環(huán)境污染物的特殊毒性及其評價(jià)致癌作用

關(guān)于環(huán)境污染物的特殊毒性及其評價(jià)致癌作用第1頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

生物因素乙型肝炎病毒——肝癌乳頭狀瘤病毒——食管癌、人類宮頸癌

EB病毒——鼻咽癌和惡性淋巴瘤

T系淋巴系病毒I型——T細(xì)胞白血病淋巴瘤

HIV——多發(fā)性人類腫瘤環(huán)境污染物的致癌作用。第2頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

1981年DollandPeto報(bào)告的歸因于環(huán)境因素的癌死亡百分比：煙草30%

污染2%

酒精 3%

工業(yè)產(chǎn)品<1%

飲食 35%

藥品和醫(yī)學(xué)處置1%

食品添加劑<1%

地球物理因素3%

職業(yè)4%

生殖和性行為7%

感染10%

人類癌癥相關(guān)的環(huán)境因素

其中化學(xué)因素約占77％第3頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三終致癌物

近致癌物前致癌物代謝Ⅰ代謝Ⅱ不經(jīng)過代謝活化，就具有致癌活性的化合物。

致癌物的體內(nèi)代謝活化1.直接致癌物2.間接致癌物化學(xué)物質(zhì)能引起機(jī)體損害的性質(zhì)和能力。第4頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三2.化學(xué)致癌物的機(jī)制

體細(xì)胞突變學(xué)說（遺傳損傷機(jī)制學(xué)說）

癌基因?qū)W說

親電子劑學(xué)說

癌變多階段學(xué)說

非遺傳機(jī)制學(xué)說化學(xué)致癌是多因素、多基因參與的多階段過程第5頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三惡性腫瘤的形成，起源于一個(gè)體細(xì)胞的惡變、增殖形成

腫瘤組織。

理論依據(jù)：

致癌物質(zhì)的致突變性腫瘤細(xì)胞的單克隆性染色體畸變原癌基因突變和抑癌基因突變2.1體細(xì)胞突變假說第6頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三2.2親電子劑假說DNA加合物基因突變DNA結(jié)構(gòu)損傷腫瘤細(xì)胞，血液尿等可檢出共價(jià)結(jié)合親電性化合物DNA,RNA,

蛋白質(zhì)的親核基團(tuán)第7頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

DNA加合物（DNAadduct)致癌物多數(shù)具有遺傳毒性，具有遺傳毒性的致癌物盡管化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不盡相同，但有一共同的特點(diǎn)，即一般都是親電子劑親電劑+DNA親核物→加合物→

DNA損傷→部分細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化→腫瘤DNA加合物在化學(xué)致癌作用過程中起到關(guān)鍵作用，是引起腫瘤的直接原因之一。2.2親電子劑假說第8頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三癌基因（oncogene)：

指一類在自然或?qū)嶒?yàn)條件下具有誘發(fā)惡性轉(zhuǎn)化的潛在基因。原癌基因（proto-oncogene)：

機(jī)體內(nèi)正常細(xì)胞所具有的能致癌的遺傳信息。抑癌基因（anti-oncogene，腫瘤抑制基因）：

正常細(xì)胞分裂生長的負(fù)性調(diào)節(jié)因子。2.3癌基因假說第9頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三致癌物原癌基因癌基因突變癌變原癌基因與癌基因關(guān)系2.3癌基因假說

原癌基因點(diǎn)突變原癌基因擴(kuò)增染色體易位與基因重排原癌基因抑制解除抑癌基因缺失第10頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三2.4多階段學(xué)說引發(fā)進(jìn)展促長引發(fā)進(jìn)展促長致癌物暴露暴露第11頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

引發(fā)階段促長階段進(jìn)展階段（initiation）（promotion）（progression）

引發(fā)階段是化學(xué)物或其活化代謝物（親電子劑）與DNA作用，導(dǎo)致體細(xì)胞突變成引發(fā)細(xì)胞的階段。歷時(shí)很短，引發(fā)過程是一個(gè)突變過程，引發(fā)細(xì)胞不具有生長自主性，因此不是腫瘤細(xì)胞。

引發(fā)階段（initiation，啟動階段）2.4多階段學(xué)說第12頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三第13頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三促長階段是引發(fā)細(xì)胞增殖成為癌前細(xì)胞或良性腫瘤的過程。歷時(shí)較長，早期可逆性的，晚期為不可逆的。

促長階段（promotion）2.4多階段學(xué)說第14頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三足量引發(fā)劑可誘發(fā)腫瘤一次單用引發(fā)劑不誘發(fā)腫瘤促長劑本身不誘發(fā)腫瘤一次用引發(fā)劑后給以促長劑可誘發(fā)腫瘤促長劑必須多次重復(fù)促長劑僅在引發(fā)劑后才發(fā)揮作用2.4多階段學(xué)說第15頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

進(jìn)展階段（progression）

突變細(xì)胞在形態(tài)、功能、代謝和行為方面表現(xiàn)出腫瘤的特征，如生長加速、侵襲性、轉(zhuǎn)移能力及生化、免疫性能改變。不可逆

核型不穩(wěn)定性導(dǎo)致細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)改變

進(jìn)展的早期階段對環(huán)境因素敏感觀察到良性或惡性腫瘤進(jìn)展劑使已促長細(xì)胞進(jìn)入該階段2.4多階段學(xué)說第16頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三前致癌物終致癌物細(xì)胞含錯(cuò)配堿基細(xì)胞死亡不分化的癌分化的腫瘤致癌物-DNA加合物引發(fā)的細(xì)胞正常細(xì)胞活化轉(zhuǎn)移DNA結(jié)合修復(fù)DNA復(fù)制錯(cuò)配修復(fù)失敗DNA修復(fù)促長進(jìn)展2.4多階段學(xué)說第17頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1.與化學(xué)致癌物分子結(jié)構(gòu)有關(guān)2.與化學(xué)致癌物暴露方式有關(guān)3.化學(xué)致癌物之間致癌性具有聯(lián)合作用4.致癌性可垂直傳播

化學(xué)致癌特點(diǎn)第18頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三致突變試驗(yàn)陽性或流行病學(xué)資料提示具有親電性刺激機(jī)體產(chǎn)生活性氧的能力強(qiáng)

優(yōu)先進(jìn)行致癌性評價(jià)化合物的篩選原則。3.化學(xué)物質(zhì)的致癌性評價(jià)

根據(jù)致癌性可疑程度：第19頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1.產(chǎn)量大

2.接觸機(jī)會多（開放式，職業(yè)性，日常生活）

3.蓄積性強(qiáng)，生物富集性強(qiáng)

4.存在形式（食品成分，污染物）

5.理化特性（易蒸發(fā)，LogP等）

6.職業(yè)人群和一般消費(fèi)者的接觸水平高

根據(jù)人類暴露機(jī)會和暴露特征第20頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1.確定有無動物致癌性

2.確定致癌強(qiáng)度

致癌劑量-反應(yīng)關(guān)系

3.確定誘發(fā)腫瘤的靶器官

4.判斷受試物的腫瘤引發(fā)性和促發(fā)性

致癌試驗(yàn)?zāi)康牡?1頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三環(huán)境污染物致癌性評價(jià)方法

Ames實(shí)驗(yàn):假陽性和假陰性問題細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)哺乳動物短期致癌試驗(yàn)

短期試驗(yàn)

哺乳動物長期致癌試驗(yàn)

流行病學(xué)觀察第22頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三通過細(xì)胞表型的改變，反映各種理化因素的致癌性.可模擬化學(xué)致癌物在體內(nèi)致癌的過程，并可對發(fā)生轉(zhuǎn)化的細(xì)胞做直接觀察和做各種分析。細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)是致癌物檢測及癌變機(jī)理研究的重要方法

細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)第23頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1）習(xí)性和體內(nèi)代謝與人接近，對致癌物敏感

2）壽命較短，經(jīng)濟(jì)，易于操作3）生理病理特征了解透徹4）自發(fā)腫瘤發(fā)生率資料全面等純系：生物性狀均一，試驗(yàn)重現(xiàn)性好，抗病能力弱。雜交系：抗病能力強(qiáng)，遺傳特性與人接近，試驗(yàn)的重現(xiàn)性差4.

一般采用兩種以上不同種屬的動物，同時(shí)進(jìn)行對受試物敏感，自發(fā)腫瘤發(fā)生率低，生命力強(qiáng)的品系。3.

品系用于長期致癌試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)動物1.嚙齒類動物：大鼠或小鼠2.性別：雌雄等數(shù)量第24頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三對照組：溶劑對照和陽性對照高劑量組：最大耐受劑量

在此基礎(chǔ)上，可以再設(shè)最高劑量組的1/2，1/4或1/3，1/9長期致癌試驗(yàn)染毒劑量。第25頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

實(shí)驗(yàn)組雌、雄數(shù)量分別應(yīng)大于50只

實(shí)驗(yàn)動物斷奶后的幼齡期開始，終生染毒。

大鼠至少染毒兩年，小鼠為一年半。動物數(shù)量和實(shí)驗(yàn)期限

動物數(shù)量

實(shí)驗(yàn)期限第26頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1.保證無其他致癌物和協(xié)同致癌物的暴露。

2.觀察：一般指標(biāo)，腫瘤出現(xiàn)時(shí)間，部位，數(shù)目，性質(zhì)，大小，死亡時(shí)間等做好紀(jì)錄。

3.試驗(yàn)期間死亡的動物，要進(jìn)行解剖，避免遺漏癌前病變。動物管理和觀察第27頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三2.潛伏期:

染毒開始到出現(xiàn)第一個(gè)腫瘤的天數(shù)1.

腫瘤發(fā)生率（%）=

×100

發(fā)生腫瘤動物數(shù)該組有效動物數(shù)腫瘤總發(fā)生率：器官和組織別腫瘤發(fā)生率不同類型腫瘤發(fā)生率3.致癌指數(shù)

=×100腫瘤發(fā)生率平均潛伏期（天數(shù)）致癌實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析指標(biāo)第28頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三

陽性：兩種以上動物的致癌試驗(yàn)中，只要有一種動物的試驗(yàn)結(jié)果為陽性，并存在劑量反應(yīng)關(guān)系就可以判定該受試物有致癌性。陰性：經(jīng)過不同染毒途徑，兩種以上動物試驗(yàn)結(jié)果均為陰性，方能判定為陰性。致癌試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)1.確定致癌性2.確定致癌靶器官第29頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三Ⅰ確定人類致癌物 動物致癌試驗(yàn)和人類流行病學(xué)觀察資料充分Ⅱa可能人類致癌物 動物誘癌作用確切，但人類流行病學(xué)資料有限Ⅱb可疑人類致癌物 動物誘癌作用資料有限，人類流行病學(xué)資料缺乏Ⅲ致癌性不能分類目前資料還不能劃歸致癌物，也不能否定致癌性Ⅳ非人類致癌物目前資料未見致癌性也可以根據(jù)動物試驗(yàn)結(jié)果或只根據(jù)人類致癌性資料進(jìn)行分類

級別分類依據(jù)化學(xué)物質(zhì)的人類致癌性分級(IARC)第30頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三多環(huán)芳烴即PAH是兩個(gè)以上苯環(huán)連在一起的化合物。兩個(gè)以上的苯環(huán)連在一起可以有兩種方式：非稠環(huán)型：苯環(huán)與苯環(huán)之間各由一個(gè)碳原子相連如：聯(lián)苯、聯(lián)三苯稠環(huán)型：兩個(gè)碳原子為兩個(gè)苯環(huán)共有如：萘、蒽聯(lián)苯聯(lián)三苯蒽萘多環(huán)芳烴

定義3.常見化學(xué)致癌物第31頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三多環(huán)芳烴的來源PAH的天然本底

天然來源

人為來源家庭、生活爐灶、工業(yè)鍋爐等產(chǎn)生的煙氣，占51%各種礦物燃料（如煤、石油、天然氣等），占20%陸地和水生植物、微生物的生物合成森林、草原的天然火災(zāi)火山活動第32頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三多環(huán)芳烴的致癌結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)與致癌活性1.PAH分子中存在兩類活性區(qū)域，一類是相當(dāng)于菲環(huán)9,10位的區(qū)域，稱之為K區(qū)；另一類是相當(dāng)于蒽環(huán)的9,10位的區(qū)域，稱之為L區(qū)。2.K區(qū)是發(fā)生致癌反應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)域，L區(qū)對致癌反應(yīng)起拮抗作用K區(qū)L區(qū)K區(qū)K區(qū)L區(qū)K區(qū)第33頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三多環(huán)芳烴的致癌作用——結(jié)構(gòu)與致癌活性1.PAH分子結(jié)構(gòu)中的不同位置劃分為灣區(qū)、A區(qū)、B區(qū)和K區(qū)2.灣區(qū)的角環(huán)在代謝活化過程中，對致癌反應(yīng)起關(guān)鍵作用，其最終致癌形式為灣區(qū)環(huán)氧化合物3.灣區(qū)正碳離子穩(wěn)定性愈高，致癌性愈強(qiáng)第34頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三1.PAH分子具有致癌性的必要和充分條件是在其分子中存在著兩個(gè)親電活性區(qū)域，并把PAH分子分為M區(qū)、L區(qū)、K區(qū)和角環(huán)、次角環(huán)，如圖：K區(qū)M區(qū)E區(qū)L區(qū)次角環(huán)角環(huán)M區(qū)為代謝活化區(qū)，E區(qū)為親電活化區(qū)），L區(qū)為脫毒區(qū)，K區(qū)為雙重性區(qū)域。M區(qū)和E區(qū)所在的環(huán)稱為角環(huán)，次角環(huán)。多環(huán)芳烴的致癌作用——結(jié)構(gòu)與致癌活性第35頁，講稿共40頁，2023年5月2日，星期三2.PAH致癌活性的定量計(jì)算公式為lgK=4.751ΔE1ΔE23-0.0512nΔE2

-3

式中：K——結(jié)構(gòu)與致癌性關(guān)系指數(shù)；

ΔE1和ΔE2——分別為兩個(gè)活性中心相應(yīng)的碳正離子的離域能n——脫毒