1、第十二章 环境化学致癌物,何谓癌症？,癌症是医学术语，其为最常见的恶性肿瘤，但也有人将癌症和恶性肿瘤混合使用。中医学中称岩，为由控制细胞分裂增殖机制失常而引起的疾病。癌细胞除了分裂失控外，还会局部侵入周遭正常组织甚至经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分。,主要的环境化学致癌物包括多环芳烃、芳香族氨基、硝基化合物、亚硝胺类化合物、多氯联苯、生物烷化剂、氯乙烯、黄曲霉毒素、重金属、石棉以及植物中的致癌物。,环境化学致癌物,多环芳烃,环境无机化学致癌物,环境生物化学致癌物,芳香族氨基和硝基化合物,黄曲霉毒素,多氯联苯,重金属,石棉,亚硝胺类化合物,氯乙烯,生物烷化剂,植物中的致癌物,环境化学
2、致癌物,其他环境有机化学致癌物,多环芳烃,多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs) 是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性，如苯并芘，苯并蒽等。PAHs广泛分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，任何有有机物加工，废弃，燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃。,多环芳烃的性质及种类多环芳烃是指两个以上的苯环连在一起的化合物。两个以上的苯环连接在一起可以有两种形式： 1，非稠环型的， 苯环与苯环之间由一个碳原子相连接，如
3、联苯、联三苯等。 2，稠环型的，两个碳原子为两个苯环所共有，如萘、蒽等。多环芳烃的物理性质：三环以上的多环芳烃大都是无色或淡黄色的结晶，熔点和沸点较高，蒸汽压很小。溶液具一定荧光，在光和氧的作用下很快分解变质，不仅理化性质发生改变，且致癌力也明显下降。,多环芳烃按照化学性质可分为四类： 1，苯环对称排列的多环芳烃 3 ，苯环角状排列的多环芳烃 2，苯环直线排列的多环芳烃 4，角状多环芳烃按化学结构可分为三类：苯环类、芴及胆蒽类、杂环类。,吸收 多环芳烃可以从各种途径进入体内，但主要途径为经呼吸道和皮肤吸收。代谢活化 多环芳烃是间接致癌物，进入机体后必须先经过代谢活化才具有致癌作用。多环芳烃在体
4、内首先经混合功能氧化酶催化，形成多环芳烃环氧化物。然后再经环氧水化酶催化形成多环芳烃二氢二醇衍生物，后者可以形成具有亲电子性的碳正离子，可与DNA分子鸟嘌呤的N2结合，使DNA烷基化，使遗传密码发生改变，引起突变，构成癌变的基础。,多环芳烃的吸收和代谢,多环芳烃的致癌作用及其机理多环芳烃主要可以引起皮肤癌、肺癌和胃癌。关于其致癌作用机理主要有K区理论和湾区理论。 K区理论 一个区相当于菲的9，10位碳原子上的双键，称为K区（亦称中菲区）。“K”是癌的德文家“Krebs”的字头。K区意为致癌区，可与细胞的敏感成分（蛋白质、核酸等）结合，故其致癌性高。另一个区相当于蒽的9，10位碳，称为L 区（亦
5、称中蒽区）。L区也可与细胞的敏感成分结合，但其可阻碍K区进攻细胞的危险部位而具去活作用。,K区是发生致癌反应的关键区域，而L区是对致癌反应起拮抗作用的区域。 有致癌作用的多环芳烃化合物：必须有比较活泼的K区。L区，则可能，可能缺乏。 1）具有L区：L区必须不太活泼。这样在接触机体后，不活泼的L区对K区具有保护意义，使多环芳烃不致在尚未接触靶组织之前其K区已经发生反应，或代谢失去活性，而有足够的机会与靶组织或细胞发生反应，并有可能诱发肿瘤。如果L区过于活泼，则情况相反，在多环芳烃接触靶组织之前已发生反应，则不再具有致癌性。 2）不具有L区：K区活泼程度不太高,湾区理论湾区理论由Jerina等于七
6、十年代提出。 多环芳香烃分子的末端环与分子的其他环形成的凹形结构为分子的湾区。形成湾区的末端环为湾区的角环。湾区理论认为湾区的角环在代谢活化过程中对致癌性能起关键作用。代谢活化过程中湾区的角环形成的环氧化物是多环芳香烃的最终致癌形式，由湾区的环氧化物进一步形成湾区正碳离子。湾区正碳离子可与细胞内大分子结合，使细胞癌变。,芳香族氨基和硝基化合物苯或其同系物如萘、蒽、联苯等芳烃环上的氢原子被氨基（NH2）或硝基（NO2）取代形成芳香族氨基化合物或硝基化合物，其代表物如联苯和硝基苯。芳香族氨基化合物芳香族氨基化合物在常温下大多为固体或液体，挥发性低，易容于脂肪，简单的芳香族微溶于水。这类化合物用途很
7、广，是现代化学工业、国防工业、医药工业等方面不可缺少的原料或化工合成的中间体。主要污染源为燃料、塑料、药品、农药、离子交换树脂、橡胶等工业，以及食用色素、食品抗氧化剂等。毒性作用：形成高铁血红蛋白、溶血作用、损害肾和膀胱、致癌作用,芳香族硝基化合物 这类化合物大多属于沸点高而挥发性低的液体或固体，易溶于脂肪和有机溶剂。芳香族硝基化合物一般都具有芳香味。含有多个硝基的，爆炸性强，可以作为炸药。污染源主要是燃料、炸药、农药、医药、塑料、涂料等化学工业，以废水、粉尘和蒸汽等形式污染环境。毒性作用：形成高铁血红蛋白和溶血作用、损害肝、致突变及致癌作用,亚硝胺类化合物亚硝胺是强致癌物，是最重要的化学致癌
8、物之一，是四大食品污染物之一。食物、化妆品、啤酒、香烟中都含有亚硝胺。在熏腊食品中，含有大量的亚硝胺类物质，某些消化系统肿瘤，如食管癌的发病率与膳食中摄入的亚硝胺数量相关。当熏腊食品与酒共同摄入时，亚硝胺对人体健康的危害就会成倍增加。,亚硝酸盐广泛存在于自然界环境中，尤其是在食物中。因此，亚硝酸盐每天都会随着粮食、蔬菜、鱼肉、蛋奶进入人体。例如蔬菜中亚硝酸盐的平均含量大约为4mg/kg，肉类约是3mg/kg，蛋类约为5mg/kg。某些食品里含量更高，比如豆粉平均含量可达10mg/kg，咸菜里的平均含量也在7mg/kg以上。亚硝酸盐不都是人体“过客”亚硝酸盐是亚硝胺类化合物的前体物质。在自然界里
9、，亚硝酸盐很容易与胺化合，生成为亚硝胺。在人体胃的酸性环境里，亚硝酸盐也可以转化为亚硝胺在人们日常膳食中，绝大部分亚硝酸盐在人体中像“过客”一样随尿排出体外，只是在特定条件里才转化成亚硝胺。所谓特定条件，包括酸碱度、微生物和温度。所以，通常条件下膳食中的亚硝酸盐不包括酸碱度、微生物和温度。所以，通常条件下膳食中的亚硝酸在缺少VC的情况下，才能对人体引起危害。此外，假如长期食用亚硝酸盐含量高的食品，或直接摄入含有亚硝胺食品，极有可能诱发癌症。,预防措施在食品加工中防止微生物污染，对降低食品中亚硝胺含量至关重要。加强对肉制品的监督、监测，严格控制亚硝酸盐的使用量。少吃或不吃隔夜剩饭菜。因为剩菜中的
10、亚硝酸盐含量明显高于新鲜制作的菜。少吃或不吃咸鱼、咸蛋、咸菜。因为其中也含有较多的亚硝胺化合物。多食用抑制亚硝胺形成的食物，如大蒜、茶、富含维生素C的蔬菜水果。,多氯联苯（polychlorinated biphenyls,PCBs）是联苯经过氯化而生成的一种氯代氢化合物，属卤代芳香族化合物。理化性质PCBs有稳定的物理化学性质，属半挥发或不挥发物质，具有较强的腐蚀性。它是一种无色或浅黄色的油状物质，难溶于水，但是易溶于脂肪和其他有机化合物中。PCBs具有良好的阻燃性，低电导率，良好的抗热解能力，良好的化学稳定性，抗多种氧化剂。难降解性PCBs结构稳定，自然条件下不易降解。研究表明，PCB的半
11、衰期在水中大于2个月，在土壤和沉积物中大于6个月，在人体和动物体内则从1年到10年。因此，即使是10年前使用过的PCB，在许多地方依然能够发现残留物,生物毒性1、致癌性：国际癌症国际癌症研究中心已将多氯联苯列为人体致癌物质, “致癌性影响”代表了多氯联苯存在于人体内达到一定浓度后的主要毒性影响。 2、生殖毒性：PCB能使人类精子数量减少、精子畸型的人数增加；人类 女性的不孕现象明显上升；有的动物生育能力减弱。 3、神经毒性：PCB能对人体造成脑损伤、抑制脑细胞合成、发育迟缓、 降低智商。 4、干扰内分泌系统：比如使得儿童的行为怪异，使水生动物雌性化,生物蓄积性 由于PCB具有亲脂憎水性，可通过
12、生物富集过程在生物体内聚集。当PCB被食物链底端的生物吸收后，通过食物链逐级放大，一级一级传递，鱼类、猛禽、哺乳动物以及人类等由于处在食物链的顶端，所以会大量吸收PCB，引起中毒。,米糠油事件 1968年3月，日本的九州、四国等地区的几十万只鸡突然死亡。经调查，发现是饲料中毒，但因当时没有弄清毒物的来源，也就没有对此进行追究。然而，事情并没有就此完结，当年610月，有4家门人因患原因不明的皮肤病到九州大学附属医院就诊，患者初期症状为痤疮样皮疹，指甲发黑，皮肤色素沉着，眼结膜充血等。此后3个月内，又确诊了112个家庭325名患者，之后在全国各地仍不断出现。至1977年，因此病死亡人数达数余人，1
13、978年，确诊患者累计达1684人。 专家从病症的家族多发性了解到食用油的使用情况，怀疑与米糠油有关。经过对患者共同食用的米糠油进行追踪调查，发现九州一个食用油厂在生产米糠油时，因管理不善，操作失误，致使米糠油中混入了在脱臭工艺中使用的热载体多氯联苯，造成食物油污染。由于被污染了的米糠油中的黑油被用做了饲料，还造成数十万只家禽的死亡。,环境无机化学致癌物,一、重金属 根据重金属和肿瘤的关系，大致可分为三类：1，确认致癌物：镍、铬、砷、铁（氧化铁）等；2，可疑致癌物：铍、镉、钴、钛、锌等；3，有促癌作用者：铜、锰等。镍及其化合物 银白色硬金属。元素符号Ni。原子量58.7。相对密度8.9。熔点1
14、455。沸点2900。不溶于水,可溶于硝酸,稍溶于盐酸和硫酸。镍的无机化合物中氧化物和氢氧化物不溶或微溶于水,其盐类则易溶于水。 接触镍的工业有采矿、冶炼、电镀、化工、石油提炼,染料及硬币制造等。 工业上常见的镍化合物有一氧化镍、三氧化二镍、氢氧化镍、硫酸镍、氯化镍和硝酸镍等。除毒性最高的羰基镍可引起急性中毒外，镍及其水溶性化合物具有致敏性，某些镍化合物具有潜在致癌性。,铬及其化合物铬是人体必需的微量元素。三价的铬是对人体有益的元素，而六价铬是有毒的。在红细胞内，六价铬在还原为三价铬的过程中，可抑制谷胱甘肽还原酶的活性，促使血红蛋白转化为高铁血红蛋白，使红细胞失去携氧能力，引起缺氧现象。铬又是
15、一种致敏原，可引起哮喘，铬化合物对皮肤和黏膜也有直接腐蚀作用。据研究，三价铬和六价铬都具有一定的致癌作用。,砷及其化合物砷（As）本身毒性不大，但其化合物、盐类和有机化合物都有毒性。尤以三氧化二砷（As2O3）又名砒霜、信石，毒性最强。药物中含砷的有：新砷凡钠明（914）、雄黄、雌黄、白砒、亚砷酸钾、卡巴砷等。少量可治疗有关疾病，多次反复使用也可引起中毒。三氧化二砷可经呼吸道、皮肤及消化道吸收。进入体内的砷，95迅即与细胞内血红蛋白的珠蛋白结合，随血流分布到全身的组织和器官。三价砷易与巯基结合，可长期蓄积于富含巯基的毛发及指甲中。砷主要由尿排出，少量由粪便、汗液、乳汁、呼气中排出；经口中毒者，
16、粪中排砷较多。砷亦可通过胎盘损及胎儿。具有一定的致癌作用，如皮肤癌和呼吸道癌。,石棉（英语：Asbestos，又称石绵），是天然纤维状的硅质矿物的泛称，是一种被广泛应用于建材防火板的硅酸盐类矿物纤维，也是唯一的天然矿物纤维，它具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性，不易燃烧，故被广泛应用。石棉纤维被吸入到人体的肺后，经过20到40年的潜伏期，很容易诱发肺癌等肺部疾病。由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病，许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质，其他一些国家正在审视石棉的危险。因此中国初高中化学实验室至今仍使用石棉网的现象十分令人担忧。,环境生物致癌物,黄曲霉毒素 黄曲毒素（afla
17、toxin），也称作黄曲霉素，是一种有强烈生物毒性的化合物，常由黄曲霉及另外几种霉菌在霉变的谷物中产生，如大米、豆类、花生等，是目前为止最强的致癌物质。 其加热至280以上才开始分解，所以一般的加热不易破坏其结构。黄曲毒素主要有B1、B2、G1与G2等4种，又以B1的毒性最强。食米储存不当，极容易发霉变黄，产生黄曲毒素。黄曲毒素与肝癌有密切关系，还会引起组织失血、厌食等症状。,致癌机理黄曲霉毒素中以黄曲霉毒素B1致癌作用最强，其致癌机理是：由于其末端呋喃环上有一个双键，经肝或其他器官的微粒体酶作用，双键发生环氧化，并导致产生离子，形成亲电子的终致癌物。并在核酸碱基鸟嘌呤的N7位上反应，使DNA损伤，导致基因的结构和功能发生改变，由此构成癌肿的基础 。,黄樟素 黄樟素(Safrole)是许多食用天然香精如黄樟精油，八角精油和樟脑油的主要成分。黄樟素经过代谢转化为活性致癌物的过程目前已经比较清楚.黄樟素在小鼠体内首先代谢为苯乙醇形式,接着被激活转化为乙酸盐或硫酸盐,成为最终的致癌物.后者的双键因其亲电性与遗传物质DNA发生反应,最终可导致癌的发生.,Thank You !,
