2011年公衛(wèi)助理醫(yī)師考試輔導(dǎo)：致畸作用機(jī)理
發(fā)育的特點(diǎn)是在大小、生物化學(xué)和生理學(xué)、形態(tài)和功能方面的變化。這些變化受到管理基因轉(zhuǎn)錄的因素調(diào)節(jié)，這些因素在胚胎的基因組中使調(diào)節(jié)基因活動，而且連續(xù)的基因激話作用次第持續(xù)貫穿發(fā)育。現(xiàn)在，細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)對正常發(fā)育所必要的信號傳導(dǎo)路徑已被闡明，已知它們依賴于轉(zhuǎn)錄、翻譯，以及翻譯后（如，磷酸化作用）的調(diào)控。
化學(xué)毒物對發(fā)育損傷的機(jī)制十分復(fù)雜，多數(shù)還不清楚。Wilsom（1977）提出了畸形發(fā)生的9種機(jī)制，包括突變、染色體斷裂、有絲分裂改變、改變核酸完整性或功能、減少前體或底物的補(bǔ)給、減少能源支持、改變膜特性、滲透壓不平衡和酶抑制作用。近年來在分子水平的研究有很大的進(jìn)展，雖然胚胎有代償機(jī)制彌補(bǔ)外源性化學(xué)物的影響，但是，是否產(chǎn)生畸形依賴于在致病過程中的每個步驟在損傷和修復(fù)之間的平衡。
1.干擾基因表達(dá) 某些基因的表達(dá)受到抑制或異常表達(dá)可能引起畸形。如有報(bào)道在培養(yǎng)的小鼠胚胎中用反義寡核苷酸探針抑制原癌基因Wnt-1或Wnt-3a，都可產(chǎn)生中腦和后腦，或中腦、后腦和脊髓的畸形。剔除Wnt-1基因的突變小鼠也可產(chǎn)生中腦和后腦的畸形。反之，如向小鼠胚胎中加人雞的β－肌動蛋白啟動子時(shí)，Hox-1.1基因表達(dá)，并產(chǎn)生多種顱臉部和頸椎的畸形。
2.基因突變與染色體畸變 已發(fā)現(xiàn)誘變原有潛在致畸性，如電離輻射、烷化劑、亞硝酸鹽、多數(shù)致癌物都可能致畸。實(shí)驗(yàn)證明，妊娠第13天的大鼠胚胎羊膜內(nèi)注入CP及其兩個代謝活化的致畸性產(chǎn)物PM或AC后，CP和AC引起了腦積水、露眼、腭裂、小頜畸形、臍疝、尾部和肢部缺陷；而PM僅僅引起腦積水，尾部和肢部缺陷。3H標(biāo)記CP的實(shí)驗(yàn)顯示大約87％的放射性與蛋白質(zhì)結(jié)合，5％與DNA結(jié)合，8％與RNA結(jié)合。使用堿洗脫，證實(shí)CP和PM引起單鏈DNA斷裂，以及DNA-DNA和DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)：PM的一個單功能烷化衍生物，有能力產(chǎn)生單鏈斷裂但無DNA交聯(lián)作用，引起了和PM一樣的效應(yīng)譜；而PM的一個非烷化衍生物（CP類似物）和AC不引起DNA損傷。AC易與蛋白質(zhì)結(jié)合，而PM易與DNA結(jié)合。PM和AC對培養(yǎng)中的肢芽有明顯的不同效應(yīng)。這些結(jié)果提示PM和AC在胚胎中有不同的靶，PM對CP誘導(dǎo)的DNA損傷有責(zé)任，而AC可能通過與蛋白質(zhì)結(jié)合而致畸。
有報(bào)道染色體畸變占人類發(fā)育缺陷原因的3％左右。這數(shù)字可能比實(shí)際低得多，因?yàn)槌Ｈ旧w數(shù)目的過多或缺少常常使胚胎死亡，難以發(fā)現(xiàn)或未作檢查。而生殖丟失占很大比例?，F(xiàn)在，大量的研究已證實(shí)，自發(fā)流產(chǎn)的胚胎中至少50％存在染色體畸變（主要是不分離）。電離輻射，病毒以及能引起染色體畸變的某些化學(xué)毒物都有致畸作用。
3.損傷細(xì)胞和分子水平的翻譯 細(xì)胞增殖對發(fā)育顯然是必要的。細(xì)胞增殖率在個體發(fā)生過程中空間和時(shí)間都在變化，在胚胎中細(xì)胞增殖、分化和凋亡之間有精致的平衡。用CP處理妊娠第10天大鼠，引起胚胎的S-期細(xì)胞周期阻斷，在細(xì)胞迅速增殖區(qū)域觀察到細(xì)胞死亡。細(xì)胞周期長度的不同可能部分地影響敏感性。如：胚胎的神經(jīng)上皮對CP誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡相當(dāng)敏感，而心臟有抵抗力。第10天大鼠胚胎神經(jīng)上皮的細(xì)胞周期時(shí)間大約為9.5h，而在心臟中的細(xì)胞周期大約是13.4h，這是由于心臟細(xì)胞比神經(jīng)上皮有更長的Go／Gl期。對DNA的損傷可在G1-s轉(zhuǎn)換時(shí)、S期和G2-M轉(zhuǎn)換時(shí)抑制細(xì)胞周期的進(jìn)展。 CP誘導(dǎo)DNA損傷可導(dǎo)致細(xì)胞周期混亂和特定的細(xì)胞群體中的細(xì)胞死亡。如果DHA損傷被修復(fù)，細(xì)胞周期能恢復(fù)正常，但如果損傷太廣泛，或細(xì)胞周期抑制太久，可能引發(fā)凋亡。在全胚胎培養(yǎng)中使用活化的CP也觀察到相似的胚胎細(xì)胞周期阻斷和細(xì)胞死亡。
發(fā)育的特點(diǎn)是在大小、生物化學(xué)和生理學(xué)、形態(tài)和功能方面的變化。這些變化受到管理基因轉(zhuǎn)錄的因素調(diào)節(jié)，這些因素在胚胎的基因組中使調(diào)節(jié)基因活動，而且連續(xù)的基因激話作用次第持續(xù)貫穿發(fā)育。現(xiàn)在，細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)對正常發(fā)育所必要的信號傳導(dǎo)路徑已被闡明，已知它們依賴于轉(zhuǎn)錄、翻譯，以及翻譯后（如，磷酸化作用）的調(diào)控。
化學(xué)毒物對發(fā)育損傷的機(jī)制十分復(fù)雜，多數(shù)還不清楚。Wilsom（1977）提出了畸形發(fā)生的9種機(jī)制，包括突變、染色體斷裂、有絲分裂改變、改變核酸完整性或功能、減少前體或底物的補(bǔ)給、減少能源支持、改變膜特性、滲透壓不平衡和酶抑制作用。近年來在分子水平的研究有很大的進(jìn)展，雖然胚胎有代償機(jī)制彌補(bǔ)外源性化學(xué)物的影響，但是，是否產(chǎn)生畸形依賴于在致病過程中的每個步驟在損傷和修復(fù)之間的平衡。
1.干擾基因表達(dá) 某些基因的表達(dá)受到抑制或異常表達(dá)可能引起畸形。如有報(bào)道在培養(yǎng)的小鼠胚胎中用反義寡核苷酸探針抑制原癌基因Wnt-1或Wnt-3a，都可產(chǎn)生中腦和后腦，或中腦、后腦和脊髓的畸形。剔除Wnt-1基因的突變小鼠也可產(chǎn)生中腦和后腦的畸形。反之，如向小鼠胚胎中加人雞的β－肌動蛋白啟動子時(shí)，Hox-1.1基因表達(dá)，并產(chǎn)生多種顱臉部和頸椎的畸形。
2.基因突變與染色體畸變 已發(fā)現(xiàn)誘變原有潛在致畸性，如電離輻射、烷化劑、亞硝酸鹽、多數(shù)致癌物都可能致畸。實(shí)驗(yàn)證明，妊娠第13天的大鼠胚胎羊膜內(nèi)注入CP及其兩個代謝活化的致畸性產(chǎn)物PM或AC后，CP和AC引起了腦積水、露眼、腭裂、小頜畸形、臍疝、尾部和肢部缺陷；而PM僅僅引起腦積水，尾部和肢部缺陷。3H標(biāo)記CP的實(shí)驗(yàn)顯示大約87％的放射性與蛋白質(zhì)結(jié)合，5％與DNA結(jié)合，8％與RNA結(jié)合。使用堿洗脫，證實(shí)CP和PM引起單鏈DNA斷裂，以及DNA-DNA和DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)：PM的一個單功能烷化衍生物，有能力產(chǎn)生單鏈斷裂但無DNA交聯(lián)作用，引起了和PM一樣的效應(yīng)譜；而PM的一個非烷化衍生物（CP類似物）和AC不引起DNA損傷。AC易與蛋白質(zhì)結(jié)合，而PM易與DNA結(jié)合。PM和AC對培養(yǎng)中的肢芽有明顯的不同效應(yīng)。這些結(jié)果提示PM和AC在胚胎中有不同的靶，PM對CP誘導(dǎo)的DNA損傷有責(zé)任，而AC可能通過與蛋白質(zhì)結(jié)合而致畸。
有報(bào)道染色體畸變占人類發(fā)育缺陷原因的3％左右。這數(shù)字可能比實(shí)際低得多，因?yàn)槌Ｈ旧w數(shù)目的過多或缺少常常使胚胎死亡，難以發(fā)現(xiàn)或未作檢查。而生殖丟失占很大比例?，F(xiàn)在，大量的研究已證實(shí)，自發(fā)流產(chǎn)的胚胎中至少50％存在染色體畸變（主要是不分離）。電離輻射，病毒以及能引起染色體畸變的某些化學(xué)毒物都有致畸作用。
3.損傷細(xì)胞和分子水平的翻譯 細(xì)胞增殖對發(fā)育顯然是必要的。細(xì)胞增殖率在個體發(fā)生過程中空間和時(shí)間都在變化，在胚胎中細(xì)胞增殖、分化和凋亡之間有精致的平衡。用CP處理妊娠第10天大鼠，引起胚胎的S-期細(xì)胞周期阻斷，在細(xì)胞迅速增殖區(qū)域觀察到細(xì)胞死亡。細(xì)胞周期長度的不同可能部分地影響敏感性。如：胚胎的神經(jīng)上皮對CP誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡相當(dāng)敏感，而心臟有抵抗力。第10天大鼠胚胎神經(jīng)上皮的細(xì)胞周期時(shí)間大約為9.5h，而在心臟中的細(xì)胞周期大約是13.4h，這是由于心臟細(xì)胞比神經(jīng)上皮有更長的Go／Gl期。對DNA的損傷可在G1-s轉(zhuǎn)換時(shí)、S期和G2-M轉(zhuǎn)換時(shí)抑制細(xì)胞周期的進(jìn)展。 CP誘導(dǎo)DNA損傷可導(dǎo)致細(xì)胞周期混亂和特定的細(xì)胞群體中的細(xì)胞死亡。如果DHA損傷被修復(fù)，細(xì)胞周期能恢復(fù)正常，但如果損傷太廣泛，或細(xì)胞周期抑制太久，可能引發(fā)凋亡。在全胚胎培養(yǎng)中使用活化的CP也觀察到相似的胚胎細(xì)胞周期阻斷和細(xì)胞死亡。