1、1,第八章 外源化学物致癌作用（Carcinogenesis of Xenobiotics ),2,掌握致癌作用概念及其机制熟悉致癌化学物分类熟悉致癌作用评价方法,【目的要求】,3,化学致癌机制：与致癌作用有关的代谢；化学致癌作用的分子机制；化学致癌过程；非遗传毒性机制化学致癌物分类：IARC按证据分类；根据机制分类；其他分类观察致癌作用的基本方法：短期试验、长期试验、人群流行病学调查,【内容】,4,肿瘤是一种常见病、多发病,也是危害性极大、令人可怕的疾病,其中恶性肿瘤俗称“癌症”)是仅仅次于心血管疾病居第二位造成人类高死亡率的疾病。全世界每8个人之中就有1个人在一生中患过癌症。美国今年约有1
2、22万新的癌症病人,另有130万皮肤癌未计算在内,在美国每4个死亡者中有1个是死于癌症的。美国每年约55万人死于癌症,亦即每天有1500人死于癌症，我国每年新病例达160万,平均6分钟就诊断出1名癌症病人，死于癌症130万,每5个死亡者中有1个是癌症死亡,现有癌症病人200多万。,概 述,5,Leading causes of death,Percentage of Total Deaths, US,Heart DiseasesCancerCerebrovascular DiseasesChronic Obstructive Lung DiseasesAccidentsPneumonia &
3、InfluenzaDiabetes MellitusSuicideHomicideHIV Infection,6,1N. America369.9N. America277.52Australia/N.Z.312.7Australia/N.Z.254.03W. Europe294.8N. Europe234.54Japan270.9S. America*230.15N. Europe270.0W. Europe210.46E. Europe269.4Micronesia/205.2Polynesia7S. Europe256.0Southern Africa187.88S. America*2
4、55.1Melanesia185.69Southern Africa247.4S. America185.010Eastern Asia235.7Central America180.1 11 China 171.7591.4,Incidence/Incidence/Rank Region100,000 Region100,000,*Temperate South America.Tropical South America.Other than Japan or China.,Cancer incidence by world region,MalesFemales,7,单位:万,全球每年新
5、增癌症病例,世界卫生组织国际癌症研究中心预测:2020年全世界癌症发病率将比2003年增加50，全球每年新增癌症患者人数将达到1500万人。,8,单位:万,我国癌症死亡人数不断增加,其中杀伤力最强的是肺癌、胃癌和肝癌，分别占癌症死亡人数的17.8、10.4和8.8。,9,在发达国家，肿瘤已成为女性的第一位死因。估计到下世纪初，恶性肿瘤将成为全人类的第一位死因。在我国，1985年癌症新发病例数为为152.3万，为87.410万（占死因第三位、为死亡总数的16.13）。,10,1990年城市肿瘤死亡率128.0310万（占死因第1位，占死亡总数21.88）。农村112.3610万（占死因第2位，占
6、死亡总数17.47）。肿瘤总数人数由70年代70余万人增加到90年代130万。,11,我国城市前5位死因的主要变化,12,1995年我国城市主要恶性肿瘤死因顺位为肺癌、肝癌、胃癌、结肠癌、食管癌、乳腺癌、白血病。部分县主要恶性肿瘤死因顺位为肝癌、胃癌、食管癌、肺癌、结/直肠癌、白血病和乳腺癌。,13,中国肝癌肺癌发病率及构成比,发病率(10万) 占肿瘤构成比例(%) 肺癌 61.0-100.6 41.4-59.6 肝癌 29.9- 50.3 20.4-25.0 合计 90.9-159.9 61.8-84.6 (中国肿瘤防治重点),14,WHO警告： 今后20年将出现癌症的世界性流行 到2010
7、年全球发病人数将增加 29.6-45.3%中国肿瘤年发病人数： 240万/年每年需要治疗的肿瘤病人： 500-800万100万人口城市每年需要治疗： 5000-25000人综合医院肿瘤病人住院比率： 10-35%国家县以上医院肿瘤每年公费医疗费 214亿,15,病因学不清 发病机理不详 发病率较高 早期发现难 治疗效果不佳 对人类危害严重,16,恶性肿瘤主要危险因素 肿瘤的发病潜伏期较长，是多因素、多效应、多阶段、多基因致病。多数人类肿瘤是由环境因素与细胞遗传物质（宿主）之间复杂的相互作用引起的，而不是简单的由遗传易感性所致。 环境致癌因素包括生物、物理和化学因素以及社会环境因素，除少部分是以
8、人们不自主方式接触外（如环境污染、病毒的垂直传播），多数是通过人们不良的生活行为方式而进入机体的。,17,18,宿主因素-遗传因素、免疫因素、内分泌因素、年龄与性别因素和健康状况,环境因素-生物因素、物理因素、化学因素、体力活动和社会心理因素,一般估计，80% 90%的人类肿瘤与环境有关，其中主要是化学因素,肿瘤是可以预防的,19,一、生物因素乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒是原发性肝细胞癌的原因；幽门螺旋杆菌是胃癌的致病因子；人乳头状瘤病毒（HPV)16型和人乳头状瘤病毒18型是宫颈癌的致病因子。可致人类肿瘤的还有EB病毒（Burkitt淋巴瘤、鼻咽癌）、人的 T细胞淋巴细胞病毒 型、人免疫缺陷病
9、毒 型等。在一定条件下病毒基因组可部分或全部整合到宿主细胞染色体中，引致细胞恶变。,20,二、物理因素 紫外线是引起人类皮肤癌的主要原因，氡及子体是肺癌的致病原因。电离辐射（X线、Y射线）可引起人类多种癌症，如白血病、多发性骨髓瘤、恶性淋巴瘤、骨肉瘤、皮肤癌、肺癌、甲状腺癌、乳腺癌、胃癌、胰腺癌、肝癌、喉癌、脑瘤、神经母细胞瘤、肾脏细胞瘤及鼻窦癌等。三、化学因素 WHO估计，人类恶性肿瘤 80 90与环境因素有关，其中最主要的是环境中化学因素。环境中的化学致癌物可来自烟草、食品、药物、饮用水、以及工业、交通和生活污染。,21,（一）吸烟 卷烟烟雾中包括了3800多种已知化学物。据15O多次流行
10、病学调查报告均证实吸烟可致肺癌。吸烟与肺癌发病有剂量-反应关系。吸卷烟可提高肺癌死亡率10倍以上。 吸烟年龄越早，数量越多，发生肺癌的机会越大。吸卷烟除导致肺癌外还可导致口腔、咽、喉、食管、胰腺、膀胱等多种癌症。WHO估计， 15的癌症可归因于吸烟；每年全世界因吸烟导致癌症死亡有150万以上。,22,（二）膳食 20 60癌症与膳食有关。有人估计，发达国家男性癌症 30 40，女性癌症60可能与饮食有关。美国癌症学会提出“美国每年50万癌症死亡者中约13是由于饮食不当引起的”。膳食与癌症的关系食物中含有致癌物或被致癌物污染；由于膳食的不平衡导致营养失调，从而失去了正常食物营养成分的保护作用。,
11、23,1食品生产、加工、保存与烹任过程受致癌物污染 亚硝胺前体（亚硝酸盐和二级胺）广泛存在于自然界，特别在植物亚硝酸盐很易由硝酸盐形成。过多使用硝酸盐肥料与土壤中缺钼易造成植物中硝酸盐的积累。蔬菜、水果储存过久易存在高浓度亚硝酸。食用色素中具致癌性的有二甲氨基偶氮苯（致肝、胆管、皮肤、膀跳癌）、邻氨基偶氯甲苯（致肝、肺、膀肤癌、肉瘤）、碱基菊橙（致肝癌、白血病、网状细胞肉瘤）等。,24,香料及调味剂中具致癌作用的有黄樟素（致肝、肺、食管癌）、单宁酸（致肝癌、肉瘤）及甘素等。黄曲霉菌污染米、麦、高粱、玉米、花生、大豆，产生黄曲霉毒素（aflatoxins，AF）。其中B1致癌作用最强，在低剂量长
12、时期作用下，几乎可使全部动物致癌（肝脏）。烟熏、炙烤及高温烹煮食物时由于蛋白质热解，特别在烧焦的鱼、肉中可产生有致突变和致癌性的多环有机化合物（如多环芳烃、杂环胺）。50g熏肠所含致癌物苯并（a）芘量相当于一包香烟烟雾中所含的量，或等于大工业中心居民在4一5昼夜期间所吸入污染空气中的数量。油被连续和反复加热及添加到未加热的油中会促进致癌物及辅癌物生成。多次或长时间使用过热油脂都有引起恶性肿瘤的危险。,25,2营养缺乏时的间接致癌作用 食品粗糙、长期缺铁和营养不足时发生食管癌和胃癌危险性增加。饮食中硒浓度均与发生恶性肿瘤的危险性呈负相关。长期缺碘或碘过多与甲状腺癌发生有关。 3过多营养的间接致癌
13、作用 食物热能过高、纤维素过少，特别是脂肪总摄入量过高，可使乳腺癌、结肠癌、前列腺癌发病率增加。动物实验表明，高脂肪膳食又缺乏胆碱、叶酸、维生素B；及蛋氨酸时，可增强各种化学致癌物的致癌性。,26,（三）药物因素 国际肿瘤研究所（IARC）确认致癌物中，可诱发恶性肿瘤的药物有多种。咪唑硫嘌呤、环抱霉素、环磷酚胺、已烯雌酚、左旋苯丙氨酸氮芥、8-甲氧基补骨脂素（加长波紫外辐射）、绝经后的雌激素治疗、非甾族雌激素、甾族雄激素、复方口服避孕药、顺序型口服避孕药、人抗动情激素等。 （四）被污染的饮用水和含酒精饮料 长期饮用含藻类毒素的宅沟水或井水，可致当地肝癌发病率显著升高。过多饮用含酒精的饮料可以致
14、癌。,27,过度摄入酒精本身可致癌，一些酒精饮料在加工过程中被致癌物（亚硝胺、多环芳烃、霉菌毒素）污染。如黑啤酒含有多环芳烃。 IARC 对酒精致癌的评价：虽然实验研究未显示酒精本身有致癌性，但将含酒精的饮料作为一个整体，可归入导致人类口腔癌、咽癌、喉癌、食管癌和肝癌等确认致癌物。 WHO（1997）和美国癌症学会（1996）也确认酒精增加口腔、咽和食管等部位癌的危险性。长期饮酒可形成肝硬化继而导致肝癌的发生。饮酒又吸烟者可增加某些恶性肿瘤的危险性。另外，饮酒与结肠直肠癌和乳腺癌发病可能相关。,28,（五）空气污染物 大城市空气污染物，尤其是汽车尾气排出的苯并（a）芘与肺癌密切有关。约有10肺
15、癌病例可由大气污染（包括与吸烟的联合作用）所引起。大气中苯并（a）芘含量每增加一个单位（0.1g/m3），肺癌死亡率将增加5。 (六)职业因素 职业肿瘤在全部恶性肿瘤中仅占2一8，男性较高。肺癌和膀肤癌受职业因素影响较大。澳大利亚资料显示，肿瘤是职业接触有害物质致死的第一位死因，占57。,29,30,原发性肝癌primary carcinoma of the liver,原发性肝癌是世界上流行最高的十种恶性肿瘤之一，每年约发病26万例，其中42.5%发生在中国，并有上升趋势。从全球范围看，肝癌的发病呈明显地区分布，以东南亚、南部非洲为高发区。而在我国，肝癌主要分布在东南沿海。而其中发病最高的地
16、区（指肝癌死亡率高于30/10万）有4个：广西扶绥、江苏启东、广东顺德、福建同安。,31,江苏启东的研究,饮水类型 ：饮用沟塘水的居民肝癌死亡率高出饮用井水居民的3-5倍。沟塘水中含有明显较多的666、DDT等化学致癌物；高发区沟塘水中产生毒素的蓝绿藻的含量高。 黄曲霉毒素：肝癌患者体内AFB浓度明显高于正常对照人群。感染乙肝病毒者发生肝癌的机会平均高出正常人6-50倍。 寄生虫感染、吸烟、大量饮酒等。在这些研究的基础上，很快提出了一些有效的办法，包括在肝癌高发区实施“管水、管粮、防肝炎”等措施，使启东等地的肝癌发病率有明显下降。,32,肿瘤（tumor)：又称异生物(neoplasm)一种因
17、细胞无限制地生长，发育而导致的异常组织团，不具有生理功能。毒理学中“癌”的概念是广义的，包括：恶性肿瘤：癌（carcinoma 上皮细胞起源）约占恶性肿瘤的85%恶性肿瘤：肉瘤（sarcoma 间质细胞起源）良性肿瘤：瘤（-oma）癌症（cancer）：泛指恶性肿瘤,33,良性肿瘤（benign tumor）与恶性肿瘤（malignant tumor）的区别,良性肿瘤：局部膨胀性生长，速度比较缓慢；常有较完整的包膜；压迫邻近组织器官，但不侵蚀破坏，不向远处转移，危害性较小。恶性肿瘤：表现为细胞的无休止和无序的分裂，有侵袭性（向周围组织侵润）和转移性，危害性大。,34,癌与肉瘤的区别： 特点 癌
18、 carcinoma 肉瘤 sarcoma,起源 上皮组织 间叶组织发病率 高（年长） 低（年轻）肉眼特点 灰白、干燥 湿润、软镜下特点 巢状 弥漫分布 网状纤维染色 细胞间阴性 细胞间阳性 转移途径 多经淋巴道 多经血道,35,良性肿瘤,乳腺纤维腺瘤,36,恶性肿瘤,肝癌,肺鳞癌,胃腺癌,37,（1）无限增殖、永生性-Hela细胞 （2）具有浸润性和扩散性 （3）能够逃避免疫监视,癌细胞的特征,38,要降低肿瘤的发生率，首先必须识别、鉴定化学致癌因素和有害的生活方式，阐明其作用机理，然后采取措施加以防治,研究化学致癌作用具有重要的作用,39,化学致癌物（chemical carcinogen
19、)：指凡能引起动物和人类肿瘤、增加其发病率或死亡率的化学物化学致癌作用（chemical carcinogenesis)：指化学致癌物在体内引起肿瘤的过程,40,第一节 化学致癌机制 （mechanisms of chemical carcinogenesis),41,化学致癌因素,烷化剂：生物学作用类似X射线可致癌变、突变和畸变。如有机农药，硫芥，消毒剂、灭菌剂等可致造血器官肿瘤及肺癌等。多环芳香烃类化合物 3、4苯并芘，易致皮肤癌与肺癌氨基偶氮类为染料类（纺织品、食品、饮料） 易诱发膀胱癌，肝癌亚硝胺类，与食管癌，胃癌和肝癌发生有关真菌毒素和植物毒素 黄曲霉素（B1、B2），苏铁素，黄樟素
20、等其它 金属致癌剂（铬、砷）-皮肤癌,42,致癌物作用的生物学特征,致癌作用依赖于致癌物的剂量致癌作用的充分表达需要相当长的时间致癌物作用所引起的细胞变化可传到子细胞（单克隆）致癌作用可被非致癌因子所修饰 可使靶细胞的敏感性提高，致癌物质的摄入代谢、分布发生改变细胞增生是细胞癌变过程中的重要阶段,43,一、与致癌作用有关的代谢,致癌物多数具有遗传毒性，具有遗传毒性的致癌物尽管化学结构和性质不尽相同，但有一共同的特点，即皆为亲电子剂大多数化学致癌物均为间接致癌物。它们必须经过酶系统的代谢激活，形成终致癌物才能作用于细胞的遗传物质DNA，使细胞转化为恶性细胞。,44,直接致癌物（direct ca
21、rcinogen) 指本身直接具有致癌作用，在体内不需要经过代谢活化即可致癌的物质间接致癌物（indirect carcinogen) 指本身并不致癌，必须在体内经代谢转化，其所形成的代谢产物才具有致癌作用的物质,45,生物转化酶系统的作用主要是解毒作用。但在某些情况下，也可催化生成活性代谢物，造成机体损伤，即代谢活化作用。酶系统可催化本身并不直接致癌的化学物产生活性致癌物，即终致癌物。,代谢酶 代谢酶 前致癌物 近致癌物 终致癌物,46,前致癌物（precarcinogens): 本身并不直接致癌，必须在体内经代谢转化才具有致癌作用，尚未代谢活化的形式，即母体化合物近致癌物(proximat
22、e csrcinogens): 指前致癌物经代谢活化过程形成的中间产物，必须进一步代谢活化才具有致癌作用的物质终致癌物(ultimate carcinogens): 不需代谢活化的直接致癌物和间接致癌物经过代谢转化最后产生的活性代谢产物的统称,47,食品中的N-亚硝基化合物,蛋白质含量高同时又加亚硝酸盐的食品，火腿粗盐腌制的食品，如咸腌菜、咸鱼 发酵食品，啤酒 霉变食品亚硝胺的体内合成 （胃中硝酸盐还原酶）,48,N-亚硝基化合物致癌的流行病学证据,智利胃癌高发可能与大量使用硝酸盐肥料，从而造成土壤中硝酸盐与亚硝酸盐过高有关 日本人爱吃咸鱼和咸菜其胃癌高发，前者胺类特别是仲胺与叔胺较高，后者亚
23、硝酸盐与硝酸盐含量也较多，有利于亚硝胺的合成 我国林县食管癌高发，也被认为与当地食品中亚硝胺检出率高(23.3，另一低发区仅1.2)有关,49,N-亚硝基化合物的致癌作用,N-亚硝胺需经代谢活化致癌，N-亚硝酰胺可直接致癌。N-亚硝胺只在代谢活跃的组织中致癌。N-亚硝基酰胺可任意分布在所有组织中，并以相等程度分布，因此能在许多不同的器官中引起肿瘤。N-亚硝基化合物及其前体在空气、土壤、水、植物及多种饮食中广泛存在，并且还可以在机体内合成。因此其致癌作用较为重要，是目前公认的可以引起人类癌症最重要的一类化合物。,50,二、化学致癌作用的分子机制,化学致癌机制分为：体细胞突变致癌学说：即造成DNA
24、损伤而引发肿瘤的遗传毒性机制非突变致癌学说：即对DNA以外靶分子作用的非遗传毒性机制,51,致癌作用是复杂的、多阶段、多基因参与、长期累积的过程，涉及基因表达、细胞生理和生化等多种变化,从本质上说，肿瘤是一种遗传物质改变导致的疾病，即遗传病,大多数环境因素的致癌作用都是通过影响遗传基因起作用的，肿瘤是细胞中多种基因突变累积的结果,52,长时间：数年、十几年、几十年多因素：多种致癌因素多基因：原癌基因、肿瘤抑制基因、凋亡调控基因、DNA修复基因均可受累多阶段：正常细胞 细胞恶性转化 瘤细胞增生 肿瘤形成 血管新生 侵袭和转移,53,（一）DNA加合物许多致癌物是亲电剂与生物大分子（如DNA)亲核
25、物结合 形成加合物 造成DNA损伤 部分细胞恶性转化 肿瘤,DNA加合物在化学致癌作用过程中起到关键作用，是引起肿瘤的直接原因之一,54,化学致癌物与DNA结合时，从结合位置看，鸟嘌呤N-7位最敏感，其次为鸟嘌呤O-6位及腺嘌呤N-3位和N-1位。化学致癌物与DNA结合，在机体内一般是以终致癌物形式（烷基正离子）取代DNA碱基上特异位置的氢原子，以共价键结合，生成烷基化合物。如终致癌物CH3+与DNA作用，主要是烷化鸟嘌呤N-7和O-6位，分别生成N-7甲基鸟嘌呤、O-6-甲基鸟嘌呤等加合物使这些生物大分子烷基化，导致DNA突变。化学致癌物诱导生成DNA加合物的数量与致癌性有密切关系。 因此D
26、NA加合物可作为人类接触环境致癌物的生物学标记，具有重要应用价值,55,1.大多数致癌物同时也是致突变物2.许多致癌物的致突变和致癌性质取决于它们是否能转变为亲电子的代谢产物3.DNA加合物的水平通常与致癌性和致突 变性成正相关4.DNA和致癌物的相互作用可活化肿瘤基因,支持这一观点的实验依据,56,BIOMARKERSMarkers of exposure to or damage by a carcinogenAflatoxin B1-DNA adductUrine,liverGenetic damage from aflatoxinincreased risk for liver can
27、cerPAH-DNA adductBlood, lungGenetic damage from PAHs inplacentapolluted air, workplace, cigarettesmoke. 4-aminobiphenyl-bloodActive or passive exposure toHemoglobin adductcigarette smoke.Thymine glycolUrineGenetic damage from oxidising(oxidized DNA base) agents.Mutation in p53 tumorbreast, lung,Incr
28、eased risk for various cancers.suppressor gene.Liver etc.Pattern of mutation may reveal carcinogen which cause damage.,57,正确修复：受损的DNA完全回复原有的结构与功能，不发生突变错误修复：经修复的DNA部分仍可能在结构和功能上存在缺陷，细胞虽能生存，但出现突变,DNA损伤-修复-突变-肿瘤,（二）DNA修复与化学致癌,58,Environment,Carcinogen,Reactive intermediates,DNA adducts,Genetic Damage,CA
29、NCER,Metabolic activationPhase 1 enzymes, P450,Metabolic detoxificationPhase II enzymes, GSTNAT, UGT,ReplicationCell cycle controlH-ras, p53, p21,DNA repairXRCC1,Normal DNA,Excretion,CELL DEATH,59,癌基因（oncogene)：指一类在自然或实验条件下具有诱发恶性转化的潜在基因癌基因是化学致癌物作用的靶分子在细胞癌变过程中发挥关健作用指导合成的蛋白质能促成细胞恶性表型的形成,（三）癌基因、原癌基因及抑癌
30、基因,60,原癌基因,癌基因,突变,致癌物,癌变,原癌基因与癌基因关系示意图,61,原癌基因（proto-oncogene)：指机体内正常细胞所具有的能致癌的遗传信息，即癌基因的原型在正常情况下，原癌基因呈静止状态，对细胞无害且具有重要生物学功能，如生长因子、受体、信号分子、转录因子和细胞周期调节等,62,抑癌基因（anti-oncogene)：又称为肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene)指对细胞生长、增殖和分化起负性调节基因,主要作用是抑制细胞的过度增殖。丢失、灭活或突变时，往往会使细胞呈恶性生长。,63,关于抑癌基因存在的概念由来以久，人们最初从肿瘤细胞染色体特定部位的
31、缺失推测它的存在。但最终确定其存在，必须分离到抑癌基因，并对其结构与功能进行详细的分析。1986-l987年国际上有3个实验室成功地分离到第一个抑癌基因视网膜母细胞瘤易感基因（retinoblastoma susceptibility gene， Rb）的cDNA克隆从而使抑癌基因研究进入了分子生物学时代。,64,抑癌基因失活 肿瘤细胞增殖失控正常情况抑癌基因具有多种多样的细胞功能，如P53,遗传毒性致癌物主要通过原癌基因突变从而激活为癌基因或/和抑癌基因突变从而失活引起致癌作用,65,癌基因激活，导致肿瘤的阳性增殖，原癌基因突变为癌基因后通常过度表达癌基因的两个等位基因中的单个基因突变可以影
32、响细胞表型,66,抑癌基因的产物能阻断肿瘤的细胞生长，抑癌基因突变后丧失其功能抑癌基因的两个等位基因都必须失活才能改变细胞的表型,67,正反馈,负反馈,原癌基因,抑癌基因,调控因子,调控因子,正常细胞,停止分裂,原癌基因和抑癌基因未变异时,正常增殖,68,正反馈异常,负反馈异常,原癌基因变异,抑癌基因变异,丧失正常调控作用,丧失正常调控作用,癌变细胞,异常增殖,原癌基因和抑癌基因变异时,继续分裂,69,70,71,主要抑癌基因和相关肿瘤,72,内源性癌基因的发现：第一次证明膀胱癌DNA确实含有显性作用的癌症基因，被命名为癌基因。对ras基因的进一步研究：来自膀胱癌的ras基因可引起转化，但来自
33、正常细胞的ras基因不能引起转化。在膀胱癌ras基因中，只发现了一个核苷酸的改变。令人兴奋和惊讶之处：在细胞内上万个基因中只是一个基因发生一个核苷酸的点突变，竟然是使之恶性转化为驱动力量。,73,癌基因和抑癌基因的发现使我们最终认识到肿瘤实质上是一种遗传病，即所有恶性肿瘤都是基因突变的结果。正是基于这种认识，我们对肿瘤的研究才开始走上了正确的道路。,74,环境因素,遗传因素,体细胞基因组突变,原癌基因激活,抑癌基因失活,细胞转化,单克隆增生,质,异,性,75,（四）基因表达调控异常,原癌基因；抑癌基因；其他基因表达、转录、翻译等过程的异常均引起基因表达异常，引发肿瘤,76,肿瘤发病机制学说中两
34、大学派：基因学说，即癌变是由于基因的改变基因外学说，即基因表达调 控失常，基因本身不一定有改变 两学说目前已走向统一,77,三、化学致癌过程,肿瘤的发生是一个长期的、多阶段、多基因改变累积的过程，具有多基因控制和多因素调节的复杂性,引发阶段（initiation)促长阶段(promotion)进展阶段(progression),78,引发阶段的主要特征,不可逆需要通过细胞分裂加以固定剂量-反应显示没有可测定的阈值，无可测定的最大反应存在自发的引发作用对外源性化学物质和其他化学因素敏感引发作用必须发生在促长作用之前，“纯”引发作用在无促长时不导致肿瘤,79,促长阶段的主要特征,可逆促长剂通常是非
35、致突变物，需要持续和反复暴露促长剂的有效性仅出现在引发作用之后促长细胞群（promoted cell population)的存在取决于促长剂的持续存在,80,剂量-反应显示有可测定的阈值，有可测定的最大效应对饮食和激素等因素敏感促长作用的相对效力取决于达对最大效应的时间和剂量速率,81,进展阶段的主要特征,不可逆伴随生长率和侵袭性的增加出现核型异常有可测定的和/或形态学可描述的细胞基因组的改变进展的早期阶段对环境因素敏感,82,可见良性和/或恶性肿瘤促进展剂可促进细胞进入该阶段，但可能不是引发剂可以发生自发的进展作用,83,激发剂导致癌基因(如ras)的突变激活，引起肿瘤癌前改变或增生病变促
36、进剂则导致突变细胞克隆性扩增突变细胞克隆增生再经过附加突变，最终形成恶性肿瘤,84,正常上皮,上皮过度增殖,早期腺瘤,中期腺瘤,晚期腺瘤,癌症,转移,引发阶段,促长阶段,进展阶段,结肠癌的多阶段模型,85,正常上皮,引发细胞,乳头状瘤,鳞状细胞 癌,纺缍状细胞癌,引发,促长,进展,小鼠皮肤肿瘤进展模型,DMBA,TPA,H-RAS突变,H-RAS复制,P-53失活,正常H-RAS基因丢失,86,87,88,前致癌物,终致癌物,正常细胞,致癌物-DNA加合物,活化,DNA修复,修复,DNA复制,错配修复失败,细胞死亡,细胞含错配碱基,引发的细胞,分化的细胞,不分化的细胞,促长,进展,转移,化学致
37、癌机制,癌基因激活抑癌基因失活基因表达调控异常,细胞恶性转化,89,四、非遗传毒性致癌机制,非突变致癌学说与体细胞突变学说并非相互排斥，而是相辅相成的持久增生致癌激素失调致癌免疫抑制致癌受体介导致癌,90,激素因素,乳腺癌、子宫内膜腺癌的发生发展可能与雌激素水平过高有关。切除卵巢或用雄激素治疗，可使乳腺癌体积缩小，在治疗时，测定乳腺癌雌激素受体和孕激素受体的水平，以鉴别肿瘤的激素依赖性。,91,细胞癌变的免疫监视,机体免疫活化性细胞（T细胞、NK细胞、K细胞和巨噬细胞等）有识别肿瘤细胞的作用，在早期杀灭异常细胞，当机体免疫功能低下或受抑制时，肿瘤的发生率高。,92,外源化学物,与人体接触包括各
38、种途径,非遗传毒性化学物,直接或间接诱导有丝分裂、促进细胞过度增殖,终致癌物,直接致癌物,绝大多数经代谢解毒,少数经代谢活化,作用于生物大分子,引发细胞,逃避宿主的免疫监视,DNA加合物形成、癌基因与抑癌基因的改变,癌前病变,促癌物,DNA损伤修复,多阶段致癌理论图解,肿瘤,排泄,93,第二节 化学致癌物的分类,94,直接致癌物（direct carcinogen)间接致癌物（indirect carcinogen),前致癌物（precarcinogens): 近致癌物(proximate csrcinogens)终致癌物(ultimate carcinogens),一、根据致癌物在体内发挥作
39、用的方式分类,95,二、按致癌物的作用机理分类,96,97,三、根据对人和动物的致癌性分类,国际癌症研究中心（IARC International Agency for Research on Cancer）根据对人类研究资料、动物资料和遗传毒理学资料，将致癌因素分为,98,对人类是致癌物（I类） 87种对人类很可能是致癌物（IIA类） 63种对人类可能是致癌物（IIB类） 234种现有证据不能对人类致癌性进行分类（III类） 493种对人类可能是非致癌物（IV类） 1种,2002年IARC共评价878种,99,四、根据对人和动物致癌性的其他分类,确定致癌物（proved carcinogen
40、）指人和动物都有充分、明确的证据，表明对人有致癌性,100,潜在致癌物（potential carcinogen）指在人群中尚无充分资料说明人有致癌性，但有充分的动物致突变资料的化学物质,可疑致癌物（suspected carcinogen）指仅有个别临床报告，但在人群流行病学调查中未得到确切肯定的因果关系；或仅在多种动物、特别是与人类血缘相似的灵长目动物致癌试验阳性的化学物,101,四、根据化学物的结构或类型分类,1.烷化剂 环磷酰胺 造血器官肿瘤2.多环芳烃类 3、4苯并芘 皮肤癌、肺癌3.芳香胺类 联苯胺 膀胱癌4.氨基偶氮 奶油黄 膀胱癌、肝癌5.亚硝胺类 N-亚硝胺 食管癌、胃癌和肝
41、癌6.植物毒素 黄曲霉素B1 肝癌7.金属致癌物 砷 皮肤癌,102,IARC确认为人致癌物的有：4氨基联苯、砷及砷化合物、石棉、苯、联苯胺、铍及铍化合物、N，N一双（2一氧乙基）2一萘胺、双氯甲醚与工业品氯甲甲醚、镉及镉化合物、铬（VI）化合物、环氧乙烷、萘胺、氧化乙烯、芥子气、镍及其化合物、氧及其衰变物、二氧化硅（结晶型）、页岩油、煤烟灰、含多环芳烃烟灰、强无机酸、含石棉纤维滑石粉、氯乙烯、煤焦油沥青、煤焦油。未处理和略处理的矿物油、木尘。,103,确认致癌的生产过程有：铝生产、金胺制造、靴鞋制造和修理、煤气制造、焦炭生产、家具制造、接触氧的地下赤铁矿开采、铸铁和铸钢、异丙醇制造、品红制造
42、、油漆工、橡胶行业、含硫酸的强无机酸酸雾。我国规定了八种职业性肿瘤：石棉所致肺癌、间皮瘤；联苯胺所致膀胱癌；苯所致白血病；氯甲醚所致肺癌；砷所致肺癌、皮肤癌；氯乙烯所致肝血管肉瘤；焦炉工肺癌；铬酸盐制造工肺癌。,104,第三节 观察化学毒物致癌作用的 基本方法,105,糖精钠的致癌作用,糖精钠，是最古老的甜味剂。于1878年被美国科学家发现。其甜度为蔗糖的300倍到500倍， 1958年，FDA开始对食品添加剂的使用进行管理，当时糖精已经能够在美国广泛使用了，因此它被列入最早的675种“公认安全”（GRAS）的食品原料名单之中。 1972年，美国FDA根据一项长期大鼠喂养实验的结果决定取消糖精
43、的“公认安全”资格。 1977年，加拿大的一项多代大鼠喂养实验发现，大量的糖精可导致雄性大鼠膀胱癌。为此，美国FDA提议禁止使用糖精，但这项决定遭到国会反对，并通过一项议案延缓禁用。,106,1991年，美国FDA根据一些研究结果撤回了禁止糖精使用的提议。但由于上述原因，在美国使用糖精仍需在标签上注明“使用本产品可能对健康有害，本产品含有可以导致实验动物癌症的糖精”。2000年5月，美国国立环境卫生科学研究所（NIEHS）在第九期全国致癌物质毒物学報告（NTRC）中正式已经使用达百年的糖精（Saccharin）排除在致癌物名单外。美国FDA则建议糖精摄取量，小孩每天不超过五百毫克，大人不超过一
44、千毫克。我国政府也采取压减糖精政策，并规定不允许在婴儿食品中使用。目前JECFA规定糖精的ADI值为每日0-5mg/kg体重。,107,化学致癌物判断的证据1.人群流行病学调查：必须具备两项以上由不同研究者在不同地点、不同对象中以不同调查方法获得的结论相符的证据2.动物实验证据：至少有两项按现行常规设计进行，符合GLP，在不同物种动物所得结果一致的动物致癌物鉴定资料,108,短期试验动物长期致癌试验人类流行病学调查,常用的致癌物判断方法,109,一、短期试验,（一）致突变试验 以致突变为观察终点化学物致突变性与致癌性关系对致癌物筛查无法检测非遗传毒性的致癌物（假阴性）和具有遗传毒性的非致癌物（
45、假阳性）一组试验检测,假阳性,假阴性,89.7%,87.0%,10.3%,13.0%,致癌性诱变剂,非致癌性诱变剂,致癌性非诱变剂,非致癌性非诱变剂,C+,M+,C-,M-,111,1970年前后，B. Ames分析了化合物的突变性和致癌性之间的关系,化合物的突变性和致癌性之间有很大的相关性，提示了致癌作用的最终靶分子是DNA。遗传物质的损伤和基因结构的改变是细胞发生恶性转化的必要前提。,112,1.体外短期筛选试验,Ames试验大肠杆菌回复突变试验大肠杆菌DNA修复试验果蝇伴性隐性致死试验哺乳类细胞体外染色体分析,113,哺乳类细胞体外SCE试验V79细胞体外HTRP突变试验啮齿动物骨髓细胞染色体分析（或微核试验）啮齿动物显性致死试验,114,（二）细胞转化试验 以恶性变的细胞为终点,细胞转化试验：指受试物与正常细胞在体外接触，如有致癌作用，可使正常细胞形态、功能发生变化，发生与癌细胞相似的过程不以致突变为观察终点，可以弥补致突变试验的不足：可检测遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物恶性转化细胞的特征：形态、核及核仁、核分裂现象、接触抑制、细胞排列,
