外源化學(xué)物致癌作用課件

外源化學(xué)物致癌作用(chemicalcarcinogenesis)第八章8*1外源化學(xué)物致癌作用(chemicalcarcinogene【目的要求】

掌握化學(xué)致癌的細(xì)胞癌變的多階段學(xué)說

了解化學(xué)致癌的機(jī)制

了解化學(xué)致癌相關(guān)的分子事件

掌握化學(xué)致癌物的分類方法和依據(jù)

掌握化學(xué)致癌物篩查的基本方法外源化學(xué)物致癌作用*2【目的要求】掌握化學(xué)致癌的細(xì)胞癌變的多階段學(xué)說外源化學(xué)物致【主要內(nèi)容】

概述

化學(xué)致癌過程

化學(xué)致癌機(jī)理

化學(xué)致癌相關(guān)的分子事件

化學(xué)致癌物的分類

化學(xué)致癌物篩查的基本方法外源化學(xué)物致癌作用*3【主要內(nèi)容】概述外源化學(xué)物致癌作用*3概述外源化學(xué)物致癌作用*4概述外源化學(xué)物致癌作用*4

流行病學(xué)調(diào)查表明：人類腫瘤病因?qū)W中80%～90%以上與環(huán)境因素（化學(xué)、物理、生物因素）有關(guān)。化學(xué)物質(zhì)在人類環(huán)境中的大量使用，造成環(huán)境化學(xué)污染嚴(yán)重，與腫瘤發(fā)病率上升密切相關(guān)。外源化學(xué)物致癌作用*5流行病學(xué)調(diào)查表明：人類腫瘤病因?qū)W中80%～90%以上與環(huán)境在北美發(fā)達(dá)國家，前列腺癌、乳腺癌占多數(shù)，而在中國，肺癌、胃癌、肝癌等癌癥更為常見。目前中國發(fā)病率和死亡率最高的癌癥是肺癌。加拿大渥太華大學(xué)曾對渥太華地區(qū)18萬名非吸煙者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)PM2.5與肺癌之間存在明顯相關(guān)性：PM2.5濃度每增加10微克/立方米，肺癌死亡率或?qū)⒃黾?5%到17%。中國最大規(guī)模癌癥生存數(shù)據(jù)匯總分析發(fā)布，數(shù)據(jù)顯示中國癌癥五年生存率為30.9%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平，同時(shí)農(nóng)村患者的生存率僅約為城市患者的一半。據(jù)國家癌癥登記中心和癌癥防控辦公室對全國13.9萬個(gè)病例的分析統(tǒng)計(jì)，中國癌癥患者五年生存率為30.9%，僅為美國（66%）的一半。全世界癌癥五年生存率最高的國家是加拿大，100個(gè)加拿大癌癥患者中，有82個(gè)在接受治療后可以生存5年以上，而手術(shù)5年后，癌癥的復(fù)發(fā)率也大大降低。除加拿大外，日本、澳大利亞和大部分西歐國家癌癥患者生存率也很高，普遍都在70%以上，中國、印度、阿爾及利亞等國屬于癌癥生存率較低的國家，五年生存率不到40%-（英國醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》（TheLancet））。外源化學(xué)物致癌作用*6在北美發(fā)達(dá)國家，前列腺癌、乳腺癌占多數(shù)，而在中國，肺癌、胃癌外源化學(xué)物致癌作用*7外源化學(xué)物致癌作用*7化學(xué)物引起或誘導(dǎo)正常細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化并發(fā)展成為腫瘤的過程。

化學(xué)致癌作用（chemicalcarcinogenesis）

化學(xué)致癌物（chemicalcarcinogen）能引起動(dòng)物和人類腫瘤、增加腫瘤發(fā)生率或死亡率的化合物。外源化學(xué)物致癌作用*8化學(xué)物引起或誘導(dǎo)正常細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化并發(fā)展成為腫瘤的過程。

化學(xué)物與腫瘤研究歷史第一階段：化學(xué)物與腫瘤的相關(guān)性第二階段：化學(xué)致癌的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究第三階段：腫瘤流行病學(xué)研究第四階段：致癌作用的機(jī)制研究外源化學(xué)物致癌作用*9化學(xué)物與腫瘤研究歷史第一階段：化學(xué)物與腫瘤的相關(guān)性第二階段

1771年：第一篇有關(guān)癌癥的科學(xué)報(bào)告由英國人John

Hill提出，認(rèn)為使用鼻煙可能與鼻咽癌有關(guān)

1820年：Paris第一個(gè)提到砷可致皮膚癌。

1875年：PercivalPott報(bào)道倫敦的掃煙囪工人中發(fā)生陰囊癌較多，提出其原因可能是煤煙塵，首次提出了化學(xué)物質(zhì)和癌的可能關(guān)系。

1879年：Harting和Hesse認(rèn)為肺癌是中歐金屬礦工的職業(yè)病，這是職業(yè)引起肺癌的最先發(fā)現(xiàn)。

1895年：Rehn報(bào)道德國染料工業(yè)工人發(fā)生職業(yè)性膀胱癌，首次懷疑化學(xué)物質(zhì)的致癌性。第一階段：化學(xué)物與腫瘤的相關(guān)性外源化學(xué)物致癌作用*101771年：第一篇有關(guān)癌癥的科學(xué)報(bào)告由英國人JohnHi第二階段：化學(xué)致癌的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究

1915年：日本生物學(xué)家Yamagiwa和Ichikawa用煤焦油涂抹兔耳成功地誘發(fā)了實(shí)驗(yàn)性皮膚癌。

1922年：英國化學(xué)家Kennway從煤焦油中分離出多種多環(huán)芳烴，其中有幾種能誘發(fā)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。

1932年：Lacassagne發(fā)現(xiàn)給小鼠注射雌激素能誘發(fā)乳腺癌。

1933-1935年：Yoshida用偶氮染料O-氨基偶氮慢性飼喂大鼠誘發(fā)了肝癌。

1938年：Heuper使用β-萘胺誘發(fā)了狗膀胱癌。

1941年：Wilson發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥2-乙酰氨基芴為大鼠強(qiáng)烈致癌劑。外源化學(xué)物致癌作用*11第二階段：化學(xué)致癌的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究1915年：日本生物學(xué)家Y第三階段：腫瘤流行病學(xué)研究

1945年：英國人Case對染料工業(yè)中的膀胱癌進(jìn)行了詳細(xì)的流行病學(xué)調(diào)查，結(jié)果證實(shí)了β-萘胺和聯(lián)苯胺的致癌性。

1960～1965年：發(fā)現(xiàn)罕見的惡性間皮瘤與暴露石棉有關(guān)。

1961年：發(fā)現(xiàn)黃曲霉毒素與肝癌的關(guān)系。

1970年：首次報(bào)道懷孕期服用過乙烯雌酚的母體，其女性后代易患陰道透明細(xì)胞癌。外源化學(xué)物致癌作用*12第三階段：腫瘤流行病學(xué)研究1945年：英國人Case對染料

1947年：Miller等發(fā)現(xiàn)肝臟致癌劑氨基偶氮染料能與肝臟蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合

50年代：法國普爾曼教授夫婦，根據(jù)多環(huán)芳烴類的致癌作用開始研究“結(jié)構(gòu)與致癌活性的關(guān)系”，提出了“Ｋ區(qū)理論”。

1958~1964年Miller發(fā)現(xiàn)2-乙酰氨基芴在大鼠體內(nèi)的羥化是代謝活化過程的第一步。

1962~1968年發(fā)現(xiàn)DNA和RNA是致癌性化學(xué)物或其代謝產(chǎn)物結(jié)合的靶分子。

70年代：杰林納等提出了多環(huán)芳烴類的致癌作用“灣區(qū)理論”

1984年：Balmain等首次報(bào)道在化學(xué)物的致癌過程中，涉及到癌基因的激活和抑癌基因的失活。第四階段：致癌作用的機(jī)制研究外源化學(xué)物致癌作用*131947年：Miller等發(fā)現(xiàn)肝臟致癌劑氨基偶氮染料能與肝第一節(jié)化學(xué)致癌過程外源化學(xué)物致癌作用*14第一節(jié)外源化學(xué)物致癌作用*14一、細(xì)胞癌變的多階段理論

從接觸致癌物到腫瘤形成潛伏期長，平均15-20年。

癌變過程涉及多基因突變，包括癌基因、抑癌基因、細(xì)胞生長調(diào)節(jié)基因、凋亡基因及維持細(xì)胞穩(wěn)定性的基因等。同時(shí)必須在時(shí)間和空間上的高度吻合，才能出現(xiàn)所有惡性細(xì)胞的特征。

基因突變的啟動(dòng)細(xì)胞，必須經(jīng)過選擇性的增殖，逃逸機(jī)體的免疫監(jiān)視，并獲得自主性生存的條件，才能形成臨床上可見的腫瘤。外源化學(xué)物致癌作用*15一、細(xì)胞癌變的多階段理論從接觸致癌物到腫瘤形成潛伏期長，平

引發(fā)階段（initiationstage）

促長階段（promotionstage）

進(jìn)展階段（progressionstage）

腫瘤的發(fā)生是一個(gè)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(diào)節(jié)的復(fù)雜性。目前公認(rèn)的化學(xué)致癌過程至少包括3個(gè)階段：外源化學(xué)物致癌作用*16引發(fā)階段（initiationstage）腫瘤的發(fā)生?引發(fā)階段：化學(xué)致癌物造成正常細(xì)胞遺傳物質(zhì)永久性、不可逆的改變，并通過細(xì)胞分裂固定下來的過程。

作用快、時(shí)間短、反應(yīng)迅速

存在劑量-效應(yīng)關(guān)系，但無法確定閾劑量

在分子與細(xì)胞水平上是不可逆的

對外源性化學(xué)物及其它化學(xué)因子敏感主要特點(diǎn)引發(fā)劑或啟動(dòng)劑（initiator）：具有引發(fā)啟動(dòng)細(xì)胞形成的化學(xué)物質(zhì)。外源化學(xué)物致癌作用*17?引發(fā)階段：化學(xué)致癌物造成正常細(xì)胞遺傳物質(zhì)永久性、不可逆的改

促長階段：單克隆的啟動(dòng)細(xì)胞在一種或多種促癌劑的作用下，表型發(fā)生改變，逐漸獲得腫瘤細(xì)胞的各種性狀，并且不斷增殖的過程。

是一個(gè)長期慢性作用的結(jié)果

劑量-反應(yīng)關(guān)系明顯，能確定閾值

對內(nèi)源性因子如激素、生長因子敏感

在基因與細(xì)胞水平上具有可逆性。主要特點(diǎn)促長劑（promotor）：具有促長啟動(dòng)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化與增殖的化學(xué)物。單獨(dú)不具有致癌作用。外源化學(xué)物致癌作用*18促長階段：單克隆的啟動(dòng)細(xì)胞在一種或多種促癌劑的作用下，表型主要特點(diǎn)

進(jìn)展階段：指由良性腫瘤轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒阅[瘤，進(jìn)一步演變成更具有惡性表型或具有侵襲性的特征的腫瘤的過程。主要的表現(xiàn)是自主性與異質(zhì)性增加，生長加速、侵襲性增強(qiáng)，出現(xiàn)浸潤與轉(zhuǎn)移等惡性生物學(xué)特征。

核型的不穩(wěn)定性與細(xì)胞基因組形態(tài)學(xué)改變

進(jìn)展迅速，具有浸潤與轉(zhuǎn)移的特征

完全不可逆外源化學(xué)物致癌作用*19主要進(jìn)展階段：指由良性腫瘤轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒阅[瘤，進(jìn)一步演變成更具引發(fā)促長進(jìn)展1.不可逆性1.在基因表達(dá)和細(xì)胞水平1.不可逆性上有可逆性2.經(jīng)引發(fā)的“干細(xì)胞”在形態(tài)2.持續(xù)給以促長劑才可維持促2.核型不穩(wěn)定性導(dǎo)致細(xì)胞

學(xué)上無法識(shí)別長細(xì)胞群基因組結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)改變3.對外源化學(xué)物及其他化

3.對衰老、飲食和激素因3.在進(jìn)展階段早期，已改學(xué)因子敏感子敏感變的細(xì)胞對環(huán)境因子敏感4.引發(fā)細(xì)胞可能自發(fā)（內(nèi)4.內(nèi)源性促長劑可起“自發(fā)”4.在進(jìn)展階段可以觀察到源性）啟動(dòng)

促長作用

良性或惡性腫瘤5.需經(jīng)細(xì)胞分裂“固定突變”5.劑量-反應(yīng)關(guān)系顯示有可測5.進(jìn)展劑使已促長的細(xì)胞閾值和最大作用進(jìn)入此期6.劑量-反應(yīng)關(guān)系良好，但6.以能否有效地?cái)U(kuò)大引發(fā)細(xì)胞

很難確定閾值群來確定促長劑的相對強(qiáng)度7.引發(fā)劑的強(qiáng)度以經(jīng)一定

的促長階段后發(fā)生的癌前病變來定量多階段致癌的形態(tài)學(xué)和生物學(xué)特征外源化學(xué)物致癌作用*20引發(fā)促長進(jìn)展1.不可逆性1.在基因表達(dá)和細(xì)胞水平二、化學(xué)致癌的遺傳易感性腫瘤的發(fā)生是致癌因素的作用與個(gè)體的遺傳易感性共同決定的，而個(gè)體的遺傳易感性又是由特定基因的遺傳多態(tài)性決定的。

呈常染色體隱性遺傳的遺傳綜合征如Bloom綜合征易發(fā)生白血病和其他惡性腫瘤；

毛細(xì)血管擴(kuò)張共濟(jì)失調(diào)癥患者易發(fā)生急性白血病和淋巴瘤；

著色性干皮病患者經(jīng)紫外線照射后易患皮膚基底細(xì)胞癌和磷狀細(xì)胞癌或黑色素瘤。這些腫瘤易感性高的人群常伴有某種遺傳性缺陷，上述三種遺傳綜合征均累及DNA修復(fù)基因。外源化學(xué)物致癌作用*21二、化學(xué)致癌的遺傳易感性腫瘤的發(fā)生是致癌因素的作用與個(gè)體的遺基因遺傳多態(tài)性的基礎(chǔ)是單核苷酸的多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP），指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸的變異（轉(zhuǎn)換或顛換）所引起的DNA序列多態(tài)性。是人類最常見的可遺傳變異，占所有已知多態(tài)性的90%以上。平均每500～1000個(gè)堿基對中就有1個(gè)，估計(jì)其總數(shù)可達(dá)300萬個(gè)甚至更多。SNP是人種之間、個(gè)體之間基因功能差異的遺傳基礎(chǔ)之一，與民族、地區(qū)以及個(gè)體對外來化學(xué)物的反應(yīng)性差異，腫瘤易感性差異有明顯關(guān)系。單核苷酸的多態(tài)性與腫瘤易感性hEXO1（人類核酸外切酶）有16個(gè)位點(diǎn)為可能的多態(tài)性位點(diǎn)；CYP1A1至少存在4個(gè)與化學(xué)致癌有關(guān)的多態(tài)性位點(diǎn)。如CYP1A1基因M1和M2多態(tài)性與中國人患肺鱗癌危險(xiǎn)性顯著相關(guān)。外源化學(xué)物致癌作用*22基因遺傳多態(tài)性的基礎(chǔ)是單核苷酸的多態(tài)性（singlenuc毒物代謝酶在致癌物的活化（CYP450）、解毒（GST）過程中起重要作用，如果這些基因發(fā)生突變，將會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)酶活性的改變，從而增強(qiáng)或（在某些情況下可能降低）對化學(xué)物致癌的易感性。

如CYPlAl基因M2、M4的多態(tài)性，能提高酶的活性，增加誘導(dǎo)性，進(jìn)而加速前致癌物的活化，增加了腫瘤易感性，增加了肺癌、前列腺癌、B-淋巴細(xì)胞白血病等的患病率。

如M2在第7外顯子4889堿基腺嘌呤（A）→鳥嘌呤（G），在酶蛋白水平表現(xiàn)為第462密碼子由異亮氨酸→纈氨酸；M4在第7外顯子4887堿基胞嘧啶（C）→腺嘌呤（A），第461密碼子從蘇氨酸→天冬氨酸，從而提高了酶的活性。毒物代謝酶基因多態(tài)性外源化學(xué)物致癌作用*23毒物代謝酶在致癌物的活化（CYP450）、解毒（GST）過程第二節(jié)化學(xué)致癌機(jī)制外源化學(xué)物致癌作用*24第二節(jié)外源化學(xué)物致癌作用*24?體細(xì)胞突變學(xué)說：即通過造成DNA損傷而引發(fā)腫瘤形成的遺傳毒性機(jī)制化學(xué)致癌是多因素、多基因參與的多階段過程，在化學(xué)致癌機(jī)制的研究中形成了多種學(xué)說：體細(xì)胞突變學(xué)說、癌基因?qū)W說、親電子劑學(xué)說、癌變多階段學(xué)說、表觀遺傳機(jī)制學(xué)說等。?非突變致癌學(xué)說：即對DNA以外靶分子的作用而誘導(dǎo)腫瘤形成的非遺傳毒性機(jī)制外源化學(xué)物致癌作用*25?體細(xì)胞突變學(xué)說：即通過造成DNA損傷而引發(fā)腫瘤形成的遺傳毒

致癌作用是復(fù)雜的、多階段、多基因參與、長期累積的過程，涉及基因表達(dá)、細(xì)胞生理和生化等多種變化。一、體細(xì)胞突變學(xué)說

大多數(shù)環(huán)境因素的致癌作用都是通過影響遺傳基因起作用的，腫瘤是細(xì)胞中多種基因突變累積的結(jié)果。外源化學(xué)物致癌作用*26致癌作用是復(fù)雜的、多階段、多基因參與、長期累積的過程，涉及體細(xì)胞突變學(xué)說的相關(guān)證據(jù)

致癌物－DNA加合物能誘導(dǎo)基因突變；

大多數(shù)致癌物在誘變試驗(yàn)中呈陽性；

DNA修復(fù)缺陷可以導(dǎo)致腫瘤發(fā)生；

許多腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)染色體畸變或基因不穩(wěn)定性；

腫瘤細(xì)胞來源于細(xì)胞單克??；

癌基因突變以及抑癌基因的的突變與失活在腫瘤細(xì)胞普遍存在。外源化學(xué)物致癌作用*27體細(xì)胞突變學(xué)說的相關(guān)證據(jù)致癌物－DNA加合物能誘導(dǎo)基因突變二、非突變機(jī)制學(xué)說

表觀遺傳調(diào)控失常導(dǎo)致腫瘤增生

細(xì)胞異常增生

免疫抑制

內(nèi)分泌激素失衡

過氧化酶體增殖劑激活受體外源化學(xué)物致癌作用*28二、非突變機(jī)制學(xué)說表觀遺傳調(diào)控失常導(dǎo)致腫瘤增生外源化學(xué)物致HappyInternationalWorkers'Day!HappyInternationalWorkers'Da第三節(jié)

化學(xué)致癌相關(guān)的分子事件外源化學(xué)物致癌作用*30第三節(jié)

化學(xué)致癌相關(guān)的分子事件外源化學(xué)物致癌作用*30一、基因突變

癌變過程涉及癌基因和抑癌基因的突變。體細(xì)胞突變學(xué)說

DNA修復(fù)酶基因，以及一些與細(xì)胞凋亡調(diào)控和維持基因組穩(wěn)定的相關(guān)基因也與腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。外源化學(xué)物致癌作用*31一、基因突變癌變過程涉及癌基因和抑癌基因的突變。體細(xì)胞突變二、端粒調(diào)控與細(xì)胞永生化

端粒（Telomere）是真核細(xì)胞染色體末端的特殊結(jié)構(gòu)。人端粒是由6個(gè)堿基重復(fù)序列(TTAGGG)和結(jié)合蛋白組成。人類端粒的長度約為15Kb堿基。

端粒的主要功能包括：1.保護(hù)染色體末端防止被核酶降解或被化學(xué)修飾或融合以及非正常重組，維持其完整性；2.與其中蛋白質(zhì)共同參與染色體的定位和復(fù)制，使細(xì)胞得以正常分化或繁殖；3.反映細(xì)胞分裂的能力與壽命。事實(shí)證明，大多細(xì)胞的端粒長度與細(xì)胞的分裂能力有關(guān)，越長分裂能力越高，反之亦然。外源化學(xué)物致癌作用*32二、端粒調(diào)控與細(xì)胞永生化端粒（Telomere）是真核細(xì)胞

腫瘤細(xì)胞的無限分裂能力與端粒酶活性有關(guān)。在異常組織中，對于具有無限增殖能力的癌細(xì)胞，其中85%～95%的細(xì)胞中均表達(dá)端粒酶的活性，而且惡性腫瘤細(xì)胞的端粒酶活性和hTERT（humanTelomeraseReverseTranscriptase）基因表達(dá)水平分別是正常細(xì)胞的100倍和25倍。

1991年Harley提出端粒-端粒酶假說，認(rèn)為正常細(xì)胞衰亡要經(jīng)過第一致死期M1期（Mortality

Stage1）和第二期M2期（MortalityStage2）兩個(gè)階段。即在細(xì)胞有絲分裂的過程中端粒DNA不斷丟失而使端?？s短，當(dāng)端?？s短到一定長度（2kb～4kb）時(shí)，染色體的穩(wěn)定性遭到破壞，細(xì)胞出現(xiàn)衰老的表現(xiàn)，細(xì)胞進(jìn)入第一致死期M1期。此時(shí)細(xì)胞不再分裂，而是退出細(xì)胞周期而老化并死亡。癌基因激活或抑癌基因（P53，Rb）失活，細(xì)胞便可越過M1期，繼續(xù)分裂20-30次，端粒繼續(xù)短縮，最終進(jìn)入第二致死期M2期。多數(shù)細(xì)胞由于端粒太短而失去功能并死亡，只有少數(shù)細(xì)胞的端粒細(xì)胞的端粒酶被激活，修復(fù)和維持端粒的長度，使細(xì)胞逃避M2期，而獲得永生。外源化學(xué)物致癌作用*33腫瘤細(xì)胞的無限分裂能力與端粒酶活性有關(guān)。在異常組織中，對于三、細(xì)胞周期調(diào)控紊亂細(xì)胞增生過程由細(xì)胞周期（cellcycle）來完成。細(xì)胞的分裂過程都要經(jīng)歷相同的階段，即DNA合成前期（G1）→DNA合成期（S）→DNA合成后期（G2）→細(xì)胞分裂期（M）。外源化學(xué)物致癌作用*34三、細(xì)胞周期調(diào)控紊亂細(xì)胞增生過程由細(xì)胞周期（cellcyc

細(xì)胞周期調(diào)控的核心成員是細(xì)胞周期素（cyclins）、細(xì)胞周期素依賴性激酶（cyclindependentkinase，CDKs）及細(xì)胞周期素依賴性激酶抑制物（CDKIs）。

不同分子的Cyclin和CDK及CDKI與其他相關(guān)調(diào)控蛋白精確調(diào)控細(xì)胞周期的每一個(gè)時(shí)相。細(xì)胞調(diào)控有兩大機(jī)制，一是細(xì)胞周期驅(qū)動(dòng)機(jī)制；二是細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制，在細(xì)胞周期的許多時(shí)相點(diǎn)上存在細(xì)胞周期檢測點(diǎn)（cellcyclecheckpoint）。從功能上看，細(xì)胞周期有DNA損傷檢測點(diǎn)和時(shí)相次序檢測點(diǎn)兩大類。這些檢測點(diǎn)對細(xì)胞周期進(jìn)程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測，使DNA復(fù)制和有絲分裂準(zhǔn)確無誤地執(zhí)行。外源化學(xué)物致癌作用*35細(xì)胞周期調(diào)控的核心成員是細(xì)胞周期素（cyclins）、細(xì)胞

細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制的破壞導(dǎo)致了基因組不穩(wěn)定性，突變基因數(shù)量增加。這些突變的基因往往就是癌基因和抑癌基因，同時(shí)，很大一部分的癌基因和抑癌基因又是細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的組成部分。如p53，Rb，p21，p16，cyclinD1，BRCA1，c-myc等。因此，在腫瘤發(fā)展過程中，監(jiān)控機(jī)制的異常會(huì)使細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制進(jìn)一步惡化，并導(dǎo)致細(xì)胞周期驅(qū)動(dòng)機(jī)制的破壞，細(xì)胞周期的驅(qū)動(dòng)能力異常強(qiáng)化，細(xì)胞進(jìn)入失控性生長狀態(tài)，從而細(xì)胞出現(xiàn)癌變性生長。

腫瘤細(xì)胞的最基本特征是細(xì)胞的失控性生長，而失控性增生的根本原因就是細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制的破壞，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)制和監(jiān)控機(jī)制的破壞。外源化學(xué)物致癌作用*36細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制的破壞導(dǎo)致了基因組不穩(wěn)定性，突變基因數(shù)量增細(xì)胞凋亡(apoptosis)：亦稱程序性細(xì)胞死亡(programmedcelldeath)，是機(jī)體為了維持自身組織中細(xì)胞生成與細(xì)胞消亡的平衡，出現(xiàn)的一種細(xì)胞基因指導(dǎo)下的主動(dòng)自我消亡過程。細(xì)胞凋亡不同于一般細(xì)胞壞死。細(xì)胞凋亡和壞死的特征比較四、細(xì)胞凋亡與腫瘤發(fā)生細(xì)胞特征

凋

亡

壞

死誘因

生理性或病理性刺激

毒素、缺氧等嚴(yán)重?fù)p傷類型

散在，單個(gè)發(fā)生大片，成群出現(xiàn)形態(tài)

形成凋亡小體細(xì)胞分解膜的完整性保持到最終早期破裂線粒體

未見變化

早期腫脹核核密度增高、斷裂核溶解炎癥反應(yīng)

無

吸引大量炎癥細(xì)胞胞質(zhì)生化改變無溶酶體酶改變?nèi)苊阁w破裂核生化改變DNA梯狀圖譜

DNA彌散降解、呈脫影外源化學(xué)物致癌作用*37細(xì)胞凋亡(apoptosis)：亦稱程序性細(xì)胞死亡(prog細(xì)胞凋亡參與了癌癥的起始過程，并對癌癥的發(fā)生起負(fù)調(diào)控作用。癌前期細(xì)胞對細(xì)胞凋亡更為敏感，更易被清除，這是機(jī)體自我保護(hù)功能的表現(xiàn)。目前對細(xì)胞凋亡與腫瘤發(fā)生的研究多為體外或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段。

實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞凋亡與肝癌生長呈負(fù)相關(guān)。肝癌細(xì)胞組織培養(yǎng)顯示，在廣泛輕微損傷或刺激可誘導(dǎo)試管內(nèi)肝癌細(xì)胞的凋亡.有人觀察了順鉑對增殖的肝癌細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用后認(rèn)為，順鉑引起的細(xì)胞凋亡與細(xì)胞周期有關(guān)。Teatle指出，TGFβ1可促進(jìn)體外培養(yǎng)的肝癌細(xì)胞中的DNA降解，并可通過受體連接殺傷肝癌細(xì)胞。

白血病細(xì)胞凋亡可由去除存活因子，細(xì)胞毒制劑的治療等所引起。而存活因子，突變型p53和bcl-2可抑制細(xì)胞的死亡及增強(qiáng)癌癥產(chǎn)生的可能性。Lotemetal發(fā)現(xiàn)粒細(xì)胞性白血病細(xì)胞中bcl-2的表達(dá)水平與細(xì)胞對凋亡誘導(dǎo)劑的敏感性有關(guān)，而C-myc則無關(guān)。外源化學(xué)物致癌作用*38細(xì)胞凋亡參與了癌癥的起始過程，并對癌癥的發(fā)生起負(fù)調(diào)控作用。癌第四節(jié)

化學(xué)致癌物的分類外源化學(xué)物致癌作用*39第四節(jié)

化學(xué)致癌物的分類外源化學(xué)物致癌作用*39一、根據(jù)對人類和動(dòng)物的致癌作用分類國際癌癥研究所（InternationalAgencyforResearchonCancer，IARC）根據(jù)致癌性證據(jù)的充分性，以人類致癌性資料和動(dòng)物致癌性資料將化學(xué)物的致癌作用分為4級。外源化學(xué)物致癌作用*40一、根據(jù)對人類和動(dòng)物的致癌作用分類國際癌癥研究所（Inter分類人類調(diào)查資料實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究資料致癌性證據(jù)充分致癌物與人癌癥發(fā)生之間存在因果關(guān)系。多種動(dòng)物或多品系動(dòng)物試驗(yàn)中，不同的染毒途徑均觀察到腫瘤發(fā)生率增加，并有劑量-反應(yīng)關(guān)系。致癌性證據(jù)有限因果關(guān)系的解釋可信，但不能完全排除偶然性、偏倚、混雜因素的影響。部分動(dòng)物誘癌試驗(yàn)獲得陽性結(jié)果，但資料有限。如只涉及單一物種或品系，或單一試驗(yàn)得到的結(jié)果。致癌性證據(jù)不足一致性與統(tǒng)計(jì)學(xué)把握度不足以判斷因果關(guān)系，或沒有對人致癌資料?，F(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素(如劑量、接觸時(shí)間、動(dòng)物數(shù)目、觀察時(shí)間等)或某些重要因素的限制，無法明確化學(xué)物與致癌作用的關(guān)系。證據(jù)提示缺乏致癌性在已知的人類充分暴露水平范圍內(nèi)，暴露與所研究的癌癥無關(guān)聯(lián)。在多種或多品系的動(dòng)物誘癌試驗(yàn)中，沒有結(jié)果顯示該化學(xué)物具有致癌性。IARC關(guān)于化學(xué)物致癌性分類證據(jù)外源化學(xué)物致癌作用*41分類人類調(diào)查資料實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究資料致癌性致癌物與人癌癥發(fā)生之間致癌物分類證據(jù)已分類數(shù)1組人類致癌物人類致癌性證據(jù)充分952A組對人類很可能是致癌物人類致癌性證據(jù)有限＋動(dòng)物致癌性證據(jù)充分662B組對人類是可能致癌物人類致癌性證據(jù)有限＋動(dòng)物致癌性證據(jù)有限或人類致癌性證據(jù)不足＋動(dòng)物致癌性證據(jù)充分2413組不能對人類進(jìn)行致癌性分類人類致癌性證據(jù)不足＋動(dòng)物致癌性證據(jù)不足4974組人類可能非致癌物人類證據(jù)提示缺乏致癌性＋動(dòng)物證據(jù)提示缺乏致癌性1IARC致癌物的分類外源化學(xué)物致癌作用*42致癌物分類證據(jù)已分類數(shù)1組人類致癌物人類致癌性證據(jù)充分9521.遺傳毒性致癌物（genotoxiccarcinogen）指進(jìn)入細(xì)胞后與DNA共價(jià)結(jié)合，引起機(jī)體遺傳物質(zhì)改變，導(dǎo)致癌變的化學(xué)物質(zhì)。二、根據(jù)化學(xué)致癌物作用機(jī)制的分類（1）直接致癌物：本身直接具有致癌作用，在體內(nèi)不需要經(jīng)過代謝活化即可致癌。如各種烷化劑。（2）間接致癌物：本身并不直接致癌，必須在體內(nèi)經(jīng)代謝活化以其活性代謝產(chǎn)物起作用。有天然和合成化合物。如多環(huán)芳烴、芳香胺類、黃曲霉毒素等。（3）無機(jī)致癌物：可能影響DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄而致癌，有些可能是親電子劑。如鎳、鉻、鈦、錳等金屬及其鹽類外源化學(xué)物致癌作用*431.遺傳毒性致癌物（genotoxiccarcinogen（1）促長劑：本身不致癌、但可促進(jìn)啟動(dòng)物的作用。如佛波醇酯、苯巴比妥、DDT和糖精等2.非遺傳毒性致癌物（indirect

carcinogen）指不作用于機(jī)體遺傳物質(zhì)的化學(xué)致癌物。（2）內(nèi)分泌調(diào)控劑：改變內(nèi)分泌系統(tǒng)的平衡，破壞細(xì)胞去分化、促進(jìn)細(xì)胞生長。如雌二醇、乙烯雌酚、硫脲等（3）免疫抑制劑：免疫系統(tǒng)受抑制，使啟動(dòng)的細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞得以增殖。如硫唑嘌呤，6-巰基嘌呤，環(huán)孢素A等（4）細(xì)胞毒物：引起慢性細(xì)胞殺傷、導(dǎo)致細(xì)胞增生和癌變。如四氯乙烯、次氮基三乙酸、氯仿等（5）過氧化物酶體增殖劑：過氧化物酶體增殖可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧自由基生成。如鄰苯二甲酸乙基己酯（6）固態(tài)物質(zhì)：確切機(jī)制不明，通常是對間質(zhì)細(xì)胞和組織起作用，物理形態(tài)是關(guān)鍵的因素。如石棉，金屬箔，高分子聚合物纖維或箔。外源化學(xué)物致癌作用*44（1）促長劑：本身不致癌、但可促進(jìn)啟動(dòng)物的作用。如佛波醇酯、3.未分類：如二惡烷、美舍吡倫等。?助致癌物：即無引發(fā)作用也無促長作用，但可促進(jìn)或增強(qiáng)全部致癌過程的化合物。如乙醇、SO2等。外源化學(xué)物致癌作用*453.未分類：?助致癌物：即無引發(fā)作用也無促長作用，但可促進(jìn)或多環(huán)芳烴類化合物：存在于石油、煤焦油、煙囪排出的煤煙、汽車排出的廢氣及燃燒的紙煙中；存在于煙熏和燒烤的魚、肉等食品中。主要誘發(fā)肺癌或胃癌。芳香胺類化合物：多存在于染料中，如β-奈胺、聯(lián)苯胺、4-氨基聯(lián)苯等，與印染工人和橡膠工人中的膀胱癌發(fā)生率較高有關(guān)。氨基偶氮染料：含偶氮基團(tuán)-N=N-，是一類具有顏色的化合物，曾用作紡織品、食品及飲料的染料，可誘發(fā)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(大白鼠）肝癌。亞硝胺類化合物：亞硝胺的前體物硝酸鹽、亞硝酸鹽與二級胺廣泛存在于食物中，尤其在腌制的魚肉和變質(zhì)的蔬菜中含量更高，可誘發(fā)食管癌或胃癌。另外，亞硝酸鹽可作為肉、魚類食品的防腐劑與著色劑進(jìn)入人體。霉菌毒素：對人類有致癌作用的主要有黃曲霉素，黃曲霉素B1是最強(qiáng)的致癌物，可誘發(fā)肝癌。黃曲霉素廣泛存在于污染的食品中及高溫潮濕地區(qū)的霉變食品中，其中以霉變的花生、玉米及谷類中的含量最高。烷基鹵：如氯乙烯，為一種塑料原料，可在塑料工人中誘發(fā)肝血管瘤等。其他致癌物質(zhì)：抗癌藥物烷化劑，石棉纖維，金屬類和非金屬類（鎳、鉻、鎘及苯、砷）等。常見的主要化學(xué)致癌物外源化學(xué)物致癌作用*46多環(huán)芳烴類化合物：存在于石油、煤焦油、煙囪排出的煤煙、汽車排第五節(jié)

化學(xué)致癌物篩查的基本方法外源化學(xué)物致癌作用*47第五節(jié)

化學(xué)致癌物篩查的基本方法外源化學(xué)物致癌作用*47一、定量構(gòu)效關(guān)系分析二、遺傳毒性試驗(yàn)三、細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)四、哺乳動(dòng)物致癌試驗(yàn)五、促癌劑的檢測六、轉(zhuǎn)基因或基因敲除動(dòng)物致癌作用模型七、人群流行病學(xué)調(diào)查研究外源化學(xué)物致癌作用*48一、定量構(gòu)效關(guān)系分析外源化學(xué)物致癌作用*48(一)哺乳動(dòng)物短期致癌試驗(yàn)

是一項(xiàng)有限的體內(nèi)動(dòng)物致癌試驗(yàn)，包括時(shí)間有限（1-3月）、觀察終點(diǎn)有限（癌前病變），檢查