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1、外源化学物的毒作用机理,毒物如何进入机体、如何与靶分子发生作用、如何产生其有害结果及机体的反应,从整体水平、器官水平、细胞水平和分子水平不同层次解释和阐明毒作用机制,毒作用机理的判定标准,能说明毒作用的启动 能说明多种毒物的中毒 能依次说明随后发生的病理生理过程,基本思路,毒作用机理可从整体直至分子水平 从不同层次上加以阐明,从整体水平,缺氧(如CO与血红素之间结合，或由于呼吸 或循环衰竭而引起缺氧)呼吸衰竭(如有机磷农药或神经毒剂呼吸肌麻痹)中枢神经系统紊乱(如有机磷农药乙酰胆碱)高或低血糖(如肼血糖，氯乙醇血糖)机体敏感性增高(氟代烷类心肌对内源性儿 茶酚胺类敏感性大大增高，甚至突然死亡)
2、改变机体免疫状态,从器官水平上解释毒作用机理,分布与蓄积(如汞蒸气能透过血脑屏障而分布于脑组织，而汞盐则不能；百草枯无论经何途径均蓄积在肺)2.生物转化(甲醇甲醛、甲酸CO2+H2O,眼缺乏降解酶，故特别敏感)3.器官敏感性(如大鼠Zymbal腺，小鼠眼眶后副泪腺等对多种化学致癌物特别敏感)4.其他因素(见MNNU),2-萘胺,肝,2-氨基-1-萘酚,葡萄糖醛酸,葡糖苷酸,肾,膀胱,2-葡糖苷酸酶,2-氨基-1-萘酚,吸附于膀胱粘膜,膀胱癌,2-萘胺的致癌机制,葡糖苷酸,N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)的致癌性,大鼠致癌 部位,脑肾肝,切除修复酶,发生率,从细胞水平上解释毒作用机理,1.细胞内
3、酶系或某些发现组分存在差异,磷,CV,铁,烯丙基甲酸醚,铍,CCl4,氟烷,溴苯,Ngaione,CHCl3,醋氨酚,CCl4,引起肝小叶不同区域坏死的化学物,2.细胞间间隙连接通讯抑制,外源化学物对细胞间隙连接的影响，按其作用方式可分为：与受体结合,并直接激活蛋白激酶C 不需与受体结合,而是通过细胞游离Ca离子浓度升高激活蛋白激酶C,从分子水平上解释毒作用机理,为解释不同毒物的中毒机理提供某些共 同的规律,2.可解释毒物的启动作用而其他水平仅解 释了现象,3.可为研究解毒药提供依据,优点：,从分子水平上解释毒作用机理,共价结合自由基与脂质 过氧化细胞内钙稳态,基因表达失调转录失调信号转导失调
4、信息产生失调,修复失调,靶分子功能异常靶分子破坏新抗原形成,疾病状态,毒物,处置,毒作用,化学物引起毒作用的三种途径,生物环境 的改变,与靶分子相互作用,功能紊乱损伤,修复失调,(1)化学物不与靶分子发生作用而直接作用于接触的部位，如某些物质沉积于肾小管；(2)毒物与靶分子发生作用造成细胞功能障碍或损伤,如河豚毒素进入机体后阻断运动神经元的钠离子通道,导致骨骼肌麻痹;(3)毒物造成细胞损伤后,机体出现异常修复(包括分子水平、细胞水平和组织水平的修复)。,从暴露部位到作用靶,暴露部位皮肤、胃肠道、呼吸道、注射/受伤部位、胎盘,毒物,向靶器官分布,吸收,重吸收,中毒,进入体循环前的排出,延迟向靶器
5、官分布,排泄,解毒,靶分子（蛋白质、脂质、核酸、大分子复合物）,靶部位,终毒物,毒物处置过程是产生毒性的第一步,输送到作用部位,外源化学物在体内的转运,1.毛细血管内皮层间隙的转运 如肝窦状小管和肾毛细管的内皮层细胞具有较大的毛细管内皮层间隙(直径约50100nm),能使与蛋白结合的外源化学物透过，可加剧化学物在肝肾的积累。2.某些特殊的膜转运机制 如钙离子通道能使铅和钡进入可兴奋细胞，百草枯进入肺细胞,作用部位的运输过程,接触部位,加速毒物转运的机制,减缓毒物转运的机制,1.与血浆蛋白的结合率2.特殊的屏障作用3.转运到储存部位4.与细胞内的结合蛋白连接(指与非靶大分子结合)5.排出细胞 含
6、ATP膜转运蛋白(P糖蛋白)大脑毛细血管内皮细胞、卵母细胞等能排出某些化学物,3.细胞内的可逆性结合 指有机和无机阳离子、多环芳烃等，通过与细胞内一种阴离子芳香族多聚体黑色素结合而沉积在含黑色素的细胞内。与黑色素结合的毒物解离后能直接对肾脏产生毒性，如氯丙嗪和氯喹对皮肤产生的损伤即是此种机制。解离后的多环芳烃化学物能诱发黑色素瘤.,外源化学的增毒与终毒物的形成,概念：终毒物（ultimate toxicant）是指与内源靶分子（如受体、酶、DNA、微丝蛋白、脂质）反应或严重地改变生物学（微）环境、启动结构和（或）功能而表现出毒性的物质。终毒物可为机体所暴露的原化学物（母化合物）；而另外一些毒物
7、的毒性主要是由于其代谢物引起，生物转化为有害产物的过程称为增毒（toxication）或代谢活化（metabolic activation）。最为多见的情况是增毒使外源化学物如氧和氧化氮（NO）转变为：亲电子、自由基、亲核物、氧化还原性反应物。毒效应的强度主要取决于终毒物在其作用位点的浓度及持续时间。,亲电子剂的形成,亲电子剂是含有一个缺电子原子（带部分或全部正电荷）的分子。该缺电子原子中的部分或全部阳电荷使其很容易通过共享电子对的方式与亲核剂中富含电子的原子反应。化学物在代谢活化时形成非离子亲电子剂。亲电子剂经常是在外源化合物被细胞色素P-450或其他酶氧化成酮类、环氧化物及芳烃氧化物、,-
8、不饱和酮及醛类、醌类或醌亚胺类以及酰基卤等过程中形成的。,苯并(a)芘benzo(a)pyrene，BaP,P-450,7,8-环氧苯并(a)芘,7,8-二羟-BaP,7,8-二羟基-9,10-环氧BaP,环氧化物水解酶,(终致癌物),自由基形成,自由基（free radicals）是独立游离存在的带有不成对电子的分子、原子或离子。自由基主要是由于化合物的共价键发生均裂而产生。其共同特点是：具有顺磁性、其化学性质十分活泼、反应性极高，因而半减期极短，一般仅能以s计，作用半径短。在与生物体有关的自由基中，最主要的是氧中心自由基，这类自由基持续不断地在机体内产生。活性氧(reactive oxyg
9、en species,ROS)这个术语实际上是一个集合名词，不仅包括氧中心自由基如O2-，和OH，而且也包括某些氧的非自由基衍生物，如H2O2、单线态氧和次氯酸，甚至还包括过氧化物、氢过氧化物和内源性脂质及外来化合物的环氧代谢物，因为它们都含有化学性质活泼的含氧功能基团。,自由基的来源与类型,自由基在生物体内来源有二：一是细胞正常生理过程产生；二是化学毒物在体内代谢过程产生。许多外来化合物可通过各种不同途径产生自由基，但其中最主要的途径是通过氧化还原反应（redox cycling）。它通过加入一个单电子使化学物还原为不稳定的中间产物，随后这个电子转移给分子氧而形成超氧阴离子自由基(O2-)，
10、而中间产物则再生为原化学物。如：百草枯(PQ+)、阿霉素(DR)和硝化呋喃托英(NF)可从还原酶接受一个电子形成自由基。,自由基形成,亲核物的形成,亲核物的形成是毒物活化作用较少见的一种机制。例如：苦杏仁经肠道糖苷酶催化形成氰化物；丙烯氰环氧化和随后谷胱甘肽结合形成的氰化物；以及硝普钠经巯基诱导降解后形成氰化物，等。,氧化还原活性还原剂的形成,除了上述那些机制外，还存在着一种特殊的产生氧 化还原活性还原剂的机制。引起高铁血红蛋白的亚硝酸盐，既可在小肠中由硝酸盐经细菌还原生成，也可由亚硝酸酯或硝酸酯与谷胱甘肽反应而生成。还原性化合物如抗坏血酸等以及NADPH依赖性黄素酶等还原酶可使Cr6+还原为
11、Cr5+。Cr5+反过来又可催化HO生成。,解 毒,（1）无功能基团毒物的解毒：一般情况下，苯和甲苯等不含功能基团化学物的解毒分两相。首先，通常由细胞色素P450将羧基和羟基等功能基团引入分子中。随后，通过转移酶将内源性酸如葡糖醛酸、硫酸或氨基酸结合到这些功能基团上。除了某些例外，多数化合物的最终产物无反应活性，是易于排泄的高度亲水的有机酸。,（2）亲电子剂的解毒：亲电性毒物较为普遍的解毒方式是与亲核剂谷胱苷肽结合。该结合反应可以是自发的，也可由谷胱甘肽-S-转移酶催化。Ag+、Cd2+、Hg2+和CH3Hg+等金属离子易与谷胱甘肽结合而解毒。亲电子剂较为特殊的解毒机制是环氧化物和芳烃环氧化物
12、被环氧化物水化酶催化分别生成二醇类及二氢二醇类化合物。其他的解毒方式还有，由DL-黄递酶催化氢醌的双电子还原反应；醇脱氢酶催化,-不饱和醛还原成醇，或醛脱氢酶催化,-不饱和醛氧化成酸;金属硫蛋白与有巯基反应活性的金属离子形成复合物；具有氧化-还原活性的亚铁离子可为铁蛋白结合解毒。,解 毒,（3）亲核剂的解毒：亲核剂一般通过亲核性功能基团的结合反应进行解毒。如羟基化合物与硫酸或葡糖醛酸结合，硫醇类与葡糖醛酸结合，胺类和肼类化合物被乙酰化。这些结合反应可防止过氧化物酶催化亲核剂生成自由基，也可防止酚类、氨基酚类、儿茶酚类以及氢醌类化合物经生物转化形成亲电性醌类及醌亚胺类化合物。消除硫醇类、胺类及肼
13、类化合物的另一机制是含黄素单加氧酶催化的氧化反应。乙醇等醇类化合物可通过醇脱氢酶或醛脱氢酶催化的反应氧化成羧酸而被解毒。硫氰酸酶催化的氰化物生成硫氰酸是较特殊的亲核剂解毒机制。,解 毒,（4）自由基的解毒：酶性抗氧化系统 a SOD：是一类含有不同辅基的金属结合酶家族，如CuZn-SOD、Fe-SOD与Mn-SOD。它们在细胞内定位变化很大，CuZnSOD存在多种脏器内如肝脏、红细胞，而Mn-SOD主要在线粒体。它的唯一生理功能是歧化超氧阴离子(O2-)，生成H2O2和O2。b 过氧化氢酶（CAT）：位于肝细胞和红细胞内过氧化小体中，其主要功能是将H2O2转化为水。c GSH-Px（GPO）：
14、在机体内广泛存在，能特异地催化谷胱苷肽对过氧化物的还原反应，使过氧化物转化为水或相应的醇类。可阻断脂质过氧化的链锁反应。d 谷胱苷肽还原酶（GR）：其分布同GSH-Px，主要功能是产生还原型的谷胱苷肽(GSH)，以保护机体解毒功能的执行。e 心肌黄酶(DT diaphorase):葡萄糖-6-磷酸脱氢酶。,解 毒,（4）自由基的解毒：非酶性抗氧化系统 在生物体系中广泛分布着许多小分子，它们能通过非酶促反应而清除氧自由基。例如，维生素C、维生素E、GSH、尿酸、牛磺酸和次牛磺酸等。谷胱苷肽(GSH)参与GSHPx的作用，使过氧化物还原为H2O和氧化型谷胱苷肽(GSSG)。有些有毒化学物可耗竭肝脏
15、GSH而继发脂质过氧化，如丙烯腈、苯乙烯等。维生素E 它必须与膜结合才能发挥抗氧化作用。首先与氧自由基反应，生成生育酚自由基，再由抗坏血酸GSH氧化还原偶联反应而还原。它属于“链断裂”抗氧化剂，主要通过提供不稳定的氧给过氧自由基和烷基自由基，从而防止脂质过氧化。,解 毒,（5）蛋白毒素的解毒：胞内或胞外的蛋白酶可能在毒性多肽的解毒中起作用。在蛇毒中发现的几种毒素(如,-环蛇毒素，永良部海蛇毒素，磷酯酶)中含有分子内二硫键，这些二硫键是其保持活性必不可少的。硫氧化还原蛋白可使上述几种蛋白失活。硫氧化还原蛋白是一种可还原必需二硫键的内源性二巯基蛋白。,解 毒,终毒物与靶分子的作用是产生毒性的第二步
16、,靶的属性：。反应性。可达性。关键反应,1,靶分子,后果：.功能紊乱.结构破坏.新抗原形成,3,反应类型：.非共价结合.共价结合.氢离子萃取.电子转移.酶反应,2,终毒物,实际上所有的内源化合物都是毒物潜在的靶标，然而毒理学上相关的靶标是大分子，如核酸（特别是DNA）和蛋白质。在小分子中，膜脂质最为常见。内源性分子作为一个靶分子必须具有合适的反应性和（或）空间构型，以容许终毒物发生共价或非共价反应。为了发生这些反应，靶分子必须接触足够高浓度的终毒物，因此，处于反应活性化学物邻近或接近它们形成部位的内源性分子常常是靶分子。活性代谢物的第一个靶分子常常是催化这些代谢物形成的酶或邻近的细胞内结构，例
17、如，负责甲状腺激素合成的酶甲状腺过氧化物酶将某些亲核的外源性化学物转变为活性自由基代谢物，这些自由基代谢物又使甲状腺过氧化物酶失活，这使这些化学物抗甲状腺作用以及诱发甲状腺肿瘤的基础。,终毒物与靶分子的反应,毒物与靶分子的结合方式,共价结合（convalent binding）:指化学毒物或其具有活性的代谢产物与机体的一些重要大分子发生共价结合，从而改变核酸、蛋白质、酶、膜脂质等生物大分子的化学结构与其生物学功能。加合物(adducts)指活性化学物与细胞大分子之间通过共价键形成的稳定复合物。一般是不可逆的，能永久地改变内源性分子的结构，故这类反应具有重要的毒理学意义。这类毒物能与大分子的蛋白
18、质和核酸的亲核原子发生反应。,2.非共价结合（nonconvalent binding）:通过非极性交互作用或氢键与离子键的形成，具有代表性的是毒物与膜受体、细胞内受体、离子通道以及某些酶等靶分子的交互作用。由于非共价结合的能量相对较低，所以这种结合一般是可逆的。3.去氢反应：4.电子转移：,靶分子的功能紊乱,毒物对靶分子的作用,模拟内源配体激活靶分子蛋白,受体,蛋白激酶C,抑制靶分子功能,干扰离子通道,抑制线粒体电子传递链,毒物常作用于蛋白质结构的关键部位，如巯基基团。该部位直接参与蛋白质的催化功能和组装大分子的功能。很多蛋白质的活性非选择性受损就是起因于巯基基团的破坏。,毒物对靶分子的影响
19、,(一)脂质过氧化损害：脂质过氧化(lipid peroxidation)：指主要由自由基引起的多不饱和脂肪酸的氧化作用对生物膜具有强烈的破坏作用。1.自由基的形成与脂质过氧化的关系 启动阶段：脂质过氧化是由一些脂链侧链甲叉碳上除去一个氢的化合物所启动。OH是最重要的脂质过氧化的诱导物。发展阶段：已形成的自由基将作为启动子而产生新的自由基，使反应发展下去。在发展阶段中，形成的自由基总数保持不变，一种自由基团可经多种反应转变成另一种形式的自由基团。去氢后的碳原子形成中心自由基(L)。与脂质过氧化反应关系最重要的是脂质过氧化自由基和脂质过氧化物的形成。终止阶段：只有二个自由基相互作用，才能使自由基
20、反应链终止，消除自由基。,2脂质过氧化的后果：细胞器和细胞膜结构的改变和功能障碍。脂质过氧化物的分解产物具有细胞毒性，其中特别有害的是一些不饱和醛类。对DNA影响：一是脂质过氧化自由基和烷基自由基可引起DNA碱基，特别是鸟嘌呤碱基的氧化；一是脂质过氧化物的分解产物，丙二醛可以共价结合方式导致DNA链断裂和交联。对低密度脂蛋白(LDL)的作用。,（二）蛋白质的氧化损伤1机制：(1)对脂肪族氨基酸氧化损伤最常见的途径为：在-位置上将一个氢原子除去，形成C中心自由基，再加氧其上，生成过氧基衍生物。后者分解成NH3及-酮酸，或生成NH3、CO2与醛类或羧酸，破坏脂肪族氨基酸的结构。(2)芳香氨基酸很少
21、出现-除氢，而多出现羟基衍生物。后者可将苯环打开或在酪氨酸处交联成二聚体。,毒物对靶分子的影响,1机制：(3)由过渡金属介导出现氧化损伤，主要通过Fenton反应。其损伤特点为部位特异性。因为，在蛋白质结构内只有某个或几个金属结合部位的氨基酸受到影响。(4)脂质过氧化的自由基中间产物作用，如烷氧自由基(LO)和过氧自由基(LOO)，可与过氧化脂质紧密联系的蛋白质反应。,（二）蛋白质的氧化损伤,2后果 氧化的后果是凝集与交联，或是蛋白质的降解与断裂，这主要取决于蛋白质成分的特征及自由基的种类。对蛋白质影响表现在二个方面：直接作用 间接作用,（二）蛋白质的氧化损伤,（三）核酸的氧化损伤：1碱基损伤
22、 活性氧攻击DNA的靶位点是腺嘌呤与鸟嘌呤的C8，嘧啶的C5与C6双键。其可能的机制为：氧自由基直接作用于双键部位，使之获得一个加合基而改变其结构。OH使脱氧核苷脱嘌呤，即自由基可使DNA链上出现无嘌呤或无嘧啶部位。OH可以自动从胸嘧啶的甲基中除去H原子。,毒物对靶分子的影响,（三）核酸的氧化损伤：2DNA链断裂：OH对DNA的攻击，主要针对DNA分子中的核糖部分，可能的位置在DNA分子中核糖的3和4碳位上，造成DNA链的断裂。自由基对胸腺嘧啶碱基作用，造成的损害经修复酶切除，可产生类似的单链断裂。氧化应激可启动细胞内的一系列代谢过程，激活核酸酶，导致DNA链的断裂。,（三）核酸的氧化损伤：D
23、NA链断裂在基因突变的形成过程中有重要意义。DNA链断裂后，有下列途径产生突变：DNA链断裂造成部分碱基的缺失；DNA链断裂后，正常的细胞将启动修复过程，多种酶可以辨别DNA内异常，并通过切割、再合成、重合等途径使之修复。如酶也受自由基破坏或功能难以达到修复的要求，可能造成被修复的DNA碱基的错误掺入和错误编码；可能引起癌基因的活化，或抑癌基因的失活。,毒性产生的第三步细胞功能调控或维持的改变,基因表达失控,细胞功能失调,细胞内稳态受损,细胞外稳态受损,不适当的:,如不适当的神经肌肉活性：震颤、惊厥、痉挛、心律失常 组织坏死、麻痹、感觉异常,ATP合成 钙离子调节 蛋白质合成 细胞损伤/死亡
24、微管功能 膜功能,影响：,影响整体系统的功能 如：止血出血,细胞分裂肿瘤，致畸 细胞凋亡组织退化，致畸 蛋白质合成如：过氧化酶 体增殖,调控细胞功能,维持细胞稳态,靶分子的作用,细胞功能紊乱和毒性后果,许多天然化学物如激素、维生素等是通过与转录因子结合和激活而影响基因的。外源性化学物可模拟天然配体，如TCDD是芳烃化学物的配体，通过引导胸腺细胞的凋亡而导致胸腺的萎缩,外源性毒物引起的细胞调节失控,基因表达的失控 可出现在与转录直接有关的部位，或在信号传达的网络部分，或在其信号分子的合成、储存和释放的过程中,最常见的毒性作用是转录因子的失控，这种影响从功能上分为配体激活和信号激活两类,在众多由信
25、号激活的转录因子中，激活蛋白(AP1)在由毒物诱导的基因表达过程中起着极为重要的作用。一般认为信号传递的紊乱和基因表达的改变可能与由毒物引起的细胞的凋亡有关。,细胞活动失调,化学物诱发的细胞活动的紊乱包括 神经递质的浓度改变 受体的功能改变 细胞内信号传递的改变 信号终止过程的改变等,细胞稳态失调引起的毒性,细胞稳态的破坏 所有细胞都必须合成内源性分子并组装成大分子复合体、膜结构和各种细胞器以维持细胞内环境、制造能量和维持细胞的生存。任何化学物破坏这些过程都可能危及细胞的存活。,如：ATP在维持细胞稳态中起着中心作用,同时也是提供生物合成的原料和能量的主要来源。有几类化学物可以影响氧化磷酸化过
26、程,干扰线粒体内的ATP合成。,第1类如氟乙酸盐，干扰氢输送至电子传送链，抑制柠檬酸循环和还原型辅助因子的形成；,第2类如鱼藤酮和氰化物，通过抑制电子传递链而阻断电子传递至氧；,第3类化学物是影响氧输送至最终电子转移体细胞色素氧化酶，化学物引起的缺氧最终都发生在这个部位；,第4类化学物抑制ATP合成酶的功能，这种抑制可以是ATP 合成酶的直接抑制、干扰 ADP 和无机磷的传送，以及ATP合成酶的驱动功能的丧失。,对氧化磷酸化的影响会对细胞有直接的损伤作用,这是由于ADP未能磷酸化而导致ADP及其分解产物的累积以及ATP的耗竭。,细胞内的钙离子浓度升高,毒物通过激发Ca2流入细胞内或抑制Ca2的
27、排出，引起细胞质膜内的Ca2浓度升高。使配体或Ca2通道阀的打开或质膜的损伤,导致Ca2浓度梯度，而使Ca2从细胞外间质流入细胞质膜内。毒物可引导Ca2从线粒体内向外渗漏，引起细胞内Ca2浓度升高。抑制Ca2运输或耗竭其他驱动装置而减少Ca2+的排出。细胞内钙离子浓度的持续升高对细胞有损害作用，会造成能量储备的耗竭、微丝失去功能和水解酶的激化。,细胞内钙稳态 细胞钙稳态的紊乱与细胞毒性 钙稳态失调的机制,细胞内钙稳态,在细胞静息状态下细胞内游离的Ca2+仅为10-7mol/L，而细胞外液Ca2+则达10-3mol/L。当细胞处于兴奋状态，第一信使转递信息，则细胞内游离Ca2+迅速增多可达10-
28、5mol/L，此后再降低至10-7mol/L，完成信息转递循环。认为Ca2+是体内第二信使。上述Ca2+浓度的变化过程呈稳态状，称为细胞内钙稳态。,细胞内钙稳态,在细胞内的钙有两种类型，游离的钙离子和与蛋白质结合的钙。与钙结合的蛋白有两种类型，一是结合在细胞膜或细胞器膜内的蛋白质上，二是结合在可溶性蛋白质上。激动剂刺激引起细胞Ca2+动员，可调节细胞的多种生物功能，包括肌肉收缩、神经转导、细胞分泌、细胞分化和增殖。Ca2+在细胞功能的调节中起了一种信使作用，负责将激动剂的刺激信号传给细胞内各种酶反应系统或功能性蛋白。,Ca2+信使作用实现,Ca2+与钙结合蛋白:如钙调蛋白(CaM)。Ca2+与
29、cAMP：Ca2+与蛋白激酶C(PKC)、磷脂酶C(PLC)：Ca2+与离子通道：,细胞钙稳态的紊乱与细胞毒性,重金属离子 农药 四氯化碳,重金属离子,主要有铅和镉。铅一方面与Ca2+及CaM结合，激活Ca-CaM依赖酶系。另一方面高浓度时与细胞内巯基激活，可抑制Ca-CaM依赖酶系，并呈剂量依赖的双相效应。可见铅的中毒机制中Ca2+有重要意义。镉可使CaM含量减少。表现为免疫系统、雄性生殖系统以及心肌等改变，有的可用钙调素拮抗剂来预防或减轻损伤作用。,农药,拟除虫菊酯为神经毒化合物，有研究发现它可使神经细胞内游离钙浓度增高，可能与其抑制Ca2+，Mg2+-ATPase、CaM和磷酸二酯酶(P
30、EE)有关。当然，拟除虫菊酪对钙稳态的影响有复杂的机制，且与其具体化学结构有关。,四氯化碳,它可抑制肝细胞微粒体Ca2+-ATPase，表现为肝内质网酶活性改变及钙的蓄积。其机制可能是CCl4可在肝脏氧化产生自由基，后者攻击Ca2+-ATPase上的巯基，使酶活性下降；另外，Ca2+浓度增加，可激活某些酶，如磷酸化酶a。,钙稳态失调的机制,细胞内钙稳态的失调 细胞Ca2+信号的改变在各种病理及毒理学过程中起重要的作用。在细胞受损时可导致Ca2+内流增加，或Ca2+从细胞内贮存部位释放增加，或抑制细胞膜向外逐出Ca2+，表现为细胞内Ca2+浓度不可控制的持续增加，即打破细胞内钙稳态，或称为细胞内
31、钙稳态的失调。,钙稳态失调的机制,钙稳态失调学说 Ca2+这种失调或紊乱，将完全破坏正常生命活动所必需的由激素和生长因子刺激而产生的短暂的Ca2+瞬变，危及细胞器的功能和细胞骨架结构，最终激活不可逆的细胞成分的分解代谢过程。这就是所谓中毒机制中钙稳态失调学说。,钙稳态失调的机制,钙的浓度变化，可通过下列途径造成细胞损伤：正常的激素和生长因子刺激的Ca2+信号的受损。钙依赖性降解酶的活化，包括蛋白酶、磷脂酶和核酸内切酶。损伤细胞骨架 损害线粒体 与细胞凋亡有关,机体的修复,分子水平的修复,蛋白质的修复 蛋白质的某些化学变化，如蛋白巯基的氧化和DNA的甲基化是可逆的。通过水解作用去除分子的损伤部位
32、或者插入重新合成的结构，是常见的修复机制，可见于化学性变异的DNA和过氧化的脂肪。在某些情况下，受损的分子可以全部分解而重新合成，如有机磷中毒后重新生成胆碱酯酶。,巯基对很多蛋白质的功能至关重要，如受体酶、细胞骨架蛋白质、转录因子。蛋白巯基氧化成蛋白二硫化物和蛋白谷胱甘肽二硫化物的反应，可由酶的还原反应而逆转。内源性还原物包括硫代氧化还原物和G1utaredoxin小分子蛋白，含有两个氧化还原活跃的半胱氨酸。蛋白质中具有催化作用的巯基经氧化后，又通过还原反应而被重新循环利用。,DNA损伤的修复,DNA具有多种修复损伤的功能,细胞修复较不常见，细胞受损后经常引起死亡，而生存的细胞经分裂替代损伤的
33、细胞，如周围神经元具有修复的功能,细胞和组织水平的修复,组织修复主要通过细胞增生并以新的细胞以代替受损的细胞。受损的细胞可经历:细胞凋亡(apoptosis)坏死(necrosis)细胞胀亡(oncosis)表现为细胞肿胀和核融解的细胞损伤过程，凋亡和胀亡代表了两种不同的细胞死亡方式。,细胞凋亡和胀亡的区别,尽管生物体可在分子、细胞和组织水平上进行损害的修复，但由于各种原因，修复机制经常失败而不能保护受损的细胞。,第二个常见的原因是修复的能量、修复所需的酶和辅助因子被耗竭。例如DNA烷基化导致O6烷基鸟嘌呤DNA烷基转移酶耗竭，脂类的过氧化可耗尽生育酚(tocophewl)。,首先，修复的过程
34、并不十分精确。某些损伤可被遗漏而不被修复。但大多数情况下，修复失败的原因是损伤部位远远超过修复机制的能力，例如硫蛋白的氧化快于其被还原的速度。,第三个原因是有时毒物产生的影响是直接地干扰修复过程本身，导致有些损伤不能有效地修复，例如当某些外源物与蛋白质共价结合时。,另外，修复本身也可能产生毒性作用。如在修复氧化蛋白质和内源性还原物时，NAP(P)H被过量地消耗就可能影响到氧化磷酸化过程，因为后者也依赖还原型辅助因子的供应，因此也会导致ATP耗尽。,修复失调引起的毒性,修复失败是引起纤维化的主要机制，细胞受损引起的细胞增生和细胞间质的增生持续不断，最终就产生纤维化，如肝硬化、肺纤维化等。,化学癌变涉及多种修复失败，包括DNA修复失败、程序死亡、细胞增生修复的失败,如果细胞程序性死亡失败，则会加剧基因突变和细胞的增生。程序性死亡的修复失败是导致人类淋巴细胞癌的主要机制。,
