1、外源化学物外源化学物 致癌作用致癌作用 Carcinogenesis of Xenobiotics【目的要求目的要求】掌握致癌作用概念及致癌物的分类掌握致癌作用概念及致癌物的分类 掌握癌变的多阶段及哺乳动物长期致癌掌握癌变的多阶段及哺乳动物长期致癌试验方法及结果评价试验方法及结果评价 熟悉化学致癌机制及相关的分子事件熟悉化学致癌机制及相关的分子事件 熟悉致癌作用评价方法熟悉致癌作用评价方法【主要内容主要内容】第一节第一节 化学致癌过程化学致癌过程第二节第二节 化学致癌物化学致癌物第三节第三节化学化学致癌机制致癌机制第四节第四节 化学致癌物的判定化学致癌物的判定第五节第五节 化学致癌过程的阻断化
2、学致癌过程的阻断肿瘤肿瘤(tumor,neoplasm)：具有分裂潜能的细胞：具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生物。人体任何部位、任何组织生所形成的新生物。人体任何部位、任何组织都可以发生肿瘤。都可以发生肿瘤。肿瘤分类：肿瘤分类：1、良性肿瘤：呈膨胀生长，与周围组织有明显、良性肿瘤：呈膨胀生长，与周围组织有明显界限，多有包膜，生长具有界限，多有包膜，生长具有“自限性自限性”，对机，对机体的破坏性小。体的破坏性小。2、恶性肿瘤：呈增殖失控，细胞异常分化，且、恶性肿瘤：呈增殖失控，细胞异常分化，且具有侵袭和转移能力。具有
3、侵袭和转移能力。（1）癌（）癌（carcinoma）：上皮细胞来源的恶性肿）：上皮细胞来源的恶性肿瘤瘤（2）肉瘤（）肉瘤（sarcoma）：由间质细胞来源的恶）：由间质细胞来源的恶性肿瘤性肿瘤毒理学中毒理学中“癌癌”的概念是广义的的概念是广义的包括：包括：上皮细胞的恶性病变（癌）上皮细胞的恶性病变（癌）间质细胞的恶性病变（肉瘤）间质细胞的恶性病变（肉瘤）良性肿瘤良性肿瘤u实际上毒理学中所指的化学致癌作用，实际上毒理学中所指的化学致癌作用，是指化学致肿瘤作用。是指化学致肿瘤作用。化学致癌作用化学致癌作用(chemical carcinogenesis)：是指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转是
4、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。化并发展成为肿瘤的过程。化学致癌物化学致癌物(chemical carcinogen)：凡是能：凡是能引起生物体肿瘤，增加其发病率或死亡率的化引起生物体肿瘤，增加其发病率或死亡率的化学物。学物。Frame1肿瘤的发生是由环境因素和机体的遗传易感性肿瘤的发生是由环境因素和机体的遗传易感性共同决定的，复杂的、动态的相互作用过程共同决定的，复杂的、动态的相互作用过程 重要的宿主因素重要的宿主因素-遗传构成和健康状况遗传构成和健康状况 主要的环境因素主要的环境因素-食物、环境污染、职业和食物、环境污染、职业和生活方式（如饮食习惯、吸烟等）。
5、生活方式（如饮食习惯、吸烟等）。一般估计，人类肿瘤一般估计，人类肿瘤80%-90%80%-90%与环境因素有关与环境因素有关，而其中最主要是化学因素。，而其中最主要是化学因素。肿瘤是可以预防的肿瘤是可以预防的 要降低肿瘤的发生率，首先必须识别，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，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阐明其作用机理，然后采取措施加以防治。治。研究化学致癌作用具有重要的意义研究化学致癌作用具有重要的意义第一节第一节 化学致癌过程化学致癌过程案例案例 20世纪40年代Berenblum进行了皮肤致癌实验，他在小白鼠与兔的
6、皮肤上涂抹苯（a）并芘等PAHs，发现多次涂抹多次涂抹后方能引起皮肤肿瘤的发生。但如果如果在涂抹几次后，再用巴豆油巴豆油涂抹，则肿瘤的出现明显加快明显加快；且单纯用苯（a）并芘诱发肿瘤时所需浓度比用苯（a）并芘再辅以巴豆油时的浓度大1000倍。随后60年代科学家做了进一步研究，实验的总过程为15-70周：单给予小剂量小剂量的PHAs，没有肿瘤发生；先给予小剂量PHAs后，每周两次再辅以巴豆油，结果产生了肿瘤；先给予巴豆油再给予PHAs，无肿瘤发生；单给予巴豆油，无肿瘤产生。问题：以上两项实验结果对揭示化学致癌的发问题：以上两项实验结果对揭示化学致癌的发生过程有何启示？生过程有何启示？肿瘤的发生
7、是一个长期的、多阶段、多基因改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变累积的过程，具有多基因控制和多因素调节的复杂性的复杂性引发阶段（引发阶段（initiation）促长阶段（促长阶段（promotion）进展阶段（进展阶段（progression）DNADNA损伤损伤损伤固定损伤固定遗传性状改变遗传性状改变 突变细胞在内、外因素的作用下，突变细胞在内、外因素的作用下，促进肿瘤细胞的分裂和增生促进肿瘤细胞的分裂和增生良性肿瘤良性肿瘤生长速度快生长速度快侵袭性和转移能力强侵袭性和转移能力强生理生化和免疫性状改变生理生化和免疫性状改变2023-1-2315
8、突变细胞突变细胞恶性肿瘤恶性肿瘤1、引发阶段、引发阶段（initiation）（启动阶段）（启动阶段）引发（启动）是遗传毒性发生的过程，是化学致癌引发（启动）是遗传毒性发生的过程，是化学致癌的第一步。的第一步。致癌物直接作用于致癌物直接作用于DNA，引起基因突变，使单个或，引起基因突变，使单个或少量细胞发生永久性的、不可逆的遗传性改变，成少量细胞发生永久性的、不可逆的遗传性改变，成为突变细胞，或称为突变细胞，或称“启动细胞启动细胞”，诱发细胞突变的，诱发细胞突变的因素称为因素称为引发剂（启动剂）。引发剂（启动剂）。引发剂作用的靶主要是引发剂作用的靶主要是原癌基因原癌基因和和肿瘤抑制基因肿瘤抑制
9、基因。2.促长阶段（促长阶段（Promotion)3.进展阶段（进展阶段（Progression)DNADNA损伤损伤损伤固定损伤固定遗传性状改变遗传性状改变 突变细胞在内、外因素的作用下，促突变细胞在内、外因素的作用下，促进肿瘤细胞的分裂和增长进肿瘤细胞的分裂和增长突变细胞突变细胞生长速度快生长速度快侵袭性和转移能力强侵袭性和转移能力强生化学和免疫性状改变生化学和免疫性状改变引发阶段的主要特征引发阶段的主要特征不可逆不可逆 需要通过细胞分裂加以固定需要通过细胞分裂加以固定 剂量剂量-反应显示没有可测定的阈值，无可测定的最大反应显示没有可测定的阈值，无可测定的最大反应反应 存在自发的引发作用存
10、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，引发作用必须发生在促长作用之前，“纯纯”引发作引发作用在无促长时不导致肿瘤用在无促长时不导致肿瘤2023-1-2317启动细胞在某些因素作用下，以相对于周围正常细胞启动细胞在某些因素作用下，以相对于周围正常细胞的选择优势进行克隆扩增，形成的选择优势进行克隆扩增，形成良性肿瘤良性肿瘤（如乳头状（如乳头状瘤或腺瘤）。促长阶段癌细胞的表型发生变化，恶性瘤或腺瘤）。促长阶段癌细胞的表型发生变化，恶性肿瘤细胞的各种性状得以表达。起促进作用的因素称肿瘤细胞的各种性状得以表达。起促进作用的
11、因素称为为促长剂促长剂或或促癌剂促癌剂。促癌剂包括多种人类环境中存在的因子，如促癌剂包括多种人类环境中存在的因子，如TCDD、苯巴比妥，以及高盐高脂饮食、糖精、香烟烟雾等。苯巴比妥，以及高盐高脂饮食、糖精、香烟烟雾等。其中烟雾既是肺癌、胰腺癌、食道癌和其它器官癌的其中烟雾既是肺癌、胰腺癌、食道癌和其它器官癌的启动剂，同时也是促癌剂。启动剂，同时也是促癌剂。2023-1-23182、促长阶段、促长阶段促癌剂的作用机理：促癌剂的作用机理：通过细胞毒性或激素作用通过细胞毒性或激素作用刺激细胞增殖刺激细胞增殖。如高脂肪饮食可使。如高脂肪饮食可使乳腺癌的发病率增高，原因是高脂肪饮食可使催乳素分泌增乳腺癌
12、的发病率增高，原因是高脂肪饮食可使催乳素分泌增多，而催乳素对乳腺癌的发生有促进作用。多，而催乳素对乳腺癌的发生有促进作用。抑制细胞间的信息互通，从而抑制细胞间的信息互通，从而解除解除细胞生长的接触细胞生长的接触抑制抑制，使，使启动了的细胞能逃脱周围正常细胞的抑制，出现增殖失控。启动了的细胞能逃脱周围正常细胞的抑制，出现增殖失控。免疫抑制。免疫抑制。2023-1-23191.引发阶段（引发阶段（Initiation)3.进展阶段（进展阶段（Progression)DNADNA损伤损伤损伤固定损伤固定遗传性状改变遗传性状改变 突变细胞在内、外因素的作用下，促突变细胞在内、外因素的作用下，促进肿瘤细
13、胞的分裂和增长进肿瘤细胞的分裂和增长突变细胞突变细胞生长速度快生长速度快侵袭性和转移能力强侵袭性和转移能力强生化学和免疫性状改变生化学和免疫性状改变促长阶段的主要特征促长阶段的主要特征可逆性可逆性 促长剂通常是非致突变物，需要持续和促长剂通常是非致突变物，需要持续和 反复暴露反复暴露促长剂的有效性仅出现在引发作用之后促长剂的有效性仅出现在引发作用之后促长细胞群的存在取决于促长剂的持续存在促长细胞群的存在取决于促长剂的持续存在内源性促长剂可起自发促长作用内源性促长剂可起自发促长作用剂量剂量-反应显示有可测定的阈值，有可测反应显示有可测定的阈值，有可测 定的最大效应定的最大效应对饮食和激素等因素敏
14、感对饮食和激素等因素敏感促长作用的相对效力取决于达到最大效促长作用的相对效力取决于达到最大效 应的时间和剂量速率应的时间和剂量速率2023-1-2321u足量引发剂可诱发肿瘤u一次单用引发剂不诱发肿瘤u促长剂本身不诱发肿瘤u一次用引发剂后给以促长剂可诱发肿瘤u促长剂必须多次重复u引发作用不可逆 u促长剂仅在引发剂后才发挥作用3、进展阶段（、进展阶段（progression）1.引发阶段（引发阶段（Initiation)2.促长阶段（促长阶段（Promotion)DNADNA损伤损伤损伤固定损伤固定遗传性状改变遗传性状改变 突变细胞在内、外因素的作用下，促突变细胞在内、外因素的作用下，促进肿瘤细
15、胞的分裂和增长进肿瘤细胞的分裂和增长突变细胞突变细胞生长速度快生长速度快侵袭性和转移能力强侵袭性和转移能力强生化学和免疫性状改变生化学和免疫性状改变进展阶段的主要特征进展阶段的主要特征不可逆不可逆伴随生长率和侵袭性的增加出现核型异常，伴随生长率和侵袭性的增加出现核型异常，核型不稳定性核型不稳定性导导致细胞基因组结构的形态学改变致细胞基因组结构的形态学改变有可测定的和有可测定的和/或形态学可描述的或形态学可描述的细胞基因组的改变细胞基因组的改变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可见良性和可见良性和/或恶性肿瘤或恶性肿瘤促进剂可促进细胞进入该阶段促进剂可促进细胞进入该阶段可以
16、发生自发的进展作用可以发生自发的进展作用2023-1-2324恶性肿瘤恶性肿瘤练习题：练习题：1、致癌作用概念；2、致癌过程。第二节第二节 化学致癌物化学致癌物研究致癌物的历史 17751775年年-英国英国Pott Pott 阴囊癌（煤焦油）阴囊癌（煤焦油）19151915年年-日本山极（）和市川日本山极（）和市川 试验试验性皮肤癌（煤焦油）性皮肤癌（煤焦油）19221922年年-英国英国Kennway Kennway 动物皮肤癌（多环芳动物皮肤癌（多环芳 烃）烃）18951895年年-德国德国Rehn Rehn 职业性膀胱癌（染料厂）职业性膀胱癌（染料厂）19451945年年-英国英国Ca
17、se Case 职业性膀胱癌（职业性膀胱癌（-萘胺萘胺 和联苯胺）和联苯胺）一、基本概念一、基本概念 肿瘤肿瘤（tumor,neoplasm）：有分裂潜能的细胞受致癌因素作用有分裂潜能的细胞受致癌因素作用后发生异常增殖和克隆性增生所形成的后发生异常增殖和克隆性增生所形成的新生物新生物,分为良性和恶性两大类分为良性和恶性两大类。毒理学中毒理学中“癌癌”的概念是广义的的概念是广义的包括：包括：上皮细胞的恶性病变（癌）上皮细胞的恶性病变（癌）间质细胞的恶性病变（肉瘤）间质细胞的恶性病变（肉瘤）良性肿瘤良性肿瘤 化学致癌物化学致癌物(chemical carcinogenchemical carcin
18、ogen)是指凡是能引起生物体肿瘤，增加其发是指凡是能引起生物体肿瘤，增加其发 病率或死亡率的化学物。病率或死亡率的化学物。化学致癌作用化学致癌作用 (chemical chemical carcinogenesiscarcinogenesis)是指化学物质引起或是指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展成肿诱导正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程。瘤的过程。二、致癌物的分类二、致癌物的分类一）根据人类和动物致癌作用证据分类一）根据人类和动物致癌作用证据分类 其分类只与致癌物的其分类只与致癌物的证据权重证据权重有关。有关。将化学物对将化学物对人人类和类和动物动物致癌资料分为致癌资料分为
19、4级级 致癌证据充分致癌证据充分(sufficient)致癌证据有限致癌证据有限(limited)致癌证据不足致癌证据不足(inadequate)证据提示缺乏致癌性证据提示缺乏致癌性(lack of carcinogenicity)31IARC致癌物分类致癌物分类组组l(group 1)：对人类是致癌物：对人类是致癌物(carcinogenic to human)对人的致癌性有足够对人的致癌性有足够(sufficient)的证据。的证据。加工肉加工肉*（即经盐渍、发酵、烟熏，或其他过程处理以增即经盐渍、发酵、烟熏，或其他过程处理以增强味道或提高保质期）强味道或提高保质期）石棉石棉 太阳辐射太阳
20、辐射 槟郎槟郎 咸鱼咸鱼 黄曲霉素黄曲霉素 香烟（一手及二手）香烟（一手及二手）酒精酒精 室外空气污染室外空气污染 砒霜砒霜33组组2 A(group 2A)：对人类很可能是致癌：对人类很可能是致癌物物(probably carcinogenic to human)对人的致癌性的流行病学证据有限对人的致癌性的流行病学证据有限(limited evidence)，在实验动物的致癌证据足够，在实验动物的致癌证据足够(sufficient)。红肉包括牛、猪、马、羊肉红肉包括牛、猪、马、羊肉*高温油炸食物高温油炸食物雄激素（合成代谢）类固醇雄激素（合成代谢）类固醇轮班工作令生理节奏紊乱轮班工作令生理节
21、奏紊乱硝酸盐及亚硝酸盐硝酸盐及亚硝酸盐34组组2B(group 2B)：对人类是可能致癌物：对人类是可能致癌物(possible carcinogenic to human)对人的致癌性有有限的证据对人的致癌性有有限的证据(1imited evidence)，动物致癌性证据不足够动物致癌性证据不足够(less than sufficient)。或对人致癌性证据不充分或对人致癌性证据不充分(inadequate evidence)，实验动物致癌证据足够实验动物致癌证据足够(sufficient)。咖啡 汽油 腌制蔬菜 沥青35组组3(group 3)：对人的致癌性尚不能确定：对人的致癌性尚不能确
22、定(unclassifiable as to carcinogenicity to human)对人的致癌性证据不充分对人的致癌性证据不充分(inadequate evidence)，动物致癌性资料也不充分或有，动物致癌性资料也不充分或有限限(inadequate or limited)茶茶 印刷墨水印刷墨水 矿物油矿物油 飞机燃油飞机燃油36组组4(group 4)：可能对人类不致癌：可能对人类不致癌(probably not carcinogenic to human)证据提示在人类和动物不具致癌性证据提示在人类和动物不具致癌性(lack of carcinogenicity)仅仅1种，己
23、内酰胺。种，己内酰胺。3738二）根据化学致癌物作用模式分类二）根据化学致癌物作用模式分类 1.1.直接致癌物直接致癌物（direct carcinogens）本身直接具有致癌作用，在体内不需要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。例如，各种烷经过代谢活化即可致癌。例如，各种烷化剂，其大多为亲电子反应物。化剂，其大多为亲电子反应物。2.间接致癌物间接致癌物(indirect carcinogens)本本身并不直接致癌，必须在体内经代谢转身并不直接致癌，必须在体内经代谢转化，其所形成的代谢产物才具致癌作用。化，其所形成的代谢产物才具致癌作用。例如，多环芳烃、芳香胺类化合物等。例
24、如，多环芳烃、芳香胺类化合物等。39（1）前致癌物）前致癌物（procarcinogen）（2）近致癌物（）近致癌物（proximate carcinogen）（3）终致癌物（）终致癌物（ultimate carcinogen）前致癌物前致癌物 近致癌物近致癌物 终致癌物终致癌物3.促癌剂（促癌剂（tumor promoting agent）本身并不致癌，但对致癌物有促进作用。本身并不致癌，但对致癌物有促进作用。如佛波酯（如佛波酯（TPA）、巴豆油等）、巴豆油等401、遗传毒性致癌物、遗传毒性致癌物(genotoxic carcinogens)进入人细胞后与进入人细胞后与DNA共价结合，引共价
25、结合，引起机体遗传物质改变，导致癌变的化学起机体遗传物质改变，导致癌变的化学物质。物质。化学致癌物的大多数化学致癌物的大多数 直接致癌物、前致癌物、无机致癌物三）三）根据化学致癌物作用机制分类根据化学致癌物作用机制分类412 2、非遗传毒性致癌物、非遗传毒性致癌物(epigenotoxic(epigenotoxic carcinogens)carcinogens)指不作用于机体遗传物质的化学致癌物。指不作用于机体遗传物质的化学致癌物。主要是促进细胞过度增殖。主要是促进细胞过度增殖。（1 1）促长剂促长剂：本身无致癌作用，在给予遗传毒性致癌物后再给予：本身无致癌作用，在给予遗传毒性致癌物后再给予
26、促长剂，可以增强遗传毒性致癌物的致癌作用，也可以促进促长剂，可以增强遗传毒性致癌物的致癌作用，也可以促进“自自发性发性”转化细胞发展成癌。如苯巴比妥、二丁基羟基甲苯等。转化细胞发展成癌。如苯巴比妥、二丁基羟基甲苯等。（2 2）内分泌调控剂内分泌调控剂：主要改变内分泌系统平衡及细胞的正常分化，：主要改变内分泌系统平衡及细胞的正常分化，常常起促长剂作用。如乙烯雌酚、雌二醇、硫脲等。常常起促长剂作用。如乙烯雌酚、雌二醇、硫脲等。（3 3）免疫抑制剂免疫抑制剂：主要对病毒诱导的恶性转化起增殖作用，如嘌：主要对病毒诱导的恶性转化起增殖作用，如嘌呤同类物。呤同类物。（4 4）细胞毒剂细胞毒剂：可能引起细胞
27、死亡，导致细胞增殖活跃及癌症发：可能引起细胞死亡，导致细胞增殖活跃及癌症发展。如次氮基三乙酸、氯仿等。展。如次氮基三乙酸、氯仿等。（5 5）过氧化物酶体增殖剂过氧化物酶体增殖剂：可导致细胞内氧自由基过量生成。如：可导致细胞内氧自由基过量生成。如祛脂乙酯、邻苯二甲酸乙基已酯。祛脂乙酯、邻苯二甲酸乙基已酯。（6 6）固态物质固态物质：物理状态是关键因素，可能涉及到细胞毒性。如：物理状态是关键因素，可能涉及到细胞毒性。如塑料、石棉。塑料、石棉。42 助致癌物助致癌物：本身既不具有引发作用，也：本身既不具有引发作用，也不具有促长作用，但可以促进引发作用不具有促长作用，但可以促进引发作用和增强促长作用，
28、即能促进或增强全部和增强促长作用，即能促进或增强全部致癌过程。如乙醇、二氧化硫等。致癌过程。如乙醇、二氧化硫等。44四）按化学结构分类四）按化学结构分类（1 1）烷化剂：芥子气、甲醛、氯甲醚）烷化剂：芥子气、甲醛、氯甲醚（2 2）多环芳烃类：）多环芳烃类：煤焦油、二苯蒽煤焦油、二苯蒽（3 3）芳香胺类：乙萘胺、硝基联苯）芳香胺类：乙萘胺、硝基联苯（4 4）氨基偶氮染料）氨基偶氮染料（5 5）亚硝胺类化合物）亚硝胺类化合物（6 6）黄曲霉毒素）黄曲霉毒素（7 7）植物毒素）植物毒素（8 8）金属致癌物：镍、铬、镉）金属致癌物：镍、铬、镉体内体内致癌物致癌物靶部位靶部位活性致癌物活性致癌物致癌性下
29、降、极致癌性下降、极性高的产物性高的产物体外体外靶分子靶分子 灭活灭活 活化活化代代谢谢灭灭活活代谢活化代谢活化致癌致癌有效剂量有效剂量直接致癌物直接致癌物致癌物在体内的代谢活化与致癌物在体内的代谢活化与灭活灭活化学致癌物的代谢特点化学致癌物的代谢特点:1、代谢以氧化过程为主、代谢以氧化过程为主,终致癌物有亲电终致癌物有亲电子性；子性；2、代谢活化可在多种组织、器官中进行、代谢活化可在多种组织、器官中进行，虽有器官特异性，但以肝脏为主；，虽有器官特异性，但以肝脏为主；3、在种属、品系、家族和个体上的差异、在种属、品系、家族和个体上的差异与遗传因素决定的代谢酶的多态性有关。与遗传因素决定的代谢酶
30、的多态性有关。47苯并苯并(a)(a)芘在体内的代谢活化芘在体内的代谢活化AHH:芳烃氢化酶芳烃氢化酶 EH:环氧化物水化酶环氧化物水化酶AHH环氧化物环氧化物B(a)P极性增加，极性增加，易排出体外易排出体外代谢灭活代谢灭活GSH-S复合物复合物GSTEH7,8-二醇二醇-9,10环氧化物等环氧化物等7,8-二氢二醇等二氢二醇等P450与与DNA结合活性最高，结合活性最高，是是 B(a)P主要终致癌物主要终致癌物代谢活化代谢活化第三节第三节 化学致癌机制化学致癌机制49一、化学致癌机制学说一、化学致癌机制学说 化学致癌物作用的靶子化学致癌物作用的靶子1、DNA靶子：诱导生成DNA加合物前癌基
31、因（C-myc,N-myc,L-myc,C-raf,B raf等）抑癌基因 (P53)2、非DNA靶子：作用于染色体纺锤丝系统作用于与DNA修复或基因表达调控有关的酶系统50目前主流的化学致癌机制学说为目前主流的化学致癌机制学说为 体细胞突变致癌学说体细胞突变致癌学说：即造成即造成DNA损伤而损伤而引发肿瘤的遗传毒性机制，专指引发肿瘤的遗传毒性机制，专指的改变，可通过细胞分裂传递给子代的改变，可通过细胞分裂传递给子代。非突变致癌学说非突变致癌学说：即对即对靶分子作靶分子作用的非遗传毒性机制。用的非遗传毒性机制。51一）体细胞突变致癌学说一）体细胞突变致癌学说大多数环境因素的致癌作用都是通大多数
32、环境因素的致癌作用都是通过影响过影响起作用的起作用的，肿瘤是，肿瘤是细胞中多种基因突变累积的结果。细胞中多种基因突变累积的结果。证据支持证据支持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诱导基因发生诱导基因发生突变；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；3.3.缺陷可以导致肿瘤发生；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.肿瘤细胞来源于单细胞克隆；肿瘤细胞来源于单细胞克隆；6.6.的突变及的突变及突变或缺
33、失在肿瘤细胞中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。普遍存在，而且突变的基因型可传递给子代细胞。53（一）（一）DNA加合物加合物（二）（二）DNA修复与致癌过程修复与致癌过程（三）癌基因、原癌基因和抑癌基因（三）癌基因、原癌基因和抑癌基因 1、癌基因和原癌基因、癌基因和原癌基因 2、抑癌基因、抑癌基因54生物转化生物转化酶系统酶系统 致癌物致癌物 代谢活化代谢活化 DNA加合物加合物 DNA分子分子 部分恶性转化部分恶性转化 肿瘤肿瘤(一一)DNA加合物加合物修复失败修复失败终致癌物终致癌物(亲电基团亲电基团)DNA突变突变遗传毒物遗传毒物终致突变物终致突变物+D
34、NA加合物加合物DNA损伤损伤细胞死亡细胞死亡静止状态的细胞静止状态的细胞DNA复制复制损伤正在复制的损伤正在复制的DNA加合物的加合物的碱基错配碱基错配复制后修复复制后修复易错修复易错修复修复修复解解 毒毒细胞细胞存活存活无错无错细胞细胞存活存活 突变突变56 DNA加合物的数量加合物的数量与与致癌性致癌性有密切关系。有密切关系。DNA加合物可作为人类肿瘤的接触（效加合物可作为人类肿瘤的接触（效应）应）生物学标志生物学标志。57(二二)DNA 修复与化学致癌修复与化学致癌DNA修复有两种后果：修复有两种后果：一是正确修复，一是正确修复，使机体内受损的使机体内受损的DNA完全完全回复原有的结构
35、和功能。回复原有的结构和功能。一是错误修复，一是错误修复，指经修复的指经修复的DNA部分仍可部分仍可能在结构和功能上有缺陷。通常，经错误修复能在结构和功能上有缺陷。通常，经错误修复的细胞，尽管能够生存并保持了部分功能，但的细胞，尽管能够生存并保持了部分功能，但其代价是其代价是出现突变出现突变。58突变的出现呈现为突变的出现呈现为损伤损伤-修复修复-突变突变模式，模式，正确修复，突变不发生；正确修复，突变不发生；修复错误或未修复，出现突变。修复错误或未修复，出现突变。损伤损伤-修复修复-突变突变-肿瘤，肿瘤，所以，所以，DNA修复修复与化学致癌作用在一定程度上相关。与化学致癌作用在一定程度上相关
36、。59（三）原癌基因、癌基因及抑癌基因（三）原癌基因、癌基因及抑癌基因癌基因与抑癌基因的发现对于阐明肿瘤癌基因与抑癌基因的发现对于阐明肿瘤的发生机制、肿瘤的基因治疗以及抗肿的发生机制、肿瘤的基因治疗以及抗肿瘤药物的发展提供了科学依据。瘤药物的发展提供了科学依据。1.1.原癌基因（原癌基因（pro-oncogenepro-oncogene）：）：指机体内正常细胞所具有的能致癌的遗传信息。正指机体内正常细胞所具有的能致癌的遗传信息。正常情况下呈静止状态，对细胞无害且具有重要生物常情况下呈静止状态，对细胞无害且具有重要生物学功能（调控细胞生长分化，促进细胞分裂、增殖学功能（调控细胞生长分化，促进细胞
37、分裂、增殖等）。等）。原癌基因是一种显性基因，当其两个等位基因之一原癌基因是一种显性基因，当其两个等位基因之一发生突变，即可被激活。发生突变，即可被激活。2.2.癌基因（癌基因（oncogeneoncogene）：）：是指细胞内或病毒内存在的，能诱导正常细胞是指细胞内或病毒内存在的，能诱导正常细胞发生转化，使正常细胞获得一个或多个新生物发生转化，使正常细胞获得一个或多个新生物特性的基因特性的基因。癌基因实质上是一类被激活的基因，所指导合癌基因实质上是一类被激活的基因，所指导合成的蛋白质能够促成细胞恶性表型的形成。成的蛋白质能够促成细胞恶性表型的形成。原癌基因原癌基因癌基因癌基因突变突变致癌物致
38、癌物癌变癌变原癌基因与癌基因关系示意图原癌基因与癌基因关系示意图2023-1-23623.抑癌基因（抑癌基因（anti-oncogene）：）：是正常细胞分裂生长的负性调节因子，其编码是正常细胞分裂生长的负性调节因子，其编码的蛋白质能够降低或抑制细胞分裂活性。或的蛋白质能够降低或抑制细胞分裂活性。或称为肿瘤抑制基因（称为肿瘤抑制基因（tumor suppressor genetumor suppressor gene）.这类基因对细胞的生长、增殖和分化起负调节这类基因对细胞的生长、增殖和分化起负调节作用，即抑癌作用。作用，即抑癌作用。抑癌基因属隐性基因，必须一对等位基因丢失抑癌基因属隐性基因，
39、必须一对等位基因丢失或突变后失活，才能对细胞的恶性转化起作或突变后失活，才能对细胞的恶性转化起作用。用。64 遗传毒性致癌物主要通过原癌基因突变遗传毒性致癌物主要通过原癌基因突变激活为癌基因激活为癌基因和和/或或抑癌基因突变失活抑癌基因突变失活引引起致癌作用。起致癌作用。二）、非突变致癌学说二）、非突变致癌学说 一些外源的化合物如免疫抑制剂、激素、苯巴比妥和促癌剂一些外源的化合物如免疫抑制剂、激素、苯巴比妥和促癌剂（如佛波酯）等，是通过非遗传机制而产生致癌作用。（如佛波酯）等，是通过非遗传机制而产生致癌作用。这些化学物这些化学物并不改变并不改变DNA序列，即对遗传物质没有影响，序列，即对遗传物
40、质没有影响，但能改变或抑制某些与细胞增殖和分化有关的基因。但能改变或抑制某些与细胞增殖和分化有关的基因。它们可它们可作用于转录和翻译等过程，促进含有癌基因的细胞增生，从作用于转录和翻译等过程，促进含有癌基因的细胞增生，从而使这些细胞克隆增生。而使这些细胞克隆增生。非突变致癌学说涉及因素很多，包括：细胞间隙连接通讯、非突变致癌学说涉及因素很多，包括：细胞间隙连接通讯、信号转导系统、纺锤丝系统、信号转导系统、纺锤丝系统、DNA修复系统以及基因表达调修复系统以及基因表达调控系统等。控系统等。2023-1-23652023-1-23662023-1-2367第四节第四节 化学致癌物的判定化学致癌物的判
41、定化学致癌物的判断包括两个方面证据：化学致癌物的判断包括两个方面证据：1.1.人群流行病学调查：人群流行病学调查：此项中必须具备两此项中必须具备两项以上由不同研究者在不同地点、不同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对象中以不同调查方法获得的结论相符的证据。的证据。2.2.动物实验证据：动物实验证据：要求至少有两项按现行要求至少有两项按现行常规设计进行，符合常规设计进行，符合GLPGLP（good good laboratory practicelaboratory practice），在不同物种），在不同物种动物中所得结果一致的动物致癌物鉴定动物中所得结果一致
42、的动物致癌物鉴定资料。资料。常用的致癌物判别方法包括三大类：常用的致癌物判别方法包括三大类：v 短期试验短期试验v 长期动物致癌试验长期动物致癌试验v 人类流行病学调查人类流行病学调查一一 、短、短 期期 试试 验验(一一)致突变试验致突变试验(二二)细胞恶性转化试验细胞恶性转化试验(三三)哺乳动物体内短期致癌试验哺乳动物体内短期致癌试验（一）遗传毒性试验（一）遗传毒性试验 遗传毒性试验即致突变筛检试验，又称遗传毒性试验即致突变筛检试验，又称为短期致癌物筛检试验。为短期致癌物筛检试验。致突变筛检试验的理论依据是：化学物致突变筛检试验的理论依据是：化学物的的致突变性与致癌性相联系致突变性与致癌性
43、相联系，即大多数，即大多数致癌物具有致突变性，而大多数非致癌致癌物具有致突变性，而大多数非致癌物无致突变性。物无致突变性。7374 局限性：局限性：无法确定非遗传毒性致癌物无法确定非遗传毒性致癌物(假假阴性阴性)和具有遗传毒性的非致癌物和具有遗传毒性的非致癌物(假阳假阳性性)。致癌物的筛选需致癌物的筛选需一组致突变试验一组致突变试验，最好每，最好每一遗传学终点均有一个试验。假如在组合一遗传学终点均有一个试验。假如在组合试验中有一项是阳性结果，即可认为该受试验中有一项是阳性结果，即可认为该受试物为致突变物。组合试验中出现的阳性试物为致突变物。组合试验中出现的阳性结果愈多，受试物致癌的可能性就愈大
44、。结果愈多，受试物致癌的可能性就愈大。AmesAmes试验试验是应用筛检致癌物最广泛和最敏是应用筛检致癌物最广泛和最敏感的致突变试验。感的致突变试验。75（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验-体外培养体外培养 受受试物与正常细胞在试物与正常细胞在体外体外接触，如有致接触，如有致癌作用，可使正常细胞形态、功能发生癌作用，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。变化，发生与癌细胞相似的过程。观察内容观察内容包括：生长自控能力、细胞形包括：生长自控能力、细胞形态、细胞生长能力、生化表型以及移植态、细胞生长能力、生化表型以及移植于动物体内形成肿瘤的能力等。于动物体内形成肿瘤的能
45、力等。在在敏感宿主中的成瘤性敏感宿主中的成瘤性是确定转化细胞是确定转化细胞恶性变性质的可靠指标。恶性变性质的可靠指标。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：裸鼠荷瘤试验：一般均采用皮
46、下注射的方法，肿瘤体积需达1cm3以上方能判定为阳性。并要结合病理检测。77常用细胞常用细胞原代细胞原代细胞：常用叙利亚仓鼠胚体细胞：常用叙利亚仓鼠胚体细胞(SHE(SHE细胞细胞)、人类成纤维细胞、小鼠皮肤、人类成纤维细胞、小鼠皮肤或大鼠支气管上皮细胞等。或大鼠支气管上皮细胞等。细胞系细胞系：常用细胞系：常用细胞系BALB/C-3T3BALB/C-3T3，C3Hl0Tl/2C3Hl0Tl/2和和BHK21BHK21；病毒感染细胞病毒感染细胞：如：如RLV/RERLV/RE细胞细胞(劳舍尔白劳舍尔白血病病毒感染血病病毒感染FisherFisher大鼠胚胎细胞大鼠胚胎细胞)和和SA7/SHESA
47、7/SHE细胞细胞(猿猴腺病毒感染的猿猴腺病毒感染的SHESHE细细胞胞)。优点：可检出遗传毒性与非遗传毒性致癌物优点：可检出遗传毒性与非遗传毒性致癌物缺点：所检出的大多数为形态转化或恶性前缺点：所检出的大多数为形态转化或恶性前期转化的细胞，但不一定形成肿瘤，期转化的细胞，但不一定形成肿瘤，对其阳性对其阳性结果应慎重，它提示受试物具有致癌的可能性结果应慎重，它提示受试物具有致癌的可能性，但它不能代替动物试验作出肯定的结论但它不能代替动物试验作出肯定的结论80局限性局限性 本试验所指的转化大多数为形态转化或本试验所指的转化大多数为形态转化或恶性前期转化。它们可以发展成为真正恶性前期转化。它们可以
48、发展成为真正的恶性变，但亦可能到此为止，其的恶性变，但亦可能到此为止，其结局结局不一定形成肿瘤不一定形成肿瘤。81在哺乳动物致癌试验中，发现受试化合在哺乳动物致癌试验中，发现受试化合物对某些物对某些特定组织特定组织的致瘤作用比对其他的致瘤作用比对其他组织更为明显，据此建立了比常规动物组织更为明显，据此建立了比常规动物致癌试验时间更短，更敏感的哺乳动物致癌试验时间更短，更敏感的哺乳动物短期致癌试验，又称为短期致癌试验，又称为。在这些试验中仅观察特定靶器官的肿瘤在这些试验中仅观察特定靶器官的肿瘤发生情况，试验期限一般发生情况，试验期限一般在数周到数月在数周到数月。(三三)哺乳动物体内短期致癌试验哺
49、乳动物体内短期致癌试验 在有限的短时间内完成而不是终生，在有限的短时间内完成而不是终生，又指观察的靶器官限定为一个而不是又指观察的靶器官限定为一个而不是全部器官和组织。主要有四种：全部器官和组织。主要有四种：小鼠肺肿瘤诱发试验小鼠肺肿瘤诱发试验大鼠肝转变灶试验大鼠肝转变灶试验小鼠皮肤肿瘤诱发试验小鼠皮肤肿瘤诱发试验雌性雌性SD大鼠乳腺癌诱发试验大鼠乳腺癌诱发试验。小鼠肺肿瘤诱发试验小鼠肺肿瘤诱发试验 16周至周至30周左右结束试验。如在肺组织发现肿周左右结束试验。如在肺组织发现肿瘤，可认为受试物具有诱发肿瘤作用。瘤，可认为受试物具有诱发肿瘤作用。大鼠肝转变灶诱发试验大鼠肝转变灶诱发试验 由于肝
50、和肺是最常见的发生肿瘤器官，也是由于肝和肺是最常见的发生肿瘤器官，也是许多化学致癌物的靶器官，因此新化学物致癌许多化学致癌物的靶器官，因此新化学物致癌性的筛查常选用这两个试验。性的筛查常选用这两个试验。8384 小鼠皮肤肿瘤诱发试验小鼠皮肤肿瘤诱发试验 小鼠皮肤表面涂抹某些致癌物能诱发小鼠皮肤表面涂抹某些致癌物能诱发乳头状瘤或癌，皮下注射可诱发肉瘤。乳头状瘤或癌，皮下注射可诱发肉瘤。一般一般9个月左右结束试验，如在启动后个月左右结束试验，如在启动后加用佛波醇酯，则缩短至加用佛波醇酯，则缩短至20周左右。周左右。适用于煤、石油和烟草的焦油以及其适用于煤、石油和烟草的焦油以及其中所含的多环芳烃，还
