食品毒理學課件-08-外源化學物致癌作用

第八章外源化學物致癌作用

2023/2/112023/2/12腫瘤(tumor,neoplasm)：具有分裂潛能的細胞受致癌因素作用后，發(fā)生惡性轉化和克隆性增生所形成的新生物。人體任何部位、任何組織都可以發(fā)生腫瘤。腫瘤分類：1、良性腫瘤：呈膨脹生長，與周圍組織有明顯界限，多有包膜，生長具有“自限性”，對機體的破壞性小。2、惡性腫瘤：呈增殖失控，細胞異常分化，且具有侵襲和轉移能力。（1）癌（carcinoma）：上皮細胞來源的惡性腫瘤（2）肉瘤（sarcoma）：由間質細胞來源的惡性腫瘤2023/2/13毒理學中的“癌”是一種廣義的概念，包括：癌、肉瘤及良性腫瘤。實際上毒理學中所指的化學致癌作用，是指化學致腫瘤作用?；瘜W致癌作用(chemicalcarcinogenesis)：是指化學物質引起或誘導正常細胞發(fā)生惡性轉化并發(fā)展成為腫瘤的過程?；瘜W致癌物(chemicalcarcinogen)：凡是能引起生物體腫瘤，增加其發(fā)病率或死亡率的化學物。2023/2/141775年由英國的Pott報導煤煙和煤焦油是清掃煙囪工人陰囊癌的主要病因。瑞典的Reher觀察到，苯胺染料生產(chǎn)工人膀胱癌的發(fā)病率升高，當時認為苯胺為致癌原因，后來發(fā)現(xiàn)主要與在其生產(chǎn)中同時存在的聯(lián)苯胺及β-萘胺有關。英國的Kennaway從焦油瀝青中分餾出致癌物苯并（a）芘，又陸續(xù)報導了一些多環(huán)芳烴類物質可引起腫瘤的發(fā)病率提高。2023/2/15第一節(jié)化學致癌過程

細胞癌變的多階段學說?腫瘤發(fā)生是一個長期的、多階段、多基因改變累積的過程，具有多基因控制和多因素調節(jié)的復雜性。

?化學致癌過程至少可分為:

引發(fā)（initiation）促長（promotion）進展（progression）2023/2/161.引發(fā)階段（Initiation)2.促長階段（Promotion)3.進展階段（Progression)DNA損傷損傷固定遺傳性狀改變

突變細胞在內、外因素的作用下，促進腫瘤細胞的分裂和增生突變細胞生長速度快侵襲性和轉移能力強生理生化和免疫性狀改變2023/2/17（進展）2023/2/18正常上皮結腸癌的多階段模型上皮過度增殖早期腺瘤中期腺瘤晚期腺瘤原位癌浸潤轉移引發(fā)階段促長階段進展階段由抑癌基因APC丟失開始，癌基因Ras突變促進克隆的發(fā)展，導致腺瘤發(fā)生。抑癌基因DCC和p53缺失，促進結腸腫瘤從良性到惡性發(fā)展。2023/2/19

1、引發(fā)階段引發(fā)（啟動）是遺傳毒性發(fā)生的過程，是化學致癌的第一步。致癌物直接作用于DNA，引起基因突變，使單個或少量細胞發(fā)生永久性的、不可逆的遺傳性改變，成為突變細胞，或稱“啟動細胞”，誘發(fā)細胞突變的因素稱為引發(fā)劑（啟動劑）。啟動細胞的表型可能正常，它必須通過克隆擴增才能形成損傷。在接觸致癌物與發(fā)生細胞轉化之間要有一個相當長的潛伏期，需要啟動效應的遺傳傳遞。2023/2/1101.引發(fā)階段（Initiation)2.促長階段（Promotion)3.進展階段（Progression)DNA損傷損傷固定遺傳性狀改變

突變細胞在內、外因素的作用下，促進腫瘤細胞的分裂和增長突變細胞生長速度快侵襲性和轉移能力強生化學和免疫性狀改變引發(fā)階段的主要特征?不可逆?需要通過細胞分裂加以固定?劑量-反應顯示沒有可測定的閾值，無可測定的最大反應?存在自發(fā)的引發(fā)作用?對外源性化學物質和其他化學因素敏感?引發(fā)作用必須發(fā)生在促長作用之前，“純”引發(fā)作用在無促長時不導致腫瘤2023/2/1112、促長階段細胞在致癌物的作用下變成啟動細胞后，在某些因素作用下，以相對于周圍正常細胞的選擇優(yōu)勢進行克隆擴增，形成鏡下或肉眼可見的細胞群，即良性腫瘤（如乳頭狀瘤或腺瘤）。促長價段癌細胞的表型發(fā)生變化，惡性腫瘤細胞的各種性狀得以表達。起促進作用的因素稱為促長劑或促癌劑。

2023/2/112促癌劑包括多種人類環(huán)境中存在的因子，如TCDD、苯巴比妥，以及高鹽高脂飲食、糖精、香煙煙霧等。其中煙霧既是肺癌、胰腺癌、食道癌和其它器官癌的啟動劑，同時也是促癌劑。人體內的一些內源性物質也具有促癌作用，如雌激素對乳腺癌有促進作用；膽酸是結腸癌與肝癌的促進劑。2023/2/113促癌劑的作用機理：①通過細胞毒性或激素作用刺激細胞增殖。如高脂肪飲食可使乳腺癌的發(fā)病率增高，原因是高脂肪飲食可使催乳素分泌增多，而催乳素對乳腺癌的發(fā)生有促進作用。②抑制細胞間的信息互通，從而解除細胞生長的接觸抑制，使啟動了的細胞能逃脫周圍正常細胞的抑制，出現(xiàn)增殖失控。③免疫抑制。2023/2/1141.引發(fā)階段（Initiation)2.促長階段（Promotion)3.進展階段（Progression)DNA損傷損傷固定遺傳性狀改變

突變細胞在內、外因素的作用下，促進腫瘤細胞的分裂和增長突變細胞生長速度快侵襲性和轉移能力強生化學和免疫性狀改變促長階段的主要特征?可逆性

?促長劑通常是非致突變物，需要持續(xù)和反復暴露?促長劑的有效性僅出現(xiàn)在引發(fā)作用之后?促長細胞群的存在取決于促長劑的持續(xù)存在?內源性促長劑可起自發(fā)促長作用?劑量-反應顯示有可測定的閾值，有可測定的最大效應?對飲食和激素等因素敏感?促長作用的相對效力取決于達到最大效應的時間和劑量速率2023/2/115引發(fā)劑與促癌劑對小鼠皮膚誘發(fā)腫瘤的階段性

組別腫瘤

（1）IIIIIIIII+反復多次給予引發(fā)劑可誘發(fā)腫瘤（2）I－引發(fā)后無促癌劑則不能發(fā)生腫瘤（3）PPPPPPPP－無引發(fā)劑，僅有促癌劑也不發(fā)生腫瘤（4）IPPPPPPP+引發(fā)后，多次給予促癌劑則可發(fā)生腫瘤（5）IPPPP－引發(fā)后，促癌劑接觸次數(shù)少不發(fā)生腫瘤（6）PPPPPI－先促癌劑，后引發(fā)劑也不發(fā)生腫瘤（7）IPPPPPP+引發(fā)后經(jīng)過一定時間再給予促癌劑可發(fā)生腫瘤2023/2/1163、進展階段

?指在腫瘤形成過程中，在促進之中或之后，細胞表現(xiàn)出不可逆的遺傳學改變，其標志為遺傳不穩(wěn)定性增加和惡性變化，在形態(tài)上或功能代謝和行為方面逐漸表現(xiàn)出惡性腫瘤的生物學特征，如生長速度、侵襲性、轉移能力、以及生理生化、免疫性能的改變等。?當細胞開始失去維持核型穩(wěn)定的能力并出現(xiàn)染色體畸變時，它們即進入進展期。核型不穩(wěn)定性進一步促進腫瘤細胞的生長和惡性表型的發(fā)展，同時引起細胞代謝調節(jié)功能的改變，且逃避機體免疫監(jiān)視等功能。2023/2/1171.引發(fā)階段（Initiation)2.促長階段（Promotion)3.進展階段（Progression)DNA損傷損傷固定遺傳性狀改變

突變細胞在內、外因素的作用下，促進腫瘤細胞的分裂和增長突變細胞生長速度快侵襲性和轉移能力強生化學和免疫性狀改變進展階段的主要特征?不可逆?伴隨生長率和侵襲性的增加出現(xiàn)核型異常，核型不穩(wěn)定性導致細胞基因組結構的形態(tài)學改變?有可測定的和/或形態(tài)學可描述的細胞基因組的改變?進展的早期階段對環(huán)境因素敏感?可見良性和/或惡性腫瘤?促進劑可促進細胞進入該階段，但可能不是引發(fā)劑?可以發(fā)生自發(fā)的進展作用2023/2/1182023/2/119前致癌物終致癌物活化正常細胞致癌物-DNA加合物DNA復制錯配修復失敗DNA修復細胞死亡細胞含錯配堿基引發(fā)的細胞分化的細胞不分化的細胞轉移促長進展化學致癌過程的主要階段修復2023/2/120遺傳易感性與化學致癌

單核苷酸多態(tài)性特定基因的遺傳多態(tài)性個體的遺傳易感性

腫瘤2023/2/121

第二節(jié)化學致癌機制

化學致癌作用：多因素、多基因參與的多階段過程。?體細胞突變致癌學說：即造成DNA損傷而引發(fā)腫瘤的遺傳毒性機制?

非突變致癌學說：即對DNA以外靶分子作用的非遺傳毒性機制

2023/2/122一、體細胞突變學說體細胞突變學說的依據(jù)：1、致癌物代謝活化后生成的DNA加合物誘導基因突變；2、大多數(shù)致癌物在致突變實驗中呈陽性；3、DNA修復缺陷可以導致腫瘤發(fā)生；4、許多腫瘤組織中發(fā)生染色體畸變和基因組不穩(wěn)定性；5、腫瘤細胞來源于單細胞克??；6、癌基因突變及抑癌基因突變和缺失在腫瘤細胞中普遍存在，且突變的基因型可以通過細胞分裂傳遞給子代細胞。2023/2/123（一）與致癌作用有關的代謝人們接觸的大多數(shù)致癌物是間接致癌物，必須通過酶系統(tǒng)的代謝活化，形成終致癌物才能發(fā)揮其致癌作用。體內正常的生物轉化酶的作用：一是解毒（水解、還原、氧化反應），二是使外來化合物的極性增加（結合反應），容易排出體外。在某些情況下，生物轉化酶也可作用于外來化合物，產(chǎn)生代謝活化作用，如無活性的間接致癌物，可以在體內生物轉化酶系統(tǒng)的作用下，經(jīng)代謝活化轉變?yōu)榻K致癌物。2023/2/124化學致癌物的代謝特點:（1）代謝以氧化過程為主，所形成的終致癌物具有親電性，能與DNA、RNA、蛋白質結合，導致?lián)p傷效應，引起突變，誘發(fā)腫瘤。（2）致癌物的代謝活化可在多種組織、器官中進行，雖有組織特異性，但以肝臟為主。（3）人和動物對化學致癌物的代謝在種屬、品系、家族和個體上的差異與遺傳因素決定的代謝酶多態(tài)性有關，致癌物代謝酶的活性因人而異，個體間的差異可達30-100倍，個別甚至達1000倍。2023/2/125DNA加合物（DNAadduct）

化學致癌物在體內生物轉化酶系統(tǒng)作用下，經(jīng)代謝活化，產(chǎn)生具有致癌作用的終致癌物，后者含有親電子結構，能與體內的生物大分子如DNA上的親核基團發(fā)生共價結合，導致DNA的突變，引起DNA損傷。致癌物與DNA大分子的結合具有位點特異性，不同位點的加合物有不同的生物學效應，絕大多數(shù)化學致癌物加合物形成位點與基因突變位點密切聯(lián)系。2023/2/126支持這一觀點的實驗依據(jù)1.大多數(shù)致癌物同時也是致突變物2.許多致癌物的致突變和致癌性質取決于它們是否能轉變?yōu)橛H電子的代謝產(chǎn)物3.DNA加合物的水平通常與致癌性和致突變性成正相關4.DNA和致癌物的相互作用可活化腫瘤基因2023/2/127親電性化合物DNA,RNA,蛋白質親核基團加合物堿基突變、缺失、插入、交聯(lián)基因結構改變腫瘤細胞、血液、尿共價結合2023/2/128（二）DNA修復與化學致癌?正確修復：受損的DNA完全回復到原有的結構與功能，不發(fā)生突變。?錯誤修復：經(jīng)修復的DNA部分仍可能在結構和功能上存在缺陷，細胞雖能生存，但出現(xiàn)突變。

DNA損傷-----修復-----突變-----腫瘤

化學致癌物能否引發(fā)腫瘤既取決于它們對機體生物大分子尤其是DNA的損傷，也取決于機體對損傷DNA的修復能力。2023/2/129DNA受化學致癌物作用而損傷后，可能通過糖基化酶排除損傷的堿基或切除化學損傷周圍的一段堿基，從而迅速修復，接著由DNA聚合酶催化正常序列的合成。DNA修復機制十分復雜，由一些DNA損傷修復基因調控，涉及一些酶系統(tǒng)，如甲基轉移酶、糖基轉移酶、以及各種類型的損傷特異修復酶。2023/2/130DNA損傷修復存在不均一性和可誘導性不均一性表現(xiàn)在不同個體、不同器官和不同種類細胞之間的修復能力不同，也表現(xiàn)為同一細胞內不同基因片段上的損傷獲得的修復機會不同等，即表達基因優(yōu)先于靜止基因，調控基因優(yōu)先于功能基因?？烧T導性是指細胞修復DNA的能力并不是固定不變的，可被相關因素所誘導。在小劑量損傷因素的連續(xù)刺激下，DNA損傷修復的能力會升高。2023/2/131（三）癌基因、原癌基因及抑癌基因DNA上原（前）癌基因、抑癌基因很可能是化學致癌物的靶分子。2023/2/132

?癌基因（oncogene）：一類在自然或實驗條件下能引起細胞惡性轉化及癌變的基因。?多數(shù)癌基因表達產(chǎn)物都是細胞信號轉導系統(tǒng)的組成成分，作為細胞生長因子和細胞生長因子受體、核轉錄因子或轉錄調節(jié)蛋白，促進細胞有絲分裂，參與細胞周期的調控等。

2023/2/133?癌基因是化學致癌物作用的靶分子?在細胞癌變過程中發(fā)揮關健作用?指導合成的蛋白質能促成細胞惡性表型的形成2023/2/134原癌基因（proto-oncogene）：

指機體內正常細胞所具有的能致癌的遺傳信息，即癌基因的原型.?在正常情況下，原癌基因呈靜止狀態(tài)，對細胞無害且具有重要生物學功能，如生長因子、受體、信號分子、轉錄因子和細胞周期調節(jié)等，癌基因是化學致癌物作用的靶分子。2023/2/135癌基因通常以原（前）癌基因的形式普遍存在于正常動物細胞的基因組內，原癌基因在進化過程中高度保守，它們在細胞中行使正常的生物學功能，對細胞增殖、分化和信息傳遞的調控起重要作用?；瘜W、物理或生物等致癌因素作用于細胞后，引起原癌基因突變并使之激活，轉變成癌基因后才會導致細胞癌變。2023/2/136原癌基因癌基因突變致癌物癌變原癌基因與癌基因關系示意圖2023/2/137?抑癌基因（anti-oncogene）：又稱腫瘤抑制基因（tumorsuppressorgenes）、腫瘤易感基因（tumorsusceptibilitygene)，指對細胞生長、增殖和分化起負性調節(jié)的基因，即抑癌作用。?是正常細胞分裂生長的負性調節(jié)因子，其編碼的蛋白質能夠降低或抑制細胞分裂活性。?由于含化學致癌因素的作用，抑癌基因發(fā)生純合子缺失或失活，可引起細胞的惡性轉化而致癌。2023/2/138抑癌基因失活腫瘤細胞增殖失控?

正常情況抑癌基因具有多種多樣的細胞功能，如P53

2023/2/139?癌基因激活，導致腫瘤的陽性增殖，原癌基因突變?yōu)榘┗蚝笸ǔ＿^度表達?癌基因的兩個等位基因中單個基因突變可以影響細胞表型?抑癌基因的產(chǎn)物能阻斷腫瘤的細胞生長，抑癌基因突變后喪失其功能?抑癌基因的兩個等位基因都必須失活才能改變細胞的表型2023/2/1402023/2/141（四）基因表達調控異常與腫瘤發(fā)生?原癌基因、抑癌基因或其他基因表達、轉錄、翻譯等過程的異常均引起基因表達異常，引發(fā)腫瘤。?基因表達的調控是一個多水平的過程，包括基因組、轉錄、轉錄后、翻譯及翻譯后等復雜過程。2023/2/142

腫瘤發(fā)病機制學說的兩大學派：

1、基因學說：即癌變是由于基因的改變；

2、基因外學說：即基因表達調控失常，基因本身不一定有改變。兩大學派已逐漸在癌基因發(fā)病的理論中趨向統(tǒng)一，目前認為，腫瘤的發(fā)生是由于多層次上異常所致，僅從單一方面去認識與解釋都將是局限的。2023/2/143二、非遺傳毒性致癌機制一些外源的化合物如免疫抑制劑、激素、苯巴比妥和促癌劑（如佛波酯）等，是通過非遺傳機制而產(chǎn)生致癌作用，稱為非遺傳因子。2023/2/144非遺傳因子并不改變DNA序列，即對遺傳物質沒有影響，但能改變或抑制某些與細胞增殖和分化有關的基因。它們可作用于轉錄和翻譯等過程，促進基因型已發(fā)生改變的細胞，即含有突變或原癌基因已激活成為癌基因的細胞增生，從而使這些改變或啟動的細胞克隆增生。促長劑2023/2/145非遺傳因子非遺傳毒性致癌機制涉及因素很多，包括：細胞間隙連接通訊、信號轉導系統(tǒng)、紡錘絲系統(tǒng)、DNA修復系統(tǒng)以及基因表達調控系統(tǒng)等。2023/2/146?非突變致癌學說的主要研究方向?表觀遺傳調控失常致癌?細胞異常持久增生致癌?內分泌激素失調致癌?免疫功能抑制致癌?過氧化物酶體增殖劑激活致癌2023/2/147外源化學物與人體接觸包括各種途徑非遺傳毒性化學物直接或間接誘導有絲分裂、促進細胞過度增殖引發(fā)細胞絕大多數(shù)經(jīng)代謝解毒排泄少數(shù)經(jīng)代謝活化終致癌物作用于生物大分子DNA加合物形成、癌基因與抑癌基因的改變直接致癌物癌前病變腫瘤逃避宿主的免疫監(jiān)視促癌物DNA損傷修復多階段致癌理論圖解2023/2/148化學致癌多基因、多因素參與的多階段理論化學致癌物癌基因抑癌基因DNA修復基因代謝酶基因凋亡基因抗凋亡基因外源性因素

理化生物因素、營養(yǎng)等內源性因素遺傳、免疫、激素、精神等生物體

引起癌基因、抑癌基因等發(fā)生點突變、擴增、易位、重排、缺失等使癌基因活化，抑癌基因失活，導致細胞的增殖、分化、凋亡異常引起腫瘤。

2023/2/149第三節(jié)化學致癌相關的分子事件一、端粒調控與細胞永生化二、細胞周期的調控紊亂三、細胞凋亡2023/2/1502023/2/1512023/2/1522023/2/153第四節(jié)化學致癌物的分類2023/2/154一、根據(jù)致癌物對人類和動物致癌作用分類

國際癌癥研究所（IARC）分類：組1：對人是致癌物。對人類致癌證據(jù)充分者屬本組。組2：對人類很可能或可能是致癌物。

組2A：對人很可能是致癌物，指對人類致癌性證據(jù)有限，對實驗動物致癌性證據(jù)充分。

組2B：對人可能是致癌物，指對人類致癌性證據(jù)有限，對實驗動物致癌性證據(jù)并不充分；或對人類致癌性證據(jù)不足，對實驗動物致癌性證據(jù)充分。組3：現(xiàn)有證據(jù)不能對人類致癌性進行分類。指缺乏人類的資料，動物致癌性資料也有限。組4：對人類可能是非致癌物。2023/2/155二、根據(jù)化學致癌作用模式分類

1、遺傳毒性致癌物（genotoxiccarcinogen）：

指進入細胞后與DNA發(fā)生共價結合，引起機體遺傳物質改變，導致癌變的化學物質。2023/2/156直接致癌物前致癌物間接致癌物近致癌物終致癌物前致癌物近致癌物終致癌物代謝酶代謝酶2023/2/157

直接致癌物(driectcarcinogen)：

其本身直接具有致癌作用，在體內不需要代謝活化即可致癌。如各種烷化劑，這類物質大多數(shù)為親電子物。2023/2/158間接致癌物(indirectcaicinogen)：

其本身不能直接致癌，必須在體內經(jīng)過化謝轉化，所形成的代謝物具有致癌作用。如多環(huán)芳烴、芳香胺類化合物等。前致癌物（precarcinogens）：

未經(jīng)代謝活化的間接致癌物。2023/2/159近致癌物（proximatecarcinogens）:

前致癌物在體內經(jīng)代謝活化形成的一種或一系列中間代謝產(chǎn)物。其化學性質活潑但壽命短暫，需經(jīng)代謝活代，轉變?yōu)閹д娮拥挠H電子物，與DNA等生物大分子發(fā)生反應。終致癌物（ultimatecarcinogens）:

不需代謝活化的直接致癌物和間接致癌物經(jīng)代謝活化所形成的具有致癌作用的代謝產(chǎn)物的總稱。2023/2/160無機致癌物：通過選擇性改變DNA復制的保真性，導致DNA的改變，如金屬鎳、鉻或它們的鹽類等。2023/2/1612、非遺傳毒性致癌物（epigenotoxiccarcinogen）：指不作用于機體遺傳物質的化學致癌物。2023/2/162（1）促長劑：本身無致癌作用，在給予遺傳毒性致癌物后再給予促長劑，可以增強遺傳毒性致癌物的致癌作用，也可以促進“自發(fā)性”轉化細胞發(fā)展成癌。如苯巴比妥、二丁基羥基甲苯等。（2）內分泌調控劑：主要改變內分泌系統(tǒng)平衡及細胞的正常分化，常常起促長劑作用。如乙烯雌酚、雌二醇、硫脲等。（3）免疫抑制劑：主要對病毒誘導的惡性轉化起增殖作用，如嘌呤同類物。2023/2/163（4）細胞毒劑：可能引起細胞死亡，導致細胞增殖活躍及癌癥發(fā)展。如次氮基三乙酸、氯仿等。（5）過氧化物酶體增殖劑：可導致細胞內氧自由基過量生成。如祛脂乙酯、鄰苯二甲酸乙基已酯。（6）固態(tài)物質：物理狀態(tài)是關鍵因素，可能涉及到細胞毒性。如塑料、石棉。2023/2/164

3、其他：助致癌物：本身既不具有引發(fā)作用，也不具有促長作用，但可以促進引發(fā)作用和增強促長作用，即能促進或增強全部致癌過程。如乙醇、二氧化硫等。2023/2/165三、根據(jù)對人和動物致癌性的其他分類

?確定致癌物：指人和動物都有充分明確的證據(jù)，表明該化學物質對人有致癌性。?可疑致癌物：指僅有個別臨床報告，但在人群流行病學調查中未得到確切肯定的因果關系；或僅在多種動物、特別是與人類血緣相似的靈長類動物致癌試驗陽性的化學物。?潛在致癌物：指在人群中尚無充分資料說明人有致癌性，但有充分的動物致突變資料的化學物質。2023/2/166已鑒定的人類主要環(huán)境致癌因素?化學致癌物：如香煙煙霧中的化學致癌物?飲食中的污染物：如黃曲霉毒素B1?物理因素：如紫外線、石棉、氡?致病菌和病毒：如幽門螺旋菌、人乳頭狀瘤病毒、人乙肝和丙肝病毒?某些生活方式：如吸煙、過度暴露于陽光、過度脂肪攝入等2023/2/1672023/2/1682023/2/169第五節(jié)化學致癌物篩查的基本方法化學致癌物的判別包括兩方面的證據(jù)：人群流行病學調查：必須具備兩項以上不同研究者在不同地點、不同對象中以不同調查方法獲得的結論相符的證據(jù)。動物實驗：至少有兩項按現(xiàn)行常規(guī)設計進行，符合GLP，在不同物種動物中所得結果一致的動物致癌物鑒定資料。2023/2/170致癌是一種后果嚴重的毒性效應，因此致癌性評定是一項極其重要、慎重而又復雜的工作。在方法學上需要經(jīng)過嚴密設計的、可靠的流行病學調查才能判定對人的致癌性。如果進行動物致癌試驗，只有長期的、終生試驗才被公認為可得到確切證據(jù)，說明對動物有無致癌性。2023/2/171常用的致癌物判別方法包括三大類短期試驗動物致癌試驗人類流行病學調查2023/2/172（一）遺傳毒性試驗?依據(jù)：化學物致突變性與致癌性緊密相關。?局限性：無法檢出非遺傳毒物的致癌性（假陰性）和具有遺傳毒性的非致癌物（假陽性）也就是致突變試驗。一、短期試驗2023/2/173致癌物篩選試驗主要包括：?基因突變試驗：包括用微生物、昆蟲、哺乳類動物細胞及嚙齒類動物進行體外或體內試驗，其中以Ames最常用。?染色體畸變分析，微核試驗。?直接觀察化學物對DNA的損傷：SCE試驗。

2023/2/174目前主張采用幾種方法組合試驗，減少出現(xiàn)假陰性和假陽性的情況。有人主張用Ames、小鼠細胞基因突變試驗、SCE、體外細胞轉化試驗為一組，若這四種中有一種為陽性，則表明該物質致癌作用值得進一步探討。2023/2/175（二）細胞惡性轉化試驗細胞惡性轉化試驗：是指受試物與正常細胞在體外接觸，如有致癌作用，可使正常細胞形態(tài)、功能發(fā)生變化，發(fā)生與癌細胞相似的過程。體外培養(yǎng)細胞觀察內容：細胞生長自控能力、增殖速度、細胞形態(tài)、生化表型以及移植于動物體內形成腫瘤的能力等。2023/2/176

原理：癌細胞與正常細胞的不同是其核型的改變和因此而導致的生長自控能力的喪失。細胞自控能力喪失可能導致細胞在離體培養(yǎng)時生長特性改變。

正常細胞：在液體培養(yǎng)時，克隆中的細胞排列有序、只能生長成單層；

癌細胞：貼壁生長的克隆失去接觸抑制的能力，因而形成的“惡性轉化”克隆中的細胞排列雜亂，重疊生長。判斷是否出現(xiàn)了細胞的惡變，須將轉化的細胞植入試驗動物體內，觀察轉化的細胞是否可發(fā)展成腫瘤。2023/2/177惡變的細胞表現(xiàn)細胞偏大，且大小不等；核大而畸形，染色質深染而粗糙，核漿比例倒置，核膜粗厚，核仁增生而肥大；核仁核胞漿因RNA增多而偏酸性，呈嗜堿性染色而偏藍；多見核分裂現(xiàn)象；正常的接觸抑制消失，它的克隆是多層細胞且排列紊亂；生長表型改變。2023/2/178常用的細胞種類細胞選擇的主要原則：1、體外容易培養(yǎng)和傳代，陰性細胞克隆背景較低；2、細胞自發(fā)突變率低，或自發(fā)轉化能力很弱；3、已獲得無限生長能力，但仍保持接觸抑制而無致腫瘤性。2023/2/179原代細胞：如SHE細胞、人類成纖維細胞、小鼠皮膚或大鼠支氣管上皮細胞等；細胞系：BALB/C-3T3，C3H10T1/2，BHK-21；病毒感染細胞：如RLV/RE細胞（勞舍爾白血病病毒感染的Fisher大鼠胚胎細胞）和SA7/SHE細胞（猿猴腺病毒感染的SHE細胞）。2023/2/180優(yōu)點：試驗周期短，經(jīng)濟方便；一個細胞克隆或細胞巢就相當于一只受試物；受試物直接與靶細胞作用，便于控制劑量，不受吸收、代謝、分布的影響，并且可不受體內免疫系統(tǒng)等干擾；便于觀察。缺點：仍存在假陽性、假陰性等問題。2023/2/181

（一）哺乳動物短期致癌試驗

?小鼠肺腫瘤誘發(fā)試驗

?大鼠肝轉變灶誘發(fā)試驗

?小鼠皮膚腫瘤誘發(fā)試驗

?雌性大鼠乳腺癌誘發(fā)試驗二、動物致癌試驗2023/2/182

上述任一試驗的陽性結果，其意義與長期動物致癌試驗相當；但因試驗期短、靶器官局限、適用化學物質類型較少，陰性結果意義不大。2023/2/183（二）哺乳動物長期致癌試驗?化學致癌物最大的特點是有一個較長的潛伏期，對于一個新化學物的致癌性評價，不可能也不容許等到數(shù)十年后才取得人腫瘤流行病調查資料方作出判斷。動物致癌試驗只需相對較短的時間，對動物進行終生染毒，即可取得資料。?可嚴格控制受試物進入機體的途徑、劑量及動物的生活環(huán)境，從而排除其他因素對試驗結果的干擾。2023/2/184（一）動物選擇種屬：對腫瘤的感受性，特別是對受檢物有特定的靶器官尤為重要。品系：①已知對相似化學結構的物質敏感。②腫瘤自發(fā)率低。③代謝轉化速率和方式與人相似。2023/2/185性別：一般是雌雄各半，特殊情況用單性。年齡：一般用剛斷乳或斷乳不久的幼年動物，因為此時動物的感受性高，同時也可以使試驗接觸時間更長。動物數(shù)量：每劑量組不少于雌雄各50只，希望在出現(xiàn)第一個腫瘤時，每組還有不少于25只動物。當對照組腫瘤自發(fā)率較高，而染毒組腫瘤發(fā)生率較低時，所需動物數(shù)增加。2023/2/186

2023/2/187

（二）劑量設計

3個染毒劑量組

?低劑量組——無作用劑量組，不產(chǎn)生任何毒性效應

?中劑量組——閾劑量組?高劑量組——發(fā)生腫瘤劑量組

1個對照組（必要時另設一個溶劑對照組）

注：為使染毒組腫瘤的發(fā)生率顯著高于陰性對照組，在設計劑量時應考慮使用盡可能大的量，使試驗不至于漏檢具有陽性致癌作用的物質。2023/2/188（三）染毒途徑

經(jīng)胃腸道、皮膚、呼吸道、注射等途徑染毒，前提是盡量按人類實際接觸情況選用適宜的染毒途徑。2023/2/189（四）實驗期限與染毒時間

染毒時間一般要求染毒至實驗結束甚至終身染毒。但也有人認為，為了減少中途非腫瘤性死亡，建議在9-10個月后停止染毒。試驗的觀察期限要長，原則上要求長期甚至終生觀察，一般小鼠1.5年，大鼠2年，可能時分別延長至2年和2.5年。2023/2/190（五）結果觀察一般毒性實驗所觀察的一些指標，如攝食、活動、體重。觀察皮膚及全身淺表部位有無腫瘤，并記錄發(fā)生的部位、數(shù)目、性質、大小。病理學檢查必不可少?？蓮娜庋坶_始，逐一檢查每一器官，然后進一步作病理切片。其范圍至少包括已出現(xiàn)的腫瘤或可疑腫瘤以及肉眼觀察有明顯病變和懷疑有某些病變的器官。2023/2/1911、腫瘤的發(fā)生率：腫瘤的發(fā)生率=×100%計算時須注意：先計算全部腫瘤的發(fā)生率，然后將良性與惡性分開，還應注意統(tǒng)計不同器官組織腫瘤的發(fā)生率。當染毒組腫瘤的發(fā)生率顯著大于對照組，并呈現(xiàn)劑量-反應關系，以及發(fā)生與對照組自發(fā)腫瘤類型不同的腫瘤等，均認為是陽性。實驗結束時患腫瘤動物的總數(shù)

有效動物總數(shù)（最早出現(xiàn)腫瘤時存活動物總數(shù)）（六）結果評定2023/2/1922、多發(fā)性：

腫瘤的多發(fā)性是化學物致癌的又一個特征，這包括一個器官出現(xiàn)多個腫瘤或多個器官出現(xiàn)腫瘤。故要計算各組的平均腫瘤數(shù)。當染毒組與對照組存在差異，并有劑量-多發(fā)性關系，則認為是陽性。2023/2/1933、潛伏期：

動物從接觸受試物起至出現(xiàn)第一個腫瘤的天數(shù)，這包括不同染毒時間剖殺的瀕死或已死動物的腫瘤發(fā)生時間，要求剖殺時要仔細，以防漏檢。

致癌指數(shù)＝腫瘤發(fā)生率（％）/潛伏期（天）×100

當潛伏期縮短，且存在劑量-潛伏期關系時，也視為陽性。2023/2/194（七）陽性結果的確定

任何一項指標與對照組相比出現(xiàn)差異并存在劑量-反應關系，即使沒有統(tǒng)計學意義，但是超出歷史性對照范圍，均視為陽性。2023/2/195（八）陰性結果的確定實驗設計的最低要求:二種種屬二種性別至少三個劑量水平,其中一個接近最大耐受量每組動物至少50只腫瘤發(fā)生率與對照組比較無差異。2023/2/196作為致癌作用模型的轉基因和基因敲除小鼠1．轉癌基因小鼠：與轉錄啟動子連接的癌基因轉入后可直接在某些特定的組織中高效表達，這類轉基因動物是研究化學物致癌作用的敏感體系。2．腫瘤抑制基因敲除小鼠：去除抑癌基因。2023/2/197三、人群流行病學觀察腫瘤流行病調查的