外源化学物致癌作用

环境有害原因尤其是化学致癌问题是当今社会倍受关注热点之一，因为：①近年来肿瘤发病率和死亡率不停增高，发癌年纪年轻化；②查明了遗传原因和病毒生物学原因虽与肿瘤发生相关。但并非是造成肿瘤发病率增高主要原因；③发觉环境化学污染和一些物理有害原因（如紫外线）与肿瘤发病率亲密相关。WHO指出,人类癌症90%与环境原因相关，其中主要是化学原因。外源化学物致癌作用第1页1775年——英国Pott阴囊癌（煤烟）1895年——德国Rehn职业性膀胱癌（染料）1915年——日本山极和市川试验性皮肤癌（煤焦油）1930年——多环芳烃动物皮肤癌1945年——英国Case职业性膀胱癌（染料）外源化学物致癌作用第2页肿瘤指有分裂潜能细胞受致癌原因作用后发生恶性转化和克隆性增生所形成新生物，在人体任何部位、任何组织都能够发生肿瘤。化学致癌作用(chemicalcarcinogenesis)是指化学物质引发正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤过程。化学致癌物(chemicalcarcinogen)是指含有化学致癌作用化学物质。

外源化学物致癌作用第3页一、化学致癌机制二、化学致癌物分类三、观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第4页一、化学致癌机制一、化学致癌遗传机制学说1.化学致癌多阶段学说致癌过程有多个与癌肿相关基因参加不一样器官起源、不一样组织类型、临床阶段以至同一个肿瘤在不一样地域所见遗传改变是不一样各种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用个体不一样遗传背景对肿瘤发生发展有主要影响外源化学物致癌作用第5页化学致癌过程：引发阶段促长阶段进展阶段（initiation）（promotion）（progression）外源化学物致癌作用第6页2.化学致癌癌基因学说

伴随体细胞突变致癌研究深入，提出了癌基因（oncogene)致癌概念，即携带致癌遗传信息基因就是癌基因。。正常细胞中也存在着在核酸水平及蛋白质产物水平与病毒癌基因高度相同DNA序列，称为原癌基因(proto-oncogene，c-onc)。在正常细胞中c-onc表示并不引发恶性变，其表示受到严密控制，并似乎对机体生长和发育含有作用。肿瘤细胞遗传学改变除包括癌基因外，还包括另一类基因，即肿瘤抑制基因（tumorsuppressorgene或onco-suppressorgene），或称抗癌基因（antioncogene），肿瘤抑制基因可抑制肿瘤细胞肿瘤性状表示，只有当它自己不能表示或其基因产物去活化才允许肿瘤性状表示。也就是说正常细胞转化为肿瘤细胞最早包括两类基因遗传学改变，即癌基因和肿瘤抑制基因改变。(1)、癌基因（oncogene）和原癌基因（proto-oncogene）：(2)、抑癌基因（anti-oncogene）外源化学物致癌作用第7页二、化学致癌非遗传机制学说有些致癌物并不含有与DNA作用引发突变或基因改变能力,如促长剂、石棉、激素。

一、化学致癌机制外源化学物致癌作用第8页一化学致癌机制前致癌物终致癌物细胞含错配碱基细胞死亡不分化癌分化肿瘤致癌物-DNA加合物引发细胞正常细胞活化转移DNA结合修复DNA复制错配修复失败DNA修复促长进展外源化学物致癌作用第9页二、化学致癌物分类IARC将化学物对人类致癌性资料(流行病学调查和病例汇报)和对试验动物致癌性资料分为四级（，878）：组1，对人类是致癌物。对人类致癌性证据充分者属于本组。87组2，对人类是很可能或可能致癌物。又分为两组，即组2A和组2B。

组2A，对人类很可能(probably)是致癌物，指对人类致癌性证据有限，对试验动物致癌性证据充分。63

组2B，对人类是可能(possible)致癌物，指对人类致癌性证据有限，对试验动物致癌性证据并不充分；或指对人类致癌性证据不足，对试验动物致癌性证据充分。234组3，现有证据不能对人类致癌性进行分类。493组4，对人类可能是非致癌物。1外源化学物致癌作用第10页依据致癌机制分类

1.遗传毒性致癌genotoxiccarcinogens直接致癌物间接致癌物无机致癌物2.非遗传毒性致癌non-genotoxiccarcinogens促长剂●激素调控剂细胞毒剂●过氧化物酶体增殖剂免疫抑制剂●固态物质第二节化学致癌物分类外源化学物致癌作用第11页一、用于致癌物筛选短期试验（一）致突变试验：①基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验(Ames试验);②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;③原发性DNA损伤：DNA加合物，链断裂，DNA修复诱导(细菌SOS反应，大鼠肝UDS诱导)，SCE试验；④体外细胞转化：叙利亚地鼠胚胎细胞，Balb/c3T3细胞。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第12页一、用于致癌物筛选短期试验：（二）哺乳动物短期致癌试验：哺乳动物短期致癌试验又称为有限体内试验，指时间有限(数月)，靶器官有限。较受重视短期致癌试验有以下四种：1．小鼠皮肤肿瘤诱发试验：于小鼠皮肤局部连续涂抹受试物，以观察皮肤乳头瘤和癌发生，普通20周可结束试验，较敏感小鼠为SENCAR小鼠。此试验也可设计为检测受试物引发活性或促长活性。经典引发剂为致癌性多环芳烃，促长剂为佛波醇酯(TPA)。2．小鼠肺瘤诱发试验：染毒路径惯用腹腔注射，也可灌胃或吸入，普通30周可结束试验，观察肺肿瘤发生。较敏感小鼠为A系小鼠。此试验也可设计)b检测受试物引发活性或促长活性。经典引发剂为乌拉坦，促长剂为二丁基经基甲苯(BHT)。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第13页3．大鼠肝转化灶诱发试验。对大鼠进行肝大部切除术后，给以受试物，普通可在8～14周结束试验，观察肝转化灶生成。肝转化灶是癌前病变，有γ-谷氨酰转肽酶活性升高，G6P酶和ATP酶活性降低，以及铁摄取能力降低。转化灶可用组织化学或免疫化学方法判定。此试验也可设计为检测受试物引发活性或促长活性。经典引发剂为二乙基亚硝胺(DEN)，促长剂为苯巴比妥(PB)。4．雌性大鼠乳腺癌诱发试验，普通可用SD大鼠(或Wistar大鼠)，试验周期为6个月。此四个试验不是成组试验，应依据受试物特点选择使用。此四个试验任一试验得到阳性结果意义与长久动物致癌试验相同，但阴性结果并不能排除受试物致癌性。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第14页一、用于致癌物筛选短期试验：（二）哺乳动物短期致癌试验：何时应考虑进行致癌性评价：①人体可能长久暴露于该化学物；②该化学物或其代谢物化学结构与已知致癌物相同；③重复染毒毒性试验提醒该化学物可能产生癌前病变。如在3种遗传毒理学短期试验均得到阳性结果，可预测为遗传毒性致癌物；如在3种遗传毒理学短期试验均得到阴性结果，可预测为非遗传毒性非致癌物；如经5种遗传毒理学短期试验仍不能预测其致癌性化学品，应优先进行哺乳动物致癌试验。

第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第15页ICH(1995)依据已知危险原因、确定适应症和用药时间，提出以下进行新药致癌性研究范围，防止无须要试验。①临床上连续应用6个月以上药品；对慢性或复发性疾病需间断性长久重复治疗药品；造成长久暴露给药系统。②已知属于对人含有潜在致癌性同类化合物；构效关系提醒含有致癌危险性物质,长久毒性试验发觉癌前病变原型或代谢产物在组织内长久蓄积，引发局部组织反应或其它病理生理反应物质。③含有遗传毒性物质往往含有致癌性，如拟长久使用，应进行慢性毒性试验(1年)，检测早期致癌反应。④拟用于病人预期寿命少于3年药品无须进行致癌试验，如肿瘤治疗药等。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第16页⑤局部使用吸收很差药品无须进行经口致癌试验。⑥已含有致癌性资料药品各种酸、碱、盐应提供其在药品动力学、药效学或安全性方面没有显著改变证据，对于酯和复杂衍生物在确定是否需要进行致癌试验时也应有类似资料，并应个案讨论。⑦基本作为替换治疗内源性物质不需要进行致癌试验。但对生物技术制品，以下情况可考虑进行致癌试验：生物学作用显著不一样于天然对应物质制品；结构显著不一样于天然对应物质制品；在人体引发局部或全身浓度显著增加制品。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第17页第三节观察化学毒物致癌作用基本方法二、哺乳动物长久致癌试验：（一）试验动物

物种和品系：要求用两种试验动物，常规选取大鼠和小鼠，也可用仓鼠。啮齿类动物对多数致癌物易感性较高，寿命相对较短，费用也较低，生理和病理学资料较完备，所以使用最广泛。在选择品系时应选择较敏感、自发肿瘤率低、生活力强及寿命较长品系。性别：为靠近人类情况，应使用同等数量雌雄两种性别动物。年纪：使用刚断乳动物，以确保有足够长染毒和发生癌症时间，而且幼年动物解毒酶及免疫系统还未完善，对致癌作用比较敏感。外源化学物致癌作用第18页（二）剂量选择和动物数量

致癌试验普通设三个试验组。美国NCI推荐以最大耐受剂量(MTD)为高剂量。最大耐受剂量是由90天毒性试验来确定，此剂量应使动物体重减轻不超出对照组10％，而且不引发死亡及造成缩短寿命中毒症状或病理损伤。ICH(1995)提出，高剂量选择能够依据：①毒性终点，即最大耐受剂量(MTD);②药代动力学终点，啮齿动物血浆AUC(时量曲线下面积)为人25倍；③选择吸收饱和剂量;④药效学终点，不应产生生理学和内稳态紊乱;⑤最大可行剂量，受试物在饲料中最高含量为5％。限制剂量为1500mg／(kg体重·d)。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第19页（二）剂量选择和动物数量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1/2或1/3。低剂量组应不影响动物正常生长、发育和寿命，即不产生任何毒性效应。但低剂量组应高于人接触剂量，普通不低于高剂量10％。中剂量组介于高、低剂量之间，如有可能按受试物毒物动力学性质来确定。对照组除不给受试物外，其它条件均与试验组相同。同时应设阴性(溶剂或赋形剂)对照组。必要时可设阳性对照组，阳性致癌物最好与受试物化学结构相近。动物数量：每组最少有雌雄各50只动物，希望在出现第一个肿瘤时，每组还有不少于25只动物。

第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第20页第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第21页（三）染毒路径

经口染毒是将受试物给予试验动物惯用路径，普通把受试物掺人饲料或饮水中连续给予动物(5～7天/周)。若掺入后适口性不良，可用灌胃法。掺入浓度要定时监测，观察其均匀性和稳定性，掺入浓度普通不超出5％。经皮染毒，涂敷受试物面积普通不少于动物体表总面积10％。必须确保受试物与皮肤良好接触，并预防动物舔食。天天涂抹一次，每七天3～7次。吸入染毒，天天染毒4小时，每七天5～7天。染毒柜内受试物浓度应定时或连续监测，其分布应均匀、恒定。其它注射路径可依据需要采取。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第22页（四）试验期限ICH(1997)提议参考下面几条准则：(1)普通情况下，试验期限小鼠和仓鼠应为18个月，大鼠为24个月；然而对于一些生命期较长或自发肿瘤率低动物品系，小鼠和仓鼠可连续24个月，大鼠可连续30个月。(2)当最低剂量组或对照组存活动物只有25％时，也能够结束试验，对于有显著性别差异试验，则试验结束时间对不一样性别应有所不一样，在某种情况下因显著毒性作用，只造成高剂量组动物过早死亡，此时不应结束试验。一个合格阴性对照试验应符合以下标准：①因自溶、同类自食，或因管理问题所造成动物损失在任何一组都不能高于10％。②小鼠和仓鼠在18个月，大鼠在24个月时各组存活动物不能少于50％。第三节观察化学毒物致癌作用基本方法外源化学物致癌作用第23页（五）观察和结果分析1．普通观察天天观察受试动物一次，主要观察其外表、活动、摄食情况等。在试验最初三个月每七天称体重一次，以后每两周称体重一次。经饲料或饮水给以受试物时，应统计食物消耗量或饮水量，以计算受试物摄入量。观察时要注意有没有肿瘤出现、肿瘤出现时间及死亡时间。老年动物多病易死，应加强巡视，预防动物死亡后未及时体检，发生尸体组织自溶。2．病理检