外源化學(xué)物致癌作

第八章外源化學(xué)物的致癌作用公衛(wèi)學(xué)院毒理教研室高淑英第一節(jié)化學(xué)致癌機(jī)制第二節(jié)化學(xué)致癌物的分類**第三節(jié)化學(xué)致癌機(jī)制第四節(jié)觀察化學(xué)毒物致癌作用的基本方法**化學(xué)致癌研究簡史1775年英國pott發(fā)現(xiàn)，接觸煤煙和煤焦油引起陰囊癌1915年日本石川和山極用煤焦油誘發(fā)皮膚癌成功1922年英國kennaway證實(shí)了化學(xué)物質(zhì)的致癌性19世紀(jì)末德國Rehn發(fā)現(xiàn)苯胺引起膀胱癌12第一節(jié)化學(xué)致癌的機(jī)制腫瘤(tumor,neoplasm)指分裂潛能的細(xì)胞受致癌因素作用后發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化和克隆性增生所形成的新生物。腫瘤良性惡性癌肉瘤上皮細(xì)胞間質(zhì)細(xì)胞一、概述致癌作用(carcinogenesis)是指環(huán)境有害因素引起或增進(jìn)正常細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化并發(fā)展成為腫瘤的過程?；瘜W(xué)致癌作用(chemicalcarcinogenesis)是指化學(xué)物質(zhì)引起或增進(jìn)正常細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化并發(fā)展成為腫瘤的過程?；瘜W(xué)致癌物(chemicalcarci-nogen)指凡能引起動(dòng)物和人類腫瘤、增加其發(fā)病率或死亡率的化合物。二、基本概念基本概念01直接致癌物(directcarcinogen)：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。02間接致癌物(indirectcarcinogen)：化學(xué)物本身不直接致癌，必須在體內(nèi)經(jīng)代謝活化，其所形成的代謝產(chǎn)物才具有致癌作用。03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)。04與致癌作用有關(guān)的代謝前致癌物(precarcinogens)：本身不直接致癌，必須在體內(nèi)經(jīng)代謝轉(zhuǎn)化，其所形成的代謝產(chǎn)物才具致癌作用。近致癌物(proximatecarcinogens)：指前致癌物經(jīng)代謝活化過程形成一種或一系列中間代謝產(chǎn)物，近致癌物經(jīng)進(jìn)一步代謝活化，才能形成終致癌物。終致癌物(ultimatecarcinogens)：指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物的統(tǒng)稱。三、與致癌作用有關(guān)的代謝前致癌物

近致癌物

終致癌物代謝酶代謝酶活化活化解毒DNA加合物DNA修復(fù)與化學(xué)致癌癌基因、原癌基因及抑癌基因基因表達(dá)異常與腫瘤發(fā)生化學(xué)致癌作用的分子機(jī)制12（一）、DNA加合物造成DNA損傷影響DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致基因突變化學(xué)致癌作用的分子機(jī)制化學(xué)致癌作用的分子機(jī)制DNA損傷的修復(fù)結(jié)果DNA修復(fù)正確修復(fù)：恢復(fù)原有的結(jié)構(gòu)和功能錯(cuò)誤修復(fù)：DNA的結(jié)構(gòu)和功能上有缺陷，導(dǎo)致基因突變化學(xué)致癌作用的分子機(jī)制癌基因、原癌基因及抑癌基因指機(jī)體內(nèi)正常細(xì)胞所具有的能致癌的遺傳信息。在正常細(xì)胞中c-onc的表達(dá)并不引起惡性變，其表達(dá)受到嚴(yán)密控制，并似乎對機(jī)體的生長和發(fā)育具有作用。（1）原癌基因（proto-oncogene，c-onc）指一類在自然或?qū)嶒?yàn)條件下具有誘發(fā)惡性轉(zhuǎn)化的潛在的基因，它們是化學(xué)致癌物作用的主要靶分子，在細(xì)胞癌變過程中起關(guān)鍵作用。（2）癌基因（oncogene）抑癌基因（anti-oncogene）是正常細(xì)胞分裂生長的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，其編碼的蛋白質(zhì)能夠降低或抑制細(xì)胞分裂活性，或稱為腫瘤抑制基因（tumorsuppressorgene），或稱抗癌基因（antioncogene）?；罨职┗蚴Щ钤┗虬┗蚰[瘤發(fā)生化學(xué)致癌作用的分子機(jī)制基因表達(dá)調(diào)控異?；?qū)W說：癌變是由于基因的改變基因外學(xué)說：基因表達(dá)調(diào)控失常，基因本身不一定發(fā)生改變。

細(xì)胞間隙連接通訊；

(gapjunctionintracellularcommunication,GJIC)

信號傳導(dǎo)系統(tǒng)；紡錘絲系統(tǒng)；

DNA修復(fù)系統(tǒng)；基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)。（五）、非遺傳毒性致癌機(jī)制

化學(xué)致癌作用的分子機(jī)制引發(fā)階段（initiaition）01促長階段（promotion）02進(jìn)展階段（progression）03四、化學(xué)致癌過程化學(xué)致癌物對靶細(xì)胞DNA產(chǎn)生損傷作用，經(jīng)細(xì)胞分裂增殖固定下來，造成單個(gè)或少量細(xì)胞發(fā)生永久性、不可逆的遺傳性改變，即成為突變細(xì)胞。具有引發(fā)作用的化學(xué)物質(zhì)稱為引發(fā)劑。（一）引發(fā)階段（initiaition）是指選擇性地使引發(fā)細(xì)胞比正常細(xì)胞增殖增多或細(xì)胞凋亡相對減少，從而實(shí)現(xiàn)克隆擴(kuò)展。具有促長作用的化學(xué)物質(zhì)稱為促長劑。促長劑單獨(dú)使用不具有致癌性，必須在引發(fā)劑后使用才能發(fā)揮促長作用。（二）促長階段（promotion）進(jìn)展階段（progression）01是指從引發(fā)細(xì)胞群（癌前病變、良性腫瘤）轉(zhuǎn)變成惡性腫瘤的過程，在進(jìn)展期腫瘤獲得生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。02具有一定的劑量-反應(yīng)關(guān)系01具有一定潛伏期02具有協(xié)同性和累積性03是一個(gè)多階段的過程04到一定程度不可逆05受宿主因素的影響06化學(xué)致癌的特點(diǎn)第二節(jié)化學(xué)致癌物的分類**一、根據(jù)致癌物對人類和動(dòng)物的致癌作用分類國際癌癥研究所(IARC)

分為四類：2類，A組很可能對人致癌（63種）對人致癌性證據(jù)有限，但對動(dòng)物致癌性證據(jù)充分，

B組可能對人致癌（234種）人致癌性證據(jù)有限，對動(dòng)物致癌性證據(jù)也不充分。1類，確認(rèn)的人類致癌物（87種）：證據(jù)充分（流行病學(xué)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均得到證實(shí)）4類，很可能對人不致癌（1種）對人可能是非致癌物。013類，可疑對人致癌（493種）現(xiàn)有證據(jù)未能對人類致癌性進(jìn)行分級評價(jià)。021.直接致癌物2.間接致癌物3.無機(jī)致癌物（一）遺傳毒性致癌物二、根據(jù)化學(xué)致癌物作用機(jī)制分類（二）非遺傳毒性致癌物促長劑內(nèi)分泌調(diào)控劑免疫抑制劑細(xì)胞毒性劑過氧化物酶體增殖劑固態(tài)物質(zhì)未分類常用的致癌物判別方法包括三大類：短期試驗(yàn)動(dòng)物致癌試驗(yàn)人類流行病學(xué)調(diào)查第四節(jié)觀察化合物致癌作用的基本方法短期試驗(yàn)致突變試驗(yàn)通過以致突變試驗(yàn)作為致癌物篩檢。遺傳毒性致癌物可能有多種致癌機(jī)理，因此要求試驗(yàn)組合盡可能反映較多的遺傳學(xué)終點(diǎn)。原代或早代細(xì)胞常用敘利亞倉鼠胚胎細(xì)胞(SHE細(xì)胞)、人類成纖維細(xì)胞、小鼠皮膚或大鼠支氣管上皮細(xì)胞等。細(xì)胞系常用BALB／C-3T3、C3H10T1／2和BHK-21。病毒感染細(xì)胞常用RLV／RE細(xì)胞即勞舍爾氏白血病病毒感染的Fisher大鼠胚胎細(xì)胞和SA7/SHE細(xì)胞即猿猴腺病毒感染的SHE細(xì)胞。321（二）細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)國內(nèi)外目前較受重視的哺乳動(dòng)物短期致癌試驗(yàn)有四種：小鼠皮膚腫瘤誘發(fā)試驗(yàn)雌性大鼠乳腺癌的誘發(fā)試驗(yàn)小鼠肺腫瘤誘發(fā)試驗(yàn)大鼠肝臟轉(zhuǎn)化灶試驗(yàn)(altaredfocus)哺乳動(dòng)物短期致癌試驗(yàn)指在有限的短時(shí)間內(nèi)完成而不是終生，并且觀察的靶器官限定為一個(gè)而不是全部器官和組織的哺乳動(dòng)物致癌試驗(yàn)。（一）動(dòng)物選擇二、哺乳動(dòng)物長期致癌試驗(yàn)01物種、品系02年齡和性別03數(shù)量劑量設(shè)計(jì)一般使用三個(gè)劑量。較低劑量為前一級較高劑量的1/3至1/4，最低劑量最好相當(dāng)于或低于人類實(shí)際可能接觸的劑量。最高劑量應(yīng)為最大耐受量。理想的最大耐受量不應(yīng)致死，也不引起可能縮短壽命的毒性表現(xiàn)和病理改變，與對照組相比體重下降不大于10%。12試驗(yàn)期限與染毒時(shí)間原則上試驗(yàn)期限要求長期或終生。一般情況下小鼠最少1.5年，大鼠2年；可能時(shí)分別延長至2年和2.5年。一般主張一直染毒至試驗(yàn)結(jié)束。01結(jié)果的觀察、分析和評定03體重、外觀、活動(dòng)、攝食是否正常，腫瘤出現(xiàn)時(shí)間、部位、數(shù)目、性質(zhì)、大小，死亡時(shí)間。04病理檢查02一般觀察：01腫瘤發(fā)生率：需要計(jì)算腫瘤總發(fā)生率、惡性腫瘤總發(fā)生率、各器官或組織腫瘤發(fā)生率和惡性腫瘤發(fā)生率，以及各種類型腫瘤發(fā)生率。02指一組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中發(fā)生腫瘤的動(dòng)物數(shù)與該組有效動(dòng)物數(shù)之比。有效動(dòng)物數(shù)指最早出現(xiàn)腫瘤時(shí)該組存活動(dòng)物數(shù)。3．結(jié)果分析多發(fā)性：是指一個(gè)動(dòng)物出現(xiàn)多個(gè)腫瘤或一個(gè)器官出現(xiàn)多個(gè)腫瘤。是化學(xué)致癌的又一特征。一般計(jì)算每一組的平均腫瘤數(shù)。01潛伏期致癌物劑量越大潛伏期越短?？梢杂酶鹘M第一個(gè)腫瘤出現(xiàn)的時(shí)間作為該組的潛伏期。013．結(jié)果分析3．結(jié)果分析致癌指數(shù)陽性結(jié)果：染毒組應(yīng)與對照組作顯著性檢驗(yàn)。存在劑量反應(yīng)關(guān)系，并與對照組差異顯著時(shí)，為陽性結(jié)果。陰性結(jié)果：一般應(yīng)滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)的最低要求：兩個(gè)物種、兩種性別、至少三個(gè)劑量水平且其中一個(gè)接近MTD、每組有效動(dòng)物數(shù)至少50只。4．結(jié)果評定人群流行病學(xué)調(diào)查析流行病學(xué)調(diào)查是確定人類致癌