第八章-外源化学物致癌作用课件.ppt

1、1第八章第八章 外源化学物致癌作用外源化学物致癌作用2肿瘤是一类严重危害人类生命健康的疾病肿瘤是一类严重危害人类生命健康的疾病v恶性肿瘤已成为人类死亡的第一位或第二位原因，每年全世界约有700万人死于癌症 v恶性肿瘤在我国各种死因中排列第二位3 肿瘤（肿瘤（tumor,neoplasmtumor,neoplasm）：有分裂潜能的细胞受致癌因素作用后有分裂潜能的细胞受致癌因素作用后发生恶性转化和克隆性增生所形成的新发生恶性转化和克隆性增生所形成的新生物。生物。肿瘤肿瘤良性良性肿瘤肿瘤恶性恶性肿瘤肿瘤癌癌肉瘤肉瘤毒理学中毒理学中“癌癌”的概念的概念第一节第一节 概述概述4 恶性肿瘤：恶性肿瘤：癌（

2、癌（carcinomacarcinoma）:上皮细胞来源的上皮细胞来源的恶性肿瘤称为癌；如胃癌、肝癌、肺癌、恶性肿瘤称为癌；如胃癌、肝癌、肺癌、乳腺癌等。乳腺癌等。肉瘤（肉瘤（sarcomasarcoma）:由间质细胞来源由间质细胞来源的恶性肿瘤称为肉瘤；如平滑肌肉瘤、的恶性肿瘤称为肉瘤；如平滑肌肉瘤、脂肪肉瘤、血管肉瘤等。脂肪肉瘤、血管肉瘤等。5基底膜毛细血管转移瘤粘附在肝脏毛细血管壁外渗上皮细胞中的良性肿瘤结缔组织穿透基底膜侵入毛细血管向毛细血管壁外渗出增殖形成转移瘤1/10006癌的主要特点 不死性不死性 迁移性迁移性 失去接触抑制失去接触抑制v 接触抑制(contact inhibit

3、ion)是指细胞在生长过程中达到相互接触时停止分裂的现象，1954年，由艾伯克龙比(Aberchrombie)等首先发现。7癌细胞的生理特征 细胞周期失控细胞周期失控 具有迁移性具有迁移性 接触抑制丧失接触抑制丧失（接触抑制：细胞在生长过程中达到相互接触时停止分裂的现象）定着依赖性丧失定着依赖性丧失(正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活，称为定着依赖性anchorage dependence/贴壁依赖性，肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼脂、甲基纤维素等支撑物上生长。)去分化现象去分化现象 （是指一种已经分化或部分分化的成熟细胞反向褪去成熟细胞的特征，成

4、为了一个分化程度较低的细胞。）对生长因子需要量降低对生长因子需要量降低 代谢旺盛代谢旺盛 蛋白质合成及分解代谢都增强蛋白质合成及分解代谢都增强 线粒体功能障碍线粒体功能障碍 8肿瘤的发生过程肿瘤的发生过程是机体与环境之间发生复杂的、动态是机体与环境之间发生复杂的、动态的交互作用的过程的交互作用的过程。机体因素机体因素-遗传易感性、健康状况、心理因素遗传易感性、健康状况、心理因素 环境因素环境因素-食物、环境污染、职业和生活方式（如饮食物、环境污染、职业和生活方式（如饮食习惯、吸烟等）、社会因素食习惯、吸烟等）、社会因素 一般估计，一般估计，80%-90%80%-90%的人类肿瘤与环境有关，其中

5、的人类肿瘤与环境有关，其中主要主要是化学因素。是化学因素。肿瘤是可以预防的肿瘤是可以预防的，要降低其发生率，要降低其发生率，首先首先必须认识、必须认识、鉴定鉴定化学致癌因素和有害的生活方式化学致癌因素和有害的生活方式，阐明其作用机理，阐明其作用机理，然后采取措施，加以防治。然后采取措施，加以防治。91775年，英国医师年，英国医师Percivall Pott报道阴囊癌，报道阴囊癌，推测推测致癌物致癌物是煤焦油和烟炱是煤焦油和烟炱。首例化学致癌报道首例化学致癌报道10化学致癌物（化学致癌物（chemical carcinogen）能引起动物和人类肿瘤、增加其发病率或死亡率的化合物。例如，黄曲霉毒

6、素，苯并（a）芘及苯等。化学致癌作用化学致癌作用（chemical carcinogenesis）指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展成为肿瘤的过程。11第二节第二节 化学致癌过程化学致癌过程 12一、细胞癌变的多阶段学说一、细胞癌变的多阶段学说 肿瘤的发生肿瘤的发生是一个是一个长期的、多阶段、多基因改变长期的、多阶段、多基因改变的过程，具有的过程，具有多基因控制多基因控制和和多因素调节多因素调节的复杂性。的复杂性。人类人类有些有些癌症潜伏期癌症潜伏期15-2015-20年，动物诱导癌症出现需年，动物诱导癌症出现需1-21-2周或周或2-122-12月。月。引发阶段（引发阶段（ini

7、tiation)促长阶段促长阶段(promotion)进展阶段进展阶段(progression)癌基因、抑癌基因、细胞周期调节基因、细胞凋亡基因等。癌基因、抑癌基因、细胞周期调节基因、细胞凋亡基因等。13 引发阶段（引发阶段（initiation）n 是指在是指在化学致癌物作用化学致癌物作用下下，发生基因突变或表观遗传发生基因突变或表观遗传变异，导致异常增生的变异，导致异常增生的单个单个克隆癌细胞的生成，克隆癌细胞的生成，即成即成为为突变细胞突变细胞或称为或称为活动细胞活动细胞，从而引发致癌过程。，从而引发致癌过程。n 具有引发作用的化学物质称为具有引发作用的化学物质称为引发剂引发剂或或启动剂

8、启动剂。n 特点：特点：化学致癌作用的第一步，将正常细胞转变为肿瘤细胞化学致癌作用的第一步，将正常细胞转变为肿瘤细胞的起始步骤。的起始步骤。通常是通常是相对迅速相对迅速的过程的过程 启动作用是启动作用是不可逆不可逆的，它对的，它对DNADNA的损伤是的损伤是细微的细微的，很，很可能仅仅是转换、颠换、小缺失等基因突变。可能仅仅是转换、颠换、小缺失等基因突变。细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说14 不可逆不可逆 经引发的经引发的“干细胞干细胞”在形态学上无法识别在形态学上无法识别 对外源性化学物质和其他化学因素敏感对外源性化学物质和其他化学因素敏感 存在自发的引发作用存在自发的引发作用(内源

9、性）内源性）剂量剂量-反应关系良好，但很难确定阈值反应关系良好，但很难确定阈值 需经细胞分裂需经细胞分裂“固定突变固定突变”引发作用必须发生在促长作用之前，引发作用必须发生在促长作用之前，“纯纯”引发作用在引发作用在无促长时不导致肿瘤无促长时不导致肿瘤，引发剂的强度以促长阶段后发生，引发剂的强度以促长阶段后发生的癌前病变来定量的癌前病变来定量引发阶段的主要特征引发阶段的主要特征 细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说15促长阶段（促长阶段（promotion）化学致癌作用的第二阶段，化学致癌作用的第二阶段，是指促进引发形成肿瘤细是指促进引发形成肿瘤细胞胞分裂生长分裂生长的过程。的过程。促长剂

10、促长剂:具有促长作用的化学物质。具有促长作用的化学物质。特点：特点：引发剂作用后引发剂作用后，促癌物的作用是，促癌物的作用是长期的、慢性的长期的、慢性的，才，才能引起肿瘤。能引起肿瘤。促长促长剂的剂的作用作用相对短暂相对短暂，是，是可逆的可逆的，它有物种特异性，它有物种特异性，并有一定的并有一定的阈值阈值，低于阈值剂量，即不起促进作用。，低于阈值剂量，即不起促进作用。促长作用选择性地启动促长作用选择性地启动细胞增殖细胞增殖或或细胞凋亡相对减少细胞凋亡相对减少，从而实现克隆扩展。从而实现克隆扩展。细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说16促长阶段的主要特征促长阶段的主要特征 促长在早期阶段的改

11、变是促长在早期阶段的改变是可逆可逆的的 促长剂通常是促长剂通常是非致突变物非致突变物，本身没有或仅有微弱本身没有或仅有微弱的致癌作用，的致癌作用，需要需要持续和反复暴露持续和反复暴露才能维持促长才能维持促长细胞群细胞群，即刺激细胞分裂，形成肿瘤。，即刺激细胞分裂，形成肿瘤。促长剂的有效性仅出现在促长剂的有效性仅出现在引发作用之后引发作用之后，促长剂，促长剂的相对强度以能否有效地扩大引发细胞群来确定的相对强度以能否有效地扩大引发细胞群来确定 只有促长剂只有促长剂的慢性作用，而没有引发剂作用也的慢性作用，而没有引发剂作用也不不会引起肿瘤。会引起肿瘤。内源性促长剂可起内源性促长剂可起“自发自发”促长

12、作用促长作用 剂量剂量-反应显示有可测定的反应显示有可测定的阈值阈值 对饮食和激素等因素敏感对饮食和激素等因素敏感细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说进展阶段（进展阶段（progression）n 化学致癌第三阶段，是指在肿瘤形成过程中，在促化学致癌第三阶段，是指在肿瘤形成过程中，在促长之中或之后，长之中或之后，突变细胞突变细胞表现出表现出不可逆不可逆的遗传学改的遗传学改变变，其标志为：其标志为：遗传不稳定性增加和恶性转化。遗传不稳定性增加和恶性转化。突突变细胞在形态、功能、代谢和行为方面变细胞在形态、功能、代谢和行为方面表现出肿瘤表现出肿瘤的特征的特征：如生长加速、侵袭性、转移能力及生化

13、、如生长加速、侵袭性、转移能力及生化、免疫性能改变。免疫性能改变。n 进展阶段进展阶段：是指由良性肿瘤变为恶性肿瘤，并进一是指由良性肿瘤变为恶性肿瘤，并进一步演变为更具恶性表型或具有侵袭特征的肿瘤过程，步演变为更具恶性表型或具有侵袭特征的肿瘤过程，主要表现为自主性和异质性增加，生长速度、侵袭主要表现为自主性和异质性增加，生长速度、侵袭性加强等恶性特征。性加强等恶性特征。n 当细胞开始失去维持核型稳定的能力并出现染色体当细胞开始失去维持核型稳定的能力并出现染色体畸变时，进入进展阶段。畸变时，进入进展阶段。细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说18 进展阶段的主要特征进展阶段的主要特征 不可逆不

14、可逆 核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态核型不稳定性导致细胞基因组结构的形态学改变学改变、染色体异常、染色体异常 进展的早期阶段对环境因素敏感进展的早期阶段对环境因素敏感 观察到良性或恶性肿瘤观察到良性或恶性肿瘤 进展剂使已促长细胞进入该阶段进展剂使已促长细胞进入该阶段细胞癌变的多阶段学说细胞癌变的多阶段学说19正常细胞单个突变细胞：生长受限引发促长剂解除生长受限大的克隆细胞群可能发生进一步突变20二甲基苯蒽二甲基苯蒽佛波醇酯佛波醇酯p-53 抑癌基因抑癌基因二甲基苯蒽二甲基苯蒽佛波醇酯佛波醇酯p-53 抑癌基因抑癌基因H-ras原癌基因原癌基因22二、遗传易感性与化学致癌二、遗传易感性与化

15、学致癌 n 肿瘤的发生是肿瘤的发生是环境环境致癌因素致癌因素的作用与的作用与个体遗传易感性个体遗传易感性共同决定的，个体的遗传易感性又是由共同决定的，个体的遗传易感性又是由特定特定基因的遗基因的遗传多态性传多态性（代谢酶代谢酶基因多态性基因多态性、DNA修复酶修复酶基因多态基因多态性性）决定的，基因的遗传多态性的分子基础是决定的，基因的遗传多态性的分子基础是单核苷单核苷酸多态性酸多态性SNP。SNP：single nucleotide polymorphism,单核苷酸多态性单核苷酸多态性 24第三节第三节 化学致癌机制化学致癌机制25 体细胞突变学说体细胞突变学说（遗传损失机制学说）（遗传损

16、失机制学说）：即造成即造成DNADNA损伤损伤，这种损伤可以，这种损伤可以通过细胞通过细胞分裂传给后代分裂传给后代，引发肿瘤的遗传毒性机制引发肿瘤的遗传毒性机制 非突变致癌学说非突变致癌学说：即对：即对DNADNA以外靶分子作以外靶分子作用的非遗传毒性机制用的非遗传毒性机制化学致癌机制分为：化学致癌机制分为：26体细胞突变学说理论的证据：体细胞突变学说理论的证据：1.1.致癌物代谢活化后生成的致癌物代谢活化后生成的DNADNA加合物诱导基因发生突变；加合物诱导基因发生突变；2.2.大多数致癌物在致突变实验中呈阳性；大多数致癌物在致突变实验中呈阳性；3.DNA3.DNA修复缺陷可以导致肿瘤发生；

17、修复缺陷可以导致肿瘤发生；4.4.在许多肿瘤组织中发生染色体畸变或基因组不稳定在许多肿瘤组织中发生染色体畸变或基因组不稳定5.5.肿瘤细胞来源于单肿瘤细胞来源于单个突变个突变细胞克隆；细胞克隆；6.6.癌基因的突变及抑癌基因突变或缺失在肿瘤细胞中普遍癌基因的突变及抑癌基因突变或缺失在肿瘤细胞中普遍存在，而且突变的基因型可传递给子代细胞。存在，而且突变的基因型可传递给子代细胞。从本质上说，从本质上说，肿瘤是细胞中多基因突变累积的结果。肿瘤是细胞中多基因突变累积的结果。一、体细胞突变学说一、体细胞突变学说27（一）（一）DNA加合物（加合物（DNA adduct)n 致癌物致癌物多数具有遗传毒性，

18、具有遗传毒性的致癌物一般都是多数具有遗传毒性，具有遗传毒性的致癌物一般都是亲电子剂亲电子剂n 亲电剂亲电剂+DNA亲核物亲核物DNA加合物加合物DNA损伤损伤部分细胞恶部分细胞恶性转化性转化肿瘤肿瘤n DNA加合物加合物在化学致癌作用过程中起到在化学致癌作用过程中起到关键作用，是引起肿关键作用，是引起肿瘤的直接原因之一瘤的直接原因之一，可作为人类接触环境污染物的可作为人类接触环境污染物的生物学生物学标志。标志。（接触标志物接触标志物&效应标志物效应标志物）28（二）原癌基因、癌基因及抑癌基因（二）原癌基因、癌基因及抑癌基因1.1.原癌基因（原癌基因（pro-oncogene）：）：指机体内正常

19、细胞所具有的指机体内正常细胞所具有的能致癌能致癌的的遗传信息遗传信息。即癌基因的原型。即癌基因的原型。正常情况下呈静止状态正常情况下呈静止状态，对细胞无害且具有重，对细胞无害且具有重要生物学功能（调控细胞生长分化，促进细胞要生物学功能（调控细胞生长分化，促进细胞分裂、增殖等）。分裂、增殖等）。29一些原癌基因 原癌基因原癌基因 功能功能 相关肿瘤相关肿瘤 sis 生长因子生长因子 Erwing网瘤网瘤 erb-B 受体酪氨酸激酶，受体酪氨酸激酶，EGF受体受体 星形细胞瘤、星形细胞瘤、卵巢癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、唾腺癌肺癌、胃癌、唾腺癌 ras G-蛋白蛋白 肺癌、结肠癌、膀胱癌等肺癌、结肠癌

20、、膀胱癌等 src 非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶 罗氏肉瘤罗氏肉瘤 Abl-1 非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶 慢性髓性白血病慢性髓性白血病 raf MAPKKK，丝氨酸，丝氨酸/苏氨酸激酶苏氨酸激酶 腮腺肿瘤腮腺肿瘤 302.2.癌基因（癌基因（oncogeneoncogene）：）：n 是指是指一类具有一类具有诱发恶性转化诱发恶性转化能力的潜在基因（能力的潜在基因（在自在自然或实验条件下然或实验条件下）。）。1 1）它们是化学致癌物作用的主要）它们是化学致癌物作用的主要靶分子靶分子 2 2）在）在细胞癌变细胞癌变过程中起关键作用过程中起关键作用 3 3）实质上是一类实质上是一类被激活

21、的基因被激活的基因，所指导合成的蛋，所指导合成的蛋白质能够促成白质能够促成细胞恶性表型细胞恶性表型的形成的形成n 已经发现的癌基因有已经发现的癌基因有100100多种多种致癌物致癌物 原癌基因原癌基因 癌基因癌基因 癌变癌变点突变点突变31 己知的细胞己知的细胞癌基因癌基因分为下列分为下列四类四类:1 1 蛋白激酶类蛋白激酶类2 2 信息传递蛋白类信息传递蛋白类3 3 生长因子及其受体类生长因子及其受体类4 4 核内蛋白类核内蛋白类323.抑癌基因抑癌基因（anti-oncogene）：）：n 是正常细胞分裂是正常细胞分裂、生长生长、增殖、增殖的的负性调节因子负性调节因子，其编码的蛋白质能够降

22、低或抑制细胞分裂活性。其编码的蛋白质能够降低或抑制细胞分裂活性。或称为或称为抗癌基因抗癌基因(anti-oncogene)肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因（tumor suppressor gene）n 抑抑癌癌基因基因失活失活肿瘤细胞增殖失控。肿瘤细胞增殖失控。n 遗传毒性致癌物主要通过：遗传毒性致癌物主要通过：致癌物致癌物原癌基因原癌基因 癌基因癌基因致癌物致癌物抑癌基因抑癌基因 抑癌基因失活抑癌基因失活突变突变突变突变肿瘤形成肿瘤形成33抑癌基因主要有以下功能抑癌基因主要有以下功能:(1)(1)诱导终末分化诱导终末分化(2)(2)维持基因稳定维持基因稳定(3)(3)触发衰老，诱导细胞程序性死亡触

23、发衰老，诱导细胞程序性死亡(4)(4)调节细胞生长调节细胞生长 (5)(5)抑制蛋白酶活性抑制蛋白酶活性(6)(6)改变改变DNADNA甲基化酶活性甲基化酶活性(7)(7)调节组织蛋白酶活性调节组织蛋白酶活性(8)(8)调节血管形成调节血管形成(9)(9)促进细胞间联系促进细胞间联系 34一些抑癌基因及其功能 抑癌基因抑癌基因 功功 能能 相关肿瘤相关肿瘤Rb 转录调节因子转录调节因子 RB、成骨肉瘤、胃癌、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、结肠癌、乳癌、结肠癌 P53 转录调节因子转录调节因子 星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、星状细胞瘤、胶质母细胞瘤、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、结肠癌、乳癌、成骨肉瘤、

24、SCLCWT 负调控转录因子负调控转录因子 WT、横纹肌肉瘤、肺癌、横纹肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤膀胱癌、乳癌、肝母细胞瘤NF-1 GAP，神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、神经纤维瘤、嗜铬细胞瘤、ras GTP酶激活因子酶激活因子 雪旺氏细胞瘤、神经纤维瘤雪旺氏细胞瘤、神经纤维瘤DCC 细胞粘附分子细胞粘附分子 直肠癌直肠癌 p21 CDK抑制因子抑制因子 前列腺癌前列腺癌人类肿瘤中人类肿瘤中50%以上以上存在存在p53基因异常基因异常35（三）（三）DNA修复与化学致癌修复与化学致癌 正确修复正确修复：受损的受损的DNA完全回复原有的结构与功完全回复原有的结构与功能，不发生突变能，不发生

25、突变（无差错无差错修复）修复）错误修复错误修复：经修复的经修复的DNA部分仍可能在结构和功部分仍可能在结构和功能上存在缺陷，细胞虽能生存，但出现突变能上存在缺陷，细胞虽能生存，但出现突变（“易易错错”修复）修复）DNA损伤损伤-错误错误修复修复-DNA突变突变-肿瘤肿瘤36二、非突变致癌机制二、非突变致癌机制(表观遗传致癌学说表观遗传致癌学说)在正常体细胞转变为癌细胞过程中，有时基因结构即在正常体细胞转变为癌细胞过程中，有时基因结构即DNADNA序列并未改变，而发生了序列并未改变，而发生了基因外基因外的一些变化，这些的一些变化，这些变化变化影响基因调控影响基因调控，使基因出现不正常的关闭和开放

26、。，使基因出现不正常的关闭和开放。表观遗传学（表观遗传学（epigenetics）是研究从基因演绎为表型的是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。过程和机制的一门新兴的遗传学分支。表观遗传表观遗传信息提供何时、何地以及如何应用遗传信息的信息提供何时、何地以及如何应用遗传信息的指令，在时空顺序上控制基因的表达，指令，在时空顺序上控制基因的表达，它不涉及它不涉及DNADNA序序列的改变，但又可以通过细胞分裂遗传给子代细胞列的改变，但又可以通过细胞分裂遗传给子代细胞。表观遗传修饰网络包括：表观遗传修饰网络包括：DNA甲基化甲基化 组蛋白修饰组蛋白修饰 染色质重塑染色质重塑 非编码非

27、编码RNA非突变致癌机制非突变致癌机制(表观遗传致癌学说表观遗传致癌学说)包括：包括：表观遗传调控失常致癌表观遗传调控失常致癌 细胞异常增生致癌细胞异常增生致癌 内分泌激素失内分泌激素失衡衡致癌致癌 免疫抑制致癌免疫抑制致癌 过氧化酶体增殖剂激活受体过氧化酶体增殖剂激活受体PPARPPAR39第三节第三节 化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件一、基因突变一、基因突变二、端粒调控与细胞永生化二、端粒调控与细胞永生化三、细胞周期调控紊乱三、细胞周期调控紊乱四、细胞凋亡与肿瘤发生四、细胞凋亡与肿瘤发生40一、基因突变一、基因突变癌基因癌基因抑癌基因抑癌基因DNADNA修复酶基因修复酶基因细胞

28、凋亡调控基因细胞凋亡调控基因维持基因组稳定的基因维持基因组稳定的基因这些基因的突变与肿瘤的发生密切相关这些基因的突变与肿瘤的发生密切相关化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件41二、端粒调控与细胞永生化二、端粒调控与细胞永生化n端粒（端粒（telomere)telomere)：真核染色体的末端结构，为真核染色体的末端结构，为一特定的一特定的DNA-DNA-蛋白质复合体结构。蛋白质复合体结构。随细胞分裂逐渐随细胞分裂逐渐缩短。缩短。n端粒酶端粒酶(telomerase)(telomerase)：一种反转录酶，由一种反转录酶，由蛋白质蛋白质和和RNARNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中两部分

29、组成核糖蛋白复合体，其中RNARNA是一段是一段模板序列，指导合成端粒模板序列，指导合成端粒DNADNA的重复序列片段。的重复序列片段。端端粒酶被激活，可使细胞不断增值分裂成为永生化细粒酶被激活，可使细胞不断增值分裂成为永生化细胞。胞。n端粒酶的活化端粒酶的活化维持了维持了端粒缩短和延伸端粒缩短和延伸的的动态平衡动态平衡。如端粒丢失，削弱染色体的稳定性及其功能，进而如端粒丢失，削弱染色体的稳定性及其功能，进而影响细胞活力。影响细胞活力。化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件42原代培养的人上皮细胞在体外分裂原代培养的人上皮细胞在体外分裂40-6040-60次后就停止次后就停止生长，进入老

30、化阶段生长，进入老化阶段M1M1期，如此时细胞内的抑癌基期，如此时细胞内的抑癌基因因p53p53和和RbRb失活，细胞就能暂时逃脱老化的威胁而继失活，细胞就能暂时逃脱老化的威胁而继续分裂，续分裂，但但端粒是随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短端粒是随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短，这，这些细胞最终进入以死亡为特征的些细胞最终进入以死亡为特征的M2M2期，如此时端粒期，如此时端粒酶被激活，细胞就获得了不断增生分裂的能力而成酶被激活，细胞就获得了不断增生分裂的能力而成为永生化细胞。为永生化细胞。端粒假说：端粒假说：抑癌基因抑癌基因p53p53和和RbRb的失活的失活以及以及端粒酶的激端粒酶的激活活是是

31、细胞获得永生化的必要条件细胞获得永生化的必要条件化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件43端粒酶端粒酶的的意义意义 寻找端粒酶抑制剂，为寻找端粒酶抑制剂，为抗抗肿瘤治疗提供新肿瘤治疗提供新药物药物 寻找端粒酶激活剂，为维持细胞活力和阻寻找端粒酶激活剂，为维持细胞活力和阻止细胞衰老开拓新途径止细胞衰老开拓新途径化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件44三、细胞周期调控紊乱三、细胞周期调控紊乱n细胞增生过程由细胞周期（细胞增生过程由细胞周期（cell cyclecell cycle）来完成。）来完成。n细胞周期分为细胞周期分为G1 S G2 MG1 S G2 Mn细胞周期调控的核心成员

32、：细胞周期素（细胞周期调控的核心成员：细胞周期素（cyclincyclin）、）、细胞周期素依赖性蛋白激酶（细胞周期素依赖性蛋白激酶（CDK)CDK)和和CDKCDK的抑制性蛋的抑制性蛋白（白（CDKI)CDKI)n细胞周期调控依赖两大机制：细胞周期细胞周期调控依赖两大机制：细胞周期驱动驱动机制机制 细胞周期细胞周期监控监控机制机制化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件45n细胞周期监控包括：细胞周期监控包括：DNADNA损伤感应、细胞生长阻滞、损伤感应、细胞生长阻滞、DNADNA修复和细胞凋亡启动。修复和细胞凋亡启动。n如果细胞周期调控的某些重要因子功能障碍，细如果细胞周期调控的某些重

33、要因子功能障碍，细胞周期的胞周期的驱动力驱动力增强增强，并使正常的，并使正常的监控能力下降监控能力下降，就造成细胞周期调控失常，细胞进入失控性生长阶就造成细胞周期调控失常，细胞进入失控性生长阶段。段。n注意：注意：某些癌基因或抑癌基因也是细胞周期调控某些癌基因或抑癌基因也是细胞周期调控过程的重要成分，如过程的重要成分，如p53p53、RbRb、p21p21、p16p16等等化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件46四、四、细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosis）与肿瘤与肿瘤 细胞凋亡细胞凋亡是细胞在一定的生理或病理条件下，是细胞在一定的生理或病理条件下，受内在遗传因素的控制自动结束生命的

34、过程，是一受内在遗传因素的控制自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程。它是机体为了清除多余的、有种自然的生理过程。它是机体为了清除多余的、有害的、已经完成使命的细胞，维持机体的稳态所启害的、已经完成使命的细胞，维持机体的稳态所启动的系统。动的系统。细胞凋亡的调控机制：细胞凋亡的调控机制：促进凋亡促进凋亡:如如p53,Rb,p16,Baxp53,Rb,p16,Bax 抑制凋亡抑制凋亡:如如c-Myc,Ras,Src,Bcl-2c-Myc,Ras,Src,Bcl-2n正常凋亡过程受到干扰，本该清除的细胞保留下来，受损正常凋亡过程受到干扰，本该清除的细胞保留下来，受损细胞中携带的突变得以固定和传递

35、。细胞中携带的突变得以固定和传递。n如果某些药物可诱导细胞凋亡也为如果某些药物可诱导细胞凋亡也为肿瘤治疗肿瘤治疗提供了一个方提供了一个方向。向。如如 砒霜，我国学者应用治疗早幼粒细胞白血病砒霜，我国学者应用治疗早幼粒细胞白血病APL获获得成功，其重要机制就是诱导细胞凋亡。得成功，其重要机制就是诱导细胞凋亡。化学致癌相关的分子事件化学致癌相关的分子事件47第四节第四节 化学致癌物的分类化学致癌物的分类48一、根据对人和动物的致癌性分类一、根据对人和动物的致癌性分类 国际癌症研究中心（国际癌症研究中心（IARCIARC）根据对人类研）根据对人类研究资料、动物资料和遗传毒理学资料，将究资料、动物资料

36、和遗传毒理学资料，将致癌因素分为四类致癌因素分为四类：n 组组1:1:对人类是致癌物对人类是致癌物（107107种）种）对人类致癌性证据充分属于对人类致癌性证据充分属于本组本组 n 组组2 2：对人类是很可能或可能致癌物：对人类是很可能或可能致癌物 组组2A2A：对人类很可能是致癌物对人类很可能是致癌物（5858种）种）对人类致癌性证据对人类致癌性证据有限有限，对实验动物致癌性证据，对实验动物致癌性证据充分充分 组组2B2B：对人类是可能对人类是可能的的致癌物致癌物（24249 9种）种）对人类致癌性证对人类致癌性证据据有限有限，对实验动物致癌性证据并，对实验动物致癌性证据并不充分不充分；或指

37、对人类致癌；或指对人类致癌性证据性证据不足不足，对实验动物致癌性证据，对实验动物致癌性证据充分充分。n 组组3 3：可疑对人类致癌：可疑对人类致癌（512512种）现有证据不能对人类致癌性种）现有证据不能对人类致癌性进行分类进行分类n 组组4 4：对人类可能是非致癌物对人类可能是非致癌物（1 1种）种）己内酰胺己内酰胺49二、按化学致癌二、按化学致癌作用模式作用模式分类分类 n根据化学致癌物引起癌变的机制，分为：根据化学致癌物引起癌变的机制，分为：直接致癌物（直接致癌物（direct acting carcinogendirect acting carcinogen）间接致癌物（间接致癌物（i

38、ndirect acting carcinogenindirect acting carcinogen）促癌剂（促癌剂（tumor promotin agenttumor promotin agent）1 1）直接致癌物：直接致癌物：本身直接具有致癌作用，在体内本身直接具有致癌作用，在体内不需代不需代谢活化谢活化即可致癌。即可致癌。如各种烷化剂，大多为亲电子反应物。如各种烷化剂，大多为亲电子反应物。以及内酯类、氮芥、铂的配位络合物；金属镍、铬、镉、以及内酯类、氮芥、铂的配位络合物；金属镍、铬、镉、砷、钛或其盐类砷、钛或其盐类2 2）间接致癌物：间接致癌物：本身不直接致癌，必须在体内本身不直接致

39、癌，必须在体内经代谢活经代谢活化化，所形成的代谢产物具有致癌作用。如多环芳烃、芳香，所形成的代谢产物具有致癌作用。如多环芳烃、芳香胺类胺类3 3）促癌剂：促癌剂：本身不致癌，但对致癌物有促进作用。如苯巴本身不致癌，但对致癌物有促进作用。如苯巴比妥、色氨酸、糖精、佛波酯比妥、色氨酸、糖精、佛波酯TPATPA、巴豆油、煤焦油中的、巴豆油、煤焦油中的酚类、卤代烃、二噁英、酚类、卤代烃、二噁英、DDTDDT等。等。此外，此外，助癌剂助癌剂、助致癌物、助致癌物（co-carcinogen):co-carcinogen):本身无本身无引发作用引发作用和和促长作用，但能促长作用，但能促进引发作用促进引发作用

40、和和增强促长作用增强促长作用。如如 乙醇乙醇、二氧化硫。二氧化硫。按化学致癌作用模式分类按化学致癌作用模式分类：51 前致癌物前致癌物 近致癌物近致癌物 终致癌物终致癌物 前致癌物前致癌物（precarcinogens):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，即用，尚未代谢活化的形式，即母体化合物母体化合物 近致癌物近致癌物(proximate carcinogens):(proximate carcinogens):指前致癌物经代谢活化过程形成的指前致癌物经代谢活化过程形成的

41、中间产物中间产物，必须进一步，必须进一步代谢活化才具有致癌作用的物质代谢活化才具有致癌作用的物质 终致癌物终致癌物(ultimate carcinogens):(ultimate carcinogens):不需代谢活化的不需代谢活化的直接致癌物直接致癌物和和间接致癌物间接致癌物经过代谢转化最经过代谢转化最后产生的后产生的活性代谢产物活性代谢产物的统称的统称代谢代谢酶酶代谢代谢酶酶间接致癌物间接致癌物（第六版）（第六版）52完全致癌物完全致癌物：既有引发作用又有促长作用的致既有引发作用又有促长作用的致癌物，如多环芳烃、芳香胺、亚硝胺、致癌癌物，如多环芳烃、芳香胺、亚硝胺、致癌病毒等。病毒等。不完

42、全致癌物：不完全致癌物：仅有引发作用仅有引发作用（第六版）（第六版）根据化学致癌物引起癌变的机制，分为：遗根据化学致癌物引起癌变的机制，分为：遗传毒性致癌物和表观遗传毒性致癌物传毒性致癌物和表观遗传毒性致癌物（分法不准确）（分法不准确）53第五节第五节 化学致癌物筛查的基本方法化学致癌物筛查的基本方法 定量构效关系（定量构效关系（QSAR)QSAR)分析分析 遗传毒性试验遗传毒性试验 细胞恶性转化细胞恶性转化 哺乳动物致癌试验哺乳动物致癌试验 促癌剂的检测促癌剂的检测 转基因或基因敲除动物在致癌物筛查中的应用转基因或基因敲除动物在致癌物筛查中的应用 人群肿瘤流行病学研究人群肿瘤流行病学研究54

43、l致癌效应是一种严重的毒性后果，对化学物致致癌效应是一种严重的毒性后果，对化学物致癌性的评价是一项重要、慎重，而又复杂费时癌性的评价是一项重要、慎重，而又复杂费时的工作的工作l 化学致癌物的判别包括两方面证据：化学致癌物的判别包括两方面证据：1）人群流行病学调查人群流行病学调查 2）动物试验结果动物试验结果l通常先进行通常先进行构效关系分析、致突变组合试验、构效关系分析、致突变组合试验、细胞恶性转化试验细胞恶性转化试验，如果，如果阳性阳性进一步进行下一进一步进行下一阶段试验。阶段试验。55一、定量构效关系分析一、定量构效关系分析 定量构效关系定量构效关系（QSAR)：是利用理论计算和是利用理论

44、计算和统计分析工具来研究化合物结构与其生物学统计分析工具来研究化合物结构与其生物学效应之间的定量关系。效应之间的定量关系。一般先从化合物的化学结构特点来一般先从化合物的化学结构特点来评估评估其潜其潜在的在的致癌危险性致癌危险性。56二、遗传毒性实验二、遗传毒性实验许多化学致癌物具有致突变作用，因此目前致突变试验是毒理许多化学致癌物具有致突变作用，因此目前致突变试验是毒理学安全评价中最多的检测项目。学安全评价中最多的检测项目。n 通过致突变试验筛检致癌物。通过致突变试验筛检致癌物。n 遗传毒性致癌物可能有多种致癌机制，遗传毒性致癌物可能有多种致癌机制，因此要求：因此要求：试验组合尽可能反映较多的

45、遗传学终点。试验组合尽可能反映较多的遗传学终点。致突变试验致突变试验的优缺点：的优缺点：优点：根据化学致癌物的致突变性与致癌性之间关联，优点：根据化学致癌物的致突变性与致癌性之间关联，检出具有遗传毒性的致癌物，特异性高检出具有遗传毒性的致癌物，特异性高；方法简单、快；方法简单、快速、费用低、无需特殊检测仪器速、费用低、无需特殊检测仪器 缺点：缺点：无法无法检出非遗传毒性致癌物检出非遗传毒性致癌物57 AmesAmes试验试验 大肠杆菌回复突变试验大肠杆菌回复突变试验 大肠杆菌大肠杆菌DNADNA修复试验修复试验 果蝇伴性隐性致死试验果蝇伴性隐性致死试验 哺乳类细胞体外染色体分析哺乳类细胞体外染

46、色体分析 哺乳类细胞体外哺乳类细胞体外SCESCE试验试验 V79V79细胞体外细胞体外HTRPHTRP突变试验突变试验 啮齿动物骨髓细胞染色体分析（或微核试验）啮齿动物骨髓细胞染色体分析（或微核试验）啮齿动物显性致死试验啮齿动物显性致死试验常用的常用的遗传毒性实验遗传毒性实验有：有：58三、细胞三、细胞恶性恶性转化试验转化试验 是指外源因素对体外培养的细胞所诱发的恶性表是指外源因素对体外培养的细胞所诱发的恶性表型改变，包括：细胞形态、细胞增殖速度、生长特型改变，包括：细胞形态、细胞增殖速度、生长特性、染色体畸变等变化，当细胞接种在裸鼠皮下可性、染色体畸变等变化，当细胞接种在裸鼠皮下可形成肉眼

47、可见的肿瘤。形成肉眼可见的肿瘤。目的目的：是了解体外培养细胞接触受试物后，：是了解体外培养细胞接触受试物后，细胞细胞是否癌变是否癌变。(如细胞生长自控丧失、接触抑制丧失、如细胞生长自控丧失、接触抑制丧失、细胞排列紊乱或灶性生长细胞排列紊乱或灶性生长)其观察内容包括：其观察内容包括：生长自控能力、细胞形态、细生长自控能力、细胞形态、细胞生长能力、生化表型以及移植于动物体内形成胞生长能力、生化表型以及移植于动物体内形成肿瘤的能力等。肿瘤的能力等。59细胞细胞恶性恶性转化试验转化试验的优缺点：的优缺点：优点：优点：可检出遗传毒性与非遗传毒性致癌物 缺点：缺点：所检出的大多数为形态转化或恶性前期转化的

48、细胞，但不一定形成肿瘤，对其阳对其阳性结果应慎重，它提示受试物具有致癌的可性结果应慎重，它提示受试物具有致癌的可能性能性，但它不能代替动物试验作出肯定的结论细胞细胞恶性恶性转化试验转化试验采用的细胞：采用的细胞：原代细胞：原代细胞：常用叙利亚仓鼠胚胎细胞常用叙利亚仓鼠胚胎细胞(SHE细胞细胞)、人类成、人类成纤维细胞、小鼠皮肤或大鼠支气管上皮细胞等。纤维细胞、小鼠皮肤或大鼠支气管上皮细胞等。细胞系：细胞系：常用常用BALB/C-3T3、C3H10T1/2和和BHK-21 病毒感染细胞：病毒感染细胞：RLV/RE细胞（劳舍尔白血病病毒感细胞（劳舍尔白血病病毒感染的染的Fisher大鼠胚胎细胞）或

49、大鼠胚胎细胞）或SAT/SHE细胞（猿猴腺细胞（猿猴腺病毒感染的病毒感染的SHE细胞）细胞）试验终点是恶性变的细胞。试验终点是恶性变的细胞。61观察终点观察终点：恶性变的细胞恶性变的细胞恶性变的细胞表现如下：恶性变的细胞表现如下：1.1.形态形态：细胞偏大，且大小不等；核大而畸形，染色质深染而粗糙，核浆比例倒置，核膜粗厚，核仁增生而肥大；核仁核胞浆因RNA增多而偏酸性，呈嗜碱性染色而偏蓝；多见核分裂现象。2.2.接触抑制消失：接触抑制消失：它的克隆不是细胞排列有序的单层细胞，而是多层细胞且排列紊乱。3.3.生长速度生长速度的改变。4.生长特性生长特性的改变：软琼脂集落试验5.5.裸鼠荷瘤试验：

50、裸鼠荷瘤试验：6263四、四、哺乳动物致癌试验哺乳动物致癌试验包括：短期致癌试验，长期致癌试验（一）动物短期致癌试验（一）动物短期致癌试验（应用较多的有（应用较多的有4 4种）种）小鼠肺肿瘤诱发试验 小鼠皮肤肿瘤诱发试验 大鼠肝转变灶试验 雌性大鼠乳腺癌诱发试验国际上称为中期致癌试验 小鼠肺肿瘤诱发试验 染毒途径常用腹腔注射，也可灌胃或吸入，一般30周可结束实验，观察肺肿瘤的发生。较敏感的小鼠为A系小鼠。此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性。典型的引发剂为乌拉坦，促长剂为二丁基羟基甲苯(BHT)。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的发生，一般20