第二节 毒物反应的遗传基础(当前章节内容组合)

一、酒精中毒

人们早已观察到,人类对酒精耐受性有种族的和个体的差异。酒精敏感者,当摄入0.3-.05ml/kg体重乙醇时,即可表现面赤、皮湿升高、脉率加快等酒精中毒症状,而酒精耐受者则否。黄种人中80%为敏感者,白种人中仅5%敏感者。

现知,酒精在体内的代谢过程主要由肝中的乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)和乙醛脱氢酶(aldehydedehydrogenase,ALDH)所制约,如下式:

C2H5OH+NAD+[ ]CH3CHO+NADH+H+

CH3CHO+NAK+H2O[ ]CH3CHO+NADH+H+

在第一个反应生成的乙醛可刺激肾上腺素、去甲肾上腺素等物质的分泌,引起面红耳赤、心率快、皮温高等症状。

ADH是二聚体,由3种亚单位α、β、γ组成,α、β、γ分别由ADH1、ADH2、ADH3基因编码。成人主要是β链二聚体。ADH2具有多态性,大多数白种人为ADH21,由β1β1组成;而90%黄种人为ADH22由β1的变异肽链β2(47位半胱氨酸→组氨酸)组成(β2β2)。β2β2的酶活性约为β1β1的100倍,故大多数白种人在饮洒后产生乙醛较慢,而黄种人积蓄乙醛速度较快。

ALDH亦有2种同工酶:ALDH1和ALDH2。黄种人中有3种表型:①普通型,ALDH1与ALDH2均有;②常见的“非经典型”,仅有ALDH1无ALDH2占50%;③罕见“非经典型”,仅有ALDH2无ALDH1,只在个别日本人中发现。几乎所有的白种人都为普通型。ALDH2活性较ALDH1活性高。

具有ADH2及ALDH1者对酒精最敏感;具有ADH1及ALDH1者次之;具有ADH2及ALDH2者最不敏感,这是黄种人较白种人易产生酒精中毒的原因。

综上所述,黄种人较白种人易产生酒精中毒的原因是遗传因素决定的。大多数黄种人在饮酒后产生乙醛速度快,而氧化为乙酸的速度慢,故易产生乙醛蓄积中毒。

二、吸烟与慢性阻塞性肺疾患

慢性支气管炎(chronicbronchitis)合并肺气肿(emphysema)或支气管哮喘(bronchial asthma)统称为慢性阻塞性肺疾患(chronicobstructive pulmonary disease,COPD)。这类疾病以肺泡破坏、融合、呼吸面减少导致缺氧甚至肺心病为特征。大量调查表明,COPD的发生与吸烟有关。这是由于吸烟刺激巨噬细胞和中性粒细胞释放弹性蛋白酶,从而分解肺弹性蛋白之故,但远非吸烟者都患COPD。现在知道,COPD的产生也有一定的遗传基础。

正常人机体内存在一组能抑制蛋白酶活性的多肽和蛋白质,称为蛋白抑制物(proteinase inhibitors),广泛分布于各种组织,以内分泌腺和血浆中含量最高。α1抗胰酶(α1-antirtypsin,α1AT)是血清中主要的蛋白酶抑制因子,它能抑制多种蛋白酶(包括弹性蛋白酶)活性。

α1AT基因位于染色体14q32.1,全长10226bp,含有5个外显子,编码394个氨基酸。α1AT是一种急性反应蛋白,主要功能为保护组织免受蛋白酶的分解。正常α1AT的反应中心处于暴露位置,当与蛋白酶作用时,第358位甲硫氨酸(反应中心)与359位丝氨酸之间的肽链发生断裂,环状结构被破坏,与蛋白酶形成一稳定的复合物,从而使其失去活性。

血清电泳表明,α1AT存在遗传多态性,至少有33种变异型。每种变异型对蛋白酶抑制活性都不相同(图8-4)。Pim 是世界上各种人群里最常见的等位基因,基因频率均介于0.866-0.996;而PiS为0.11-0.12;Pizz最低,仅为0.01-0.002。SS型为MM型羧基端第131位谷氨酸被缬氨酸所取代(T→A);ZZ型为羧基端第53位谷氨酸被氨酸所取代(C→T)。调查表明,COPD患者中ZZ型频率较正常人中的ZZ型频率高43倍。ZZ型者由于缺乏α1AT活性,吸烟诱导产生的弹性蛋白不能受到有效的抑制,从而“消化”肺,泡导致COPD产生。

常见α1AT变异型电泳图谱及其活性

图8-4常见α1AT变异型电泳图谱及其活性

此外,还已证明ZZ型者易患新生儿肝炎、不明原因的肝硬化及慢性活动性肝炎。例如新生儿肝炎中20%为ZZ型婴儿,原因不明。

三、吸烟与肺癌

众所周知,吸烟者易患肺癌,但远非所有嗜烟者均患肺癌,有证据表明,吸烟者是否患肺癌与个体的遗传基础可能有关。

烟叶中含有致癌的多环苯蒽化合物,但致癌癌性较弱,进入机体后通过细胞微粒体中芳烃羟化酶(aryl hydrocarbonhydroxylase, AHH)的作用可转变为具有较高致癌活性的致癌环氧化物。此外,苯蒽化合物还有诱导AHH活性作用。其诱导作用的高低因人而异,受遗传因素决定。人群中可区分为高诱导组,中等诱导组和低诱导组。据调查:如果以低诱导组发生肺癌的易感性为1,中诱导组为16倍,高诱导组则高达36倍。