二氧化硫生物學：毒理學·生理學·病理生理學

前言
專業(yè)名詞縮寫
第一章 概論
一、硫和的生物學意義
二、硫循環(huán)與人為干預
（一）硫循環(huán)
（二）人類活動對硫循環(huán)的干預：對大氣環(huán)境的污染
三、生物學研究及其歷程：從毒理學到生理學
（一）及其衍生物毒理學研究及歷程
1.流行病學研究與急性毒性評價階段
2.細胞毒理學與細胞遺傳毒理學研究階段
3.生物化學與分子毒理學研究階段
4.功能毒理學研究方面
（二）生理學研究及其歷程
1.內(nèi)源性生物合成的研究
2.內(nèi)源性生物合成調(diào)節(jié)的研究
3.內(nèi)源性的生理濃度和合成細胞類型的研究
4.內(nèi)源性的失活過程及其機理的研究
5.亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合液被作為“供體”的誤區(qū)
6.內(nèi)源性生理作用的研究
（三）病理生理學研究及其歷程
1.與肺損傷
2.與中性粒細胞
3.與應(yīng)激
4.其他
四、衍生物病理生理學與生理學研究概況
（一）衍生物與的生物學作用比較
（二）衍生物對細胞離子通道的生理效應(yīng)
（三）衍生物對中性粒細胞功能的影響
（四）衍生物對心血管功能的效應(yīng)
（五）衍生物對多種器官的生物化學與分子生物學效應(yīng)
（六）其他
五、展望
第二章 二氧化硫的物理與化學性質(zhì)
一、的物理性質(zhì)
（一）在水中的分子形態(tài)與性質(zhì)
1.在水中的溶解度
2.在水中的分子形態(tài)與性質(zhì)
（二）在有機溶劑中的溶解度及分子形態(tài)
1.在有機溶劑中的溶解度
2.在有機溶劑中的分子形態(tài)
（三）的脂/水分配系數(shù)
二、的化學性質(zhì)
（一）與水的反應(yīng)
（二）與堿性物質(zhì)的反應(yīng)
（三）的氧化性
（四）產(chǎn)生ROS引起生物氧化反應(yīng)
（五）的還原性--與氧反應(yīng)
（六）的還原性--與其他化學物的反應(yīng)
（七）與有機物的反應(yīng)
（八）與有機色素反應(yīng)生成無色化合物
（九）與NO的反應(yīng)
三、衍生物亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽的化學性質(zhì)
（一）衍生物的生成反應(yīng)
（二）衍生物水溶液的光譜特征
（三）衍生物與酸的反應(yīng)
（四）衍生物對有機分子的磺化作用
（五）衍生物與細胞內(nèi)小分子化學物的反應(yīng)
（六）衍生物的硫解反應(yīng)
（七）衍生物對蛋白巰基的磺化作用
（八）衍生物與核酸反應(yīng)
1.胞嘧啶的脫氨基反應(yīng)
2.轉(zhuǎn)氨基作用--蛋白質(zhì)與核酸交聯(lián)
3.尿嘧啶和胸腺嘧啶的加合
4.自由基反應(yīng)
（九）衍生物產(chǎn)生ROS引起生物氧化反應(yīng)
（十）衍生物的氧化還原性質(zhì)
（十一）亞硫酸鹽加熱的分解反應(yīng)
四、“供體”和研究模式
（一）亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉中性混合液作為研究模式
（二）高純度氣體用作“供體”
1.外源性毒理學研究--動式吸入染毒
2.內(nèi)源性生理學研究--將直接作用于生物組織
（三）生理鹽水溶液用作“供體”
（四）有機溶液用作“供體”
（五）亞硫酸氫鈉作為“供體”
（六）焦亞硫酸鈉作為“供體”
（七）結(jié)論與展望
第三章 二氧化硫的一般毒性與流行病學
一、的一般毒性
（一）對動物的急性與慢性毒性作用
1.短期暴露
2.長期暴露
（二）對人的急性與慢性毒性作用
1.急性毒性作用
2.慢性毒性作用
二、流行病學
（一）對死亡率的影響
（二）對呼吸系統(tǒng)健康影響的流行病學研究
（三）對心血管系統(tǒng)健康影響的流行病學研究
（四）對其他健康問題的流行病學研究與展望
第四章 二氧化硫的吸收與體內(nèi)轉(zhuǎn)化
一、通過生物膜的方式
二、在機體內(nèi)的轉(zhuǎn)運
（一）吸收
1.經(jīng)呼吸道吸收
2.經(jīng)消化道吸收
3.經(jīng)皮膚吸收
（二）分布
（三）排泄
三、的生物轉(zhuǎn)化
第五章 二氧化硫及其衍生物細胞毒理學
一、衍生物對細胞存活率和細胞周期的影響
（一）衍生物對細胞存活率的影響
（二）衍生物對細胞周期的影響
二、對線粒體和細胞膜的影響
（一）對線粒體的損傷作用
（二）對細胞膜流動性和通透性的影響
1.對大鼠肺泡巨噬細胞膜流動性和酶活性的影響
2.對細胞膜通透性的影響
三、吸入對小鼠不同臟器超微結(jié)構(gòu)的影響
（一）吸入對小鼠肺超微結(jié)構(gòu)的影響
（二）吸入對小鼠肝臟超微結(jié)構(gòu)的影響
（三）吸入對小鼠脾臟超微結(jié)構(gòu)的影響
（四）吸入對小鼠睪丸超微結(jié)構(gòu)的影響
（五）吸入對小鼠腦超微結(jié)構(gòu)的影響
（六）吸入對小鼠心臟超微結(jié)構(gòu)的影響
（七）吸入對小鼠腎臟超微結(jié)構(gòu)的影響
第六章 二氧化硫及其衍生物細胞遺傳毒理學
一、細胞遺傳毒理學效應(yīng)
（一）接觸工人外周血淋巴細胞遺傳毒理學效應(yīng)
1.染色體畸變
2.微核
3.姊妹染色單體互換
（二）吸入對小鼠骨髓細胞遺傳毒理學效應(yīng)
1.染色體畸變
2.微核
3.對烏拉坦誘發(fā)微核的抑制作用
（三）內(nèi)源性細胞遺傳毒理學研究的意義
二、衍生物細胞遺傳毒理學效應(yīng)
（一）衍生物對人血淋巴細胞遺傳毒理學效應(yīng)
1.染色體畸變
2.微核
3.姊妹染色單體互換
4.對細胞分裂指數(shù)和分裂周期的影響
5.硫酸鈉與細胞遺傳學效應(yīng)
（二）衍生物對小鼠骨髓細胞微核的誘發(fā)效應(yīng)
1.微核
2.衍生物對環(huán)磷酰胺（CP）誘發(fā)微核的影響
3.衍生物對絲裂霉素C（MMC）誘發(fā)微核的影響
（三）衍生物對CHL細胞染色體畸變、微核的誘發(fā)效應(yīng)
1.染色體畸變
2.微核
（四）衍生物的生物學作用研究的意義
三、沙棘油對細胞遺傳毒性的防護作用
第七章 二氧化硫及其衍生物致突變、致畸變、致癌變作用
一、及其衍生物的致突變作用
（一）微生物試驗
1.Ames試驗（鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗）
2.酵母菌突變
3.大腸桿菌突變
4.噬菌體突變
（二）體外培養(yǎng)的哺乳動物細胞致突變實驗
1.細胞突變
2.gpt基因缺失突變
3.gpt基因非缺失（移碼）突變
二、及其衍生物的致畸變作用
（一）精子毒性
（二）胚胎毒性
（三）胎兒毒性
三、及其衍生物的致癌變作用
（一）小鼠致癌研究
（二）大鼠致癌研究
（三）及其衍生物對癌基因表達的影響
1.對大鼠肝臟組織癌基因表達的影響
2.對大鼠肺組織癌基因表達的影響
3.衍生物對培養(yǎng)的人支氣管上皮細胞癌基因表達的影響
4.及其衍生物調(diào)節(jié)癌基因表達的生物學意義
四、與其他物質(zhì)的聯(lián)合致突變、致癌變作用
（一）與苯并（a）芘聯(lián)合作用
1.對癌基因表達的影響
2.呼吸道腫瘤的誘發(fā)
3.輔致突變作用
（二）與UV聯(lián)合作用
（三）與MNNG聯(lián)合作用
第八章 二氧化硫及其衍生物的脂質(zhì)過氧化作用
一、概述
二、及其衍生物的脂質(zhì)過氧化效應(yīng)
（一）的脂質(zhì)過氧化效應(yīng)
1.對小鼠不同器官組織的脂質(zhì)過氧化效應(yīng)
2.對大鼠血紅細胞的脂質(zhì)過氧化效應(yīng)
（二）衍生物的脂質(zhì)過氧化效應(yīng)
（三）及其衍生物誘發(fā)脂質(zhì)過氧化效應(yīng)的機制
1.及其衍生物在體內(nèi)代謝產(chǎn)生ROS
2.抗氧化防御功能受損傷
3.自由基損傷學說
三、對及其衍生物脂質(zhì)過氧化損傷的防護作用
（一）Vc
（二）沙棘油
第九章 二氧化硫及其衍生物致蛋白質(zhì)氧化損傷與蛋白質(zhì)-DNA交聯(lián)
一、及其衍生物致蛋白質(zhì)氧化損傷
（一）概述
（二）及其衍生物對蛋白質(zhì)羰基含量的影響
1.衍生物對多種器官蛋白質(zhì)的氧化損傷作用
2.吸入對多種器官蛋白質(zhì)的氧化損傷作用
3.蛋白質(zhì)氧化損傷與脂質(zhì)過氧化比較
二、吸入致DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)作用
（一）概述
（二）對多種器官致DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)
三、或其衍生物與蛋白質(zhì)的化學反應(yīng)
（一）概述
（二）或其衍生物與小牛血清白蛋白的化學反應(yīng)
第十章 二氧化硫及其衍生物的DNA損傷作用
一、對細胞DNA的損傷作用
（一）整體動物實驗--動式吸入
1.對肺細胞核DNA的損傷作用
2.對肺泡巨噬細胞核DNA的損傷作用
3.對腦細胞核DNA的損傷作用
4.對睪丸細胞核DNA的損傷作用
5.對其他組織細胞核DNA的損傷作用
（二）離體細胞實驗
（三）誘發(fā)細胞核DNA損傷的機制
二、衍生物對細胞核DNA的損傷作用
（一）對肺細胞核DNA的損傷作用
（二）對心臟細胞核DNA的損傷作用
（三）對腦細胞核DNA的損傷作用
（四）對海馬神經(jīng)元細胞核DNA的損傷作用
（五）對肝臟細胞核DNA的損傷作用
（六）對胃細胞核DNA的損傷作用
（七）對脾臟細胞核DNA的損傷作用
（八）對其他組織細胞核DNA的損傷作用
三、與鉛聯(lián)合染毒對哺乳動物細胞核DNA的損傷作用
四、有關(guān)致DNA損傷的其他研究
（一）DNA凝膠電泳實驗
（二）DNA鏈斷裂3'-OH末端檢測
（三）DNA與蛋白質(zhì)交聯(lián)
第十一章 二氧化硫及其衍生物對基因表達的作用
一、對大鼠肺基因表達譜的影響
（一）短期高濃度吸入對大鼠肺基因表達譜的影響
1.引言
2.導致參與線粒體電子轉(zhuǎn)移過程的一些基因表達異常
3.導致肌肉相關(guān)組分的一些基因表達下調(diào)
（二）長期低濃度吸入對大鼠肺基因表達譜的影響
1.引言
2.對脂肪酸代謝相關(guān)基因的影響
3.對免疫相關(guān)基因的影響
4.對氧化應(yīng)激相關(guān)基因的影響
5.對原癌基因及抑癌基因的影響
6.對細胞外基質(zhì)（ECM）相關(guān)基因的影響
（三）短期與長期吸入對基因表達的不同作用
二、對大鼠肝臟和肺細胞色素P450酶活性與基因表達的影響
（一）不同濃度對P450的影響
1.引言
2.不同濃度對肝臟微粒體P450含量的影響
3.不同濃度對肝臟、肺微粒體幾種P450酶活性和基因表達的影響
（二）與B（a）P聯(lián)合作用對P450的影響
1.引言
2.與B（a）P聯(lián)合作用對CYP1A1/2的基因表達及活性的影響
三、及其衍生物對癌基因表達的影響
（一）衍生物對培養(yǎng)的人支氣管上皮細胞癌基因表達的影響
1.引言
2.衍生物對BEP2D細胞c-fos、c-jun和c-myc表達的影響
3.衍生物對BEP2D細胞K-ras和p53表達的影響
4.衍生物對BEP2D細胞p16和Rb表達的影響
（二）與B（a）P聯(lián)合作用對大鼠肝臟和肺中癌基因表達的影響
1.引言
2.和B（a）P對大鼠肝臟和肺c-fos、c-jun和c-myc表達的影響
3.和B（a）P對大鼠肝臟和肺K-ras和p53表達的影響
4.和B（a）P對大鼠肝臟和肺p16和Rb表達的影響
第十二章 二氧化硫及其衍生物與細胞凋亡
一、TUNEL實驗
（一）對肝臟細胞凋亡的誘導作用
（二）對肺細胞凋亡的誘導作用
二、電鏡觀察
三、流式細胞儀檢測
四、DNA凝膠電泳實驗
五、對凋亡酶活性的影響
六、對細胞凋亡相關(guān)基因表達的影響
（一）對大鼠肝臟、肺bcl-2表達的影響
（二）對大鼠肝臟、肺bax表達的影響
（三）對大鼠肝臟、肺p53表達的影響
（四）對大鼠肝臟、肺caspase-8表達的影響
（五）對大鼠肝臟、肺caspase-3表達的影響
（六）對大鼠肝臟、肺caspase-9表達的影響
七、結(jié)論
第十三章 二氧化硫與細胞因子
一、細胞因子與炎癥反應(yīng)
二、對細胞因子的影響
（一）與炎性細胞表達
（二）與細胞因子
第十四章　二氧化硫及其衍生物對細胞離子通道的作用
一、及其衍生物對大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元離子通道的影響
（一）焦亞硫酸鈉對大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元離子通道的影響
1.鈉離子通道
2.鉀離子通道
（二）衍生物對大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元離子通道的影響
1.鈉離子通道
2.鉀離子通道
二、及其衍生物對大鼠背根神經(jīng)元離子通道的影響
（一）焦亞硫酸鈉對大鼠背根神經(jīng)元離子通道的影響
1.鈉離子通道
2.鉀離子通道
3.鈣離子通道
（二）衍生物對大鼠背根神經(jīng)元離子通道的影響
1.鈉離子通道
2.鉀離子通道
3.鈣離子通道
三、衍生物對大鼠心肌細胞離子通道的影響
（一）鈉離子通道
1.衍生物劑量依賴性地增大鈉電流
2.衍生物對鈉電流電壓依賴性激活的影響
3.衍生物對鈉電流失活的影響
4.衍生物對鈉電流失活恢復的影響
5.衍生物對鈉電流激活和失活時間動力學的影響
（二）鉀離子通道
1.衍生物對Ito的影響
2.衍生物對IK1和IK的影響
3.衍生物對Ito激活和失活過程的影響
4.衍生物對Ito失活恢復的影響
5.衍生物對Ito失活時間常數(shù)的影響
（三）鈣離子通道
1.衍生物劑量依賴性地增大L-型鈣電流
2.衍生物對L-型鈣電流電壓依賴性激活的影響
3.衍生物對L-型鈣電流穩(wěn)態(tài)失活的影響
4.衍生物對L-型鈣電流失活恢復的影響
5.衍生物對L-型鈣電流失活時間常數(shù)的影響
（四）鈉-鈣交換
1.衍生物對心肌細胞鈉-鈣交換電流的影響
2.衍生物對心肌細胞內(nèi)鈣離子濃度的影響
第十五章　二氧化硫及其衍生物與哮喘相關(guān)基因表達
一、概述
（一）哮喘疾病及其特征
（二）與哮喘
（三）哮喘相關(guān)基因
二、對大鼠氣道哮喘相關(guān)基因表達的影響
（一）對大鼠肺和氣管的病理學影響
（二）對大鼠氣道哮喘相關(guān)基因表達的影響
1.AHR與ICAM-1基因表達
2.黏液產(chǎn)生與MUC5AC基因表達
3.氣道炎癥反應(yīng)
4.炎性細胞與凋亡相關(guān)基因表達
5.氣道重塑
三、衍生物對人支氣管上皮細胞哮喘相關(guān)基因表達的影響
（一）不同濃度衍生物對BEP2D細胞哮喘相關(guān)基因表達的影響
（二）衍生物對BEP2D細胞哮喘相關(guān)基因表達的恢復時間效應(yīng)的影響
第十六章　二氧化硫與信號轉(zhuǎn)導
一、信號轉(zhuǎn)導的概念
（一）概念
（二）信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)的組成
1.信號
2.受體
3.信號轉(zhuǎn)導途徑
4.信號產(chǎn)生的生物學效應(yīng)
（三）氣體信號分子
二、對細胞增殖相關(guān)信號轉(zhuǎn)導途徑的調(diào)節(jié)作用
三、對炎癥反應(yīng)相關(guān)信號轉(zhuǎn)導途徑的調(diào)節(jié)作用
四、對哮喘發(fā)生相關(guān)信號轉(zhuǎn)導途徑的調(diào)節(jié)作用
第十七章　二氧化硫?qū)π难芄δ艿恼{(diào)節(jié)及其信號分子作用
一、引言
二、及其衍生物的內(nèi)源性合成與代謝
（一）內(nèi)源合成的普遍性
（二）內(nèi)源合成途徑
（三）生物活性的失活途徑與亞硫酸鹽氧化酶
（四）血管組織和血漿的生理濃度
（五）血管組織合成的細胞類型
（六）血管組織內(nèi)源合成的生理調(diào)節(jié)
三、衍生物對心血管功能的影響及其機理
（一）衍生物對大鼠血壓的影響
（二）衍生物對血管張力的影響及其機理
1.衍生物誘發(fā)血管舒張的特征
2.衍生物誘發(fā)血管舒張的機制及信號轉(zhuǎn)導途徑
3.衍生物對血管收縮的抑制作用與鈣離子通道
（三）衍生物對心臟功能的影響及其機理
1.衍生物對大鼠離體心臟的負性肌力作用及其機理
2.衍生物對心臟功能的影響與信號轉(zhuǎn)導途徑
3.衍生物對大鼠離體心臟的生物化學影響
四、對血管張力的生理調(diào)節(jié)及信號分子作用
（一）生理作用的研究模式
（二）對大鼠血壓的影響
1.氣態(tài)吸入對動物血壓的影響
2.靜脈注射對大鼠血壓的影響
（三）對血管舒張作用的特征
（四）誘發(fā)血管舒張的機制及其信號轉(zhuǎn)導途徑
1.對血管舒張作用的離子通道機制
2.引起血管舒張反應(yīng)的信號轉(zhuǎn)導途徑
3.對血管收縮的抑制作用與鈣離子通道
五、對心臟功能的生理調(diào)節(jié)作用及其機理
（一）心臟功能的研究模型
（二）對心臟功能的生理調(diào)節(jié)作用及其機理
1.對心臟的負性肌力作用
2.對心臟功能的作用及其機理
3.對心臟的生物化學作用
（三）與其衍生物對心臟功能作用的比較研究
六、作為內(nèi)源性氣體信號分子的理化特性與生理功能
第十八章　二氧化硫及其衍生物對神經(jīng)系統(tǒng)的生物學作用
一、概述
二、及其衍生物對腦組織的生物化學和分子毒理學效應(yīng)
（一）吸入對腦組織的生物化學和分子毒理學效應(yīng)
（二）衍生物對腦細胞DNA的損傷效應(yīng)
三、吸入對腦細胞超微結(jié)構(gòu)的影響
四、衍生物對神經(jīng)元離子通道的生物學作用
五、及其衍生物對背根神經(jīng)元的作用和與痛覺的關(guān)系
（一）與熱痛覺過敏
（二）衍生物對背根神經(jīng)元細胞內(nèi)鈣離子水平和細胞凋亡的影響
（三）衍生物對背根神經(jīng)元疼痛相關(guān)性離子通道的作用
1.衍生物對背根神經(jīng)元鈉離子通道的作用
2.衍生物對背根神經(jīng)元鈣離子通道的作用
六、與學習記憶功能
（一）對大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元電活動的影響
（二）氧化應(yīng)激對中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的影響
（三）對大鼠學習記憶能力的影響
七、展望：是新型的神經(jīng)細胞信號分子？
第十九章　二氧化硫?qū)χ参锏亩纠韺W作用
一、概述
二、對植物的毒性作用
（一）對植物生長發(fā)育和產(chǎn)量、質(zhì)量的影響
（二）對植物生理生化的影響
1.對酶及細胞膜透性的影響
2.對植物的氧化脅迫效應(yīng)
3.對植物氣孔運動的影響
4.對植物光合作用的影響
5.對植物呼吸作用的影響
（三）對植物細胞超微結(jié)構(gòu)的影響
（四）對植物細胞分裂與染色體的影響
（五）對植物細胞DNA的損傷作用
（六）對植物的腐蝕作用
三、對植物毒性作用的機理
四、對植物毒性作用的影響因素
（一）暴露濃度和時間
（二）植物的種類
（三）植物的發(fā)育時期
（四）環(huán)境條件
（五）與其他污染物的復合作用
參考文獻