第八章外源化学物致癌作用03

1、LOGO第八章第八章 外源化外源化学物致癌作用学物致癌作用罗罗 晓晓 明明2012015 5. .4 4.29.29主要内容主要内容 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 化学致癌过程化学致癌过程 第三节第三节 化学致癌机制化学致癌机制 第四节第四节 有关化学致癌的分子事件有关化学致癌的分子事件 第五节第五节 化学致癌物的分类化学致癌物的分类 第六节第六节 化学致癌物的基本筛查方法化学致癌物的基本筛查方法基本概念；化学致癌物的代谢活化；基本概念；化学致癌物的代谢活化；直接和间接致癌物；体细胞突变；癌直接和间接致癌物；体细胞突变；癌基因、抑癌基因；化学致癌多阶段过基因、抑癌基因；化学致癌多阶段过

2、程程IARC致癌物的分类、化学致癌性的致癌物的分类、化学致癌性的判别；短期致癌实验、动物致癌实验判别；短期致癌实验、动物致癌实验和人群流行病学的观察。和人群流行病学的观察。致癌作用的影响因素；化学致癌物的致癌作用的影响因素；化学致癌物的危险评价危险评价学习目标学习目标Company LogoWorld Cancer Report 2014Company LogoChinaWhy？基本概念基本概念v化学致癌作用化学致癌作用(chemical carcinogenesis)：化学物质引化学物质引起正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的起正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程过程。-化学致肿瘤作用化学致

3、肿瘤作用v化学致癌物化学致癌物(chemical carcinogen)是指具有化学致癌是指具有化学致癌作用的化学物质。作用的化学物质。 外源性化学物致癌过程的认识煤焦油和烟灰煤焦油和烟灰阴囊癌阴囊癌燃料燃料膀胱癌膀胱癌多环芳烃多环芳烃皮肤癌皮肤癌联苯胺联苯胺膀胱癌膀胱癌1775189519221945PottRehnKenne- awayCase化学致癌过程化学致癌过程v 肿瘤（肿瘤（Tumor），），指有分裂潜能的细胞受致癌因指有分裂潜能的细胞受致癌因素的作用后发生恶性转化和克隆性增生所形成的素的作用后发生恶性转化和克隆性增生所形成的新生物，在人体任何部位、任何组织都可以发生新生物，在人体

4、任何部位、任何组织都可以发生肿瘤。肿瘤。v 癌症（癌症（Cancer) ，亦称恶性肿瘤（亦称恶性肿瘤（Malignant neoplasm），由控制细胞生长增殖机制失常而引），由控制细胞生长增殖机制失常而引起的疾病。起的疾病。癌症发生发展过程癌症发生发展过程营养营养调控调控修复修复增殖增殖分化分化健康健康凋亡凋亡内源、外源性内源、外源性化学物化学物调控调控-修复修复-启动细胞启动细胞固定固定肿瘤肿瘤癌癌启动阶段启动阶段促进阶段促进阶段恶性进展阶段恶性进展阶段癌症发生发展过程癌症发生发展过程-引发阶段引发阶段v引发阶段：指致癌剂诱导细胞的引发阶段：指致癌剂诱导细胞的基因突变或表观遗基因突变或表观

5、遗传变异传变异，导致异常增生的，导致异常增生的单个克隆癌细胞单个克隆癌细胞的生成，的生成，从而引发致癌过程。从而引发致癌过程。v特征：特征： （1）遗传改变的不可逆性；）遗传改变的不可逆性； （2）启动细胞的表型可能正常，不具备自主生长）启动细胞的表型可能正常，不具备自主生长性。性。 肠癌发生的各个阶段和肿瘤相关基因的异常肠癌发生的各个阶段和肿瘤相关基因的异常结肠癌发生发展过程结肠癌发生发展过程结肠癌发生发展过程涉及多种基因改变结肠癌发生发展过程涉及多种基因改变v促进阶段促进阶段：是单克隆的癌细胞在一种或多种促癌物：是单克隆的癌细胞在一种或多种促癌物质的不断作用下，质的不断作用下，表型表型发生

6、发生改变改变，恶性肿瘤细胞的，恶性肿瘤细胞的各种各种性状得以表达的过程性状得以表达的过程。癌症发生发展过程癌症发生发展过程-促进阶段促进阶段Promotion: the accumulation of mutations in cell growth or proliferation-related genes v特征特征：1.在基因表达和细胞水平上有可逆性2.持续给予促长剂可维持促长细胞群3.对衰老、饮食和激素因子敏感4.内源性促长剂可引起自发促长作用5.剂量反应关系显示有可测定的阈值和最大作用6.以能否有效扩大引发细胞群来确定促长剂的强度癌症发生发展过程癌症发生发展过程-促进阶段促进阶段v

7、进展阶段进展阶段：是指良性肿瘤转变为恶性肿瘤，并进一：是指良性肿瘤转变为恶性肿瘤，并进一步演变成更具恶性表型或具有侵袭特性的肿瘤的过步演变成更具恶性表型或具有侵袭特性的肿瘤的过程。细胞表现出程。细胞表现出高增殖率高增殖率和和低凋亡率低凋亡率。癌症发生发展过程癌症发生发展过程-进展阶段进展阶段Progression: a gain in tumor mass through increased rates of cell proliferation and/or reduced rates of apoptosisv特征特征：1.不可逆性2.核型不稳定导致细胞基因组结构的形态学改变3.在进展阶段

8、早期，已改变的细胞对环境因子敏感4.在进展阶段可观察到良性或恶性肿瘤5.进展剂使已促长的细胞进入此期癌症发生发展过程癌症发生发展过程-进展阶段进展阶段 体细胞基因组突变（自发、环境因素、化学品、辐射、病毒）肿瘤基因激活（促进增殖）细胞凋亡调控基因改变（增加存活）肿瘤抑制基因激活（促进增殖和存活）异常蛋白质的表达和生长负调控蛋白表达的缺失克隆增殖体细胞突变的积累体细胞突变的积累恶性肿瘤（癌症）癌症发生发展过程癌症发生发展过程肿瘤抑制基因肿瘤基因l不死性l迁移性l失去接触抑制l生长信号的自给自足l对程序性细胞死亡的逃逸每个人身上都有癌细胞？化学致癌机制化学致癌机制- -肿瘤相关基因肿瘤相关基因v原

9、癌基因原癌基因：被激活或者异常表达后可使细胞发生恶：被激活或者异常表达后可使细胞发生恶性转化的基因。性转化的基因。v抑癌基因抑癌基因：正常细胞分裂生长的负性调节因子，其：正常细胞分裂生长的负性调节因子，其编码蛋白质能降低细胞分裂活性，对细胞的生长、编码蛋白质能降低细胞分裂活性，对细胞的生长、增殖、分化起负性调节作用。增殖、分化起负性调节作用。v化学致癌机制与致突变有关，且致癌模式可以分为化学致癌机制与致突变有关，且致癌模式可以分为损伤损伤-修复修复-突变突变-肿瘤模式肿瘤模式。细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说v 化学致癌作用化学致癌作用多因素、多基因参与的多阶多因素、多基因参与的多阶段

10、过程段过程 致癌过程有致癌过程有多个与癌有关多个与癌有关的基因参与的基因参与 不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一种肿瘤在不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一种肿瘤在不同地区所见的不同地区所见的遗传变化遗传变化是不同的是不同的 多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用 个体的不同遗传背景对肿瘤的发生发展有重要影响个体的不同遗传背景对肿瘤的发生发展有重要影响Company L多阶段致癌的形态学和生物学特征多阶段致癌的形态学和生物学特征 引 发 促 长 进 展 不可逆性在基因表达和细胞水平上有可逆性 不可逆性经引发的“干细胞”在形态学上无法识

11、别持续给予促长剂才可以维持促长细胞群核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态学改变对外源化学物及其他化学因子敏感对衰老、饮食和激素因子敏感在进展阶段早期，已改变的细胞对环境因子敏感引发细胞可能自发启动内源性促长剂可起“自发”促长作用在进展阶段可以观察到良性和恶性肿瘤需经细胞分裂“固定突变”剂量-反应关系显示有可测阈值和最大作用进展剂使已经促长的细胞进入此期剂量-反应关系好，但很难确定阈值以能否有效扩大引发细胞群来确定促长剂的相对强度引发剂的强度以经一定的促长阶段后发生的癌前病变来定量Company Logo化学致癌机制化学致癌机制v 化学致癌机制其中最经典的是化学致癌机制其中最经典的是体细胞突变学

12、说体细胞突变学说或称遗或称遗传损伤机制学说传损伤机制学说.v 与之对应的与之对应的是非突变致癌学说是非突变致癌学说，泛指所有不涉及碱基，泛指所有不涉及碱基序列改变的致癌机制。序列改变的致癌机制。v 目前普遍认为致癌物诱导肿瘤的形成是上述两种机制目前普遍认为致癌物诱导肿瘤的形成是上述两种机制共同作用的结果。共同作用的结果。体细胞突变学说体细胞突变学说致癌物代谢活化后生成的致癌物代谢活化后生成的DNA加合物诱导基因突变加合物诱导基因突变癌基因的突变以及抑癌基因的癌基因的突变以及抑癌基因的突变或缺失在肿瘤中普遍存在，突变或缺失在肿瘤中普遍存在，并且可以传递给子代细胞并且可以传递给子代细胞大多数致癌物

13、在致突变大多数致癌物在致突变试验中呈阳性试验中呈阳性DNA修复缺陷可以导致肿瘤发生修复缺陷可以导致肿瘤发生发生染色体畸变发生染色体畸变基因组不稳定基因组不稳定肿瘤细胞来源于单细胞克隆肿瘤细胞来源于单细胞克隆理论依据理论依据Company LogoDNA的改变成了体细胞突变机制的分子基础非突变致癌机制非突变致癌机制Company Logov 基因结构未发生改变而是其基因结构未发生改变而是其调控出现异常调控出现异常。v 有些致癌物对有些致癌物对细胞细胞DNA并并无致突变无致突变作用。作用。 因此，有学者提出因此，有学者提出非突变致癌学说非突变致癌学说或表观遗传致或表观遗传致癌学说。癌学说。非突变致

14、癌机制非突变致癌机制表观遗传变异表观遗传变异v表观遗传现象：表观遗传现象：是指是指基因表达发生改变基因表达发生改变但不涉及但不涉及DNA序列的变化，序列的变化， 能够在代与代之间传递。能够在代与代之间传递。v表观遗传变异包括表观遗传变异包括基因沉默基因沉默、DNA甲基化甲基化、核仁显核仁显性性、休眠转座子激活休眠转座子激活和和基因组印记基因组印记等方面，周围的等方面，周围的环境也很重要。环境也很重要。DNA甲基化vDNADNA甲基化甲基化是指在是指在DNADNA甲基化转移酶的作用甲基化转移酶的作用下，在基因组下，在基因组CpGCpG二核苷酸的胞嘧啶二核苷酸的胞嘧啶55碳位碳位共价键结合一个甲基

15、基团，生成共价键结合一个甲基基团，生成m5CpGm5CpG。vDNADNA的不同甲基化状态的不同甲基化状态( (过甲基化与去甲基化过甲基化与去甲基化) )与基因的活性和功能有关。与基因的活性和功能有关。 CpG岛v 位于多种动物已知基因转录起始位点周围、由胞嘧啶位于多种动物已知基因转录起始位点周围、由胞嘧啶(C)(C)和鸟嘧啶和鸟嘧啶(G)(G)组成的串联重复序列。组成的串联重复序列。v 在结构基因的在结构基因的55端调控区域端调控区域, CpG, CpG二连核苷常常以成簇二连核苷常常以成簇串联形式排列，这种富含串联形式排列，这种富含CpGCpG二连核苷的区域称为二连核苷的区域称为CpGCpG

16、岛岛(CpG islands)(CpG islands)，其大小为，其大小为500-1000bp500-1000bp，约，约56%56%的编码基的编码基因含该结构。因含该结构。v 启动子区中启动子区中CpGCpG岛的未甲基化状态岛的未甲基化状态是基因转录所必需的。是基因转录所必需的。 遗传学和表观遗传学遗传学和表观遗传学基因序列基因序列发生发生改变改变基因序列基因序列不不发生发生改变改变，可遗传可遗传表观遗传变异特点表观遗传变异特点v可遗传可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传；能在细胞或个体世代间遗传；v可逆性的基因表达调节

17、可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述为基，也有较少的学者描述为基因活性或功能的改变；因活性或功能的改变；v没有没有DNADNA序列的改变序列的改变或不能用或不能用DNADNA序列变化来解释序列变化来解释表观遗传学机制表观遗传学机制DNADNA甲基化和肿瘤甲基化和肿瘤Company Logo甲基化甲基化甲基化甲基化细胞异常增生细胞异常增生v肿瘤肿瘤是正常细胞在致癌因素长期作用下，出现过度是正常细胞在致癌因素长期作用下，出现过度增生或异常分化而形成的新生物。与正常细胞相比增生或异常分化而形成的新生物。与正常细胞相比，肿瘤细胞具有超常的增生能力。，肿瘤细胞具有超常的增生能力。v反复炎症刺激可使良

18、性增生发展成异常增生，临床反复炎症刺激可使良性增生发展成异常增生，临床研究证实细胞增生是许多癌前病变的共同特征。研究证实细胞增生是许多癌前病变的共同特征。免疫抑制免疫抑制研究发现，某些肿瘤细胞能通过自分泌或旁分泌形式分泌免疫抑制因子，如转化生长因子（TGF-）、白细胞介素-6（IL-6）和前列腺素E（PGE2）等，能抑制机体对肿瘤细胞的杀伤。内分泌激素失衡内分泌激素失衡v长期使用激素可以导致肿瘤发生。长期使用激素可以导致肿瘤发生。v环境内分泌干扰物（环境内分泌干扰物（EEDs):EEDs):存在于环境中并能干扰存在于环境中并能干扰体内天然激素的合成、分泌、运输、结合、作用、体内天然激素的合成、

19、分泌、运输、结合、作用、代谢及消除的外源性化学物质，表现出拟天然激素代谢及消除的外源性化学物质，表现出拟天然激素或抗天然激素的作用，通过干扰机体的内分泌功能或抗天然激素的作用，通过干扰机体的内分泌功能而致病。而致病。Company LCompany Logov 世界卫生组织早在世界卫生组织早在20022002年就指年就指出出EEDsEEDs污染呈现污染呈现全球性全球性EEDsEEDs三大特点三大特点-分布广泛分布广泛Company LogoEEDsEEDs三大特点三大特点-种类繁多种类繁多EEDsEEDs三大特点三大特点-危害严重危害严重v 危害严重危害严重：生殖与发育毒性、：生殖与发育毒性、

20、致癌致癌、神经毒性、免、神经毒性、免疫毒性等。疫毒性等。v 已知的已知的EDCsEDCs和相关肿瘤和相关肿瘤乳腺癌乳腺癌：双酚：双酚A A、雌二醇、二噁英、雌二醇、二噁英、DTTDTT、毒杀芬、毒杀芬、邻苯二甲酸酯邻苯二甲酸酯前列腺癌前列腺癌：双酚：双酚A A、镉、雌二醇、乙烯雌酚、镉、雌二醇、乙烯雌酚睾丸癌睾丸癌：邻苯二甲酸酯、镉：邻苯二甲酸酯、镉阴道癌、卵巢癌阴道癌、卵巢癌：乙烯雌酚：乙烯雌酚 化学致癌相关事件化学致癌相关事件基因突变基因突变基因异常基因异常表达表达干扰细胞干扰细胞凋亡凋亡端粒调控端粒调控异常异常细胞周期细胞周期紊乱紊乱化学致癌相关事件化学致癌相关事件基因突变基因突变原癌原

21、癌基因基因抑癌抑癌基因基因凋亡相凋亡相关基因关基因肿瘤易肿瘤易感基因感基因活化活化为癌基因，为癌基因，与膜有关的与膜有关的G G蛋白蛋白rasras基因、基因、核转录因子的核转录因子的mycmyc基因基因失活失活，调节，调节转录的转录的RbRb基基因，错配因，错配DNADNA修复的修复的hMLH1hMLH1基因基因促凋亡基因：促凋亡基因：mycmyc、P53P53、BaxBax抗凋亡基因：抗凋亡基因：RasRas、Bcl-2Bcl-2、RbRb主要见于乳腺主要见于乳腺癌患者家属：癌患者家属：BRCA1BRCA1和和BRCA2BRCA2TEXT转移相转移相关基因关基因特定转移基因特定转移基因Ms

22、t1Mst1为代表；为代表；一些癌基因：一些癌基因：Ras Ras 、mycmyc端粒调控与细胞永生化端粒调控与细胞永生化Company Logov 端粒（端粒（telomeretelomere）：是真核细胞染色体末端的一个特：是真核细胞染色体末端的一个特殊的殊的DNA-DNA-蛋白质结构，其蛋白质结构，其DNADNA由由5 5TTAGGG-3TTAGGG-3六个碱基的重复序列组成，能稳定和保护染色体，六个碱基的重复序列组成，能稳定和保护染色体，在每次细胞分裂后，该重复序列都要缩短在每次细胞分裂后，该重复序列都要缩短50-100bp50-100bp，最终导致细胞衰老、死亡。最终导致细胞衰老、死

23、亡。v 端粒酶（端粒酶（telomerase): telomerase): 是一种核糖核酸蛋白酶，能在是一种核糖核酸蛋白酶，能在染色体末端合成端粒序列，以维持端粒的长度。端染色体末端合成端粒序列，以维持端粒的长度。端粒酶的活性存在于生殖细胞、永生细胞、癌细胞及粒酶的活性存在于生殖细胞、永生细胞、癌细胞及活化的淋巴细胞中，大多数人原发肿瘤中含有端粒活化的淋巴细胞中，大多数人原发肿瘤中含有端粒酶活性。酶活性。 Company Logo荧光原位杂交显示的端粒和端粒序列荧光原位杂交显示的端粒和端粒序列端粒酶具有逆转录功能，能端粒酶具有逆转录功能，能以自身为以自身为RNARNA为模板合成端为模板合成端粒

24、粒DNADNA，从而维持端粒长度。，从而维持端粒长度。被称为被称为细胞分裂计时器，细胞分裂计时器，在在细胞永生化过程中起着重要细胞永生化过程中起着重要的作用。的作用。 细胞周期调控紊乱细胞周期调控紊乱细胞周期细胞周期（cell cycle）是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，分为间期与分裂期两个阶段Company Logou 细胞周期调控的核心成员：细胞周期素（cyclin），周期素依赖性蛋白激酶（cyclin dependent kinase，CDK）和CDK抑制蛋白（CDK inhibitor）Company Logou G1-S转换和G2-M转换关卡；u 细胞周期监

25、控：DNA损伤感应、细胞生长阻滞、DNA修复和细胞凋亡启动。细胞凋亡与肿瘤发生v 细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosisapoptosis）：细胞在一定的生理或病理：细胞在一定的生理或病理条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程。程，是一种自然的生理过程。v 细胞坏死（细胞坏死（Necrosis): Necrosis): 在种种不利因素下，由于细胞在种种不利因素下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞死亡。正常代谢活动受损或中断引起的细胞死亡。 细胞凋亡和细胞坏死区别Company Logo细胞凋亡过程促进细胞凋亡基因

26、：p53、Rb、p16;抑制细胞凋亡基因：c-Myc、Ras、Bcl-2细胞凋亡检测方法-Tunel细胞凋亡检测方法-FACS证据缺乏致癌性证据缺乏致癌性致癌证据不足致癌证据不足致癌证据不足致癌证据不足致癌证据充分致癌证据充分无结果提示致癌性或者无相关研究数据无法明确化学物与致癌作用的关系部分动物诱癌实验阳性肿瘤发生率高，并有剂量-反应关系化学致癌物的分类-4级（IARC）根据对人和动物致癌作用分类107582495121明确致癌性明确致癌性可能致癌性可能致癌性可能致癌性可能致癌性现有证据不足现有证据不足可能非致癌物可能非致癌物按化学致癌作用模式分类直接致癌物直接致癌物间接致癌物间接致癌物促癌

27、剂促癌剂不需要代谢活化即具有亲电子活性，能与大分子物质共价结合形成加和物：内酯类、氮芥、镍、镉、砷需要代谢活化后才具有致癌作用：芳香烃、亚硝胺类、烟草、酒精、苯并蒽等单独作用不致癌，却可使启动的突变细胞克隆扩增，促进肿瘤的发展：DDT、多氯联氨、二噁英其他分类方法：引发物、促癌物和催展物化学致癌物筛查的基本方法v定量构定量构- -效关系分析效关系分析v遗传毒性实验遗传毒性实验v细胞恶性转化实验细胞恶性转化实验v哺乳动物致癌实验哺乳动物致癌实验v哺乳动物长期致癌实验哺乳动物长期致癌实验v促癌剂的检测促癌剂的检测v转基因或基因敲除动物在致癌筛查中的应用转基因或基因敲除动物在致癌筛查中的应用v人群肿

28、瘤流行病学研究人群肿瘤流行病学研究短期实验定量构象关系分析vQSAR（quantitative structure-activity relationship)是利用理论计算和统计分析工具研究化和物与其生是利用理论计算和统计分析工具研究化和物与其生物学效应之间的定量关系物学效应之间的定量关系。v该方法是集生物、化学和统计学为一体的一项综合该方法是集生物、化学和统计学为一体的一项综合技术，它的理论基础是影响化学反应速率的能力将技术，它的理论基础是影响化学反应速率的能力将体现为不同的活性指数或可量化的响应指数体现为不同的活性指数或可量化的响应指数。Company LogovHansch方法方法：以

29、生理活性物质的半数有效量作为活：以生理活性物质的半数有效量作为活性参数，以分子的电性参数、立体参数和疏水参数性参数，以分子的电性参数、立体参数和疏水参数作为线性回归分析的变量。作为线性回归分析的变量。vFree-Wilson方法方法：方法均是将分子作为一个整体考：方法均是将分子作为一个整体考虑其性质，并不能细致地反应分子的三维结构与生虑其性质，并不能细致地反应分子的三维结构与生理活性之间的关系，因而又被称作二维定量构效关理活性之间的关系，因而又被称作二维定量构效关系系Company Logo优点：快速、经济、有效，是人类最早的合理药物设计方法之一。QSAR缺点：物理意义模糊，且在分析是没有涉结

30、合“生物学因素”，精准度收到质疑因此，必须建立高效、精准且功能强大的分析系统遗传毒性实验v许多化学致癌物具有诱导突变的作用，因此目前致许多化学致癌物具有诱导突变的作用，因此目前致突变实验是毒理学安全评价应用最多的实验。突变实验是毒理学安全评价应用最多的实验。基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验(Ames(Ames试验试验); );染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析，小染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析，小鼠骨髓微核试验，大鼠骨髓染色体畸变试验鼠骨髓微核试验，大鼠骨髓染色体畸变试验; ;原发性原发性DNADNA损伤：损伤：DNADNA加合物

31、，加合物，DNADNA链断裂，链断裂，DNADNA修复诱导试验；修复诱导试验；体外细胞转化：叙利亚地鼠胚胎细胞，体外细胞转化：叙利亚地鼠胚胎细胞，Balb/c 3T3Balb/c 3T3细细胞。胞。 v优点优点：简单、快速、费用低廉、无需特殊检测仪器：简单、快速、费用低廉、无需特殊检测仪器v缺点缺点：无法检出非遗传毒性致癌物。：无法检出非遗传毒性致癌物。致致突突变变实实验验阳阳性性阴阴性性遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物 具有致突变性的非致癌物具有致突变性的非致癌物 非致突变性的非致癌物非致突变性的非致癌物 非致突变性的致癌物非致突变性的致癌物细胞恶性转化实验v细胞恶性转化细胞恶性转化（ cell

32、 malignant transformation) cell malignant transformation) 是指外是指外源性因素对体外培养的细胞所诱发的恶性表型改变源性因素对体外培养的细胞所诱发的恶性表型改变，包括，包括细胞形态、细胞增殖速度、生长特性、染色细胞形态、细胞增殖速度、生长特性、染色体畸变体畸变等变化，目的在于揭示体外培养细胞在接触等变化，目的在于揭示体外培养细胞在接触受试物后，细胞生长自控能力的丧失，接触抑制消受试物后，细胞生长自控能力的丧失，接触抑制消失，细胞排列紊乱或呈灶状生长。失，细胞排列紊乱或呈灶状生长。v观察终点观察终点：细胞恶性变，可以筛查遗传毒性致癌物：细胞

33、恶性变，可以筛查遗传毒性致癌物质，也可检测非遗传毒性致癌物。质，也可检测非遗传毒性致癌物。Company Logov细胞系细胞系1 1）细胞株，）细胞株，叙利亚仓鼠胚胎细胞（叙利亚仓鼠胚胎细胞（SHESHE），），最早应用最早应用的原代细胞系；的原代细胞系；2 2）细胞系，）细胞系，C3H/10T1/2C3H/10T1/2、BALB/C-3T3BALB/C-3T3；3 3）病毒感染的）病毒感染的Bhas 42Bhas 42细胞系，将细胞系，将v-Ha-rasv-Ha-ras癌基因转染癌基因转染的的BALB/c 3T3BALB/c 3T3细胞，被认为是已经启动的了的细胞细胞，被认为是已经启动的了

34、的细胞，可以直接检测促癌剂，可以直接检测促癌剂Company LCompany Logo结果分析方法光镜光镜电镜电镜SEM其他：其他：RT-PCR，WBHE&ICH评价方法评价方法转化灶转化灶细胞密集堆积，周围交叉排列；集落中有圆形细胞，外围少数交叉；整个击落均可见交叉排列和重叠生长。Company Logo软琼脂克隆法细胞转化分析细胞转化分析CytoSelect哺乳动物短期致癌v动物短期致癌实验（动物短期致癌实验（limited in vivo bioassay):limited in vivo bioassay):实验观察实验观察不是终身不是终身而是在有限的时间范围内，而且观察的而

35、是在有限的时间范围内，而且观察的靶靶器官器官限定为限定为一个一个而不是全部而不是全部。国内外常用的有以下国内外常用的有以下四种：四种： 1 1、小鼠肿瘤诱发实验、小鼠肿瘤诱发实验 2 2、雌性、雌性SDSD大鼠诱发实验大鼠诱发实验 3 3、大鼠肝转变灶实验、大鼠肝转变灶实验 4 4、小鼠皮肤肿瘤诱发实验、小鼠皮肤肿瘤诱发实验观察终点观察终点：癌前病变癌前病变如腺瘤、瘤性增生结界如腺瘤、瘤性增生结界Company Logo小鼠肿瘤诱发实验-肺乌拉坦乌拉坦i.p injection30 w氨基甲酸乙酯在体内的代谢途径至少有三种：氨基甲酸乙酯在体内的代谢途径至少有三种：超过超过90%90%的它可被分

36、解为乙醇，氨和淡水化合物。的它可被分解为乙醇，氨和淡水化合物。约约0.5%0.5%的它被细胞色素的它被细胞色素P450P450氧化成氧化成DNADNA加聚物，造成加聚物，造成DNADNA双链破坏双链破坏，可导致癌变。，可导致癌变。约约0.1%0.1%的它被细胞色素的它被细胞色素P450P450氧化为氧化为N-N-羟基羟基- -氨基甲酸乙酯，氨基甲酸乙酯，后者能诱导铜离子调控的后者能诱导铜离子调控的DNADNA损伤损伤Company Logo大鼠肿瘤诱发实验 诱发剂 动物品系 肿瘤类型 成瘤时间二甲基苯蒽（DMBA）和甲基胆蒽 SD大鼠乳头状瘤、 乳腺癌60天开始生长，成瘤率63%以上二乙基硝胺

37、（DEN）黄曲霉素（AFB） SD大鼠 肝癌 8个月N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍（MNNG） SD 大鼠 胃癌 3个月小鼠皮肤诱发肿瘤实验Company Logov 哺乳动物短期致癌试验：哺乳动物短期致癌试验： 于小鼠皮肤局部连续涂抹受试物，以观察皮肤瘤和癌的发生； 一般20周可结束实验，较敏感的小鼠为SENCAR小鼠。 此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性。 典型的引发剂为致癌性多环芳烃，促长剂为佛波醇酯(TPA)，巴豆油。大鼠肝转化灶实验v对大鼠进行肝大部切除，给以受试物，二乙对大鼠进行肝大部切除，给以受试物，二乙基亚硝胺基亚硝胺(DEN)(DEN)，促长剂为苯巴比妥，促长剂

38、为苯巴比妥(PB)(PB)。一。一般可在般可在8 81414周结束实验，观察肝转化灶生成。周结束实验，观察肝转化灶生成。v转化灶可用组织化学或免疫化学方法鉴定。转化灶可用组织化学或免疫化学方法鉴定。v此试验也可设计为检测受试物的引发活性或此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性。促长活性。何时应考虑进行致癌性评价When and Why ?人体可能长期暴露于该化学物；该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变。通常应该在申请上市之前进行哺乳动物长期致癌实验v动物选择：断乳或断乳不久的动物选择：断乳或断乳不久的大鼠和小鼠，雌雄各大鼠和小鼠，雌

39、雄各半。半。v动物数量：每组至少有雌雄各动物数量：每组至少有雌雄各5050只动物，共只动物，共100100只。只。在出现第一个肿瘤时，每组还应有不少于在出现第一个肿瘤时，每组还应有不少于5050只动物只动物v染毒途径和时间：染毒途径和时间：原则上原则上试验期限要求试验期限要求长期或终生长期或终生，一般小鼠，一般小鼠1.51.5年，大鼠年，大鼠2 2年。年。Company Logov剂量：致癌试验一般设三个试验组。剂量：致癌试验一般设三个试验组。vICH(1995)ICH(1995)提出，提出，高剂量高剂量选择可以根据：毒性终点选择可以根据：毒性终点，即最大耐受剂量，即最大耐受剂量(MTD);(

40、MTD);药代动力学终点，啮齿药代动力学终点，啮齿动物血浆动物血浆AUC(AUC(时量曲线下面积时量曲线下面积) )为人的为人的2525倍；选择倍；选择吸收饱和剂量吸收饱和剂量; ;药效学终点，不应产生生理学和内药效学终点，不应产生生理学和内稳态紊乱稳态紊乱; ;最大可行剂量，受试物在饲料中最高含最大可行剂量，受试物在饲料中最高含量为量为5 5。限制剂量为。限制剂量为1500mg1500mg(kg(kg体重体重d)d)。 Company Logov剂量：致癌试验一般设三个试验组。剂量：致癌试验一般设三个试验组。vICH(1995)ICH(1995)提出，提出，高剂量高剂量选择可以根据：毒性终点

41、选择可以根据：毒性终点，即最大耐受剂量，即最大耐受剂量(MTD);(MTD);药代动力学终点，啮齿药代动力学终点，啮齿动物血浆动物血浆AUC(AUC(时量曲线下面积时量曲线下面积) )为人的为人的2525倍；选择倍；选择吸收饱和剂量吸收饱和剂量; ;药效学终点，不应产生生理学和内药效学终点，不应产生生理学和内稳态紊乱稳态紊乱; ;最大可行剂量，受试物在饲料中最高含最大可行剂量，受试物在饲料中最高含量为量为5 5。限制剂量为。限制剂量为1500mg1500mg(kg(kg体重体重d)d)。 v中及低剂量组则按等比级数下推，如分别为上一个中及低剂量组则按等比级数下推，如分别为上一个剂量水平的剂量水

42、平的1/21/2或或1/31/3。低剂量组应不影响动物的正。低剂量组应不影响动物的正常生长、发育和寿命，即不产生任何毒性效应。常生长、发育和寿命，即不产生任何毒性效应。v但但低剂量组低剂量组应应高于人的接触剂量高于人的接触剂量，一般不低于高剂，一般不低于高剂量的量的1010。v中剂量组介于高、低剂量之间，如有可能按受试物中剂量组介于高、低剂量之间，如有可能按受试物的毒物动力学性质来确定。的毒物动力学性质来确定。Company L结果观察、分析和评定-肿瘤发生率u 肿瘤发生率肿瘤发生率（）（实验结束时患肿瘤动物总数有效动物总数）100，有效动物总数指最早发现肿瘤时存活动物总数。结果观察、分析和评

43、定-肿瘤多发性u肿瘤多发性：肿瘤多发性：是指一个动物出现多个器官肿瘤或一个器官出是指一个动物出现多个器官肿瘤或一个器官出现多个肿瘤。一般计算每一组的平均肿瘤数和每一组中出现现多个肿瘤。一般计算每一组的平均肿瘤数和每一组中出现2 2、3 3个或多个肿瘤的动物数或比例。个或多个肿瘤的动物数或比例。u肿瘤潜伏期肿瘤潜伏期即从摄入受试物起到发现肿瘤的时间，因为内脏即从摄入受试物起到发现肿瘤的时间，因为内脏肿瘤不易觉察，通常将肿瘤引起该动物死亡的时间定为发生肿瘤不易觉察，通常将肿瘤引起该动物死亡的时间定为发生肿瘤的时间。肿瘤的时间。u应对试验结果进行仔细的统计学分析，并研究剂量应对试验结果进行仔细的统计

44、学分析，并研究剂量反应关反应关系系结果观察、分析和评定-潜伏期Company Logo致癌试验阳性的判定标准4321对于对照组也出现的一种或数种肿瘤，试验组肿瘤发生率增加；试验组发生对照组没有的肿瘤类型；与对照组比较，试验组每个动物的平均肿瘤数增加。试验组肿瘤发生早于对照组人群流行病学研究Company Logov （一）接触标记（一）接触标记 v （二）生物效应标记（二）生物效应标记v （三）敏感性标记（三）敏感性标记 流行病学调查时确定人类致癌物的唯一手段。流行病学调查时确定人类致癌物的唯一手段。转基因小鼠在致癌筛查中的应用Company Logo1 1转癌基因小鼠。转癌基因小鼠。与转录启

45、动子连接的癌基因转与转录启动子连接的癌基因转入后可直接在某些特定的组织中高效表达，使该入后可直接在某些特定的组织中高效表达，使该组织细胞处于引发状态，这类转基因动物是研究组织细胞处于引发状态，这类转基因动物是研究化学物致癌作用的敏感体系。化学物致癌作用的敏感体系。 携带癌基因的转基因动物可用于致癌试验，试验携带癌基因的转基因动物可用于致癌试验，试验周期仅周期仅3 3个月左右，有希望发展成代替长期动物致个月左右，有希望发展成代替长期动物致癌试验的试验系统。癌试验的试验系统。 这些携带有癌基因的转基因动物，可用来研究外这些携带有癌基因的转基因动物，可用来研究外源化学物与肿瘤相关基因的作用及外源化学

46、物在源化学物与肿瘤相关基因的作用及外源化学物在致癌不同阶段中的作用机制。致癌不同阶段中的作用机制。2 2肿瘤抑制基因敲除小鼠。肿瘤抑制基因敲除小鼠。在在P53-/-P53-/-小鼠，肿瘤小鼠，肿瘤( (特别是淋巴肉瘤特别是淋巴肉瘤) )的发生比正常小鼠的发生比正常小鼠(P53+/+)(P53+/+)增增加而且提前。由于加而且提前。由于P53-/-P53-/-小鼠的肿瘤发生具有组小鼠的肿瘤发生具有组织特异性，进一步研究这些肿瘤的遗传学基础有织特异性，进一步研究这些肿瘤的遗传学基础有助于鉴定助于鉴定P53P53基因的功能。而半合子小鼠基因的功能。而半合子小鼠(P53+/-)(P53+/-)在出生后

47、在出生后6 6个月内自发癌发生率低，但在之后发个月内自发癌发生率低，但在之后发生淋巴瘤和软组织肉瘤，其中大部分丢失生淋巴瘤和软组织肉瘤，其中大部分丢失P53P53野野生型等位基因。这种小鼠对遗传毒性致癌物敏感生型等位基因。这种小鼠对遗传毒性致癌物敏感性并不增加。这种半合子小鼠也可用于鉴定致癌性并不增加。这种半合子小鼠也可用于鉴定致癌过程中的协作基因。而且缺过程中的协作基因。而且缺P53P53小鼠加速形成恶小鼠加速形成恶性肿瘤，提示此基因主要在进展阶段起作用。性肿瘤，提示此基因主要在进展阶段起作用。P53P53在肿瘤发生中的作用有待进一步研究。在肿瘤发生中的作用有待进一步研究。 Company

48、Logo癌症可以预防Nutrition in Cancer PreventionvDiets contain both inhibitors and enhancers of carcinogenesisvAnimal studies also test the effect of food and nutrition on cancer and provide guidance for epidemiological studiesCarbohydrate and Glycemic IndexvHigh glycemic-index diet associated with increase

49、d risk of cancers including ovarian, endometrial, breast, colorectal, pancreas, and lungvLimit processed foods and refined sugars and emphasize whole grains and low GI foodsFruits and Vegetablesv Fruits and vegetables found to be associated with lower risk in 128 of 156 dietary studiesv Increased co

50、nsumption of fruits and vegetables is associated with lower risk of cancers of the oral cavity, esophagus, stomach, colon, rectum, and bladderv Evidence less strong for hormone-related (类激素相关）类激素相关）cancers such as breast and prostate cancer1. BroccolivMost attention as a breast cancer prevention foo

51、dvResearch has shown it blocks tumor growth, preventing the further spread of cancer if it does occur vanti-cancer benefit from other cruciferous veggies, including cauliflower, cabbage, Brussels sprouts, and kale - eat one or more of these vegetables every day2. Garlicv Garlic seems to have an impa

52、ct on cell cycling (process by which a normal, healthy cell might become cancerous) v Credit for regulating this goes to the component of garlic called allyl sulfide Allyl sulfides are found throughout the onion familyv Prevents breast cancer2. Garlicv Garlic seems to have an impact on cell cycling

53、(process by which a normal, healthy cell might become cancerous) v Credit for regulating this goes to the component of garlic called allyl sulfide Allyl sulfides are found throughout the onion familyv Prevents breast cancer3. Applesv An apple a day may keep cancer away but theres a catch. v Peeling

54、apple-tossing away a rich source of fiber, antioxidants, and other compounds needed for anti-cancer nutrition. v Lab studies show that apple peel can actually fight the spread of cancer cells. 4. Pomegranatesv Early stages research v Cell culture study suggests that the fruit contains a compound that might help fight cancers growth especially estrogen-dependent cancers (breast, endometrium). v Also help fight heart disease and prostate cancer.5. Walnutsv Walnuts contain many helpful nutrients and healthy -3 fatty acids, which help your body fight inflammationv Research also sugge