第八章外源化學(xué)物致癌作用詳解

1、第八章外源化學(xué)物致癌作用,Carcinogenesis of Xenobiotics,第五節(jié) 　化學(xué)致癌物的分類**,分類方法,根據(jù)對(duì)人類和動(dòng)物致癌性分類根據(jù)作用模式（作用機(jī)制）分類,世界衛(wèi)生組織下屬機(jī)構(gòu)國際癌癥研究所（流行病學(xué)調(diào)查和病例報(bào)告）和對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物致癌性資料將化學(xué)物分為四類：　　致癌性證據(jù)充分　　致癌性證據(jù)有限　　致癌性證據(jù)不足　　證據(jù)提示缺乏致癌性,一、根據(jù)致癌物對(duì)人類和動(dòng)物的致癌作用分類,對(duì)人致癌性證據(jù)充分：在致

2、癌物和人癌癥發(fā)生之間有因果關(guān)系。對(duì)人致癌性證據(jù)有限：因果關(guān)系的解釋是可信的，但其他的解釋如偶然性、偏倚、混雜因素不能完全排除。對(duì)人致癌性證據(jù)不足（不充分）：資料的性質(zhì)、一致性或統(tǒng)計(jì)學(xué)把握度不足以判斷因果關(guān)系或沒有對(duì)人致癌性的資料。對(duì)人證據(jù)提示缺乏致癌性：有幾個(gè)研究表明：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)。,人類致癌性證據(jù)分類致癌物：,致癌性證據(jù)充分：在多物種或多品系的動(dòng)物試驗(yàn)中，用不同的染毒途徑均觀察到腫瘤發(fā)

3、生率升高、并伴有劑量-反應(yīng)關(guān)系。致癌性證據(jù)有限：部分誘癌試驗(yàn)獲得陽性結(jié)果，但是資料有限。如只涉及單一物種或品系,或單一試驗(yàn)所得到的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物致癌性證據(jù)不足(不充分)：現(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。致癌性證據(jù)陰性：在多物種或多品系的動(dòng)物試驗(yàn)中，沒有結(jié)果顯示該化學(xué)物具有致癌性。無證據(jù)可引用：目前尚無相關(guān)的研究數(shù)據(jù)。,動(dòng)物誘癌試驗(yàn)證據(jù)

4、分類致癌物：,一、根據(jù)致癌物對(duì)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，2A組人類可能致癌（58種）對(duì)人致癌性證據(jù)有限，　　　　　　　　　　　　　但對(duì)動(dòng)物致癌性證據(jù)充分。 2B組人類可疑致癌（249種）人致癌性證據(jù)有限，對(duì)　　　　　　　　　　　　　　動(dòng)物致癌性證據(jù)也不充分。,1類，人類致癌物（107種）：證據(jù)充分（流行病學(xué)、動(dòng)物　　　　　　　　　　　　實(shí)驗(yàn)均得到證實(shí)）,3類，基于現(xiàn)

5、有證據(jù)不能對(duì)人類致癌性進(jìn)行分類（512種）；,4類，人類可能非致癌性（1種）。,已知的人類致癌物及其靶器官舉例,二、根據(jù)化學(xué)致癌作用模式分類,1.直接致癌物 2.間接致癌物 3.促癌劑,前致癌物 近致癌物 終致癌物,,,帶正電荷的親電子劑，化學(xué)性質(zhì)活躍，但壽命極短，容易和DNA、RNA以及蛋白質(zhì)等生物大分子共價(jià)結(jié)合導(dǎo)致遺傳損傷，誘發(fā)腫瘤。,（一）直接致癌物(direct carcinogen)特點(diǎn)：不需要代謝活

6、化即具有親電子活性，能與大分子物質(zhì)共價(jià)結(jié)合成加合物。 代表：內(nèi)酯類(丙烷黃內(nèi)酯)、烯化環(huán)氧化物（1，2，3，4-丁二烯環(huán)氧化物），硫酸類酯，氮芥，活性鹵代烴類；鎘、鈦、鎳、砷或它們的鹽類化合物（直接致癌物）。,（二）間接致癌物(indirect carcinogen)： 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。 例如：－－代表性的化學(xué)物：多環(huán)芳烴，芳香胺類化合物，喹啉，硝基呋喃，亞硝

7、胺類，甲醛和乙醛。－－天然物質(zhì)：黃曲霉毒素B1，環(huán)孢素A，煙草，煙氣，檳榔，酒精性飲料。,（三）促癌劑本身并不致癌，但對(duì)致癌物有促進(jìn)作用。佛波酯－－兩階段小鼠皮膚癌誘發(fā)試驗(yàn)苯巴比妥－－大鼠或小鼠肝癌色氨酸及糖精－－膀胱癌丁基羥甲苯－－小鼠肺腫瘤、肝細(xì)胞腺瘤、膀胱癌；DDT、多氯聯(lián)苯、氯丹、二惡英－－肝癌,助致癌物： －－本身不具有引發(fā)作用，也不具有促長作用，但可以促進(jìn)引發(fā)作用和增強(qiáng)促長作用。

8、 如：乙醇，二氧化硫,三、按照致癌機(jī)制分類,遺傳毒性致癌物：進(jìn)入細(xì)胞后與DNA發(fā)生共價(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)。 特點(diǎn)：占化學(xué)致癌物的多數(shù)，引起機(jī)體遺傳物質(zhì)改變，可利用遺傳毒理學(xué)試驗(yàn)來檢測。 （直接致癌物，間接致癌物）非遺傳毒性致癌物：不直接作用于遺傳物質(zhì)的致癌物?！　〈侔﹦ò投褂停?、激素（己烯雌酚）、免疫抑制劑（硫唑嘌呤）、固態(tài)物質(zhì)（石棉）、過氧化物酶體增生劑（三氯乙烯）、細(xì)胞毒物（氮三乙酸）。

9、,第六節(jié) 化學(xué)致癌物篩查的基本方法,案例,據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐盟各國超過六成的女性和一成的男性定期染發(fā)，每年大約要染發(fā)6至8次。近年來，由于不正確使用染發(fā)劑而致病的例子，在歐洲國家層出不窮。為提高染發(fā)劑的安全性，保障消費(fèi)者的健康，從2006年12月1日起，歐盟禁止在染發(fā)劑中摻入包括甲氧、基氨、基萘和羥等22種物質(zhì)，因?yàn)闅W盟消費(fèi)品科學(xué)委員會(huì)認(rèn)定，這22種物質(zhì)含有致癌成分，長期使用含有這些成分的染發(fā)劑有可能致癌。　　　如何對(duì)外源化學(xué)物的致癌性

10、進(jìn)行檢測？,研究思路,篩查：化學(xué)物構(gòu)效關(guān)系分析，致突變組合試驗(yàn)，細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。篩查實(shí)驗(yàn)結(jié)果陽性：經(jīng)典的動(dòng)物誘癌試驗(yàn)。,一、定量-構(gòu)效關(guān)系（QSAR）分析,原理：從一種同系物著手，找出該系物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)中與致癌性關(guān)系最密切的結(jié)構(gòu)成分，以及其他結(jié)構(gòu)成分改變時(shí)所產(chǎn)生的影響。方法：利用理論計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析工具來研究化合物結(jié)構(gòu)與其生物學(xué)效應(yīng)之間的定量關(guān)系。優(yōu)勢：快速、經(jīng)濟(jì)、有效不足：分析時(shí)沒有結(jié)合“生物學(xué)因素”，分析方法未能統(tǒng)一。,例,多

11、環(huán)芳烴類化合物的小鼠皮膚癌誘發(fā)試驗(yàn)結(jié)果：構(gòu)效關(guān)系的分析表明，致癌性的強(qiáng)弱不僅與化學(xué)結(jié)構(gòu)的微小變化相關(guān)，還與其立體結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)聯(lián)。,二、遺傳毒性試驗(yàn),理論依據(jù)：許多化學(xué)致癌物具有致突變的作用，而大多數(shù)非致癌物無致突變性。結(jié)果：陽性：可能是具有遺傳毒性的致癌物，也可能是具有遺傳毒性的非致癌物；陰性：可能是具有非遺傳毒性的非致癌物，具有非遺傳毒性的致癌物。優(yōu)勢：方法簡單、快速、費(fèi)用低、無需特殊檢測儀器。不足：無法檢出具有非遺傳毒性的

12、致癌物。,原理：外源因素對(duì)體外培養(yǎng)的細(xì)胞所誘發(fā)的惡性表型改變，當(dāng)細(xì)胞接種在裸鼠皮下可形成肉眼可見的腫瘤。目的：了解體外培養(yǎng)細(xì)胞接觸受試物后，細(xì)胞是否癌變。觀察內(nèi)容：生長自控能力、細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞生長能力、生化表型以及移植于動(dòng)物體內(nèi)形成腫瘤的能力等。觀察終點(diǎn)：細(xì)胞惡變優(yōu)勢：篩查遺傳毒性毒物、非遺傳毒性毒物。不足：體外實(shí)驗(yàn)，缺乏代謝活化系統(tǒng)。所檢出的大多數(shù)為形態(tài)轉(zhuǎn)化或惡性前期轉(zhuǎn)化的細(xì)胞，但不一定形成腫瘤，對(duì)其陽性結(jié)果應(yīng)慎重，它提示受

13、試物具有致癌的可能性，但它不能代替動(dòng)物試驗(yàn)作出肯定的結(jié)論。,三、細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn),四、哺乳動(dòng)物致癌試驗(yàn),按觀察時(shí)間和靶器官分：－哺乳動(dòng)物長期誘癌試驗(yàn)（終身試驗(yàn)）： 經(jīng)典的和標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)物致癌性檢測方法。－動(dòng)物短期致癌試驗(yàn)（有限動(dòng)物試驗(yàn)）： 指在有限的短時(shí)間內(nèi)，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)物短期致癌試驗(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：（1）小鼠皮膚腫

14、瘤誘發(fā)試驗(yàn)（2）雌性大鼠乳腺癌的誘發(fā)試驗(yàn)（3）小鼠肺腫瘤誘發(fā)試驗(yàn)（4）大鼠肝臟轉(zhuǎn)化灶試驗(yàn)(altared focus)適用：按構(gòu)效關(guān)系能預(yù)測靶器官的受試物。觀察終點(diǎn)：癌前病變（腺瘤、瘤性增生結(jié)節(jié)）,24,優(yōu)點(diǎn)：在有限的短時(shí)間內(nèi)完成而不是終生試驗(yàn)，其觀察的靶器官也限定為一個(gè)而不是全部器官和組織。其試驗(yàn)陽性結(jié)果意義與長期動(dòng)物致癌試驗(yàn)相當(dāng)。缺點(diǎn):僅適用于較小范圍內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)類型，其試驗(yàn)陰性結(jié)果意義較差。,（一）動(dòng)物短期致癌試驗(yàn),（

15、二）哺乳動(dòng)物長期致癌試驗(yàn),1.動(dòng)物選擇（1）物種、品系 兩種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，常規(guī)選用大鼠和小鼠，也可用倉鼠。嚙齒類動(dòng)物對(duì)多數(shù)致癌物易感性較高，壽命相對(duì)較短，費(fèi)用也較低，生理和病理學(xué)資料較完備，因此使用最廣泛。 在選擇品系時(shí)應(yīng)選擇較敏感、自發(fā)腫瘤率低、生活力強(qiáng)及壽命較長的品系。,（2）年齡和性別性別：同等數(shù)量的雌雄兩種性別的動(dòng)物。年齡：使用剛斷乳的動(dòng)物，以保證有足夠長的染毒和發(fā)生癌癥的時(shí)間，而且幼年動(dòng)物解毒酶及免

16、疫系統(tǒng)尚未完善，對(duì)致癌作用比較敏感。,2.動(dòng)物數(shù)量：每組至少有雌雄各50只動(dòng)物，希望在出現(xiàn)第一個(gè)腫瘤時(shí)，每組還有不少于25只動(dòng)物。對(duì)照組腫瘤自發(fā)率越高，而染毒組腫瘤發(fā)生率越低時(shí)，所需動(dòng)物數(shù)越多。,對(duì)照組腫瘤自發(fā)生率為1％，染毒組腫瘤發(fā)生率為20％時(shí)，每組動(dòng)物需要40只才能有90％把握度為陽性?！　∽园l(fā)率上升10％，每組動(dòng)物數(shù)需214只。,高劑量：美國NCI推薦以最大耐受劑量(MTD) 。盡可能大，但又不致死。中劑量：中及低劑量組

17、則按等比級(jí)數(shù)下推，如分別為上一個(gè)劑量水平的1/2或1/3。中劑量組介于高、低劑量之間，如有可能按受試物的毒物動(dòng)力學(xué)性質(zhì)來確定。低劑量：不影響動(dòng)物的正常生長、發(fā)育和壽命，即不產(chǎn)生任何毒性效應(yīng)。但低劑量組應(yīng)高于人的接觸劑量，一般不低于高劑量的10％。對(duì)照組：除不給受試物外，其他條件均與試驗(yàn)組相同。,3.劑量設(shè)計(jì),原則上試驗(yàn)期限要求長期或終生： －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。 染毒

18、時(shí)間：　　?。话阒鲝堃恢比径局猎囼?yàn)結(jié)束。,4.實(shí)驗(yàn)期限與染毒時(shí)間,（1）一般觀察 每天觀察受試動(dòng)物一次，主要觀察其外表、活動(dòng)、攝食情況等。體重：在實(shí)驗(yàn)最初三個(gè)月每周稱體重一次，以后每兩周稱體重一次。經(jīng)飼料或飲水給以受試物時(shí)，應(yīng)記錄食物消耗量或飲水量，以計(jì)算受試物的攝入量。觀察時(shí)要注意有無腫瘤出現(xiàn)、腫瘤出現(xiàn)時(shí)間及死亡時(shí)間。老年動(dòng)物多病易死，應(yīng)加強(qiáng)巡視，防止動(dòng)物死亡后未及時(shí)化驗(yàn)，發(fā)生尸體組織自溶。記錄發(fā)現(xiàn)第一例腫瘤時(shí)存

19、活的動(dòng)物數(shù)，作為實(shí)驗(yàn)終結(jié)時(shí)的有效動(dòng)物數(shù)。,5. 結(jié)果的觀察、分析和評(píng)定,（2）分析指標(biāo) 1）腫瘤發(fā)生率：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)。 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，以及各種病理類型腫瘤發(fā)生率。,2）多發(fā)性 　　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?！　』瘜W(xué)致癌的又一特征?！　∫话阌?jì)算每

20、一組的平均腫瘤數(shù)和出現(xiàn)多個(gè)腫瘤的動(dòng)物數(shù)或比例。,3）潛伏期,致癌物劑量越大潛伏期越短。可以用各組第一個(gè)腫瘤出現(xiàn)的時(shí)間作為該組的潛伏期。體表觀察的腫瘤為第一個(gè)腫瘤出現(xiàn)的時(shí)間；內(nèi)臟腫瘤的潛伏期為分批剖殺，計(jì)算平均潛伏期。,陽性： 以上三個(gè)指標(biāo)之一與對(duì)照組有差異并存在劑量－反應(yīng)關(guān)系?；蛉径窘M出現(xiàn)的腫瘤類型在對(duì)照組未出現(xiàn)。在較低劑量組比較高劑量組出現(xiàn)顯著差異的意義更大。陰性： 滿足試驗(yàn)設(shè)計(jì)的最低

21、要求時(shí)，表明該受試物在特定染毒條件下不引起腫瘤凈增率增高。,結(jié)果分析和判定,(1)對(duì)于對(duì)照組也出現(xiàn)的一種或數(shù)種腫瘤，試驗(yàn)組腫瘤發(fā)生率增加；(2)試驗(yàn)組發(fā)生對(duì)照組沒有的腫瘤類型；(3)試驗(yàn)組腫瘤發(fā)生早于對(duì)照組；(4)與對(duì)照組比較，試驗(yàn)組每個(gè)動(dòng)物的平均腫瘤數(shù)增加。 在進(jìn)行試驗(yàn)的兩個(gè)物種兩種性別動(dòng)物中，有一種結(jié)果為陽性，即認(rèn)為該受試物有致癌性。兩個(gè)物種兩種性別動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果均為陰性時(shí)，方能認(rèn)為未觀察到致癌作用。,致癌試驗(yàn)陽性

22、的判定標(biāo)準(zhǔn)[WHO(1969)]：,七、人群流行病學(xué)調(diào)查  腫瘤流行病學(xué)調(diào)查是確定人類致癌物的唯一手段?！》治隽餍胁W(xué)調(diào)查：一般是先通過動(dòng)物腫瘤誘發(fā)試驗(yàn)，根據(jù)陽性結(jié)果檢出潛在的人類致癌物，或先進(jìn)行描述性流行病學(xué)調(diào)查或臨床觀察發(fā)現(xiàn)懷疑某種人類致癌物后才進(jìn)行。可按不同情況酌情選用隊(duì)列調(diào)查和病例對(duì)照調(diào)查。,37,化學(xué)致癌過程： 多階段學(xué)說 化學(xué)致癌機(jī)制：體細(xì)胞突變學(xué)說、非突變致癌學(xué)說 化學(xué)致癌相關(guān)分子事件： 基因突變、端

23、粒調(diào)控與細(xì)胞永生化、細(xì)胞周期調(diào)控紊亂、細(xì)胞凋亡 化學(xué)致癌物的分類：按對(duì)人類致癌性分類、按化學(xué)致癌作用模式分類 化學(xué)致癌物篩查方法：定量構(gòu)效關(guān)系分析、遺傳毒性試驗(yàn)、細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗(yàn)、哺乳動(dòng)物致癌試驗(yàn)、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、人群腫瘤流行病學(xué)研究,小 結(jié),復(fù)習(xí)題,嚙齒類動(dòng)物致癌試驗(yàn)在動(dòng)物選擇、劑量選擇、動(dòng)物數(shù)量及觀察指標(biāo)選擇的特點(diǎn)?；瘜W(xué)致癌的三個(gè)過程及特征?；瘜W(xué)致癌物分類？,案例分析,2006年9月，媒體報(bào)道某地區(qū)生產(chǎn)含有工業(yè)原料

24、蘇丹紅的紅心鴨蛋的消息后，許多地方對(duì)該地區(qū)生產(chǎn)的紅心鴨蛋進(jìn)行了封存。蘇丹紅是一種工業(yè)原料，國際組織將蘇丹紅界定為三類致癌物。事發(fā)不久，有專家解釋說，根據(jù)抽檢樣本的最大含量，體重60kg的成人每天食用1200多個(gè)“涉紅鴨蛋”，才有可能達(dá)到誘發(fā)動(dòng)物腫瘤的劑量，每個(gè)人都不可能日食1200個(gè)“紅心蛋”，因此是不可能致癌的，市民們可以放心食用。你認(rèn)為這種說法合理嗎？如何評(píng)價(jià)蘇丹紅的致癌作用？,課后作業(yè),題目： 1.要判斷一化學(xué)物質(zhì)是否具有致癌性