1、外源化學物的致癌作用 惡性腫瘤是目前危害人類生命健康的嚴重惡性腫瘤是目前危害人類生命健康的嚴重疾病之一。世界衛生組織統計資料表明疾病之一。世界衛生組織統計資料表明, 全球全球癌癥每年發病癌癥每年發病 1 000 萬人萬人, 死亡死亡700 萬人萬人,是僅次是僅次于心血管病的人類第于心血管病的人類第2 號殺手號殺手 。惡性腫瘤對人類健康的危害惡性腫瘤對人類健康的危害 80%-90%的人類癌癥和環境因素有關，其的人類癌癥和環境因素有關，其中化學因素約占中化學因素約占90%以上。研究化學物致癌作用以上。研究化學物致癌作用已有二百多年的歷史。最早關于化學物致癌研究已有二百多年的歷史。最早關于化學物致癌

2、研究1775年發現煤煙和煤焦油可以引起煙囪清掃工發年發現煤煙和煤焦油可以引起煙囪清掃工發生陰囊癌，其原因可能與其幼年接觸煤煙塵有關。生陰囊癌，其原因可能與其幼年接觸煤煙塵有關。百年后發現苯胺染料生產工人可得膀胱癌，化學百年后發現苯胺染料生產工人可得膀胱癌，化學致癌問題逐漸引起人們得關注。致癌問題逐漸引起人們得關注。一、人類化學致癌物一、人類化學致癌物 化學致癌作用化學致癌作用:環環境中的有害因素引起境中的有害因素引起或增進正常細胞發生或增進正常細胞發生惡性轉化惡性轉化,并發展成為并發展成為腫瘤的過程腫瘤的過程. 化學致癌物化學致癌物(chemical carcinogen):凡能引起動物凡能引

3、起動物和人類的的腫瘤和人類的的腫瘤,增加增加其發病率或死亡率的化其發病率或死亡率的化合物合物.分類遺傳毒性致癌物遺傳毒性致癌物Genotoxic Genotoxic carcinogens非遺傳毒性致癌物非遺傳毒性致癌物nongenotoxic carcinogensnongenotoxic carcinogens直直接接致致癌癌物物 間間接接致致癌癌物物 無無機機致致癌癌物物 終終致致癌癌物物 促促長長劑劑 內內分分泌泌調調控控劑劑 免免疫疫抑抑制制劑劑 細細胞胞毒毒劑劑 過過氧氧化化物物酶酶體體增增殖殖劑劑 固固體體物物質質 根據致癌物的致癌作用分類 組組1:1:對人類是致癌物，對人類是致

4、癌物，8787種；種； 組組2:2:對人類是很可能或可能致癌物對人類是很可能或可能致癌物 組組2A:2A:對人類很可能是致癌物，對人類很可能是致癌物，6363種；種； 組組2B:2B:對人類是可能致癌物，對人類是可能致癌物，234234種；種； 組組3:3:現有證據不能對人類致癌性進行分現有證據不能對人類致癌性進行分 類，類，493493種；種； 組組4:4:對人類可能是非致癌物，對人類可能是非致癌物，1 1種。種。 國際癌癥研究中心（國際癌癥研究中心（20022002） 二、化學致癌物的代謝活化與滅活前致癌物前致癌物近致癌物近致癌物終致癌物終致癌物代謝酶代謝酶代謝酶代謝酶 不直接致癌，必須在

5、體內經代謝轉化，其代謝產物才不直接致癌，必須在體內經代謝轉化，其代謝產物才具致癌作用的化合物。具致癌作用的化合物。 前致癌物經代謝活化過程形成一種或一系列中間代前致癌物經代謝活化過程形成一種或一系列中間代謝產物，必須經進一步代謝活化，才能形成終致癌物。謝產物，必須經進一步代謝活化，才能形成終致癌物。前致癌物前致癌物 (precarcinogens)近致癌物近致癌物 (proximate carcinogens) 直接致癌物和間接致癌物經代謝活化所形成的具有直接致癌物和間接致癌物經代謝活化所形成的具有致癌作用的代謝物的統稱。致癌作用的代謝物的統稱。 終致癌物終致癌物 (ultimate carc

6、inogens)三、化學致癌物作用的靶子DNADNA靶靶非非DNADNA靶靶紡錘絲紡錘絲DNADNA修復、基因表達調控相關酶修復、基因表達調控相關酶一、化學致癌作用-多因素、多基因參與的多階段過程 （一）多因素（一）多因素遺傳因素遺傳因素環境因素環境因素 化學化學 物理物理 生物生物（二）多基因（二）多基因 （原）癌基因（原）癌基因 抑癌基因抑癌基因 凋亡基因凋亡基因 腫瘤易感基因腫瘤易感基因 化學致癌過程化學致癌過程 （三）多階段（三）多階段 引發階段引發階段 促長階段促長階段 進展階段進展階段 總起來說，癌癥的發生是一個多階段總起來說，癌癥的發生是一個多階段 逐步演變的過程，細胞通過一系列

7、進行性的改變而向惡性發展。逐步演變的過程，細胞通過一系列進行性的改變而向惡性發展。 在這一過程中，常積累多種基因改變，其中既有原癌基因的激活在這一過程中，常積累多種基因改變，其中既有原癌基因的激活 和高表達的發生，也有抑癌基因和凋亡基因的失活，還涉及大量和高表達的發生，也有抑癌基因和凋亡基因的失活，還涉及大量 細胞周期調節基因功能的改變。這一過程可以由于先天遺傳的缺細胞周期調節基因功能的改變。這一過程可以由于先天遺傳的缺 陷而較早發生（即源于遺傳種系細胞的癌癥），也可由于后天的陷而較早發生（即源于遺傳種系細胞的癌癥），也可由于后天的 各種環境因素作用導致體細胞基因突變而在生命的較晚時期發生各種

8、環境因素作用導致體細胞基因突變而在生命的較晚時期發生 （此類通常更為多見）。因此，將癌癥的發生人為劃分為啟動期、（此類通常更為多見）。因此，將癌癥的發生人為劃分為啟動期、 促進期和發展期。由于需要積累的突變涉及很多基因，因此，這促進期和發展期。由于需要積累的突變涉及很多基因，因此，這 個癌癥進展的過程一般長達數年到數十年。個癌癥進展的過程一般長達數年到數十年。 二、細胞增殖與致癌作用 細胞凋亡apoptosis：是細胞循自身程序結束其生命的主動死亡的過程，是由基因控制的個別細胞發生的自主有序的死亡，具有特征的形態和生化改變。確保正常發育、生長，維持內環境穩定，發揮積極的防御功能。凋亡過凋亡過程

9、程受體受體cAMPcAMPCa2+Ca2+神經酰胺神經酰胺凋亡相關凋亡相關基因激活基因激活信信號號轉轉導導細胞膜細胞核細胞核凋亡誘導因素凋亡誘導因素+Dnase激活激活Caspases激活激活死亡信號死亡信號蛋白酵素蛋白酵素四、DNA修復與致癌過程五、某些非遺傳機制與致癌過程五、某些非遺傳機制與致癌過程化學毒物致癌性判別一、短期試驗一、短期試驗 （一）致突變試驗（一）致突變試驗 （二）惡性轉化試驗又稱細胞轉化試驗（二）惡性轉化試驗又稱細胞轉化試驗 ( (三三) )哺乳動物短期致癌試驗哺乳動物短期致癌試驗 1.1.小鼠肺腫瘤誘發試驗小鼠肺腫瘤誘發試驗 2.2.大鼠肝轉變灶誘發試驗大鼠肝轉變灶誘發

10、試驗 3.3.小鼠皮膚腫瘤誘發試驗小鼠皮膚腫瘤誘發試驗 4.4.雌性雌性SDSD大鼠乳腺癌誘發試驗大鼠乳腺癌誘發試驗 二、哺乳動物長期致癌試驗二、哺乳動物長期致癌試驗（一）動物選擇（一）動物選擇 對誘發腫瘤的易感性對誘發腫瘤的易感性。因此，要考慮物種、品。因此，要考慮物種、品系、年齡和性別。物種的選擇對受試物有特定的靶系、年齡和性別。物種的選擇對受試物有特定的靶器官時尤為重要。如大鼠對誘發肝癌敏感，小鼠對器官時尤為重要。如大鼠對誘發肝癌敏感，小鼠對誘發肺腫瘤敏感。品系不同，表現也不同，如同是誘發肺腫瘤敏感。品系不同，表現也不同，如同是小鼠，小鼠， A A系及亞系誘發肺腫瘤敏感。還應考慮自發系及

11、亞系誘發肺腫瘤敏感。還應考慮自發腫瘤，應選腫瘤，應選自發率較低自發率較低者。者。 年齡年齡多使用斷乳或斷乳不久的動物多使用斷乳或斷乳不久的動物，性別，性別一般一般是雌雄各半。是雌雄各半。（二）動物數量（二）動物數量 為避免假陰性，每組動物數較一般毒性試驗為避免假陰性，每組動物數較一般毒性試驗為多。一般每組動物數雌雄各為多。一般每組動物數雌雄各5050只。只。 如當對照腫瘤自發率為如當對照腫瘤自發率為1%1%，而染毒組腫瘤發，而染毒組腫瘤發生率為生率為20%20%時，每組動物需要時，每組動物需要4040只才能有只才能有90%90%的把的把握度為陽性；如自發率上升為握度為陽性；如自發率上升為10%

12、10%，或腫瘤發生率，或腫瘤發生率下降為下降為10%10%，則每組動物需，則每組動物需214214只或只或114114只。所以一只。所以一般提出每組最少般提出每組最少5050只動物是指當對照組腫瘤自發只動物是指當對照組腫瘤自發率為率為1 1、5 5、1010、2020或或30%30%時，染毒組腫瘤發生率應時，染毒組腫瘤發生率應相應為相應為2020、3030、4040、5050或或60%60%才有才有0.90.9以上的把握以上的把握度獲得陽性結果。度獲得陽性結果。常用的化學致癌動物模型常用的化學致癌動物模型靶部靶部位位動物物種動物物種化學物質化學物質腫瘤類型腫瘤類型皮膚皮膚大鼠、小鼠大鼠、小鼠亞

13、硝胺、烷化劑、芳香胺亞硝胺、烷化劑、芳香胺鱗狀細胞癌、基底鱗狀細胞癌、基底細胞癌細胞癌皮膚皮膚小鼠、地鼠、豚鼠小鼠、地鼠、豚鼠二甲基苯蒽二甲基苯蒽黑色素瘤黑色素瘤肝臟肝臟大鼠、小鼠大鼠、小鼠亞硝胺、芳香胺、氯乙烯亞硝胺、芳香胺、氯乙烯肝細胞瘤肝細胞瘤肺肺大鼠、小鼠、地鼠大鼠、小鼠、地鼠亞硝胺、石棉、多環芳烴亞硝胺、石棉、多環芳烴腺癌腺癌乳腺乳腺大鼠、小鼠大鼠、小鼠二甲基苯蒽、芳香胺二甲基苯蒽、芳香胺腺癌腺癌結腸結腸大鼠、小鼠大鼠、小鼠亞硝胺、二甲肼亞硝胺、二甲肼腺癌腺癌胰腺胰腺大鼠、地鼠、大鼠、地鼠、亞硝胺亞硝胺腺癌、導管癌腺癌、導管癌膀胱膀胱大鼠、小鼠、豚鼠大鼠、小鼠、豚鼠芳香胺、亞硝胺芳香

14、胺、亞硝胺泌尿上皮癌泌尿上皮癌鼻咽鼻咽大鼠大鼠亞硝胺亞硝胺腺癌腺癌（三）劑量設計（三）劑量設計 一般使用三個染毒劑量組，一個對照組。一般使用三個染毒劑量組，一個對照組。三個染毒劑量組，較低劑量為前一級較高三個染毒劑量組，較低劑量為前一級較高劑量的劑量的1/31/3至至1/41/4，最低劑量最好相當于或，最低劑量最好相當于或低于人類實際可能接觸的劑量。最高劑量低于人類實際可能接觸的劑量。最高劑量應為最大耐受量。理想的最大耐受量不應應為最大耐受量。理想的最大耐受量不應致死，也不引起可能縮短壽命的毒性表現致死，也不引起可能縮短壽命的毒性表現和病理改變，與對照組相比體重下降不大和病理改變，與對照組相比

15、體重下降不大于于10%10%。 （四）試驗期限與染毒時間（四）試驗期限與染毒時間 原則上試驗原則上試驗期限要求長期或終生。期限要求長期或終生。一一般情況下小鼠最少般情況下小鼠最少1.51.5年，大鼠年，大鼠2 2年；可能年；可能時分別延長至時分別延長至2 2年和年和2.52.5年。一般主張一直年。一般主張一直染毒至試驗結束。染毒至試驗結束。但也有人認為，為減少但也有人認為，為減少中途非腫瘤死亡，應中途非腫瘤死亡，應在在9 9至至1212月后即停止染月后即停止染毒，以便使動物可由中毒或亞中毒狀態恢毒，以便使動物可由中毒或亞中毒狀態恢復，存活時間較長和存活動物也較多。對復，存活時間較長和存活動物也

16、較多。對于完全致癌物無較多影響，對于促癌劑有于完全致癌物無較多影響，對于促癌劑有可能出現可逆過程，以至腫瘤發生率下降?？赡艹霈F可逆過程，以至腫瘤發生率下降。 （五）結果的觀察、分析和評定1. 1. 腫瘤發生率腫瘤發生率 2.2.多發性多發性 3. 3. 潛伏期潛伏期 觀察時首先要注意有無劑量觀察時首先要注意有無劑量- -反應關系。反應關系。 試驗設計的最低要求：試驗設計的最低要求：1 1、兩個物種的動物；、兩個物種的動物；2 2、兩種性別；、兩種性別；3 3、至少三個劑量水平且其中一個接近最大耐、至少三個劑量水平且其中一個接近最大耐受劑量；受劑量；4 4、每組有效動物數最少、每組有效動物數最少

17、5050只只。三、腫瘤流行病學調查 確定人類致癌物主要根據確定人類致癌物主要根據 流行病學調查結果能夠重復；流行病學調查結果能夠重復； 有劑量反應關系；有劑量反應關系； 有動物致癌試驗陽性結果支持有動物致癌試驗陽性結果支持。 進行分析流行病學調查時，一般是先進行分析流行病學調查時，一般是先通過動物腫瘤誘發試驗，根據陽性結果檢通過動物腫瘤誘發試驗，根據陽性結果檢出潛在的人類致癌物，或先進行描述性流出潛在的人類致癌物，或先進行描述性流行病學調查或臨床觀察發現懷疑某種人類行病學調查或臨床觀察發現懷疑某種人類致癌物后才進行。致癌物后才進行。 WHOWHO判定致癌試驗的陽性標準判定致癌試驗的陽性標準：1

18、.1.對照組也出現的腫瘤，試驗組發生率對照組也出現的腫瘤，試驗組發生率增加增加2.2.試驗組出現對照組沒有的腫瘤試驗組出現對照組沒有的腫瘤3.3.試驗組腫瘤發生早于對照組試驗組腫瘤發生早于對照組4.4.與對照組比，試驗組動物的平均腫瘤與對照組比，試驗組動物的平均腫瘤數增加數增加 歸因于環境因素的癌死亡百分比歸因于環境因素的癌死亡百分比 煙草煙草30%30%污染污染 2%2% 酒精酒精3%3%工業產品工業產品1%1% 飲食飲食35%35%藥品和醫學處置藥品和醫學處置 1%1% 食品添加劑食品添加劑 1%1%地球物理因素地球物理因素 3%3% 生殖和性行為生殖和性行為 7%7% 感染感染10%10

19、% 職業職業4%4%食品成分與腫瘤食品成分與腫瘤碳水化物與腫瘤碳水化物與腫瘤 脂肪和膽固醇與腫瘤脂肪和膽固醇與腫瘤 蛋白質與腫瘤蛋白質與腫瘤 酒精與腫瘤酒精與腫瘤 維生素與腫瘤維生素與腫瘤 礦物質與腫瘤礦物質與腫瘤 其他生物活性化合物其他生物活性化合物與腫瘤與腫瘤 致癌物質致癌物質存在食物存在食物癌癌N-亞硝基化合物用亞硝酸鹽腌制過的肉類食品 胃癌、食管癌、肝癌、結直腸癌及膀胱癌 黃曲霉毒素霉變的糧油、花生及其制品中 肝癌、胃癌、腎癌、直腸癌、乳腺癌及卵巢癌 多環芳烴類化合物 油炸和熏烤食品 胃癌等多種腫瘤 雜環胺類化合物蛋白質含量豐富的魚、肉類食品在高溫烹調過程中易產生 主要靶器官為肝臟，其次為血管、腸道、乳腺、皮膚及口腔等 食物中的致癌物質食物中的致癌物質營養素營養素癌（癌（+、-）能量能量 乳腺癌和子宮內膜癌乳腺癌和子宮內膜癌 （+）脂肪脂肪 結腸、直腸癌結腸、直腸癌 （+）蛋白質蛋白質 食管癌食管癌 （-）、乳腺癌）、乳腺癌 （+）精制糖精制糖 乳腺癌乳腺癌 （+）膳食纖維膳食纖維 結腸癌、直腸癌結腸癌、直腸癌 （-）植物多糖（枸杞多糖、香菇多糖、植物多糖（枸杞多糖、香菇多糖、黑木耳多糖黑木耳多糖 ）各種腫瘤（各種腫瘤（-）維生素維生素A、E、C 各種腫瘤（各種腫瘤（-）硒、碘、