毒理学是一门研究化学物质对生物体的毒性反应、严重程度、发生频率和毒性作用机制的科学,也是对毒性作用进行定性和定量评价的科学。毒理学与药理学密切相关,目前已发展成为具有一定基础理论和实验手段的独立学科,并逐渐形成了一些新的毒理学分支。本文就新技术在分子毒理学中的应用及毒理学的一些发展趋势作一简述。
1 基因引入技术在毒理学中的应用
分子毒理学研究是采用分子生物学技术和方法来研究毒理学问题。如体外采用细胞培养等检测基因毒性,整体动物试验采用转基因动物模型,这对于阐明外源性化学物的毒性及其机制均有重要意义。
基因引入技术是把一段DNA(可以是一个完整的基因,也可以是一个基因片段)引入到细胞或生物体内。引入的DNA可以改变毒物的作用强度,或改变毒物作用方式。因此,可以通过毒物作用程度或方式的改变来判断引入的DNA所起的毒性作用。
1.1 在致突变检测中的应用
基因毒物是指能损害遗传物质DNA的化学物,大多为致突变剂。常规的Ame′s试验是由细菌介导的检测基因毒物的方法。但这种方法也有一定的局限性,有时可出现假阳性结果。如谷胱甘肽和半胱氨酸均为抗癌剂,但在Ame′s试验中却显示较强的致突变能力。此外,细菌和动物细胞在其生物学方面有很大差异,因此体外动物细胞实验较细菌更能反映毒物在机体内的作用。有两类细胞常用于基因毒物的检测,一类为原代细胞,另一类为传代细胞。有多种指标用于检测化学物的基因毒性,如核苷酸同位素标记法,若一种化学物能损害DNA,细胞在用该化学物处理后,对损害的DNA要进行修复,修复过程需要核苷酸,如果在培养基中加入同位素标记的核苷酸,则修复的DNA即被同位素标记,在一定情况下,损害的DNA越多,修复的就越多,细胞DNA含的同位素就越多。因此,通过检测DNA中同位素的含量来决定该化学物的基因毒性。另一种判断方法是根据基因毒物能改变细胞的代谢。如正常的V79细胞具有次黄嘌呤磷酸转移酶,这种酶是正常替代途径中合成嘌呤核苷酸的必需酶。如果培养基中有嘌呤的同系物(如8-偶氮鸟嘌呤),这种酶能将其同系物转化成相应的嘌呤核苷酸而合成DNA,但嘌呤同系物没有正常嘌呤功能,因此会导致细胞死亡。相反,如果一种化学物能损害DNA而使次黄嘌呤磷酸转移酶的基因发生损害而不能合成正常的酶,其受损的细胞反而存活下来。存活的细胞越多,在一定情况下说明该化学物的致突变能力越强。