環(huán)境污染物的特殊毒性及其評價致癌作用

關(guān)于環(huán)境污染物的特殊毒性及其評價致癌作用第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

生物因素乙型肝炎病毒——肝癌乳頭狀瘤病毒——食管癌、人類宮頸癌

EB病毒——鼻咽癌和惡性淋巴瘤

T系淋巴系病毒I型——T細(xì)胞白血病淋巴瘤

HIV——多發(fā)性人類腫瘤環(huán)境污染物的致癌作用。第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

1981年DollandPeto報告的歸因于環(huán)境因素的癌死亡百分比：煙草30%

污染2%

酒精 3%

工業(yè)產(chǎn)品<1%

飲食 35%

藥品和醫(yī)學(xué)處置1%

食品添加劑<1%

地球物理因素3%

職業(yè)4%

生殖和性行為7%

感染10%

人類癌癥相關(guān)的環(huán)境因素

其中化學(xué)因素約占77％第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五終致癌物

近致癌物前致癌物代謝Ⅰ代謝Ⅱ不經(jīng)過代謝活化，就具有致癌活性的化合物。

致癌物的體內(nèi)代謝活化1.直接致癌物2.間接致癌物化學(xué)物質(zhì)能引起機(jī)體損害的性質(zhì)和能力。第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五2.化學(xué)致癌物的機(jī)制

體細(xì)胞突變學(xué)說（遺傳損傷機(jī)制學(xué)說）

癌基因?qū)W說

親電子劑學(xué)說

癌變多階段學(xué)說

非遺傳機(jī)制學(xué)說化學(xué)致癌是多因素、多基因參與的多階段過程第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五惡性腫瘤的形成，起源于一個體細(xì)胞的惡變、增殖形成

腫瘤組織。

理論依據(jù)：

致癌物質(zhì)的致突變性腫瘤細(xì)胞的單克隆性染色體畸變原癌基因突變和抑癌基因突變2.1體細(xì)胞突變假說第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五2.2親電子劑假說DNA加合物基因突變DNA結(jié)構(gòu)損傷腫瘤細(xì)胞，血液尿等可檢出共價結(jié)合親電性化合物DNA,RNA,

蛋白質(zhì)的親核基團(tuán)第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

DNA加合物（DNAadduct)致癌物多數(shù)具有遺傳毒性，具有遺傳毒性的致癌物盡管化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不盡相同，但有一共同的特點(diǎn)，即一般都是親電子劑親電劑+DNA親核物→加合物→

DNA損傷→部分細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化→腫瘤DNA加合物在化學(xué)致癌作用過程中起到關(guān)鍵作用，是引起腫瘤的直接原因之一。2.2親電子劑假說第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五癌基因（oncogene)：

指一類在自然或?qū)嶒灄l件下具有誘發(fā)惡性轉(zhuǎn)化的潛在基因。原癌基因（proto-oncogene)：

機(jī)體內(nèi)正常細(xì)胞所具有的能致癌的遺傳信息。抑癌基因（anti-oncogene，腫瘤抑制基因）：

正常細(xì)胞分裂生長的負(fù)性調(diào)節(jié)因子。2.3癌基因假說第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五致癌物原癌基因癌基因突變癌變原癌基因與癌基因關(guān)系2.3癌基因假說

原癌基因點(diǎn)突變原癌基因擴(kuò)增染色體易位與基因重排原癌基因抑制解除抑癌基因缺失第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五2.4多階段學(xué)說引發(fā)進(jìn)展促長引發(fā)進(jìn)展促長致癌物暴露暴露第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

引發(fā)階段促長階段進(jìn)展階段（initiation）（promotion）（progression）

引發(fā)階段是化學(xué)物或其活化代謝物（親電子劑）與DNA作用，導(dǎo)致體細(xì)胞突變成引發(fā)細(xì)胞的階段。歷時很短，引發(fā)過程是一個突變過程，引發(fā)細(xì)胞不具有生長自主性，因此不是腫瘤細(xì)胞。

引發(fā)階段（initiation，啟動階段）2.4多階段學(xué)說第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五促長階段是引發(fā)細(xì)胞增殖成為癌前細(xì)胞或良性腫瘤的過程。歷時較長，早期可逆性的，晚期為不可逆的。

促長階段（promotion）2.4多階段學(xué)說第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五足量引發(fā)劑可誘發(fā)腫瘤一次單用引發(fā)劑不誘發(fā)腫瘤促長劑本身不誘發(fā)腫瘤一次用引發(fā)劑后給以促長劑可誘發(fā)腫瘤促長劑必須多次重復(fù)促長劑僅在引發(fā)劑后才發(fā)揮作用2.4多階段學(xué)說第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

進(jìn)展階段（progression）

突變細(xì)胞在形態(tài)、功能、代謝和行為方面表現(xiàn)出腫瘤的特征，如生長加速、侵襲性、轉(zhuǎn)移能力及生化、免疫性能改變。不可逆

核型不穩(wěn)定性導(dǎo)致細(xì)胞基因組結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)改變

進(jìn)展的早期階段對環(huán)境因素敏感觀察到良性或惡性腫瘤進(jìn)展劑使已促長細(xì)胞進(jìn)入該階段2.4多階段學(xué)說第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五前致癌物終致癌物細(xì)胞含錯配堿基細(xì)胞死亡不分化的癌分化的腫瘤致癌物-DNA加合物引發(fā)的細(xì)胞正常細(xì)胞活化轉(zhuǎn)移DNA結(jié)合修復(fù)DNA復(fù)制錯配修復(fù)失敗DNA修復(fù)促長進(jìn)展2.4多階段學(xué)說第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五1.與化學(xué)致癌物分子結(jié)構(gòu)有關(guān)2.與化學(xué)致癌物暴露方式有關(guān)3.化學(xué)致癌物之間致癌性具有聯(lián)合作用4.致癌性可垂直傳播

化學(xué)致癌特點(diǎn)第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五致突變試驗陽性或流行病學(xué)資料提示具有親電性刺激機(jī)體產(chǎn)生活性氧的能力強(qiáng)

優(yōu)先進(jìn)行致癌性評價化合物的篩選原則。3.化學(xué)物質(zhì)的致癌性評價

根據(jù)致癌性可疑程度：第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五1.產(chǎn)量大

2.接觸機(jī)會多（開放式，職業(yè)性，日常生活）

3.蓄積性強(qiáng)，生物富集性強(qiáng)

4.存在形式（食品成分，污染物）

5.理化特性（易蒸發(fā)，LogP等）

6.職業(yè)人群和一般消費(fèi)者的接觸水平高

根據(jù)人類暴露機(jī)會和暴露特征第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五1.確定有無動物致癌性

2.確定致癌強(qiáng)度

致癌劑量-反應(yīng)關(guān)系

3.確定誘發(fā)腫瘤的靶器官

4.判斷受試物的腫瘤引發(fā)性和促發(fā)性

致癌試驗?zāi)康牡?1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五環(huán)境污染物致癌性評價方法

Ames實驗:假陽性和假陰性問題細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗哺乳動物短期致癌試驗

短期試驗

哺乳動物長期致癌試驗

流行病學(xué)觀察第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五通過細(xì)胞表型的改變，反映各種理化因素的致癌性.可模擬化學(xué)致癌物在體內(nèi)致癌的過程，并可對發(fā)生轉(zhuǎn)化的細(xì)胞做直接觀察和做各種分析。細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗是致癌物檢測及癌變機(jī)理研究的重要方法

細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化試驗第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五1）習(xí)性和體內(nèi)代謝與人接近，對致癌物敏感

2）壽命較短，經(jīng)濟(jì)，易于操作3）生理病理特征了解透徹4）自發(fā)腫瘤發(fā)生率資料全面等純系：生物性狀均一，試驗重現(xiàn)性好，抗病能力弱。雜交系：抗病能力強(qiáng)，遺傳特性與人接近，試驗的重現(xiàn)性差4.

一般采用兩種以上不同種屬的動物，同時進(jìn)行對受試物敏感，自發(fā)腫瘤發(fā)生率低，生命力強(qiáng)的品系。3.

品系用于長期致癌試驗的實驗動物1.嚙齒類動物：大鼠或小鼠2.性別：雌雄等數(shù)量第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五對照組：溶劑對照和陽性對照高劑量組：最大耐受劑量

在此基礎(chǔ)上，可以再設(shè)最高劑量組的1/2，1/4或1/3，1/9長期致癌試驗染毒劑量。第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

實驗組雌、雄數(shù)量分別應(yīng)大于50只

實驗動物斷奶后的幼齡期開始，終生染毒。

大鼠至少染毒兩年，小鼠為一年半。動物數(shù)量和實驗期限

動物數(shù)量

實驗期限第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五1.保證無其他致癌物和協(xié)同致癌物的暴露。

2.觀察：一般指標(biāo)，腫瘤出現(xiàn)時間，部位，數(shù)目，性質(zhì)，大小，死亡時間等做好紀(jì)錄。

3.試驗期間死亡的動物，要進(jìn)行解剖，避免遺漏癌前病變。動物管理和觀察第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五2.潛伏期:

染毒開始到出現(xiàn)第一個腫瘤的天數(shù)1.

腫瘤發(fā)生率（%）=

×100

發(fā)生腫瘤動物數(shù)該組有效動物數(shù)腫瘤總發(fā)生率：器官和組織別腫瘤發(fā)生率不同類型腫瘤發(fā)生率3.致癌指數(shù)

=×100腫瘤發(fā)生率平均潛伏期（天數(shù)）致癌實驗結(jié)果分析指標(biāo)第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五

陽性：兩種以上動物的致癌試驗中，只要有一種動物的試驗結(jié)果為陽性，并存在劑量反應(yīng)關(guān)系就可以判定該受試物有致癌性。陰性：經(jīng)過不同染毒途徑，兩種以上動物試驗結(jié)果均為陰性，方能判定為陰性。致癌試驗結(jié)果評價1.確定致癌性2.確定致癌靶器官第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五Ⅰ確定人類致癌物 動物致癌試驗和人類流行病學(xué)觀察資料充分Ⅱa可能人類致癌物 動物誘癌作用確切，但人類流行病學(xué)資料有限Ⅱb可疑人類致癌物 動物誘癌作用資料有限，人類流行病學(xué)資料缺乏Ⅲ致癌性不能分類目前資料還不能劃歸致癌物，也不能否定致癌性Ⅳ非人類致癌物目前資料未見致癌性也可以根據(jù)動物試驗結(jié)果或只根據(jù)人類致癌性資料進(jìn)行分類

級別分類依據(jù)化學(xué)物質(zhì)的人類致癌性分級(IARC)第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五多環(huán)芳烴即PAH是兩個以上苯環(huán)連在一起的化合物。兩個以上的苯環(huán)連在一起可以有兩種方式：非稠環(huán)型：苯環(huán)與苯環(huán)之間各由一個碳原子相連如：聯(lián)苯、聯(lián)三苯稠環(huán)型：兩個碳原子為兩個苯環(huán)共有如：萘、蒽聯(lián)苯聯(lián)三苯蒽萘多環(huán)芳烴

定義3.常見化學(xué)致癌物第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五多環(huán)芳烴的來源PAH的天然本底

天然來源

人為來源家庭、生活爐灶、工業(yè)鍋爐等產(chǎn)生的煙氣，占51%各種礦物燃料（如煤、石油、天然氣等），占20%陸地和水生植物、微生物的生物合成森林、草原的天然火災(zāi)火山活動第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五多環(huán)芳烴的致癌結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)與致癌活性1.PAH分子中存在兩類活性區(qū)域，一類是相當(dāng)于菲環(huán)9,10位的區(qū)域，稱之為K區(qū)；另一類是相當(dāng)于蒽環(huán)的9,10位的區(qū)域，稱之為L區(qū)。2.K區(qū)是發(fā)生致癌反應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)域，L區(qū)對致癌反應(yīng)起拮抗作用K區(qū)L區(qū)K區(qū)K區(qū)L區(qū)K區(qū)第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五多環(huán)芳烴的致癌作用——結(jié)構(gòu)與致癌活性1.PAH分子結(jié)構(gòu)中的不同位置劃分為灣區(qū)、A區(qū)、B區(qū)和K區(qū)2.灣區(qū)的角環(huán)在代謝活化過程中，對致癌反應(yīng)起關(guān)鍵作用，其最終致癌形式為灣區(qū)環(huán)氧化合物3.灣區(qū)正碳離子穩(wěn)定性愈高，致癌性愈強(qiáng)第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五1.PAH分子具有致癌性的必要和充分條件是在其分子中存在著兩個親電活性區(qū)域，并把PAH分子分為M區(qū)、L區(qū)、K區(qū)和角環(huán)、次角環(huán)，如圖：K區(qū)M區(qū)E區(qū)L區(qū)次角環(huán)角環(huán)M區(qū)為代謝活化區(qū)，E區(qū)為親電活化區(qū)），L區(qū)為脫毒區(qū)，K區(qū)為雙重性區(qū)域。M區(qū)和E區(qū)所在的環(huán)稱為角環(huán)，次角環(huán)。多環(huán)芳烴的致癌作用——結(jié)構(gòu)與致癌活性第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期五2.PAH致癌活性的定量計算公式為lgK=4.751ΔE1ΔE23-0.0512nΔE2

-3

式中：K——結(jié)構(gòu)與致癌性關(guān)系指數(shù)；

ΔE1和ΔE2——分別為兩個活性中心相應(yīng)的碳正離子的離域能n——脫毒