人類PPAR與嚙齒類PPAR的同源程度如何；嚙齒類PPAR靶基因和人類PPAR靶基因之間是否具有同源性；外源性PP在人體內是否能達到足以激活PPAR的水平。3．PP與人類健康對人類的危險度評價需要考慮PP對信號轉導的影響，雖然人類和嚙齒類信號傳遞途徑的一致性很難判斷，但在鼠類體內發現的所有PPAR異構體在人類都有其對應物，提示嚙齒類和人類的PPAR信號轉導是相似的。此外，降脂藥物對嚙齒類和人群的藥理活性提示，大量PP誘導的信號轉導，二者是一致的。雖然PP不引起人類的過氧化物酶體變化，但這并不能否認PP對人類具有潛在的有害效應。對人類的危險度評價需要考慮PP對信號轉導的影響，雖然人類雌激素干擾物與雌激素受體（一）內分泌干擾物概述所謂“內分泌干擾物”(endocrinedisruptors，EDCs)，是指能模擬或拮抗體內天然激素生理作用的外源化合物。許多環境化學物能模擬或干擾動物體的內分泌機能，這些化學物質對動物的雌激素、甲狀腺素、腎上腺素、去甲腎上腺素、睪酮等呈現顯著的干擾效應，臨床表現以生殖障礙、出生缺陷、發育異常、代謝紊亂以及某些癌癥為特征。雌激素干擾物與雌激素受體（一）內分泌干擾物概述所謂“內分泌干根據這些內分泌干擾物干擾內分泌腺／激素的種類的不同，分為環境雌激素、環境抗雄激素、環境甲狀腺干擾物等。其多數為脂溶性，半衰期長，可在體內蓄積、濃度增大，從而增大了細胞的生物利用率，且動物和人類的環境EDCs暴露水平可高出體內天然激素的成百上千倍。此外，多種環境雌激素間存在著協同效應，有時可達到單獨作用時的1000倍以上。這種協同作用可能有著深遠的意義。根據這些內分泌干擾物干擾內分泌腺／激素的種類的（二）雌激素干擾物與雌激素受體的作用能模擬或拮抗體內天然雌激素的外源化合物叫環境雌激素干擾物。雌激素干擾物可分為環境雌激素拮抗物和環境雌激素兩類。（二）雌激素干擾物與雌激素受體的作用能模擬或拮抗體內天然雌激環境雌激素拮抗物環境雌激素拮抗物通過干擾雌激素受體的功能及雌二醇(E2)合成等而阻礙雌激素的作用，其作用機制是多種多樣的。

環境雌激素拮抗物環境雌激素拮抗物通過干擾雌激素受體的功能第一類，對雌激素受體具有很強的親和力，能與E2競爭雌激素受體，但不能使該受體激活，從而阻礙E2通過雌激素受體對靶基因的調節作用，如ICl164384(農藥)和它莫西芬(抗雌激素藥物)能取代天然配體E2，競爭性地與雌激素受體結合，并使E2-受體復合物誘導基因表達的作用降低。第一類，對雌激素受體具有很強的親和力，能與E2競爭雌激素受體第二類，可影響雌激素受體的數量或配體受體復合物與靶基因的結合，如TCDD和PCBs能引起雌激素受體的下調，削弱靶細胞對E2的反應性，而且通過干擾E2-雌激素受體同DNA的結合來干擾E2對基因表達的調節。

第二類，可影響雌激素受體的數量或配體受體復合物與靶基因的結合第三類，影響雌二醇的合成，如氨基導眠能(一種芳香酶抑制劑）是用于治療轉移性雌激素依賴乳腺癌的藥物，能阻止睪酮向雌二醇的轉變。第三類，影響雌二醇的合成，如氨基導眠能(一種芳香酶抑制劑）是環境雌激素有些化學物質具有雌激素活性或抗雄激素效應，稱為“環境雌激素”。包括：①合成藥物，如二乙基乙烯雌酚；②植物雌激素，如異黃酮；③某些霉菌毒素，如玉米赤霉烯酮；④環境化學污染物，如多氯聯苯、烷基酚、二苯烷烴、有機氯殺蟲劑和除草劑以及某些金屬(鉛、鎳）等。環境雌激素有些化學物質具有雌激素活性或抗雄激素效應，稱為

雌激素受體屬于類固醇受體超家族，其功能是作為被配體激活的轉錄因子介導雌激素效應，調節生長和細胞組織分化等。環境雌激素(配體)必須進入細胞內，與雌激素受體結合形成配體-受體復合物，以二聚體的形式結合到DNA的雌激素反應元件上。在雌激素受體發揮其調節靶基因轉錄活性的過程中，雌激素受體的關鍵氨基酸-絲氨酸殘基以及一或多個酪氨酸殘基的磷酸化起著重要的作用。雌激素受體屬于類固醇受體超家族，其功能是作為被配

除了雌激素受體的配體激活途徑外，還有通過蛋白激酶激活的非配體途徑。如，用生長因子(上皮生長因子、類胰島素生長因子-1等)處理細胞，使雌激受體發生磷酸化，磷酸化受體進入核內并結合于DNA的雌激素反應元件上，從而調節基因表達。這一過程沒有配體參與，卻仍能激活靶基因的轉錄。可見，某些物質即使不具有與雌激素受體結合的能力，仍可能通過非配體途徑激活雌激素受體而調節靶基因轉錄。除了雌激素受體的配體激活途徑外，還有通過蛋白激酶（三）環境雌激素鑒別方法目前報道的多種外源性雌激素的鑒定方法，看來各有優缺點，靈敏度也不盡相同，有的方法尚在改進中。外源化合物的雌激素活性的鑒別方法尚需標準化。從鑒別方法的發展趨勢來看，方便、經濟、靈敏的短期測試方法是主要的研究方向。（三）環境雌激素鑒別方法目前報道的多種外源性雌激素的鑒定方法要評價某化合物的雌激素活性，需考慮以下幾方面：①化合物在環境中的降解和體內的代謝；②化合物對靶細胞的生物利用率；③化合物與雌激素受體的親和力；④化合物對雌激素受體的激活能力。

美國環境保護局1996年立法敦促有關機構加快探索環境激素化合物的鑒定方案，以評價EDCs對野生動物和人類的影響。要評價某化合物的雌激素活性，需考慮以下幾方面：抗雄激素與雄激素受體（一）抗雄激素有一些化學物有抗雄激素作用，與動物的生殖障礙有關，如雄性生殖系統發育異常、尿道下裂、睪丸腫瘤、前列腺癌等。此類化學物質的種類多，包括有機氯、某些除草劑、抗真菌劑，及羥化氟硝酰氨、螺旋內酯固醇、環孕酮乙酸鹽、孕酮等。此外，超出生理水平的體內天然雌激素也是雄激素的拮抗劑。也有人把鄰苯二甲醇脂等雄性生殖毒物列為環境抗雄激素化學物?？剐奂に嘏c雄激素受體（一）抗雄激素有一些化學物有抗雄激素作用（二）環境抗雄激素的作用機制

環境抗雄激素直接與雄激素受體結合

環境抗雄激素與雄激素受體具有一定的親和力，能與雄激素競爭結合雄激素受體，從而表現出對雄性激素的干擾作用，如乙烯菌核靈、DDE、DDT、某些雄激素化合物。（二）環境抗雄激素的作用機制環境抗雄激素直接與雄激素受體結環境抗雄激素可抑制體內雄激素與雄激素受體的正常結合

包括DDE、DDT等，它們是雄激素受體調節基因的潛在的抑制劑，能抑制雄激素受體與雄激素的結合，并抑制雄激素依賴的基因表達。另一些抗雄素能影響體內天然雄激素與血漿雄激素結合球蛋白的結合，顯著地抑制3H-脫氫睪酮與雄激素受體的結合(25％-100％)。環境抗雄激素可抑制體內雄激素與雄激素受體的正常結合雄激素受體的磷酸化／去磷酸化機制

雄激素受體是配體調節轉錄因子核受體超家族的一員，是一種磷酸化蛋白質，通過磷酸化／去磷酸化實現信號轉導。在對生理過程的調節中，磷酸化狀態的雄激素受體是調節基因轉錄的活性形式。如果環境化學物能引起雄激素受體磷酸化，說明具有雄激素活性，如果某種環境化學物能明顯地抑制雄激素受體的磷酸化，則它是活性很強的環境抗雄激素。雄激素受體的磷酸化／去磷酸化機制配體的生物活性與其分子結構有關。根據各種化合物的結構和靜電特性能預測雄激素受體結合的親和力。從其與雄激素結合的數據和結構-活性關系可以看出，象雌激素受體一樣，雄激素受體對配體的特異性并非十分嚴格，能與多種類固醇、有機氯化合物、某些中間代謝產物及其他化合物以低親和力相結合。這些化合物的抗雄激素／雄激素活性及它們作為內分泌干擾物的潛在危害性尚未確定。配體的生物活性與其分子結構有關。根據各種化合物的結構（三）環境雄激素干擾物的鑒別環境雄激素干擾物鑒別方法的研究主要方向是探索適合大量環境化學物快速檢測的體外分析方法。如采用在酵母中共同表達雄激素受體和某種酶(如芳香酶)的方法，酵母產生的雄激素受體能激活與雄激素反應元件相聯的啟動子。這種酵母可用于測定環境化學物與雄激素受體的相互作用，以及芳香酶酶抑制劑和雄激素的新的配體。（三）環境雄激素干擾物的鑒別環境雄激素干擾物鑒別方法的研究此外，還有用人類雄激素受體表達載體和小鼠乳腺瘤病毒(MMTV)-螢光素酶載體共同轉染中國倉鼠卵巢細胞而建立另一種快速檢測方法。但這些方法均需要進一步的探索和完善。此外，還有用人類雄激素受體表達載體和小鼠乳腺瘤病毒(MMT

思考題1.受體的概念與特性？2.受體的分類？3.舉例闡明細胞內受體與外源化合物的毒作用機制？思考題思考題思考題謝謝！謝謝！分子毒理學哈爾濱醫科大學公共衛生學院任銳分子毒理學哈爾濱醫科大學公共衛生學院緒論受體與分子毒理學癌基因與抑癌基因DNA加合物緒論緒論毒理學是研究化學、物理、生物等因素對生物機體的危害及其毒作用機制的科學,是預防醫學的基礎學科,其中以化學性因素的危害最為突出。緒論毒理學是研究化學、物理、生物等因素對生物機體的危害及分子毒理學是在毒理學的發展過程中，受到分子生物學理論和技術的促進而發展起來的，它是從分子水平上研究外源化合物對生物機體相互作用的一門學科。它要探討眾多外源化合物對生物機體組織中的各種分子，特別是生物大分子的作用機制從而闡明外源化合物的分子結構與其毒效應的相互關系。從分子水平上表述生物體對外源化合物的效應。分子毒理學是在毒理學的發展過程中，受到分子生物學理論和技術的生物大分子（biologicalmacromolecule）通常指核酸（DNA、RNA）和蛋白質。它們的結構和功能集中表現在遺傳基因上，一方面涉及有關基因本身的運動規律（DNA復制，RNA轉錄、遺傳密碼的翻譯和基因的表達），它們構成了機體遺傳穩定性的基礎；另一方面則涉及到基因表達的多種產物（包括酶、受體和多種生物因子）的結構和功能，它們是維持機體正常生命活動的物質基礎。分子毒理學正是研究外源化合物對生物大分子結構和功能的負面影響，從而從本質上闡明毒性機制。生物大分子（biologicalmacromolecule分子毒理學與毒理學其他各學科關系分子毒理學與醫學和藥學生態分子毒理學分子流行病學分子毒理學與毒理學其他各學科關系分子毒理學將面臨巨大的機遇和嚴峻的挑戰，因而將取得蓬勃的發展

在基因測定方面在毒性機制研究方面在藥物治療方面分子毒理學將面臨巨大的機遇和嚴峻的挑戰，因而受體與分子毒理學受體與分子毒理學第一節受體的一般概念受體與配體受體的特性受體的分類及其基本作用原理受體檢測的方法第一節受體的一般概念受體與配體受體與配體

受體是位于細胞膜或細胞內的一些生物大分子，能與配體(如藥物、毒物、神經遞質、激素、自身活性物質等)相互作用，并轉導受體-配體相互作用的信號，進而產生相應的生物學效應。受體與配體配體是對受體具有選擇性結合能力的生物活性物質。配體與受體特異部位的相互作用，可激活受體的，稱為受體的激動劑；阻斷受體活性的，則稱為受體的拮抗劑；兼有激動作用和拮抗作用的稱為部分激動劑。配體是對受體具有選擇性結合能力的生物活性物質。外源化合物既可模擬內源性配體產生激動效應，也可阻斷內源配體與受體的結合。此外，外源化合物還可作為別構劑，作用于配體結合位點以外的受體大分子部位，對配體與受體的相互作用進行調節。外源化合物既可模擬內源性配體產生激動效應，也可阻斷內源配體與不同的學科對受體概念有不同認識，細胞生物學認為受體是能識別內源性配體的細胞表面或細胞內大分子。藥理學和毒理學認為配體不局限于內源性配體，凡能識別外源化合物特異結合位點的皆可稱為受體，尚未發現內源性配體的受體，稱“孤兒受體”(orphanreceptor)，如芳烴受體。實際上，正是對這類受體的深入研究，推進了對受體生理作用及其分子機制的認識，最終將發現其內源性配體。不同的學科對受體概念有不同認識，受體的特性特異性飽和性高親和性可逆性受體的特性特異性特異性一種受體只能與特定的某配體相結合，即受體對配體是有選擇性的，這種選擇性是由受體和配體的分子結構決定的，只有與受體蛋白結合部位相適應的配體才能與受體發生相互作用。有的配體具有光學異構體，與受體的結合也具有立體專一性。特異性飽和性配體與受體結合達到最大程度后，其結合量不再隨配體濃度增高而加大。盡管不同細胞中受體的數目相差很大，但在特定細胞中的數目則較為恒定。由于受體數目的有限性，因此，當受體與配體結合達到平衡時，必然要表現出結合的可飽和性。飽和性

高親和性親和性表示配體與受體結合的牢固程度。受體與配體之間的相互作用應具有高親和性，即占據受體結合部位所需的配體濃度要低，才能保證結合的專一性。親和力較高的配體只需較小的劑量即可產生較強的生理效應，因此，通過比較一系列配體與受體結合的親和力，可以預測各個配體產生生理效應的強度。高親和性可逆性配體與受體結合形成的復合物是可以解離的，也可被其他親和力較高的配體所置換。由于受體與配體的結合是通過氫鍵、離子鍵、分子間作用力等實現的，因此，其結合是可逆的。復合物解離后釋放出的是配體的原形，與酶促反應生成的代謝產物是不同的?？赡嫘允荏w的功能：介導物質跨膜運輸(受體介導的內吞作用)信號轉導：受體的激活（activation）（級聯反應）；受體失敏（desensitization）關閉反應、減量調節（down-regulation）降低反應。受體的功能：受體的分類及其基本作用原理長期以來，一直存在著多種受體分類方法，根據配體來源分類(如各種內源性和外源性配體的受體)根據配體的化學性質分類(如肽類、胺類、甾體物質等受體)目前，一般按照受體在細胞內的定位和受體的信號轉導機制將受體分為四類。受體的分類及其基本作用原理配體門控離子通道型受體

G蛋白偶聯受體具有酪氨酸激酶活性的受體細胞表面受體

細胞內受體細胞表面受體細胞內受體配體門控離子通道型受體(ion-channel-linkedreceptor)

這類受體實際上是由多條肽鏈組成的跨膜蛋白質，不同的蛋白亞單位相互構成離子通道。當配體與此種受體結合時，可使跨膜蛋白質發生構型改變，離子通道轉為開放狀態，膜通透性增加，進而引起特定離子的跨膜轉運，其結果是改變細胞膜兩側的離子濃度，產生相應的生理效應。配體門控離子通道型受體受體與分子毒理學課件乙酰膽堿N受體（260KD）外周型：5個亞基組成（2）調節主要為亞基變化通道開啟：Na+內流，K+外流，膜去極化。乙酰膽堿N受體（260KD）G蛋白偶聯受體(G-protein-linkedreceptor,GPLR)

許多配體與受體(如神經遞質受體)結合后，需要通過鳥嘌呤核苷酸結合蛋白(G蛋白)的偶聯作用才能調節受體效應器的反應。這種G蛋白偶聯受體均以一條肽鏈形成七個跨膜區段，膜外結合位點對配體的識別可引起膜內G蛋白的活化，從而激活或抑制特定的酶，引起細胞內第二信使系統的改變，產生最終的生理效應。G蛋白偶聯受體受體與分子毒理學課件受體與分子毒理學課件具有酪氨酸激酶活性的受體

(receptortyrosinekinases，RTKs)

許多生長因子，如表皮生長因子、成纖維細胞生長因子、來源于血小板的生長因子等，與細胞表面受體結合后，通過胞內信號轉導而調節細胞的生長和分化。這類受體實際上是由一些酪氨酸激酶所組成的，其結構包括細胞外的配體結合位點、單個跨膜區段和胞漿內具有酪氨酸激酶活性的結構域。具有酪氨酸激酶活性的受體生長因子等激動劑與相應膜受體的結合導致受體的內在化，并與周圍的受體形成二聚體復合物。受體的二聚化引起自身酪氨酸殘基的磷酸化，從而激活受體的酪氨酸激酶活性，引發胞漿內一系列級聯蛋白磷酸化，這些信號分子可以將胞外的信息逐級傳遞至細胞核內，調節相關基因的表達。生長因子等激動劑與相應膜受體的結合導致受體的內在化，并與周圍受體與分子毒理學課件受體與分子毒理學課件受體與分子毒理學課件細胞內受體以上三類受體均為細胞表面受體，主要與難于進入細胞的配體發生相互作用。而細胞內受體是指一類具有脂溶性的配體，如腎上腺皮質激素、性激素、維生素D3等甾體激素，能自由地通過脂質細胞膜，與其相互作用而產生生理效應的胞內受體。細胞內受體（A）細胞內受體蛋白作用模型;（B）幾種胞內受體蛋白超家族成員（A）細胞內受體蛋白作用模型;（B）幾種胞內受體蛋白超家族成受體與分子毒理學課件受體檢測的兩種方法(一）放射配體結合試驗1．放射配體結合試驗早期對受體的研究主要采用間接的觀測方法，即觀察公認的與受體有關的生理功能變化。由于放射性標記配體的應用，已經能夠在體外分析化學物與受體的直接作用，放射配體結合試驗已成為對受體定量檢測的基本方法。受體檢測的兩種方法(一）放射配體結合試驗通過放射結合試驗，不僅可以獲得配體與受體結合反應的基本特性，也能了解特定受體在體內的分布、發生和發展的變化規律。受體結合反應與酶促反應相類似，經典的占領學說同樣適用于配體與受體的結合反應。通過放射結合試驗，不僅可以獲得配體與受體結合反應該學說認為：配體與受體的結合是可逆的，這種結合屬于單純的雙分子結合，在一定的條件下，受體-配體復合物可解離為各自的單分子；所有受體具有同等的親和力，配體-受體復合物的形成不改變其他游離受體對配體親和力的大?。?/p>

受體結合量與其生物效應成正比，當有限數量的受體與配體結合達到飽和時，所產生的生物效應最大；配體在結合反應中不被代謝，反應體系中配體僅以兩種形式存在，即與受體結合的配體和游離的配體。該學說認為：放射配體結合試驗的一般實驗程序為：選擇特定受體含量較高的器官組織或細胞，制備受體的粗提物或純化物；選擇高比活性的標記配體，與含有受體的制備物在適宜的條件下溫育；采用適當的分離方法(如過濾、離心、層析等)，獲得與受體結合的標記配體；根據不同的實驗設計，計算放射結合試驗參數，可以獲得不同的速率常數和親和常數。放射配體結合試驗的一般實驗程序為：2.放射受體結合試驗與受體的調節受體的調節在保持機體內環境的相對穩定性上發揮著重要的作用，機制比較復雜，涉及多種細胞或分子水平的調節作用，但放射受體結合試驗可以從受體調節的最終結果和受體結合量的改變反映出各種因素對受體的調節作用，結果直觀、可靠，常用于分析外源化合物對受體的調節作用。2.放射受體結合試驗與受體的調節上行調節：受體結合試驗可以反映外源化合物對特定受體的調節作用作如果這種效應表現為受體結合量的增加，稱為上行調節或受體的增敏作用。上行調節通常是通過增加相關受體的基因表達來實現的，例如在神經系統中，突觸傳遞的減弱可使靶神經元上的有關受體呈代償性增加。上行調節：受體結合試驗可以反映外源化合物對特定受體的調節作用下行調節：如果配體與受體的相互作用導致受體結合量的減少，則稱為下行調節或受體的脫敏作用。下行調節的機制不同于上行調節，這是由于配體與受體的結合促使受體發生內移或使受體隱沒，其結果是減少受體與配體的接觸。因此，在長期接觸外源化合物的情況下，機體反應的敏感性有可能降低，出現對化學物的耐受現象。下行調節：如果配體與受體的相互作用導致受體結合量的減少，則稱(二）差異基因表達的檢測基因的差異表達在細胞的生長、發育以及細胞的損傷、死亡等各種生命現象中扮演著極其重要的角色，一種細胞不同于另一種細胞，在很大程度上正是由于所表達的基因不同。因此，基因表達的改變必然會導致細胞功能的異常。(二）差異基因表達的檢測研究基因的差異表達不僅可以闡明特定基因的功能，同時可以分析外界因素(物理性和化學性)與特定基因的關系。許多外源化合物可以通過特定受體的介導作用，最終導致基因表達的改變。因此，分析基因的差異表達對于闡明受體介導的毒性作用機制具有重要意義。研究基因的差異表達不僅可以闡明特定基因的功能，同時可以分析外第二節幾種細胞內受體與外源化合物的毒作用機制鹵代芳烴與芳烴受體過氧化物酶體增殖劑及其激活受體雌激素干擾物與雌激素受體抗雄激素與雄激素受體第二節幾種細胞內受體與鹵代芳烴與芳烴受體受體是通過與外源化合物相互作用，改變信號傳遞過程，來干擾細胞功能的。有的受體生理功能及其內源性配體已經明確，有的目前還未發現其內源性配體；但外源化合物可以作為激動劑或拮抗劑影響其功能，因此便以化學物來命名這類受體，如芳烴受體。受體是通過與外源化合物相互作用，改變信號傳遞過程，來干擾細鹵代芳烴與芳烴受體鹵代芳烴是廣泛存在的環境污染物，如二惡英、多氯聯苯等,其在環境中難于降解，且脂溶性極高，易產生生物蓄積和生物放大作用。鹵代芳烴的健康危害包括促癌作用、致畸作用、免疫毒性、皮膚毒性、酶活性誘導、干擾內分泌平衡以及影響細胞的生長、分化等效應。盡管此類效應具有多樣性，且有動物品系和組織器官的特異性，但其分子作用機制具有共性，即誘導基因的表達。鹵代芳烴與芳烴受體鹵代芳烴是廣泛存在的環境污染物，如

具有代表性的是外源化合物代謝酶的基因表達，代謝酶包括有：細胞色素P4501A1、1B1、谷胱甘肽S-轉移酶、苯醌還原酶、醛脫氫酶-3、UDP-葡萄糖醛酸內酯基轉移酶-6等。鹵代芳烴通過與胞漿中一種受體蛋白高親和地結合而導致生物學效應，稱這種受體為芳烴受體(Ah受體)。

具有代表性的是外源化合物代謝酶的基因表達，代謝酶（一）芳烴受體的配體外源性配體通過被動擴散進入細胞，與芳烴受體結合。目前發現的具有高親和力的芳烴受體的配體均為平面的疏水性分子，其結構能適應受體結合位點的袋狀結構，最大不超過1.4nm×l.2nm×0.5nm。一些結構上與經典配體不同的化學物質，也能激活芳烴受體，誘導細胞色素P4501A1，但與受體的親和力并不高,如苯并咪唑類藥物。推測很可能存在芳烴受體的天然配體或內源性配體。（一）芳烴受體的配體外源性配體通過被動擴散進入細胞，（二）芳烴受體的結構

細胞中的芳烴受體復合物(含兩分子熱休克蛋白，hsp90)是以四聚體的形式存在的。hsp90作為一種侶伴蛋白(chaperone)，能使芳烴受體蛋白保持特定的折疊狀態，以適應與配體的結合。因此，hsp90是芳烴受體發揮正常生理功能所必需的。（二）芳烴受體的結構細胞中的芳烴受體復合物(含在芳烴受體的氨基端可能還存在一阻抑物區域，該區域的缺乏將導致芳烴受體與核轉運蛋白二聚體直接與DNA結合，而不需要激動劑的參與，即所謂的組成性結合(constitutivebinding)。在芳烴受體的羧基端，具有富含谷氨酰胺的反式激活結構域，參與芳烴受體介導的基因轉錄激活過程。在芳烴受體的氨基端可能還存在一阻抑物區域，該區域的缺乏將導致（三）芳烴受體對細胞色素P4501A1的誘導

鹵代芳烴類或多環芳烴類與胞漿內芳烴受體結合后，釋放出hsp90及其他蛋白，暴露芳烴受體中與核內轉運有關的結構域，促使配體-芳烴受體復合物向胞核內轉移。進入核內后受體復合物與位于核內的核轉運蛋白ARNT形成二聚體，該結構有利于與DNA形成穩定的結合。但ARNT并未參與芳烴受體的核轉運，與其名稱并不符合。（三）芳烴受體對細胞色素P4501A1的誘導鹵配體-芳烴受體ARNT復合物與CYPlAl基因上游的“二惡英反應元件”(DREs)結合，可激活附近的啟動子，增強CYPlAl基因的轉錄。一般認為，芳烴受體復合物與DRE的結合可以使DNA發生扭曲，消除核小體對啟動子的抑制作用，結果使基因轉錄增加。配體-芳烴受體ARNT復合物與CYPlAl基因上

Rb蛋白對細胞生長的抑制作用需其他蛋白參與，含有LXCXE序列的某些蛋白可與Rb蛋白的A／B袋狀結構結合，由于芳烴受體和ARNT均含有bHLH結構域、芳烴受體還具有保守的LXCXE基元序列，因此芳烴受體很有可能作用于Rb蛋白。LXCXE序列位于芳烴受體的配體結合區域，推測配體的結合改變芳烴受體的構型，暴露出LXCXE序列，進而與Rb蛋白結合，共同參與調節細胞周期的進程。Rb蛋白對細胞生長的抑制作用需其他蛋白參與，含有過氧化物酶體增殖劑及其激活受體

過氧化物酶體(peroxisome)是一種外被單層膜的細胞器，比其他細胞器發現較晚，除哺乳動物紅細胞外，普遍存在于各種真核細胞中。過氧化物酶體除含有線粒體中的脂肪酸β-氧化系統外，還含有與氧代謝有關的酶，如過氧化氫酶。過氧化物酶體的數量、大小及酶組成隨組織不同而異，其過氧化酶可氧化長鏈脂肪酸。過氧化物酶體增殖劑及其激活受體過氧化物酶體(per（一）過氧化物酶體增殖劑

某些化學物質暴露能引起動物機體細胞的過氧化物酶體數量增加，我們把這些化學物質稱為“過氧化物酶體增殖劑”(peroxisomeproliferator，PP)。PP除引起過氧化物酶體增殖外，可誘導嚙齒類過氧化物酶體中的酶發生改變，使其標志酶(過氧化氫酶)升高，還可引起含氮化合物代謝的關鍵酶(尿酸氧化酶)活性升高20-30倍。（一）過氧化物酶體增殖劑某些化學物質暴露能引起動

過氧化物酶體增殖劑約有百余種，包括脂肪酸衍生物、鄰苯二甲酸酯、某些除草劑、藥物及相關激素。過氧化物酶體增殖劑的致癌活性與其促進過氧化物酶體增殖的作用明顯相關，其主要靶器官是肝臟。此外，過氧化物酶體增殖劑對睪丸、甲狀腺、腎臟、腸、腎上腺、心臟和褐色脂肪組織也同樣有作用，引起形態結構和生化功能的變化。過氧化物酶體增殖劑約有百余種，包括脂肪酸衍生物、（二）過氧化物酶體增殖劑激活受體結構不同的PP能激活同一類受體，稱為過氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisomeproliferator-activatedreceptor

PPAR)．PPAR屬于核受體超家族，其結構與該家庭的其他受體（如類固醇激素受體）相同。類固醇被分泌出來以后，進入血液與血漿中的運載蛋白結合并被輸送到靶細胞，與靶細胞內的高親和力的激素受體特異性地結合。結合了配體的受體就有了與DNA反應的能力，這個過程稱之為激活。（二）過氧化物酶體增殖劑激活受體結構不同的PP能激活同一類受

各種類型的類固醇受體都有一個共同的結構-高度保守的中央鋅指蛋白區，使受體結合在特定的DNA序列上，從而激活靶基因的轉錄。在這個保守的DNA結合區，少數幾個氨基酸的微小變化決定著識別哪個DNA元件、最終那個靶基因被受體激活。由幾十個基因編碼的這類受體(包括孤兒受體)，能與大量的小分子(如中間代謝產物、外源性活性物質)相結合，調節某些靶基因的表達。各種類型的類固醇受體都有一個共同的結構-高度保守的中央受體與分子毒理學課件

關于類固醇受體的亞細胞定位，目前有兩種觀點，一是類固醇作用的兩步模式，即某些類固醇激素如糖皮質激素進入細胞后首先與胞漿中的特異受體結合并使其激活，再轉入核內與DNA發生作用；另一種觀點認為，未與類固醇激素結合的受體全部存在于核內，因而不存在受體由胞質到核內的轉位作用。關于類固醇受體的亞細胞定位，目前有兩種觀點，一是

近年來，主要的類固醇激素受體的cDNA均已被克隆和測序，研究證明，它們在結構上是相似的，這樣一類反式作用因子或轉錄調控蛋白家族叫做類固醇激素受體超家族。除了類固醇激素受體外，這個超家族還包括在結構上相似的甲狀腺激素受體、維生素D3受體、維甲酸受體及其他一些未發現配體的孤兒受體。近年來，主要的類固醇激素受體的cDNA均已被克隆

PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ幾種異構體，大量事實證實PPAR在不同物種間具有同源性。不過，除了PPAR的共同特征以外，這些受體在組織中的表達類型、對不同配體的反應以及某些生理功能方面還存在明顯的差異。此外，PPAR在種間和種內存在著某些差異。PPAR包括PPARα、PPARβ和PPARγ幾

PPAR調節脂肪細胞分化、脂代謝，并具有胰島素敏感性，在脂和脂蛋白代謝中起著重要作用。PPAR的各同源異構件在功能上存在著很大的差別。例如，細胞培養和小鼠基因表達抑制研究表明，PPARα與脂肪代謝相關。PPARγ在脂肪細胞分化中有一定的作用，PPARγ能使培養的成纖維細胞分化為脂肪細胞，而PPARα則沒有這種作用。PPAR調節脂肪細胞分化、脂代謝，并具有胰島素敏在成人睪丸間質細胞和輸精管細胞、生精上皮細胞中，或在減數分裂的精母細胞、精子細胞中均可見PPAR表達，提示PPAR可能與大鼠和人類輸精管及睪丸間質細胞的生長和發育有關。在成人睪丸間質細胞和輸精管細胞、生精上皮細胞中，內源性配體和外源性配體與PPAR結合產生的效應不完全相同。如抗糖尿病藥物BRL49653與PPARγ的結合對藥物生物活性有作用，其親和力很高，但它不是體內的天然化合物，也不可能在脂肪細胞分化過程中取代PPAR-的內源性激活劑。此外，PPARα在過氧化物酶體增殖和PP誘導的脂肪酸降解中起著關鍵作用。內源性配體和外源性配體與PPAR結合產生的效PPAR基因的變化會影響PPAR的功能進而影響脂肪合成。PPAR基因的多態性與肥胖婦女的嚴重超重和脂肪量蓄積有關。在生命周期不同的時段內，PPAR的功能是不同的。大鼠在出生后的第一天就明顯地觀察到PPARmRNA表達的存在，隨著機體的發育，PPAR基因的表達也隨之升高。PPAR基因的變化會影響PPAR的功能進而影響脂在胚胎形成過程中，PPARα與PPARγ表達得相對晚一些，它們的功能包括誘導脂肪酸代謝和脂肪合成。PPARδ是哺乳動物早期胚胎發育中唯一已知的異構體，推測PPARδ可能在早期胚胎發育中起著某種作用。在成年和未成年大鼠的睪丸中，PPAR的表達均較低，可以被內源性或外源性PP調節。促卵泡成熟激素(follicle-stimulatinghormone，FSH)使PPARmRNA水平升高。在胚胎形成過程中，PPARα與PPARγ表達得相（三）過氧化物酶體增殖劑的作用機制至今已發現的約100余種PP，都能與PPAR結合。通過PPAR產生生物學效應，研究發現在缺乏PPARα的動物體內，祛脂已酸(一種PP)，不能誘導出正常小鼠對PP產生的效應，包括肝大、過氧化物酶體增殖或誘導編碼脂肪酸代謝酶類的PPAR靶基因表達。（三）過氧化物酶體增殖劑的作用機制至今已發現的約100余種P

PP與PPAR結合具有以下特點：在細胞培養中，各種PP甚至結構簡單的過氧化物酶體增殖劑，如三氯乙酸也能激活PPAR；外源性PP的輕微增加可能引起受體活性顯著增加，其增加的幅度比內源性激活劑的效應大得多；PP與PPAR結合具有以下特點：PP與PPAR的相互作用呈線性關系，即使很低濃度的PP也能與PPAR發生作用，此即提示極低劑量的化合物也有其生物學效應；人工合成的羧基化合物并不產生全新的信號，但它們可以模擬已經存在的生理調節信號。它們與內源性PP不同，因為它們的可降解性比內源性化合物差，因此推測，它們產生信號的時間比內源性PP要長得多；PP與PPAR的相互作用呈線性關系，即使很低濃度的PP也能脂代謝的某些中間產物是過氧化物酶體增殖劑，如生理條件下存在的脂肪酸也能激活PPARα。在細胞培養中，那些分解代謝較慢的脂肪酸衍生物，如β-碳被硫原子取代的脂肪酸衍生物更能激活PPAR，它們在體內刺激過氧化物酶體增殖的作用也比其他脂肪酸衍生物強；PPAR與PP結合的特異性比其他類固醇受體與配體的特異性低得多。脂代謝的某些中間產物是過氧化物酶體增殖劑，如生理條件下存在1．PP對脂代謝的調節PP與PPAR結合并將其激活，被PP激活的PPAR同另一種核受體-類維生素AX受體結合形成異二聚體，此二聚體與靶基因DNA上的PPAR反應元件結合，從而調節該基因的表達，這種PPAR反應元件首先在過氧化物酶體β-氧化的關鍵酶-乙酰CoA氧化酶基因中發現，后來在過氧化物酶體脂肪酸β-氧化途徑中的其他基因，以及編碼細胞色素P450s的基因中也發現了相似的反應元件。1．PP對脂代謝的調節2．PP對嚙齒類的致癌作用PPAR是PP在細胞內的作用靶點，也是PP致癌或肝臟增生的關鍵調節物。PP的致肝癌活性與它們激活PPAR、調節靶基因的能力相關。PP沒有明顯的致突變作用，是非遺傳毒性致癌物，且只作用于促癌期和進展期。PP通過PPAR改變基因表達而引起某些酶活性的改變，如與脂肪酸β-氧化、ω-羥化有關的酶，從而產生引起細胞損傷和細胞通訊信號分子的改變，最終引起細胞增殖和癌癥的發生。2．PP對嚙齒類的致癌作用PPAR還能影響細胞分化和增殖過程中的細胞“程序”，PPAR這種作用的典型例子就是在細胞培養中誘導成纖維細胞分化為脂肪細胞。PPAR在其他組織的細胞分化中也有相似的作用。根據目前的觀點，細胞分化和增殖改變是癌癥發生的重要機制。此外，PPAR還可以調節其他一系列與脂肪代謝無關的基因，現在還不清楚這些作用是否與癌癥的發生有關。PPAR還能影響細胞分化和增殖過程中的細胞“程序3．PP與人類健康

目前還難以確定PP對嚙齒類的這些有害效應是否也存在于人類，對人類危險度的評價應當考慮：PPAR是否介入PP的有害效應；人類PPAR與嚙齒類PPAR的同源程度如何；嚙齒類PPAR靶基因和人類PPAR靶基因之間是否具有同源性；外源性PP在人體內是否能達到足以激活PPAR的水平。3．PP與人類健康對人類的危險度評價需要考慮PP對信號轉導的影響，雖然人類和嚙齒類信號傳遞途徑的一致性很難判斷，但在鼠類體內發現的所有PPAR異構體在人類都有其對應物，提示嚙齒類和人類的PPAR信號轉導是相似的。此外，降脂藥物對嚙齒類和人群的藥理活性提示，大量PP誘導的信號轉導，二者是一致的。雖然PP不引起人類的過氧化物酶體變化，但這并不能否認PP對人類具有潛在的有害效應。對人類的危險度評價需要考慮PP對信號轉導的影響，雖然人類雌激素干擾物與雌激素受體（一）內分泌干擾物概述所謂“內分泌干擾物”(endocrinedisruptors，EDCs)，是指能模擬或拮抗體內天然激素生理作用的外源化合物。許多環境化學物能模擬或干擾動物體的內分泌機能，這些化學物質對動物的雌激素、甲狀腺素、腎上腺素、去甲腎上腺素、睪酮等呈現顯著的干擾效應，臨床表現以生殖障礙、出生缺陷、發育異常、代謝紊亂以及某些癌癥為特征。雌激素干擾物與雌激素受體（一）內分泌干擾物概述所謂“內分泌干根據這些內分泌干擾物干擾內分泌腺／激素的種類的不同，分為環境雌激素、環境抗雄激素、環境甲狀腺干擾物等。其多數為脂溶性，半衰期長，可在體內蓄積、濃度增大，從而增大了細胞的生物利用率，且動物和人類的環境EDCs暴露水平可高出體內天然激素的成百上千倍。此外，多種環境雌激素間存在著協同效應，有時可達到單獨作用時的1000倍以上。這種協同作用可能有著深遠的意義。根據這些內分泌干擾物干擾內分泌腺／激素的種類的（二）雌激素干擾物與雌激素受體的