外源化学物致癌作用-1

关于外源化学物致突变作用的知识梳理、它是研究环境中的化学、物理及生物等因素对遗传物质DNA和遗传过程的作用，以及人类接触致突变物可能引起的健康效的学科。

外源化学物致癌作用

• 概述
  • 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化并发展成为肿瘤的过程
  • 化学致癌物（chemical carcinogen）
    • 具有化学致癌物作用的化学物质称为化学致癌物.
    • 亲电子活性物质
  • 多环芳烃类（二甲基苯蒽、苯并芘、二苯蒽）物质引发阴囊癌
• 化学物致癌过程
  • 致癌的过程大致分为引发（initiation）、促长（promotion）、进展（progression）
    • 引发阶段不可逆
  • 促长阶段是单克隆的癌细胞在一种或多种促癌物质的不断作用下，表型发生了改变，恶性肿瘤细胞的各种性状得以表达的过程，起促进作用称为促长剂或促癌剂。
    • 促癌剂本身无或仅有极微弱的引发作用，但反复使用能刺激细胞分裂，形成肿瘤，它们的作用相对短暂，且是可逆的。
  • 最经典的促癌剂是佛波酯（TPA），通过激活蛋白激酶C刺激细胞增生而起促癌作用。
  • 癌症的进展阶段是指由良性肿瘤转变为恶性肿瘤，并进一步演变成更具恶性或具有侵袭特征的肿瘤的过程，主要的表现是细胞自主性和异质性增加、生长加速、侵袭性加强、出现浸润和转移的恶性生物学特征。
  • 进展期是一个动态的过程，其与促长期的主要区别是出现核型不稳定性及由他演变而来的染色体异常（染色体畸变）。
    • 不可逆
• 化学致癌机制
  • 体细胞突变学说
    • 证据
      • 致癌物活化代谢后生成的DNA加合物诱导基因突变 大多数的致癌物在致突变实验中呈阳性 DNA修复缺陷可以导致肿瘤发生，如着色性干皮病、毛细血管扩张性共济失调 在许多肿瘤组织中发生染色体畸变或基因组不稳定性 肿瘤细胞来源于单细胞克隆 癌基因的突变以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以通过细胞分裂传递给子代细胞。
    • DNA加合物
      • 其中DNA碱基的共价结合所形成的DNA加合物（DNA adduct）,是DNA损伤的重要形式。
      • 既可以作为接触生物标志物，又可作为效应生物标志物
        • 由于DNA加合物的形成及持久性反映了生物体暴露于化学物的浓度及时间、生物体对化学的吸收、代谢以及对DNA损伤的修复能力。 在肿瘤防治、人群生物监测、环境化学物暴露风险评价中有着广泛的应用价值、
        • 记得结合这个回去看效应生物标志物的概念
        • 鸟嘌呤-7最敏感
    • 原癌基因和抑癌基因
      • 基因点突变和染色体重排在某些肿瘤中使原癌基因（pro-oncogene）激活或使抑癌基因（tumor suppressor gene）失活
      • 在环境有害因素作用下，部分原癌基因发生改变，引起异常激活而成为癌基因（oncogene）
      • 抑癌基因后称抗癌基因，是细胞内一类能对抗肿瘤作用的基因，抑癌基因往往在细胞癌变或恶性变的过程发生突变或纯合缺失、染色体易位、启动子高甲基化修饰导致基因功能丧失或表达阻抑。通常情况下，抑癌基因在控制细胞生长、增值过程起负调控的作用，而在诱导细胞分化及诱导细胞凋亡的过程则发挥正向调节的功能
        • 抑癌基因失活涉及的两个等位基因
          • 视网膜母细胞瘤基因（retinoblastoma gene,Rb）
          • 抑癌基因p53
    • DNA修复损伤
      • Ⅱ相代谢酶如谷胱甘肽硫转移酶（GST）在化学物解读代谢过程发挥重要的作用
    • 点突变突变和染色体重排使原癌基因激活或过度表达，抑癌基因突变或失活导致细胞增值失控，而DNA修复功能缺陷进一步促进基因组的不稳定性和增加患肿瘤的概率
  • 表观遗传学说
    • 主要通过DNA甲基化、染色质重塑、组蛋白修饰、非编码RNA几种模式来控制基因的表达。
  • 非突变致癌机制
    • 细胞异常增生
    • 免疫抑制
    • 内分泌激素失衡
    • 过氧化酶体增值剂激活受体
  • 与化学致癌相关的分子事件
    • 端粒调控与细胞永生化
    • 细胞周期调控紊乱
    • 细胞凋亡与肿瘤发生
• 化学致癌物的分类
  • 根据对人类和动物致癌作用的分类
  • 按化学致癌作用模式分类
    • 直接致癌物（direct acting carcinogen）
      • 不经过体内代谢活化就具有致癌作用的直接致癌物
      • 由于其化学结构的固有特性，因而不需要代谢活化即具有亲电子活性，能与大分子物质共价结合形成加合物
        • 烷化剂
    • 间接致癌物（indirect acting carcinogen）
      • 必须经过体内代谢活化才具有致癌作用。
      • 苯并芘、苯并蒽、3-甲基胆蒽、氯乙烯、偶氮化合物、亚硝胺类、甲醛和乙醛、黄曲霉素B₁、环孢素A、烟草和烟气、槟榔及酒精性饮料
      • 苯并芘代谢终致癌物是（+）Bap-7,8-二氢二醇-9,10-环氧化物
    • 促癌剂（tumor promoting agent）
      • 本身并不致癌，但有促进致癌作用
      • 佛波酯（TPA）、巴豆油（croton oil）、煤焦油中的酚类、卤代烃
      • 苯巴比妥对大鼠或小鼠的肝癌发生有促癌作用
      • 色氨酸及糖精对膀胱癌也有促癌作用
      • 助癌剂对引发剂也有作用：乙醇和二氧化硫
  • 按照致癌机制的分类
    • 遗传毒性致癌物指进入细胞后与DNA共价结合，引起机体遗传物质改变，导致癌变的化学物质。
      • 活性卤代烃
      • 黄曲霉毒素B1
    • 表观遗传毒性致癌物
      • 佛波酯、雌二醇
• 化学致癌物筛查的方法
  • 定量构-效关系（quantitative structure-activity relationship, QSAR）
    • 定量构-效关系是利用理论计算和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。
  • 遗传毒性试验
    • 是指用于检测通过不同机制直接或间接诱导遗传学损伤的环境化合物的体外、体内试验，这些试验主要检测DNA损伤效应，效应终点包括基因突变、染色体畸变等，试验结果呈阳性的化合物为潜在致癌剂和（或）致突变剂。
    • Ames试验对致癌物的预测率最高
    • 阳性结果提示可能是遗传毒性致癌物，也可能是具有致突变性的非致癌物；而阴性结果提示受试物为非致突变性的非致癌物，也可能为非致突变性的致癌物。
  • 细胞恶性转化试验
    • 细胞转化（cell transformation）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、细胞增值速度、生长特性（锚着独立性生长或接触抑制消失等）、染色体畸变等变化，当细胞接种在裸鼠皮下可形成肉眼可见的肿瘤。
    • 试验观察终点是细胞恶性变
    • 细胞选择的主要原则
      • 体外容易培养和传代，阴性细胞克隆背景较低
      • 细胞自发突变率低或自发转化能力很弱，动物裸鼠试验呈阴性
      • 已获无限生长能力，但仍保持接触抑制而无致瘤性的细胞系
    • 阳性结果仅提示受试物有致癌可能性，但不能直接用于致癌性确定
  • 哺乳动物致癌试验
    • 动物短期致癌试验，又叫短期动物实验（时间有限，靶器官有限）
      • 肺和肝是最常发生肿瘤的器官，也是众多致癌物的靶器官，所以多数试验选用小鼠肺肿瘤诱发试验和（或）大鼠肝转变灶试验
      • 分类
        • 小鼠肺肿瘤诱发试验
        • 雌性SD大鼠乳腺癌诱发试验
        • 大鼠肝转变灶试验
        • 小鼠皮肤肿瘤诱发试验
    • 哺乳动物长期致癌试验
      • 断乳或断乳不久的动物
        • 目前通常选用大鼠和小鼠进行试验
      • 小鼠1.5年，大鼠2年，条件允许时分别延长至2年和2.5年。染毒时间通常是从实验开始直至实验结束反复多次染毒。
    • 促癌剂的检测（启动后1-2周开始染毒）
      • 小鼠肺肿瘤诱发试验
        • 氨基甲酸乙酯
      • 大鼠肝转变灶试验
        • 二甲基苯并蒽
      • 小鼠皮肤肿瘤诱发试验
        • 多环芳烃类
  • 人群肿瘤流行病学研究
  • 人群流行病学调查和动物实验结果是评价化学致癌危险性的两类主要的证据
  • 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