第8章外源化学物致癌作用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,外源化学物,致癌作用,Carcinogenesis of Xenobiotics,【,目的要求,】,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,熟悉致癌作用评价方法,【,主要内容,】,第一节,化学致癌过程,第二节,化学致癌物,第三节,化学,致癌机制,第四节,化学致癌物的判定,第五节,化学致癌过程的阻断,肿瘤,(tumor,neoplasm),：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。,肿瘤分类：,1,、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“自限性”，对机体的破坏性小。,2,、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。,（,1,）癌（,carcinoma,）：上皮细胞来源的恶性肿瘤,（,2,）肉瘤（,sarcoma,）：由间质细胞来源的恶性肿瘤,毒理学中“癌”的概念是广义的包括：,上皮细胞的恶性病变（癌）,间质细胞的恶性病变（肉瘤）,良性肿瘤,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。,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),：凡是能引起生物体肿瘤，增加其发病率或死亡率的化学物。,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,重要的宿主因素,-,遗传构成和健康状况,主要的环境因素,-,食物、环境污染、职业和生活方式（如饮食习惯、吸烟等）。,一般估计，人类肿瘤,80%-90%,与环境因素有关，而其中最主要是化学因素。,肿瘤是可以预防的,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，阐明其作用机理，然后采取措施加以防治。,研究化学致癌作用具有重要的意义,第一节 化学致癌过程,案例,20,世纪,40,年代,Berenblum,进行了皮肤致癌实验，他在小白鼠与兔的皮肤上涂抹苯（,a,）并芘等,PAHs,，发现,多次涂抹,后方能引起皮肤肿瘤的发生。但,如果,在涂抹几次后，再用,巴豆油,涂抹，则肿瘤的出现,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,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生过程有何启示？,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的复杂性,引发阶段（,initiation,）,促长阶段（,promotion,）,进展阶段（,progression,）,1.,引发阶段（,Initiation),2.,促长阶段（,Promotion),3.,进展阶段（,Progression),DNA,损伤,损伤固定,遗传性状改变,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,良性肿瘤,生长速度快,侵袭性和转移能力强,生理生化和免疫性状改变,9/17/2024,15,突变细胞,恶性肿瘤,1,、引发阶段,（,initiation,）,（启动阶段）,引发（启动）是遗传毒性发生的过程，是化学致癌的第一步。,致癌物直接作用于,DNA,，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，成为突变细胞，或称 “启动细胞”，诱发细胞突变的因素称为,引发剂（启动剂）。,引发剂作用的靶主要是,原癌基因,和,肿瘤抑制基因,。,1.,引发阶段（,Initiation),2.,促长阶段（,Promotion),3.,进展阶段（,Progression),DNA,损伤,损伤固定,遗传性状改变,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,突变细胞,生长速度快,侵袭性和转移能力强,生化学和免疫性状改变,引发阶段的主要特征,不可逆,需要通过细胞分裂加以固定,剂量,-,反应显示没有可测定的阈值，无可测定的最大反应,存在自发的引发作用,对外源性化学物质和其他化学因素敏感,引发作用必须发生在促长作用之前， “纯”引发作用在无促长时不导致肿瘤,9/17/2024,17,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,良性肿瘤,（如乳头状瘤或腺瘤）。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为,促长剂,或,促癌剂,。,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。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。,9/17/2024,18,2,、促长阶段,促癌剂的作用机理：,通过细胞毒性或激素作用,刺激细胞增殖,。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,解除,细胞生长的接触,抑制,，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。,免疫抑制。,9/17/2024,19,1.,引发阶段（,Initiation),2.,促长阶段（,Promotion),3.,进展阶段（,Progression),DNA,损伤,损伤固定,遗传性状改变,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,突变细胞,生长速度快,侵袭性和转移能力强,生化学和免疫性状改变,促长阶段的主要特征,可逆性,促长剂通常是非致突变物，需要持续和 反复暴露,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,内源性促长剂可起自发促长作用,剂量,-,反应显示有可测定的阈值，有可测 定的最大效应,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 应的时间和剂量速率,9/17/2024,21,足量引发剂可诱发肿瘤,一次单用引发剂不诱发肿瘤,促长剂本身不诱发肿瘤,一次用引发剂后给以促长剂可诱发肿瘤,促长剂必须多次重复,引发作用不可逆,促长剂仅在引发剂后才发挥作用,3,、进展阶段（,progression,）,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,核型不稳定性增加和恶性变化,，在形态上或功能代谢和行为方面逐渐表现出,恶性肿瘤,的生物学特征，如生长速度、侵袭性、转移能力、以及生理生化、免疫性能的改变等。,1.,引发阶段（,Initiation),2.,促长阶段（,Promotion),3.,进展阶段（,Progression),DNA,损伤,损伤固定,遗传性状改变,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,突变细胞,生长速度快,侵袭性和转移能力强,生化学和免疫性状改变,进展阶段的主要特征,不可逆,伴随生长率和侵袭性的增加出现核型异常，,核型不稳定性,导致细胞基因组结构的形态学改变,有可测定的和,/,或形态学可描述的,细胞基因组的改变,进展的早期阶段对环境因素敏感,可见良性和,/,或恶性肿瘤,促进剂可促进细胞进入该阶段,可以发生自发的进展作用,9/17/2024,24,恶性肿瘤,练习题：,1,、致癌作用概念；,2,、致癌过程。,第二节 化学致癌物,研究致癌物的历史,1775,年,-,英国,Pott,阴囊癌（煤焦油）,1915,年,-,日本山极（）和市川 试验性皮肤癌（煤焦油）,1922,年,-,英国,Kennway,动物皮肤癌（多环芳,烃）,1895,年,-,德国,Rehn,职业性膀胱癌（染料厂）,1945,年,-,英国,Case,职业性膀胱癌（,-,萘胺,和联苯胺）,一、基本概念,肿瘤,（,tumor,neoplasm,）：,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新生物,分为良性和恶性两大类,。,毒理学中“癌”的概念是广义的包括：,上皮细胞的恶性病变（癌）,间质细胞的恶性病变（肉瘤）,良性肿瘤,化学致癌物,(,chemical carcinogen,),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。,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肿瘤的过程。,二、致癌物的分类,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,证据权重,有关。,将化学物对,人,类和,动物,致癌资料分为,4,级,致癌证据充分,(sufficient),致癌证据有限,(limited),致癌证据不足,(inadequate),证据提示缺乏致癌性,(lack of carcinogenicity),31,IARC,致癌物分类,组,l(group 1),：对人类是致癌物,(carcinogenic to human),对人的致癌性有足够,(sufficient),的证据。,加工肉,*,（,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）,石棉 太阳辐射 槟郎,咸鱼 黄曲霉素 香烟（一手及二手）,酒精 室外空气污染 砒霜,33,组,2 A (group 2A),：对人类很可能是致癌物,(probably carcinogenic to human),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,(sufficient),。,红肉包括牛、猪、马、羊肉,*,高温油炸食物,雄激素（合成代谢）类固醇,轮班工作令生理节奏紊乱,硝酸盐及亚硝酸盐,34,组,2B (group 2B),：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,(1imited evidence),，动物致癌性证据不足够,(less than sufficient),。,或对人致癌性证据不充分,(inadequate evidence),，实验动物致癌证据足够,(sufficient),。,咖啡 汽油 腌制蔬菜 沥青,35,组,3(group 3),：对人的致癌性尚不能确定,(unclassifiable as to carcinogenicity to human),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限,(inadequate or limited),茶 印刷墨水 矿物油 飞机燃油,36,组,4(group 4),：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,(lack of carcinogenicity),仅,1,种，己内酰胺。,37,38,二）根据化学致癌物作用模式分类,1.,直接致癌物,（,direct carcinogens,）,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，各种烷化剂，其大多为亲电子反应物。,2.,间接致癌物,(indirect carcinogens),本身并不直接致癌，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。例如，多环芳烃、芳香胺类化合物等。,39,（,1,）前致癌物,（,procarcinogen,）,（,2,）近致癌物（,proximate carcinogen,）,（,3,）终致癌物（,ultimate carcinogen,）,前致癌物 近致癌物 终致癌物,3.,促癌剂（,tumor promoting agent,）,本身并不致癌，但对致癌物有促进作用。如佛波酯（,TPA,）、巴豆油等,代谢酶,代谢酶,40,1,、遗传毒性致癌物,(genotoxic carcinogens),进入人细胞后与,DNA,共价结合，引起机体遗传物质改变，导致癌变的化学物质。,化学致癌物的大多数,直接致癌物、前致癌物、无机致癌物,三） 根据化学致癌物作用机制分类,41,2,、非遗传毒性致癌物,(epigenotoxic carcinogens),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。,（,1,）,促长剂,：本身无致癌作用，在给予遗传毒性致癌物后再给予促长剂，可以增强遗传毒性致癌物的致癌作用，也可以促进,“,自发性,”,转化细胞发展成癌。如苯巴比妥、二丁基羟基甲苯等。,（,2,）,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，常常起促长剂作用。如乙烯雌酚、雌二醇、硫脲等。,（,3,）,免疫抑制剂,：主要对病毒诱导的恶性转化起增殖作用，如嘌呤同类物。,（,4,）,细胞毒剂,：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。,（,5,）,过氧化物酶体增殖剂,：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。,（,6,）,固态物质,：物理状态是关键因素，可能涉及到细胞毒性。如塑料、石棉。,42,助致癌物,：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。,44,四）按化学结构分类,（,1,）烷化剂：芥子气、甲醛、氯甲醚,（,2,）多环芳烃类： 煤焦油、二苯蒽,（,3,）芳香胺类：乙萘胺、硝基联苯,（,4,）氨基偶氮染料,（,5,）亚硝胺类化合物,（,6,）黄曲霉毒素,（,7,）植物毒素,（,8,）金属致癌物：镍、铬、镉,体内,致癌物,靶部位,活性致癌物,致癌性下降、极性高的产物,体外,靶分子,灭活,活化,代谢灭活,代谢活化,致癌,有效剂量,直接致癌物,致癌物在体内的代谢活化与灭活,化学致癌物的代谢特点,:,1,、代谢以氧化过程为主,终致癌物有亲电子性；,2,、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；,3,、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。,47,苯并,(a),芘在体内的代谢活化,AHH:,芳烃氢化酶,EH:,环氧化物水化酶,AHH,环氧化物,B(a)P,极性增加，,易排出体外,代谢灭活,GSH-S,复合物,GST,EH,7,8-,二醇,-9,10,环氧化物等,7,8-,二氢二醇等,P450,与,DNA,结合活性最高，是,B(a)P,主要终致癌物,代谢活化,第三节 化学致癌机制,49,一、化学致癌机制学说,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,体细胞突变致癌学说,：,即造成,DNA,损伤而引发肿瘤的遗传毒性机制，专指,DNA,碱基序列,的改变，可通过细胞分裂传递给子代,。,非突变致癌学说,：,即对,DNA,以外,靶分子作用的非遗传毒性机制。,51,一）体细胞突变致癌学说,大多数环境因素的致癌作用都是通过影响,遗传基因,起作用的,，肿瘤是细胞中多种基因突变累积的结果。,证据支持,体细胞突变学说理论的证据：,1.,致癌物代谢活化后生成的,DNA,加合物,诱导基因发生突变；,2.,大多数致癌物在致突变实验中呈阳性；,3.,DNA,修复,缺陷可以导致肿瘤发生；,4.,在许多肿瘤组织中发生染色体畸变或基因组不稳定,5.,肿瘤细胞来源于单细胞克隆；,6.,癌基因,的突变及,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传递给子代细胞。,53,（一）,DNA,加合物,（二）,DNA,修复与致癌过程,（三）癌基因、原癌基因和抑癌基因,1,、癌基因和原癌基因,2,、抑癌基因,54,生物转化,酶系统,致癌物,代谢活化,DNA,加合物,DNA,分子,部分恶性转化,肿瘤,(,一,) DNA,加合物,修复失败,终致癌物,(,亲电基团,),DNA,突变,遗传毒物,终致突变物+,DNA,加合物,DNA,损伤,细胞死亡,静止状态的细胞,DNA,复制,损伤正在复制的,DNA,加合物的碱基错配,复制后修复,易错修复,修复,解 毒,细胞,存活,无错,细胞,存活,突变,56,DNA,加合物的数量,与,致癌性,有密切关系。,DNA,加合物可作为人类肿瘤的接触（效应）,生物学标志,。,57,(,二,) DNA,修复与化学致癌,DNA,修复有两种后果：,一是正确修复，,使机体内受损的,DNA,完全回复原有的结构和功能。,一是错误修复，,指经修复的,DNA,部分仍可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，但其代价是,出现突变,。,58,突变的出现呈现为,损伤,-,修复,-,突变,模式，正确修复，突变不发生；,修复错误或未修复，出现突变。,损伤,-,修复,-,突变,-,肿瘤，,所以，,DNA,修复与化学致癌作用在一定程度上相关。,59,（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。,1.,原癌基因（,pro-oncogene,）：,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学功能（调控细胞生长分化，促进细胞分裂、增殖等）。,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。,2.,癌基因（,oncogene,）：,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特性的基因,。,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。,原癌基因,癌基因,突变,致癌物,癌变,原癌基因与癌基因关系示意图,9/17/2024,62,3.,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（,tumor suppressor gene,）,.,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。,抑癌基因属隐性基因，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用。,64,遗传毒性致癌物主要通过原癌基因突变,激活为癌基因,和,/,或,抑癌基因突变失活,引起致癌作用。,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（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,并不改变,DNA,序列，即对遗传物质没有影响，但能改变或抑制某些与细胞增殖和分化有关的基因。,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、信号转导系统、纺锤丝系统、,DNA,修复系统以及基因表达调控系统等。,9/17/2024,65,非突变致癌学说的主要研究方向,表观遗传调控失常致癌,细胞异常持久增生致癌,内分泌激素失调致癌,免疫功能抑制致癌,过氧化物酶体增殖剂激活致癌,9/17/2024,66,前致癌物,终致癌物,活化,正常细胞,致癌物,-DNA,加合物,DNA,复制错配修复失败,DNA,修复,细胞死亡,细胞含错 配碱基,引发的细胞,分化的细胞,不分化的细胞,转移,促长,进展,化学致癌过程的主要阶段,修复,9/17/2024,67,第四节 化学致癌物的判定,化学致癌物的判断包括两个方面证据：,人群流行病学调查：,此项中必须具备两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的证据。,动物实验证据：,要求至少有两项按现行常规设计进行，符合,GLP,（,good laboratory practice,），在不同物种动物中所得结果一致的动物致癌物鉴定资料。,常用的致癌物判别方法包括三大类：,短期试验,长期动物致癌试验,人类流行病学调查,一 、短 期 试 验,(,一,),致突变试验,(,二,),细胞恶性转化试验,(,三,),哺乳动物体内短期致癌试验,（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：化学物的,致突变性与致癌性相联系,，即大多数致癌物具有致突变性，而大多数非致癌物无致突变性。,73,74,局限性：,无法确定非遗传毒性致癌物,(,假阴性,),和具有遗传毒性的非致癌物,(,假阳性,),。,致癌物的筛选需,一组致突变试验,，最好每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。,Ames,试验,是应用筛检致癌物最广泛和最敏感的致突变试验。,75,（二）细胞恶性转化试验,-,体外培养,受,试物与正常细胞在,体外,接触，如有致癌作用，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。,观察内容,包括：生长自控能力、细胞形态、细胞生长能力、生化表型以及移植于动物体内形成肿瘤的能力等。,在,敏感宿主中的成瘤性,是确定转化细胞恶性变性质的可靠指标。,观察终点,：,恶性变的细胞,恶性变的细胞表现如下：,1.,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.,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.,生长速度,的改变。,4.,生长特性,的改变：软琼脂集落试验,5.,裸鼠荷瘤试验：,一般均采用皮下注射的方法，肿瘤体积需达,1cm,3,以上方能判定为阳性。并要结合病理检测。,77,常用细胞,原代细胞,：常用叙利亚仓鼠胚体细胞,(SHE,细胞,),、人类成纤维细胞、小鼠皮肤或大鼠支气管上皮细胞等。,细胞系,：常用细胞系,BALB/C-3T3,，,C3Hl0Tl/2,和,BHK21,；,病毒感染细胞,：如,RLV/RE,细胞,(,劳舍尔白血病病毒感染,Fisher,大鼠胚胎细胞,),和,SA7/SHE,细胞,(,猿猴腺病毒感染的,SHE,细胞,),。,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期转化的细胞，但不一定形成肿瘤，,对其阳性结果应慎重，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,80,局限性,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的恶性变，但亦可能到此为止，其,结局不一定形成肿瘤,。,81,在哺乳动物致癌试验中，发现受试化合物对某些,特定组织,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,有限体内试验,。,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,在数周到数月,。,(,三,),哺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，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：,小鼠肺肿瘤诱发试验,大鼠肝转变灶试验,小鼠皮肤肿瘤诱发试验,雌性,SD,大鼠乳腺癌诱发试验,。,小鼠肺肿瘤诱发试验,16,周至,30,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。,大鼠肝转变灶诱发试验,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，因此新化学物致癌性的筛查常选用这两个试验。,83,84,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乳头状瘤或癌，皮下注射可诱发肉瘤。,一般,9,个月左右结束试验，如在启动后加用佛波醇酯，则缩短至,20,周左右。,适用于煤、石油和烟草的焦油以及其中所含的多环芳烃，还有许多直接致癌物如硫芥、氮芥、双氯甲醚和丙环内醋等。,雌性,SD,大鼠乳腺癌诱发试验,适用于多环芳烃、芳香胺、氯烷、亚硝基脲等。能在,9,个月以内诱发乳腺癌。,上述任一试验的,阳性结果，其意义与长期动物致癌试验相当,。,由于实验期短，又未检查其他器官和系统，特别是皮肤肿瘤和乳腺癌的诱发试验一般仅适用于较小范围的化学物质类型，所以哺乳动物短期致短试验,阴性结果的意义较差,。,85,86,二、哺乳动物长期致癌试验,是目前公认的,确认动物致癌物的经典方法,。,用来确定受试物对试验动物的致癌性、剂量,-,反应关系及诱发肿瘤的靶器官等。,化学致癌的最大特点是,潜伏期长,。啮齿类动物,1-2,年的试验，相当于人类大半生的时间。,动物试验可,严格控制试验条件,，而人群流行病学调查不易排除混杂因素的影响。,最大局限性是动物试验结果,外推,至人存在不确定性。,动物长期致癌试验的一般原则,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知致癌物相似；,短期染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变等。,87,1.,动物选择,（,1,）,物种的选择：,根据动物对,肿瘤的易感性,，选择具有特定靶器官的物种和品系。,大鼠 肝癌,小鼠 呼吸道和肺肿瘤,金黄仓鼠,(,或称金黄地鼠,),、,狗或猴 膀胱癌,靶器官无法估计 大鼠和小鼠,常用的是,大鼠和小鼠,，也可用,仓鼠,。为避免动物种属敏感性的差异影响评价的结果，一般也用两种物种进行试验。,应选择,自发肿瘤率,低的物种。,88,89,（,2,）年龄,：,断乳或断乳不久,的动物。,（,3,）性别,：,一般是,雌雄各半,。,（,4,）动物数量,：,原则上根据对照组肿瘤的自发率及试验组肿瘤的发生率来确定。一般每组动物数为,雌雄各,50,只。,2.,染毒方式,根据受试物的理化特性和对人有代表性的接触方式，多为,经口和经呼吸道,接触染毒。,也可,经皮,。,90,胃肠道染毒,最好采用口服，把受试物混入,饲料,、,饮水,中，或用,管饲,法连续给予动物。混入饲料中的受试物的最高浓度不应超过,5%,。,若受试物有异味影响动物自由摄入，可采用,灌胃,法。应保证实验动物的营养平衡。,营养成分受试物应尽可能采用高剂量。,较理想的应是,每周,7,天,均染毒，也可每周,5,天。但是中断染毒可使动物得到恢复或毒性缓解。,91,呼吸道,染毒,每日接触时间依试验要求而定。,工业毒物试验通常每日吸入,4-6,h；,环境污染物每日吸入,8,h或更长。,经皮,，涂敷面积不少于总面积的,10%,，接触良好，防止舔食，每天涂敷一次，每周,3-7,次。,92,93,3.,剂量设计,l,个对照组,必要时设阳性对照组。,3,个染毒剂量组：,最高剂量,原则上应尽可能加大，但又不致死。,最低剂量,应高于人类实际可能接触的剂量。,等比差别，,1/3,左右（,1/4-1/2,）。,94,4.,试验期限与染毒时间,原则上试验期限要求,长期甚至终生,，最少不低于受试动物寿命的,2/3,时间。一般情况下小鼠,1.5-2,年，大鼠,2-2.5,年。,一般染毒直至试验结束。,试验期间注意问题：,出现第一个肿瘤时，每组还有不少于,25,只动物。,当最低剂量组或对照组存活的动物只有,25,时，可以结束试验。,有明显性别差异的试验，结束时间对不同的性别应有所不同。,因明显的毒性作用，只造成高剂量组动物过早死亡，此时不应结束试验。,96,5.,结果的观察、分析和评定,每天,密切观察动物,1-2,次（外表、活动、摄食情况等），及时发现濒死动物并进行,病理学解剖,（防止自溶）。,肿瘤发生情况,对每一肉眼可见及可触及的肿瘤，均应记录其出现时间、部位、大小、外形、发展状况和动物死亡时间。,试验最初三个月每周,称体重,一次，以后每,2-4,周称体重一次。,掺入饲料或饮水中染毒时，应记录,食物消耗量或饮水量,。,发现第一例肿瘤时存活的动物数，作为试验终结时的,有效动物数,。,体表及体内各组织器官均应肉眼观察，找出可疑肿块，并进行组织病理学检查。,注意有无肿瘤出现、肿瘤出现时间及死亡时间。,确定肿瘤的性质和,靶器官,。对已出现肿瘤或可疑肿瘤的器官和肉眼检查有明显病变的器官，应注意观察癌前病变。,97,5.1,致癌试验常用的指标,发现第一例肿瘤时存活的动物数，作为试验终结时的,有效动物数,。,1).,肿瘤发生率：是最重要的指标,肿瘤总发生率；,恶性肿瘤总发生率；,各器官或组织肿瘤发生率和恶性肿瘤发生率；,各种类型肿瘤发生率。,98,99,2).,多发性,：,是化学致癌的又一特征，指一个动物出现多个器官肿瘤或一个器官出现多个肿瘤。,计算每组动物的平均肿瘤数。,每组中出现,2,个（或以上）肿瘤的动物数或比例。,100,3).,潜伏期,体表肿瘤,：从接触致癌物到各组第一个肿瘤出现的时间作为该组潜伏期。,内脏肿瘤,：分批剖杀，计算平均潜伏期；或将肿瘤引起动物死亡的时间定为发生肿瘤的时间。,5,.2,阳性结果的判断,存在,剂量,-,反应关系,，并有一项指标,与对照组差异显著,时,，为阳性结果。,WHO,提出，需满足下列反应的一种或数种,阴性对照组出现的一种或数种肿瘤，试验组均有发生，但肿瘤发生率高于对照组；,试验组动物发生阴性组没有的肿瘤类型；,试验组动物肿瘤发生早于阴性对照组；,试验组每个动物的平均肿瘤数超过阴性对照组。,101,阴性结果的判定应满足试验设计的最低要求：,两个物种动物，两种性别，至少三个剂量水平且其中一个接近最大耐受量。每组有效动物数至少,50,只,(,动物数量与其自发肿瘤率成正比，即自发率高，动物数量多,),。,102,103,三、人群流行病学调查,流行病学资料在确定人类致癌物方面具有,决定性意义，是确定人类致癌物的唯一手段,。,一般先通过动物肿瘤诱发试验，根据阳性结果检出潜在的人类致癌物，或先进行描述性流行病学调查或临床观察发现可疑人类致癌物后再进行分析性流行病学研究，即病例对照研究和队列研究。,104,动物肿瘤诱发试验,描述性研究,临床观察,分析性流病学调查研究,可疑人类致癌物,人类致癌物,人群肿瘤流行病学调查程序,人群的环境接触一多因素、长期、低剂量的暴露为特征，因而流行病学研究资料有限,任何肿瘤流行病学调查，必须,设计周密严谨,，否则无论阳性结果或阴性结果的意义均将大为降低。,106,四、促癌剂的检测,可用于促癌剂检测的试验,（一）短期动物试验,1.,小鼠肺癌诱发试验,2.,大鼠肝转变灶试验,3.,小鼠皮肤肿瘤诱发试验,（二）体外试验,细胞恶性转化试验,划痕试验,（一）短期动物试验,首先选用适当的启动剂,启动,后,l-2,周开始用受试物染毒。,引发剂的剂量应较低,，不致引起或仅引起少量肿瘤。,由于有些促癌剂对某些器官具有特异性，上述三种试验应同时做才不致漏检。,107,108,（二）,体外试验,如体外细胞培养试验，让受试物直接与细胞接触，,优点,是以解决某些促癌剂的亲器官特性。,五、转基因或基因敲除动物在致癌物,评价中的应用,已建立的检测或研究模型主要有,过量表达癌基因的转基因动物模型；,抗癌基因删除动物致癌检测模型。,转基因动物致癌试验,时间短,（,3,个月），而且比较,敏感,，节省人力物力。,109,110,八、致癌物的确定,动物致癌物的确定,IARC,对动物致癌物的概念较为严格：,在多种或多品系动物试验中，或在几个不同实验中，特别是不同剂量或不同染毒途径的实验中，见到恶性肿瘤发生率增高；,或在肿瘤发生率、出现肿瘤的部位、肿瘤类型或出现肿瘤的年龄提前等各方面极为明显突出。,111,人类致癌物的最终判定依据,1.,肿瘤流行病学调查结果能够重复。,2.,有明确的剂量,-,反应关系。,3.,有另外的调查资料验证，或有动,物致癌试验阳性结果支持。,第五节,化学致癌过程的阻断,从理论上来说，在致癌过程中的任何一个阶段上给予阻断，都可以避免或减少肿瘤的发生和发展。,113,癌症预防,多吃新鲜水果蔬菜，少吃精炼面包、炸薯条等油炸食品，避免吃香肠和熏肉等加工肉食,不锻炼成全球第四大死因,一、,避免或减少致癌物的接触,：对已知的致癌因素，避免或减少与其接触。,二、,改变不良生活方式,：吸烟、酗酒和不良饮食习惯，在引起癌症的各种化学因素中占了将近,70%,。,三、,高危人群的检出与保护。,117,118,四、,化学预防,应用天然或人工合成的化合物去阻断、逆转或预防侵袭性肿瘤的发生。,已发现可能具有肿瘤预防作用的物质达到数百种，主要包括食物来源的天然化合物、人工合成药物如雌激素受体调节剂、非甾体类抗炎药物、维甲酸类化合物等。,肿瘤化学预防的作用机制可在肿瘤发生过程的任一环节：,降低致癌物的吸收；,防止致癌物的生成；,促进致癌活性物质的灭活；,阻止致癌物作用于靶点；,促进损伤的修复；,阻止癌变的发展等。,119,举例：,维生素,A,、,C,、,E,、,B2,、,-,胡萝卜素；,硒、锌、钼；,膳食纤维等。,120,THANKS,