概要第一节化学致癌过程

1、概要第一节化学致癌过程目的要求目的要求n 掌握化学物致癌作用的概念、掌握化学物致癌作用的概念、 过程及机制。过程及机制。n 熟悉观察外源化学物致癌作用的常用方熟悉观察外源化学物致癌作用的常用方 法及评价。法及评价。n 了解化学致癌的相关分子事件。了解化学致癌的相关分子事件。 Cancer中国常见疾病死亡率排行榜中国常见疾病死亡率排行榜 n 排位排位 疾病死亡疾病死亡原因原因 占占死亡死亡总总数数 (%) n 1脑血管病 22.63%n 2恶性肿瘤 22.17%n 3 心脏病 16.77%n 4 呼吸系统疾病 14.09%n 5 损伤、中毒 6.18%n 6 消化系统疾病 3.10%n 7 内分

2、泌 , 营养代谢系统 2.66%n 8 泌尿、生殖系病 1.49%n 9 精神病 1.16%n 10 神经病 0.97%FPhysical Carcinogens FBiological CarcinogensFChemical Carcinogens(UV 暴露暴露, 电离辐射）电离辐射）)(Viruses - EBV, HBV, HIV, HPV; Bacteria - H. pylori; Parasites - liver flukes, Schistosoma)(Organic, Inorganic, Fiber,Hormones)Doll and Peto 1981Doll and

3、 Peto 1981年归因于环境因素的癌死亡百分年归因于环境因素的癌死亡百分比比烟草烟草30%污染污染2%酒精酒精3%工业产品工业产品1%饮食饮食35%药品和医学处置药品和医学处置1%食品添加剂食品添加剂1% 地球物理因素地球物理因素3%生殖和性行为生殖和性行为7%感染感染10%职业职业4%n1775年年英国英国Pott阴囊癌（煤焦油）阴囊癌（煤焦油）n1895年年德国德国Rehn职业性膀胱癌（染料厂）职业性膀胱癌（染料厂）n1915年年日本山极和日本山极和市川市川试验性皮肤癌（煤焦油）试验性皮肤癌（煤焦油）n1922年年英国英国Kennway动物皮肤癌（多环芳烃）动物皮肤癌（多环芳烃）n19

4、45年年英国英国Case职业性膀胱癌（职业性膀胱癌（-萘胺和联苯胺）萘胺和联苯胺）研究致癌物的历史研究致癌物的历史n肿瘤发生肿瘤发生 指有致癌剂诱导细胞的基因突变或表观指有致癌剂诱导细胞的基因突变或表观遗传变异，导致异常增生的单个克隆癌细胞的生成，遗传变异，导致异常增生的单个克隆癌细胞的生成，从而引发致癌过程。在人体任何部位、任何组织都从而引发致癌过程。在人体任何部位、任何组织都可以发生肿瘤。可以发生肿瘤。n化学致癌作用化学致癌作用 (chemical carcinogenesis) 是指是指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程。

5、成肿瘤的过程。n化学致癌物化学致癌物(chemical carcinogen)是指具有化是指具有化学致癌作用的化学物质。学致癌作用的化学物质。 一、细胞癌变的多阶段学说一、细胞癌变的多阶段学说多因素、多基因参与的多阶段过程多因素、多基因参与的多阶段过程n致癌过程有多个与肿瘤有关的基因参与；致癌过程有多个与肿瘤有关的基因参与；n不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一不同器官来源、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遗传变化是不同的；种肿瘤在不同地区所见的遗传变化是不同的；n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；n个体的不同遗传背

6、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。第一节第一节 化学致癌过程化学致癌过程化学致癌过程化学致癌过程引发引发(initiation)促长促长(promotion)进展（进展（progression)1引发阶段引发阶段：n相对迅速的过程相对迅速的过程n化学致癌物对靶细胞化学致癌物对靶细胞DNA产生损伤作用，经细产生损伤作用，经细胞分裂增殖固定下来，造成单个或少量细胞发胞分裂增殖固定下来，造成单个或少量细胞发生永久性不可逆转的遗传性改变，成为启动细生永久性不可逆转的遗传性改变，成为启动细胞。胞。n具有引发作用的化学物质，称为引发剂具有引发作用的化学物质，称为引

7、发剂(initiator),单独作用一般不会引起肿瘤单独作用一般不会引起肿瘤2促长阶段：特点：特点：n1）长期、慢性）长期、慢性n2）引发产生作用是不可逆改变，促长在早期）引发产生作用是不可逆改变，促长在早期阶段的改变是可逆的阶段的改变是可逆的;n3）引发必须发生在促长之前；）引发必须发生在促长之前；n4）只有促癌物的慢性作用而没有引发物的作）只有促癌物的慢性作用而没有引发物的作用也不会引起肿瘤；用也不会引起肿瘤；n具有促长作用的化学物质，称为促长剂具有促长作用的化学物质，称为促长剂(promoter)。Theeffectofatumorpromoterexposuretoatumorinit

8、iator(mutagenic)andatumorpromoter(nonmutagenic)3进展阶段：n指在肿瘤形成过程中，在促进之中或之后，细指在肿瘤形成过程中，在促进之中或之后，细胞表现出不可逆的遗传学改变，其标志为遗传胞表现出不可逆的遗传学改变，其标志为遗传不稳定性增加和恶化表现，在形态或功能代谢不稳定性增加和恶化表现，在形态或功能代谢和行为方面逐渐表现出肿瘤的特征改变。和行为方面逐渐表现出肿瘤的特征改变。n在进展阶段起作用的物质称为进展剂在进展阶段起作用的物质称为进展剂(progressor)，常常也是启动剂或完全致癌剂。常常也是启动剂或完全致癌剂。前致癌物前致癌物终致癌物终致癌物

9、细胞含错细胞含错配碱基配碱基细胞死亡细胞死亡不分化的癌不分化的癌分化的肿瘤分化的肿瘤致癌物致癌物-DNA加加合物合物引发的细胞引发的细胞正常细胞正常细胞转移转移外源化学物致癌过程外源化学物致癌过程化学致癌过程的主要步骤化学致癌过程的主要步骤（一）（一）肿瘤转化：肿瘤转化：n宿主酶系统的生物转化：宿主酶系统的生物转化：化学物化学物具有亲电或阳离子自由基的终致具有亲电或阳离子自由基的终致癌癌物。物。n终致癌物与细胞成分的相互作用，即具亲电性或终致癌物与细胞成分的相互作用，即具亲电性或自由基的反应自由基的反应性物质与含亲核基团性物质与含亲核基团的大分子包括的大分子包括DNA共价结合。共价结合产物称加

10、合物共价结合。共价结合产物称加合物(adduct)。n损伤固定化损伤固定化:细胞在有细胞在有DNA损伤下复制损伤下复制,则遗传则遗传结果结果可诱导发可诱导发生永久性改变生永久性改变Metabolicactivationofacarcinogen黄曲霉毒素（二）（二）肿瘤发展肿瘤发展: : 肿瘤转化肿瘤转化的细胞，如果在组织稳态因素的细胞，如果在组织稳态因素( (homeostatic factors)homeostatic factors)控制下可保持休眠状态控制下可保持休眠状态。n某些不正常因素的细胞可发展至形成肿某些不正常因素的细胞可发展至形成肿瘤。瘤。n在促长物的作用下增生发展成为肿瘤。

11、在促长物的作用下增生发展成为肿瘤。n有的则有赖于宿主条件如激素依赖性肿瘤即这样有的则有赖于宿主条件如激素依赖性肿瘤即这样。Majorsignalingpathwaysrelevanttocancer二、致癌作用的影响因素二、致癌作用的影响因素 联合作用联合作用(一一)致癌性的增强致癌性的增强1增强致癌物的吸收；增强致癌物的吸收；2增强遗传毒性致癌物的代谢活化或使其解毒减弱；增强遗传毒性致癌物的代谢活化或使其解毒减弱；3抑制抑制DNA修复；修复；4选择性增强选择性增强DNA受损细胞的增殖。受损细胞的增殖。(二二)致癌性的抑制致癌性的抑制1在靶器官中发生竞争性的取代；在靶器官中发生竞争性的取代；2

12、活化作用酶系统活力发生改变；活化作用酶系统活力发生改变；3解毒效果和受体比例发生改变解毒效果和受体比例发生改变1、蛋白质蛋白质2、脂肪、脂肪3、碳水化合物、碳水化合物人类结肠癌的发生与低渣易消化食物有关。人类结肠癌的发生与低渣易消化食物有关。4、矿物质与维生素、矿物质与维生素VitA缺乏缺乏宫颈癌和膀胱癌宫颈癌和膀胱癌VitC和和VitE降低肝、呼吸道和上消化道肿瘤降低肝、呼吸道和上消化道肿瘤营养因素营养因素宿主因素宿主因素1、物种、品系和器官特异性物种、品系和器官特异性2-萘胺可诱导人、犬、猴和仓鼠膀胱癌，但对小鼠仅诱萘胺可诱导人、犬、猴和仓鼠膀胱癌，但对小鼠仅诱发肝癌和肺癌，在大鼠和兔几乎

13、对各器官均不诱发肿瘤。发肝癌和肺癌，在大鼠和兔几乎对各器官均不诱发肿瘤。2、年龄年龄AFB1可对新生小鼠诱发肝脏肿瘤，对断奶小鼠则不能诱可对新生小鼠诱发肝脏肿瘤，对断奶小鼠则不能诱发。发。3、性别和内分泌平衡、性别和内分泌平衡如如2-乙酰氨基氟主要在雄性大鼠诱发肝癌；邻氨基偶氮乙酰氨基氟主要在雄性大鼠诱发肝癌；邻氨基偶氮甲苯对雌性小鼠比雄性更易诱发肝癌。甲苯对雌性小鼠比雄性更易诱发肝癌。如孕妇用大量的二乙基已烯雌酚可使其女儿青春期前的如孕妇用大量的二乙基已烯雌酚可使其女儿青春期前的阴道癌危险性增高。阴道癌危险性增高。4 4、遗传易感性与化学致癌、遗传易感性与化学致癌 酒精的代谢酒精的代谢n乙醇

14、脱氢酶乙醇脱氢酶(ADH)(ADH) ，乙醛脱氢酶（乙醛脱氢酶（ALDHALDH）nADHADH（ADH1-ADH7ADH1-ADH7），其中），其中ADH2ADH2在酒精代谢过程中有在酒精代谢过程中有很重要的作用很重要的作用。nADH2ADH2基因有基因有3 3个等位基因个等位基因： ADH2ADH2* *1 1 为野生型，表达产物缺乏乙醇脱氢酶活性，为野生型，表达产物缺乏乙醇脱氢酶活性，ADH2ADH2* *2 2 表达产物的生物活性是表达产物的生物活性是ADH2ADH2* *1 1的的4040倍，倍，ADH2ADH2* *3 3 表达产物的生物活性亦证明高于表达产物的生物活性亦证明高于A

15、DH2ADH2* *1 1表达表达产物。产物。 第二节第二节 化学致癌机制化学致癌机制 体细胞突变学说（遗传损伤机制学说）体细胞突变学说（遗传损伤机制学说） 癌基因学说癌基因学说 亲电子剂学说亲电子剂学说 癌变多阶段学说癌变多阶段学说 非突变致癌机制非突变致癌机制n当生物在某些化学因素、物理因素、生物因素当生物在某些化学因素、物理因素、生物因素的作用下，生物细胞中的遗传物质发生了突然的作用下，生物细胞中的遗传物质发生了突然的改变，引起细胞的形态与功能失调，从而导的改变，引起细胞的形态与功能失调，从而导致机体的衰老。致机体的衰老。 一、体细胞突变学说一、体细胞突变学说体细胞突变学说体细胞突变学说

16、提出的证据提出的证据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加合物诱导基因突加合物诱导基因突 变；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）DNADNA修复缺陷可以导致肿瘤发生；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 性；性；5 5）肿瘤细胞来源于单克隆；）肿瘤细胞来源于单克隆；6 6）癌基因的突变以及抑癌基因的突变或缺失在肿瘤细）癌基因的突变以及抑癌基因的突变或缺失在肿瘤细 胞中普遍存在，而且突变的基因型可以通过细胞分胞中普遍存在，而

17、且突变的基因型可以通过细胞分 裂传递给子代细胞。裂传递给子代细胞。DNADNA加合物加合物(Adduct)(Adduct) n外源化学物与外源化学物与DNA碱基共价结合形成碱基共价结合形成DNA加加合物合物nDNA加合物是加合物是DNA损伤的主要形式损伤的主要形式n后果：碱基突变、缺失、插入、交联、后果：碱基突变、缺失、插入、交联、DNA链链断裂等断裂等n部分突变的频率或肿瘤的发生与加合物形成成部分突变的频率或肿瘤的发生与加合物形成成正比正比nDNA加合物作为接触生物学标志物或效应生物加合物作为接触生物学标志物或效应生物学标志物学标志物二、癌基因学说二、癌基因学说n1969年RobertHue

18、bner和GeorgeTodaro提出n癌基因学说主张：细胞癌变是由于病毒基因组癌基因学说主张：细胞癌变是由于病毒基因组中的癌基因引起的中的癌基因引起的,癌基因是病毒基因组的一部癌基因是病毒基因组的一部分。分。n基于发现病毒致癌是由于携带有能致癌的遗传基于发现病毒致癌是由于携带有能致癌的遗传信息，即癌基因。病毒癌基因直接或经过逆转信息，即癌基因。病毒癌基因直接或经过逆转录后整合于宿主细胞的基因组，从而发挥其录后整合于宿主细胞的基因组，从而发挥其致癌作用。致癌作用。n1、癌基因（、癌基因（oncogene）和原癌基因（）和原癌基因（proto-oncogene）癌基因癌基因是一类引起细胞癌变是一

19、类引起细胞癌变的基因。具有正常的生物学功能。的基因。具有正常的生物学功能。如生长因子，识别因子、蛋白激酶、如生长因子，识别因子、蛋白激酶、DNA结合蛋白等。肿瘤基结合蛋白等。肿瘤基因存在于所有细胞在正常状态下叫原癌基因因存在于所有细胞在正常状态下叫原癌基因(proto-oncogene)。n2、抑癌基因（、抑癌基因（tumoursupressorgeneORanti-oncogene）肿瘤抑制基因能肿瘤抑制基因能对抗对抗肿瘤肿瘤作用的基因作用的基因，属属隐性基因。己证明，隐性基因。己证明，肿瘤抑制基因的产品能被肿瘤蛋白激活。肿瘤抑制基因的不能肿瘤抑制基因的产品能被肿瘤蛋白激活。肿瘤抑制基因的不

20、能表达或其产品的非活化均导致肿瘤转化。表达或其产品的非活化均导致肿瘤转化。正常细胞中的正常细胞中的c-onc必须经过激活，才必须经过激活，才能导致能导致细细胞的恶性转化胞的恶性转化n癌基因活化方式有癌基因活化方式有: : 基因突变基因突变, ,外源基因插入外源基因插入, ,染色体易位与基因重排染色体易位与基因重排, ,基因丢失基因丢失,DNA ,DNA 甲基化程度降低等甲基化程度降低等. . 膀胱癌细胞系的膀胱癌细胞系的rasras癌基因：即第癌基因：即第1212位密码子位密码子GGCGGC突变为突变为GTCGTC，使甘氨酸变为缬氨酸，于是产生，使甘氨酸变为缬氨酸，于是产生能刺激细胞发生转化的

21、异常蛋白能刺激细胞发生转化的异常蛋白。 Kundson(1974)提出二次突变假说（提出二次突变假说（twohithypothesis）n视网膜母细胞瘤基因（视网膜母细胞瘤基因（Rb）nRb基因定位于染色体基因定位于染色体13q14n家族性视网膜母细胞瘤的患儿年龄小，多见于家族性视网膜母细胞瘤的患儿年龄小，多见于幼儿和儿童幼儿和儿童,双侧发病的较多。双侧发病的较多。n散发性可能性只有家族性的万分之一，而且发散发性可能性只有家族性的万分之一，而且发病较晚，多为单侧。病较晚，多为单侧。三、亲电子剂学说三、亲电子剂学说nMiller Miller 等等(1971)(1971)提出：大多数有机致癌提出

22、：大多数有机致癌物需进一步活化成终致癌物物需进一步活化成终致癌物(ultimate (ultimate carcinogen).carcinogen).终致癌物是亲电子剂终致癌物是亲电子剂, ,含有含有亲电子中心亲电子中心, ,可与细胞大分子的亲核中心可与细胞大分子的亲核中心共价结合共价结合, ,进而导致癌症进而导致癌症. . 四、癌变的阶段学说四、癌变的阶段学说n上世纪上世纪 40 40 年代年代, ,提出：化学致癌的两阶段学说提出：化学致癌的两阶段学说, ,即引即引发发( (启动启动, initiation), initiation)和促长和促长(promotion)(promotion)

23、两个阶段两个阶段n实验证据：实验证据： （1 1）用亚致癌剂量多环芳烃涂抹小鼠皮肤一次）用亚致癌剂量多环芳烃涂抹小鼠皮肤一次,20 ,20 周周后不发生乳头瘤或很少发生后不发生乳头瘤或很少发生 （2 2）但如再用巴豆油涂抹同一部位）但如再用巴豆油涂抹同一部位( (每周每周 2 2 次次, 20 , 20 周周) )则有约则有约 1/31/3 共共 1/2 1/2 的小鼠发生乳头瘤的小鼠发生乳头瘤 （3 3）单独使用巴豆油或在涂抹致癌物之前使用巴豆油）单独使用巴豆油或在涂抹致癌物之前使用巴豆油都不引起乳头瘤都不引起乳头瘤. . 癌变的阶段学说在肝癌变的阶段学说在肝, ,膀胱膀胱, ,肺肺, ,胃

24、肠道等癌症发生和胃肠道等癌症发生和体外细胞转化试验中得到证实体外细胞转化试验中得到证实. . n表观遗传调控失常导致肿瘤发生表观遗传调控失常导致肿瘤发生n细胞异常增生细胞异常增生n免疫抑制免疫抑制n内分泌激素失衡内分泌激素失衡n过氧化酶体增殖剂激活受体过氧化酶体增殖剂激活受体五、非突变致癌机制五、非突变致癌机制NEWVIEWOFCANCER:“EPIGENETIC”CHANGESCOMEBEFOREMUTATIONS-NATURE2006“EpigeneticChangesareterriblyimportantinCancer.”AndrewFeinberg（一）表观遗传调控失常导致肿瘤发生

25、（一）表观遗传调控失常导致肿瘤发生2022年年3月月4日日概 述n表观遗传表观遗传(epigeneticinheritance)l所谓表观遗传就是不基于所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传。通差异的核酸遗传。通过有丝分裂或减数分裂来传递过有丝分裂或减数分裂来传递非非DNA序列信息的序列信息的现象现象。n表观遗传学表观遗传学(epigenetics),l研究不涉及研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗序列改变的基因表达和调控的可遗传变化的，或者说是研究从基因演绎为表型的过程传变化的，或者说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。和机制的一门新兴的遗传学分支。202

26、2年年3月月4日日2022年年3月月4日日概 述表观遗传学的特点：表观遗传学的特点：l可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减可遗传的，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；数分裂，能在细胞或个体世代间遗传；l可逆性的基因表达调节，也有较少的学者可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述为基因活性或功能的改变；描述为基因活性或功能的改变；l没有没有DNA序列的改变或不能用序列的改变或不能用DNA序列序列变化来解释。变化来解释。2022年年3月月4日日2022年年3月月4日日l 基因转录后的调控基因转录后的调控u基因组中非编码RNAu微小RNA（miRNA）u反义RNAu内含子、

27、核糖开关等l 基因选择性转录表达基因选择性转录表达的调控的调控uDNA甲基化u基因印记u组蛋白共价修饰u染色质重塑2022年年3月月4日日表观遗传学的研究内容：表观遗传学的研究内容：DNA DNA 甲基化甲基化1 是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是基因组修饰形式，主要是基因组DNA上的胞嘧啶第上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被修饰为修饰为5甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)。DNA甲基转移酶：主要有四种甲基转移酶：主要有四种,分为两个家分为两个家族族:

28、Dnmtl和和Dnmt3(还有一个还有一个Dnmt2,主要为主要为tRNA的甲基转移的甲基转移,该酶有微弱的该酶有微弱的DNA甲基转甲基转移酶活性移酶活性).nDNA甲基化的方式甲基化的方式n胞嘧啶甲基化胞嘧啶甲基化n腺嘌呤甲基化腺嘌呤甲基化DAM(DNA腺嘌呤甲基转移酶腺嘌呤甲基转移酶)识别回文序列识别回文序列GATC,在此位置在此位置两条链的腺嘌呤两条链的腺嘌呤N-6位置上同位置上同时甲基化，同时时甲基化，同时SAM转变为转变为SAH(S-腺苷高半胱氨酸腺苷高半胱氨酸)在在DMT(DNA甲基转移酶）的甲基转移酶）的作用下，作用下，CpG（CNG,CCGG）位点胞嘧啶位点胞嘧啶C5被甲基化被

29、甲基化 图图1胞嘧啶甲基化过程胞嘧啶甲基化过程图图2腺嘌呤甲基化过程腺嘌呤甲基化过程n无论在整体动物试验还是人体肿瘤细胞中都发现表观遗传无论在整体动物试验还是人体肿瘤细胞中都发现表观遗传变异的一些共同的特征变异的一些共同的特征:（1）整个基因组的低甲基化）整个基因组的低甲基化:基因组不稳定基因组不稳定,(细胞癌细胞癌,尿道上尿道上皮细胞癌皮细胞癌,宫颈癌等宫颈癌等)（2）某些抑癌基因和）某些抑癌基因和DNA修复基因的高甲基化修复基因的高甲基化:抑制基因表抑制基因表达达(胃癌胃癌,结肠癌结肠癌,乳腺癌乳腺癌,肺癌等众多恶性肿瘤肺癌等众多恶性肿瘤)(3)印记丢失印记丢失: :抑制和刺激生长的信号失

30、衡（多种肿瘤抑制和刺激生长的信号失衡（多种肿瘤）（4）DNA甲基化和组蛋白修饰改变部分转移相关基因表达甲基化和组蛋白修饰改变部分转移相关基因表达（5）miRNA的表达水平改变的表达水平改变n表观遗传调控与环境化学污染物毒作用机制方面表观遗传调控与环境化学污染物毒作用机制方面的研究刚刚起步。的研究刚刚起步。n诱发与致癌过程相关的细胞增殖的机制诱发与致癌过程相关的细胞增殖的机制主要有两种：再生细胞增殖和有丝分裂主要有两种：再生细胞增殖和有丝分裂引起细胞增殖引起细胞增殖n细胞增殖参与启动、促癌、发展以及转细胞增殖参与启动、促癌、发展以及转移各个过程移各个过程（二）细胞异常增生（二）细胞异常增生n肿瘤

31、的发生与机体的免疫状态密切相关。肿瘤的发生与机体的免疫状态密切相关。n肿瘤细胞可导致肿瘤细胞可导致“免疫逃避免疫逃避”。n一些化学致癌物具有免疫抑制作用。一些化学致癌物具有免疫抑制作用。（三）免疫抑制（三）免疫抑制n长期使用激素可导致肿瘤发生。长期使用激素可导致肿瘤发生。n环境内分泌干扰物（环境内分泌干扰物（EnvironmentalEndocrineDisrupters,EEDs)，一些外源化学物可通过影，一些外源化学物可通过影响体内激素的产生、合成、释放、转运、代谢响体内激素的产生、合成、释放、转运、代谢或清除，与相应的受体结合并随之在细胞内产或清除，与相应的受体结合并随之在细胞内产生效应

32、，干扰血液中激素正常水平的维持、模生效应，干扰血液中激素正常水平的维持、模拟或干扰天然激素的生理、生化作用拟或干扰天然激素的生理、生化作用。n多氯联苯、多氯联苯、TCDD、DDT等是明确的致癌物等是明确的致癌物（四）内分泌激素失衡（四）内分泌激素失衡n过氧化酶体是一种单层膜的亚细胞器过氧化酶体是一种单层膜的亚细胞器n过氧化酶体增殖剂：刺激肝脏过氧化酶体过氧化酶体增殖剂：刺激肝脏过氧化酶体增生的物质。增生的物质。n过氧化酶体增殖物激活受体过氧化酶体增殖物激活受体(PPAR)nPPAR-在许多肿瘤如乳腺癌、结肠癌、在许多肿瘤如乳腺癌、结肠癌、胃癌等高表达。胃癌等高表达。n邻苯二甲酸酯类、氯贝丁酯、

33、异丙酯等邻苯二甲酸酯类、氯贝丁酯、异丙酯等（五）过氧化酶体增殖剂激活受体（五）过氧化酶体增殖剂激活受体n基因突变基因突变n端粒调控与细胞永生化端粒调控与细胞永生化n细胞周期调控紊乱细胞周期调控紊乱n细胞凋亡与肿瘤的发生细胞凋亡与肿瘤的发生 细胞恶性转化是由于细胞增殖与细胞死亡调细胞恶性转化是由于细胞增殖与细胞死亡调控功能失调所致。控功能失调所致。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第四节第四节 化学致癌物的分类化学致癌物的分类一一 根据对人类和动物致癌作用分类根据对人类和动物致癌作用分类IRACIRAC分类（分类（International Agency for Inte

34、rnational Agency for Research on Cancer, IARCResearch on Cancer, IARC） 将化学物对人类致癌性资料（流行病调查和将化学物对人类致癌性资料（流行病调查和病例报告）和对实验动物致癌性资料分为病例报告）和对实验动物致癌性资料分为4 4级：级： 致癌性证据充分；致癌性证据有限；致癌性证致癌性证据充分；致癌性证据有限；致癌性证据不足；证据提示缺乏致癌性。据不足；证据提示缺乏致癌性。 人类致癌人类致癌动物致癌动物致癌 证据证据 证据证据组组1(1(人类致癌物人类致癌物)107)107种种 充分充分组组2(A2(A可疑致癌物可疑致癌物)58

35、)58种种 有限有限 充分充分 (B(B可能致癌物可能致癌物)249)249种种 有限有限 不充分不充分 不足不足 充分充分组组3(3(目前无法分类目前无法分类)512)512种种 不足不足 不足不足组组4(4(可能是非致癌物可能是非致癌物)1)1种种 没有没有 没有没有全球化学品统一分类和标签制度全球化学品统一分类和标签制度（GloballyHarmonizedSystemofClassificationandLabelingofChemical，GHS）是由联合国经济及社会理事会危险货物运输和是由联合国经济及社会理事会危险货物运输和全球化学品统一分类和标签制度专家委员会发全球化学品统一分类

36、和标签制度专家委员会发布的，作为指导各国控制化学品危害和保护人布的，作为指导各国控制化学品危害和保护人类与环境的规范性文件。类与环境的规范性文件。第第1类：类：已知或假定的人类致癌物；已知或假定的人类致癌物；第第1A类：已知对人类有致癌可能；类：已知对人类有致癌可能；第第1B类：假定对人类有致癌可能；类：假定对人类有致癌可能；第第2类：类：可疑人类有致癌物。可疑人类有致癌物。二二按化学致癌作用模式分类按化学致癌作用模式分类遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物n1）直接致癌物直接致癌物(directcarcinogen)：本身具有直：本身具有直接致癌作用，在体内不需要经过

37、代谢活化即可接致癌作用，在体内不需要经过代谢活化即可致癌。各种烷化剂。致癌。各种烷化剂。n2）间接致癌物间接致癌物(indirectcarcinogen)：本身并不：本身并不直接致癌，必须在体内经代谢活化，其代谢产直接致癌，必须在体内经代谢活化，其代谢产物才具有致癌活性。物才具有致癌活性。间接致癌物在代谢活化间接致癌物在代谢活化前，称为前致癌物前，称为前致癌物(procarcinogen)；在活化过；在活化过程的中间产物称为近似致癌物程的中间产物称为近似致癌物(proximatecarcinogen)；近似致癌物进一步代谢活化近似致癌物进一步代谢活化生成产物称为终致生成产物称为终致癌物癌物(u

38、ltimatecarcinogen)。n3）无机致癌物无机致癌物1 1 遗传毒性致癌物遗传毒性致癌物genotoxicgenotoxic carcinogencarcinogenn1）促癌剂）促癌剂按照致癌物的实用性定义，按照致癌物的实用性定义，致癌物是诱发肿瘤的物质，因此，虽然促致癌物是诱发肿瘤的物质，因此，虽然促癌剂单独不致癌，却可在亚致癌剂量的致癌剂单独不致癌，却可在亚致癌剂量的致癌物启动之后与机体接触即能致癌，所以癌物启动之后与机体接触即能致癌，所以认为促癌作用是致癌作用的必要条件。认为促癌作用是致癌作用的必要条件。2非遗传毒性致癌物非遗传毒性致癌物non-genotoxiccarci

39、nogenn2）内分泌调控剂）内分泌调控剂40年前就已发现雌性年前就已发现雌性激素可引起动物肿瘤。以后发现干扰内激素可引起动物肿瘤。以后发现干扰内分泌器官功能的物质可使这些器官的肿分泌器官功能的物质可使这些器官的肿瘤形成增多。雌激素的致癌机理尚不清瘤形成增多。雌激素的致癌机理尚不清楚但很可能与促癌作用有关；并且还楚但很可能与促癌作用有关；并且还涉及全身作用。涉及全身作用。n3）免疫抑制剂）免疫抑制剂免疫抑制过程从多方面影响肿瘤形成。免疫抑制过程从多方面影响肿瘤形成。硫唑嘌吟、硫唑嘌吟、6巯基嘌呤等免疫抑制剂或巯基嘌呤等免疫抑制剂或免疫血清均能使动物和人发生白血病或免疫血清均能使动物和人发生白血

40、病或淋巴瘤，但很少发生实体肿瘤。淋巴瘤，但很少发生实体肿瘤。n4）细胞毒剂）细胞毒剂导致细胞死亡的物质可引起代偿性增生，导致细胞死亡的物质可引起代偿性增生，以致发生肿瘤。以致发生肿瘤。 氮川三乙酸使锌进入肾脏，由于锌的毒氮川三乙酸使锌进入肾脏，由于锌的毒性，造成细胞死亡，结果引起增生和肾性，造成细胞死亡，结果引起增生和肾肿瘤。肿瘤。n5）过氧化物酶体增生剂）过氧化物酶体增生剂n已发现的过氧化物酶体增生剂有降血脂已发现的过氧化物酶体增生剂有降血脂药物安妥明、增塑剂二药物安妥明、增塑剂二(2乙基己基乙基己基)邻苯甲酸酯和有机溶剂邻苯甲酸酯和有机溶剂1，1，2三氯乙三氯乙烯。烯。n根据致癌作用模式分

41、类根据致癌作用模式分类n1.genotoxiccarcinogensn直接致癌物直接致癌物n间接致癌物间接致癌物n无机致癌物无机致癌物n2.non-genotoxiccarcinogensn促长剂促长剂激素调控剂激素调控剂n细胞毒剂细胞毒剂过氧化物酶体增殖剂过氧化物酶体增殖剂n免疫抑制剂免疫抑制剂固态物质固态物质n3.未分类：美舍吡伦未分类：美舍吡伦主要的化学致癌物及易感人群和诱发的肿瘤主要的化学致癌物及易感人群和诱发的肿瘤作用方式化学致癌物易感人群诱发的主要肿瘤直接作用烷化剂接受化学治疗的恶性肿瘤病人白血病间接作用多环芳烃吸烟者、食用熏制鱼肉者肺癌、胃癌芳香胺染料工人、橡胶工人膀胱癌亚硝胺亚

42、硝酸盐污染食物的食用者食管癌、胃癌黄曲霉毒素B1污染食物的食用者细胞性肿癌石棉纤维矿工、接触者肺癌、胸膜间皮瘤氯乙烯塑料厂工人肝血管肉瘤苯橡胶工人、染料工人白血病砷矿工、农药工人和喷撒者皮肤癌、肺癌、肝癌镍炼镍工人鼻癌、肺癌铬接触含铬气体者鼻癌、肺癌、喉癌镉接触者前列腺癌、肾癌（采自BasicPathology，1992，有改动） 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 定性：即该化学物能否致癌；定性：即该化学物能否致癌；定量：进行剂量反应关系分析，以推算其定量：进行剂量反应关系分析，以推算其可接受的危险度的剂量，或人体实际可能可接受的危险度的剂量，或人体实际可能接触剂

43、量下的危险度。接触剂量下的危险度。定性是定量的基础。定性是定量的基础。致癌试验n1、短期试验： 包括致突变试验包括致突变试验+ +细胞恶性转化试验细胞恶性转化试验n2、哺乳动物诱癌试验 短期诱癌试验短期诱癌试验+ +长期诱癌试验长期诱癌试验n3、人群流行病学调查一、构效关系分析一、构效关系分析n构效关系分析多是从一种同系物着手，构效关系分析多是从一种同系物着手，找出该系物质化学结构中与致癌性关系找出该系物质化学结构中与致癌性关系最密切的构效，以及其它构效改变时所最密切的构效，以及其它构效改变时所产生的影响。产生的影响。n可靠性可靠性:样本含量，不仅要分析的同系物样本含量，不仅要分析的同系物的总

44、数要充分，而且其中各种类型结构的总数要充分，而且其中各种类型结构变化的数目也要足够。变化的数目也要足够。n基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验突变试验(Ames试验试验);n染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析，小鼠骨髓微核试验，大鼠骨传学分析，小鼠骨髓微核试验，大鼠骨髓染色体畸变试验髓染色体畸变试验;n原发性原发性DNA损伤：损伤：DNA加合物，链断加合物，链断裂，裂，DNA修复诱导修复诱导(细菌细菌SOS反应，大鼠反应，大鼠肝肝UDS诱导诱导)，SCE试验；试验；n体外细胞转化：体外细胞转化： 二、遗传毒性试验二、遗传

45、毒性试验三、细胞恶性转化试验三、细胞恶性转化试验 通过细胞表型的改变，反映各种理化因素的致通过细胞表型的改变，反映各种理化因素的致癌性，同时，可模拟化学致癌物在体内致癌的过程，癌性，同时，可模拟化学致癌物在体内致癌的过程，并可对发生转化的细胞做直接观察和做各种分析。并可对发生转化的细胞做直接观察和做各种分析。细胞转化试验是致癌物检测及癌变机理研究的重要细胞转化试验是致癌物检测及癌变机理研究的重要方法。方法。 检测终点：细胞恶变检测终点：细胞恶变 检出：遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物。检出：遗传毒性致癌物和非遗传毒性致癌物。1 1 原代细胞：金黄地鼠胚胎（原代细胞：金黄地鼠胚胎（SHE）细胞）

46、细胞人成纤维细胞人成纤维细胞2细胞系：细胞系：小鼠胚胎成纤维细胞系（小鼠胚胎成纤维细胞系（BALB/c3T3）鼠胚胎间充质干细胞（鼠胚胎间充质干细胞（C3H10T1/2）叙利亚仓鼠肾细胞系叙利亚仓鼠肾细胞系（BHK-21）3病毒感细胞：病毒感细胞：劳舍尔白血病病毒感染的劳舍尔白血病病毒感染的Fisher大鼠胚胎细胞大鼠胚胎细胞（RLV/RE）猿猴腺病毒感染的猿猴腺病毒感染的SHE细胞细胞（SA7/SHE） 支气管上皮细胞是目前应用于细胞转化实验及癌症机制研究支气管上皮细胞是目前应用于细胞转化实验及癌症机制研究的重要的靶细胞的重要的靶细胞。恶性转化试验所用细胞恶性转化试验所用细胞细胞恶性转化的判

47、定细胞恶性转化的判定形态学变化形态学变化凋亡敏感性降低凋亡敏感性降低锚着独立性生长锚着独立性生长血清抗性试验血清抗性试验刀豆蛋白刀豆蛋白A A凝集试验凝集试验 动物体内成瘤性动物体内成瘤性动物体内成瘤性动物体内成瘤性 判定细胞发生恶性转化的最终最可靠指标是判定细胞发生恶性转化的最终最可靠指标是动物体内成瘤性。一般均采用皮下注射的方法，肿动物体内成瘤性。一般均采用皮下注射的方法，肿瘤体积需达瘤体积需达1cm1cm3 3以上方能判定为阳性。并要结合病以上方能判定为阳性。并要结合病理检测。理检测。接种了发生恶性接种了发生恶性转化的转化的BEP2DBEP2D细细胞的裸鼠胞的裸鼠病理切片显示肿病理切片显

48、示肿瘤的组织学来源瘤的组织学来源为上皮细胞为上皮细胞细胞转化实验细胞转化实验-动物体内致癌实验结果一致性对比表动物体内致癌实验结果一致性对比表 细胞系化学物质检出有机致癌物百分率（%）检出无机致癌物百分率（%）假阳性的百分率（%）SHE（叙利亚地鼠胚胎上皮细胞）264种78947BALB/c小鼠胎儿细胞）18466877经合组织(OECD) ，细胞转化实验的缺陷细胞转化实验的缺陷Z缺乏机体代谢系统对化学致癌物的代谢活化作用；缺乏机体代谢系统对化学致癌物的代谢活化作用；Z缺乏上皮细胞与基底成份的相互影响，这种影响在缺乏上皮细胞与基底成份的相互影响，这种影响在体内上皮癌变过程中具有重要作用；体内上

49、皮癌变过程中具有重要作用；Z缺乏类似体内的直观的形态学转化特征；缺乏类似体内的直观的形态学转化特征；Z体外培养条件的人为性因素，如体外快速传代可造体外培养条件的人为性因素，如体外快速传代可造成某些克隆的选择生长，从而影响转化结果。成某些克隆的选择生长，从而影响转化结果。 （一）（一）哺乳动物短期致癌试验哺乳动物短期致癌试验( (有限体内试验有限体内试验) )n 小鼠皮肤肿瘤诱发试验小鼠皮肤肿瘤诱发试验20周周n小鼠肺瘤诱发试验小鼠肺瘤诱发试验30周周n大鼠肝转化灶诱发试验大鼠肝转化灶诱发试验8-14周周n大鼠乳腺癌诱发试验大鼠乳腺癌诱发试验6个月个月适用：按照构效关系能预测靶器官的受试物。适用

50、：按照构效关系能预测靶器官的受试物。注意：注意：1任一实验的阳性结果，其意义与长期致癌实验相当。任一实验的阳性结果，其意义与长期致癌实验相当。2阴性结果意义较差。阴性结果意义较差。四、哺乳动物致癌试验四、哺乳动物致癌试验化学物长期致癌试验优先原则化学物长期致癌试验优先原则人体可能长期暴露于该化学物；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该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；知致癌物相似；重复染毒毒性试验提示该化学物可能重复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变。产生癌前病变。（二）哺乳动物长期致癌试验（二）哺乳动物长期致癌试验优先进行哺乳动物致癌试验优先进行哺乳

51、动物致癌试验 n如在如在3 3种遗传毒理学短期试验均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；n如在如在3 3种遗传毒理学短期试验均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；n如经如经5 5种遗传毒理学短期试验种遗传毒理学短期试验仍不能预测其致癌性的化学品1 1 动物选择动物选择 n物种和品系：要求用两种实验动物，常规物种和品系：要求用两种实验动物，常规选用大鼠和小鼠，在选择品系时应选择较选用大鼠和小鼠，在选择品系时应选择较敏感、自发肿瘤率低、生活力强及寿命较敏感、自发肿瘤率低、生活力强及寿命较长的品系。长的品系。n性别：雌雄两种性别的动物。性别：雌雄两

52、种性别的动物。n年龄：使用刚断乳的动物，以保证有足够年龄：使用刚断乳的动物，以保证有足够长的染毒和发生癌症的时间，而且幼年动长的染毒和发生癌症的时间，而且幼年动物解毒酶及免疫系统尚未完善，对致癌作物解毒酶及免疫系统尚未完善，对致癌作用比较敏感。用比较敏感。2剂量选择剂量选择n致癌试验一般设三个试验组和一个对照致癌试验一般设三个试验组和一个对照组。即无作用剂量、阈剂量和发生肿瘤组。即无作用剂量、阈剂量和发生肿瘤剂量。剂量。n美国癌症研究所（美国癌症研究所（NCI）推荐以最大耐）推荐以最大耐受剂量受剂量(MTD)为高剂量。为高剂量。3动物数动物数n每组至少有雌雄各每组至少有雌雄各50只动物，在出现只动物，在出