1、第八章外源化學物致癌作用,Carcinogenesis of Xenobiotics,第五節(jié) 　化學致癌物的分類**,分類方法,根據(jù)對人類和動物致癌性分類根據(jù)作用模式（作用機制）分類,世界衛(wèi)生組織下屬機構(gòu)國際癌癥研究所（流行病學調(diào)查和病例報告）和對實驗動物致癌性資料將化學物分為四類：　　致癌性證據(jù)充分　　致癌性證據(jù)有限　　致癌性證據(jù)不足　　證據(jù)提示缺乏致癌性,一、根據(jù)致癌物對人類和動物的致癌作用分類,對人致癌性證據(jù)充分：在致

2、癌物和人癌癥發(fā)生之間有因果關系。對人致癌性證據(jù)有限：因果關系的解釋是可信的，但其他的解釋如偶然性、偏倚、混雜因素不能完全排除。對人致癌性證據(jù)不足（不充分）：資料的性質(zhì)、一致性或統(tǒng)計學把握度不足以判斷因果關系或沒有對人致癌性的資料。對人證據(jù)提示缺乏致癌性：有幾個研究表明：在已知的人類充分暴露水平范圍內(nèi)，暴露與所研究的癌癥無關聯(lián)。,人類致癌性證據(jù)分類致癌物：,致癌性證據(jù)充分：在多物種或多品系的動物試驗中，用不同的染毒途徑均觀察到腫瘤發(fā)

3、生率升高、并伴有劑量-反應關系。致癌性證據(jù)有限：部分誘癌試驗獲得陽性結(jié)果，但是資料有限。如只涉及單一物種或品系,或單一試驗所得到的結(jié)果。在實驗動物致癌性證據(jù)不足(不充分)：現(xiàn)有的試驗結(jié)果由于試驗設計因素（如劑量、接觸時間、動物數(shù)目、觀察時間等）或某些重要因素的限制，無法明確化學物與致癌作用的關系。致癌性證據(jù)陰性：在多物種或多品系的動物試驗中，沒有結(jié)果顯示該化學物具有致癌性。無證據(jù)可引用：目前尚無相關的研究數(shù)據(jù)。,動物誘癌試驗證據(jù)

4、分類致癌物：,一、根據(jù)致癌物對人類和動物的致癌作用分類,國際癌癥研究所(IARC) 分為四類：,2類，2A組人類可能致癌（58種）對人致癌性證據(jù)有限，　　　　　　　　　　　　　但對動物致癌性證據(jù)充分。 2B組人類可疑致癌（249種）人致癌性證據(jù)有限，對　　　　　　　　　　　　　　動物致癌性證據(jù)也不充分。,1類，人類致癌物（107種）：證據(jù)充分（流行病學、動物　　　　　　　　　　　　實驗均得到證實）,3類，基于現(xiàn)

5、有證據(jù)不能對人類致癌性進行分類（512種）；,4類，人類可能非致癌性（1種）。,已知的人類致癌物及其靶器官舉例,二、根據(jù)化學致癌作用模式分類,1.直接致癌物 2.間接致癌物 3.促癌劑,前致癌物 近致癌物 終致癌物,,,帶正電荷的親電子劑，化學性質(zhì)活躍，但壽命極短，容易和DNA、RNA以及蛋白質(zhì)等生物大分子共價結(jié)合導致遺傳損傷，誘發(fā)腫瘤。,（一）直接致癌物(direct carcinogen)特點：不需要代謝活

6、化即具有親電子活性，能與大分子物質(zhì)共價結(jié)合成加合物。 代表：內(nèi)酯類(丙烷黃內(nèi)酯)、烯化環(huán)氧化物（1，2，3，4-丁二烯環(huán)氧化物），硫酸類酯，氮芥，活性鹵代烴類；鎘、鈦、鎳、砷或它們的鹽類化合物（直接致癌物）。,（二）間接致癌物(indirect carcinogen)： 化學物本身不直接致癌，必須在體內(nèi)經(jīng)代謝活化，其所形成的代謝產(chǎn)物才具有致癌作用。 例如：－－代表性的化學物：多環(huán)芳烴，芳香胺類化合物，喹啉，硝基呋喃，亞硝

7、胺類，甲醛和乙醛。－－天然物質(zhì)：黃曲霉毒素B1，環(huán)孢素A，煙草，煙氣，檳榔，酒精性飲料。,（三）促癌劑本身并不致癌，但對致癌物有促進作用。佛波酯－－兩階段小鼠皮膚癌誘發(fā)試驗苯巴比妥－－大鼠或小鼠肝癌色氨酸及糖精－－膀胱癌丁基羥甲苯－－小鼠肺腫瘤、肝細胞腺瘤、膀胱癌；DDT、多氯聯(lián)苯、氯丹、二惡英－－肝癌,助致癌物： －－本身不具有引發(fā)作用，也不具有促長作用，但可以促進引發(fā)作用和增強促長作用。

8、 如：乙醇，二氧化硫,三、按照致癌機制分類,遺傳毒性致癌物：進入細胞后與DNA發(fā)生共價結(jié)合，引起機體遺傳物質(zhì)改變，導致癌變的化學物質(zhì)。 特點：占化學致癌物的多數(shù)，引起機體遺傳物質(zhì)改變，可利用遺傳毒理學試驗來檢測。 （直接致癌物，間接致癌物）非遺傳毒性致癌物：不直接作用于遺傳物質(zhì)的致癌物?！　〈侔﹦ò投褂停?、激素（己烯雌酚）、免疫抑制劑（硫唑嘌呤）、固態(tài)物質(zhì)（石棉）、過氧化物酶體增生劑（三氯乙烯）、細胞毒物（氮三乙酸）。

9、,第六節(jié) 化學致癌物篩查的基本方法,案例,據(jù)統(tǒng)計，歐盟各國超過六成的女性和一成的男性定期染發(fā)，每年大約要染發(fā)6至8次。近年來，由于不正確使用染發(fā)劑而致病的例子，在歐洲國家層出不窮。為提高染發(fā)劑的安全性，保障消費者的健康，從2006年12月1日起，歐盟禁止在染發(fā)劑中摻入包括甲氧、基氨、基萘和羥等22種物質(zhì)，因為歐盟消費品科學委員會認定，這22種物質(zhì)含有致癌成分，長期使用含有這些成分的染發(fā)劑有可能致癌?！　　∪绾螌ν庠椿瘜W物的致癌性

10、進行檢測？,研究思路,篩查：化學物構(gòu)效關系分析，致突變組合試驗，細胞惡性轉(zhuǎn)化試驗。篩查實驗結(jié)果陽性：經(jīng)典的動物誘癌試驗。,一、定量-構(gòu)效關系（QSAR）分析,原理：從一種同系物著手，找出該系物質(zhì)化學結(jié)構(gòu)中與致癌性關系最密切的結(jié)構(gòu)成分，以及其他結(jié)構(gòu)成分改變時所產(chǎn)生的影響。方法：利用理論計算和統(tǒng)計分析工具來研究化合物結(jié)構(gòu)與其生物學效應之間的定量關系。優(yōu)勢：快速、經(jīng)濟、有效不足：分析時沒有結(jié)合“生物學因素”，分析方法未能統(tǒng)一。,例,多

11、環(huán)芳烴類化合物的小鼠皮膚癌誘發(fā)試驗結(jié)果：構(gòu)效關系的分析表明，致癌性的強弱不僅與化學結(jié)構(gòu)的微小變化相關，還與其立體結(jié)構(gòu)的變化有關聯(lián)。,二、遺傳毒性試驗,理論依據(jù)：許多化學致癌物具有致突變的作用，而大多數(shù)非致癌物無致突變性。結(jié)果：陽性：可能是具有遺傳毒性的致癌物，也可能是具有遺傳毒性的非致癌物；陰性：可能是具有非遺傳毒性的非致癌物，具有非遺傳毒性的致癌物。優(yōu)勢：方法簡單、快速、費用低、無需特殊檢測儀器。不足：無法檢出具有非遺傳毒性的

12、致癌物。,原理：外源因素對體外培養(yǎng)的細胞所誘發(fā)的惡性表型改變，當細胞接種在裸鼠皮下可形成肉眼可見的腫瘤。目的：了解體外培養(yǎng)細胞接觸受試物后，細胞是否癌變。觀察內(nèi)容：生長自控能力、細胞形態(tài)、細胞生長能力、生化表型以及移植于動物體內(nèi)形成腫瘤的能力等。觀察終點：細胞惡變優(yōu)勢：篩查遺傳毒性毒物、非遺傳毒性毒物。不足：體外實驗，缺乏代謝活化系統(tǒng)。所檢出的大多數(shù)為形態(tài)轉(zhuǎn)化或惡性前期轉(zhuǎn)化的細胞，但不一定形成腫瘤，對其陽性結(jié)果應慎重，它提示受

13、試物具有致癌的可能性，但它不能代替動物試驗作出肯定的結(jié)論。,三、細胞惡性轉(zhuǎn)化試驗,四、哺乳動物致癌試驗,按觀察時間和靶器官分：－哺乳動物長期誘癌試驗（終身試驗）： 經(jīng)典的和標準的化學物致癌性檢測方法。－動物短期致癌試驗（有限動物試驗）： 指在有限的短時間內(nèi)，觀察的靶器官限定為一個而不是全部器官和組織的哺乳動物致癌試驗。,（一）動物短期致癌試驗,國內(nèi)外目前較受重視的哺乳動物短期致癌試驗有四種：（1）小鼠皮膚腫

14、瘤誘發(fā)試驗（2）雌性大鼠乳腺癌的誘發(fā)試驗（3）小鼠肺腫瘤誘發(fā)試驗（4）大鼠肝臟轉(zhuǎn)化灶試驗(altared focus)適用：按構(gòu)效關系能預測靶器官的受試物。觀察終點：癌前病變（腺瘤、瘤性增生結(jié)節(jié)）,24,優(yōu)點：在有限的短時間內(nèi)完成而不是終生試驗，其觀察的靶器官也限定為一個而不是全部器官和組織。其試驗陽性結(jié)果意義與長期動物致癌試驗相當。缺點:僅適用于較小范圍內(nèi)的化學物質(zhì)類型，其試驗陰性結(jié)果意義較差。,（一）動物短期致癌試驗,（

15、二）哺乳動物長期致癌試驗,1.動物選擇（1）物種、品系 兩種實驗動物，常規(guī)選用大鼠和小鼠，也可用倉鼠。嚙齒類動物對多數(shù)致癌物易感性較高，壽命相對較短，費用也較低，生理和病理學資料較完備，因此使用最廣泛。 在選擇品系時應選擇較敏感、自發(fā)腫瘤率低、生活力強及壽命較長的品系。,（2）年齡和性別性別：同等數(shù)量的雌雄兩種性別的動物。年齡：使用剛斷乳的動物，以保證有足夠長的染毒和發(fā)生癌癥的時間，而且幼年動物解毒酶及免

16、疫系統(tǒng)尚未完善，對致癌作用比較敏感。,2.動物數(shù)量：每組至少有雌雄各50只動物，希望在出現(xiàn)第一個腫瘤時，每組還有不少于25只動物。對照組腫瘤自發(fā)率越高，而染毒組腫瘤發(fā)生率越低時，所需動物數(shù)越多。,對照組腫瘤自發(fā)生率為1％，染毒組腫瘤發(fā)生率為20％時，每組動物需要40只才能有90％把握度為陽性?！　∽园l(fā)率上升10％，每組動物數(shù)需214只。,高劑量：美國NCI推薦以最大耐受劑量(MTD) 。盡可能大，但又不致死。中劑量：中及低劑量組

17、則按等比級數(shù)下推，如分別為上一個劑量水平的1/2或1/3。中劑量組介于高、低劑量之間，如有可能按受試物的毒物動力學性質(zhì)來確定。低劑量：不影響動物的正常生長、發(fā)育和壽命，即不產(chǎn)生任何毒性效應。但低劑量組應高于人的接觸劑量，一般不低于高劑量的10％。對照組：除不給受試物外，其他條件均與試驗組相同。,3.劑量設計,原則上試驗期限要求長期或終生： －小鼠最少1.5年，大鼠2年；可能時分別延長至2年和2.5年。 染毒

18、時間：　　?。话阒鲝堃恢比径局猎囼灲Y(jié)束。,4.實驗期限與染毒時間,（1）一般觀察 每天觀察受試動物一次，主要觀察其外表、活動、攝食情況等。體重：在實驗最初三個月每周稱體重一次，以后每兩周稱體重一次。經(jīng)飼料或飲水給以受試物時，應記錄食物消耗量或飲水量，以計算受試物的攝入量。觀察時要注意有無腫瘤出現(xiàn)、腫瘤出現(xiàn)時間及死亡時間。老年動物多病易死，應加強巡視，防止動物死亡后未及時化驗，發(fā)生尸體組織自溶。記錄發(fā)現(xiàn)第一例腫瘤時存

19、活的動物數(shù)，作為實驗終結(jié)時的有效動物數(shù)。,5. 結(jié)果的觀察、分析和評定,（2）分析指標 1）腫瘤發(fā)生率：指一組實驗動物中發(fā)生腫瘤的動物數(shù)與該組有效動物數(shù)之比。有效動物數(shù)指最早出現(xiàn)腫瘤時該組存活動物數(shù)。 腫瘤總發(fā)生率、惡性腫瘤總發(fā)生率、各器官或組織腫瘤發(fā)生率和惡性腫瘤發(fā)生率，以及各種病理類型腫瘤發(fā)生率。,2）多發(fā)性 　　指一個動物出現(xiàn)多個腫瘤或一個器官出現(xiàn)多個腫瘤。　　化學致癌的又一特征。　　一般計算每

20、一組的平均腫瘤數(shù)和出現(xiàn)多個腫瘤的動物數(shù)或比例。,3）潛伏期,致癌物劑量越大潛伏期越短?？梢杂酶鹘M第一個腫瘤出現(xiàn)的時間作為該組的潛伏期。體表觀察的腫瘤為第一個腫瘤出現(xiàn)的時間；內(nèi)臟腫瘤的潛伏期為分批剖殺，計算平均潛伏期。,陽性： 以上三個指標之一與對照組有差異并存在劑量－反應關系。或染毒組出現(xiàn)的腫瘤類型在對照組未出現(xiàn)。在較低劑量組比較高劑量組出現(xiàn)顯著差異的意義更大。陰性： 滿足試驗設計的最低

21、要求時，表明該受試物在特定染毒條件下不引起腫瘤凈增率增高。,結(jié)果分析和判定,(1)對于對照組也出現(xiàn)的一種或數(shù)種腫瘤，試驗組腫瘤發(fā)生率增加；(2)試驗組發(fā)生對照組沒有的腫瘤類型；(3)試驗組腫瘤發(fā)生早于對照組；(4)與對照組比較，試驗組每個動物的平均腫瘤數(shù)增加。 在進行試驗的兩個物種兩種性別動物中，有一種結(jié)果為陽性，即認為該受試物有致癌性。兩個物種兩種性別動物試驗結(jié)果均為陰性時，方能認為未觀察到致癌作用。,致癌試驗陽性

22、的判定標準[WHO(1969)]：,七、人群流行病學調(diào)查  腫瘤流行病學調(diào)查是確定人類致癌物的唯一手段?！》治隽餍胁W調(diào)查：一般是先通過動物腫瘤誘發(fā)試驗，根據(jù)陽性結(jié)果檢出潛在的人類致癌物，或先進行描述性流行病學調(diào)查或臨床觀察發(fā)現(xiàn)懷疑某種人類致癌物后才進行?？砂床煌闆r酌情選用隊列調(diào)查和病例對照調(diào)查。,37,化學致癌過程： 多階段學說 化學致癌機制：體細胞突變學說、非突變致癌學說 化學致癌相關分子事件： 基因突變、端

23、粒調(diào)控與細胞永生化、細胞周期調(diào)控紊亂、細胞凋亡 化學致癌物的分類：按對人類致癌性分類、按化學致癌作用模式分類 化學致癌物篩查方法：定量構(gòu)效關系分析、遺傳毒性試驗、細胞惡性轉(zhuǎn)化試驗、哺乳動物致癌試驗、轉(zhuǎn)基因動物、人群腫瘤流行病學研究,小 結(jié),復習題,嚙齒類動物致癌試驗在動物選擇、劑量選擇、動物數(shù)量及觀察指標選擇的特點。化學致癌的三個過程及特征。化學致癌物分類？,案例分析,2006年9月，媒體報道某地區(qū)生產(chǎn)含有工業(yè)原料

24、蘇丹紅的紅心鴨蛋的消息后，許多地方對該地區(qū)生產(chǎn)的紅心鴨蛋進行了封存。蘇丹紅是一種工業(yè)原料，國際組織將蘇丹紅界定為三類致癌物。事發(fā)不久，有專家解釋說，根據(jù)抽檢樣本的最大含量，體重60kg的成人每天食用1200多個“涉紅鴨蛋”，才有可能達到誘發(fā)動物腫瘤的劑量，每個人都不可能日食1200個“紅心蛋”，因此是不可能致癌的，市民們可以放心食用。你認為這種說法合理嗎？如何評價蘇丹紅的致癌作用？,課后作業(yè),題目： 1.要判斷一化學物質(zhì)是否具有致癌性