08 第八章 外源化学物致癌作用.ppt

第1页：第八章 外源化学物致癌作用

第八章 外源化学物致癌作用

chemical carcinogenesis

第2页：化学致癌的发现史

• 1775年——英国 Pott 阴囊癌
• 1895年——德国 Rehn 职业性膀胱癌
• 1915年——日本山极和市川试验性皮肤癌
• 1922年——英国 Kennway 动物皮肤癌
• 1945年——英国 Case 职业性膀胱癌

第3页：肿瘤与化学致癌作用

肿瘤

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，在人体任何部位、任何组织都可以发生。

化学致癌作用 chemical carcinogenesis

化学物质引起正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程。

第4页：第八章内容提要

• 第一节 化学致癌机制
• 第二节 化学致癌物的分类
• 第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法

第5页：化学致癌的多阶段过程

一、化学致癌作用——多因素、多基因参与的多阶段过程：

• 致癌过程有多个与癌肿有关的基因参与。
• 不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一种肿瘤在不同地区所见的遗传变化是不同的。
• 多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用。

第6页：前致癌物与终致癌物

二、与致癌作用有关的代谢活化与灭活：

• 前致癌物 precarcinogens
• 近致癌物 proximate carcinogens
• 终致癌物 ultimate carcinogens

第7页：化学致癌的分子机制

三、化学致癌作用的分子机制：

• （一）DNA 加合物
• （二）DNA 修复与致癌过程
• （三）癌基因（oncogene）、原癌基因（proto-oncogene）与抑癌基因（anti-oncogene）
• （四）基因表达调控异常与肿瘤的发生

第8页：化学致癌的三个阶段

四、化学致癌过程：

• 引发阶段 initiation
• 促长阶段 promotion
• 进展阶段 progression

第9页：化学致癌过程模式图

化学致癌过程：前致癌物 →（活化、转移）→ 终致癌物 →（DNA 结合）→ 致癌物-DNA 加合物 →（DNA 修复或复制错配、修复失败）→ 含错配碱基细胞／细胞死亡 → 引发的细胞 →（促长）→ 分化的肿瘤与不分化的癌；正常细胞经 DNA 修复可恢复正常。

第10页：IARC 致癌性分级

第二节 化学致癌物的分类：IARC 将化学物对人类致癌性资料（流行病学调查和病例报告）和对实验动物致癌性资料分为四级（2002，878 种）：组1为人类致癌物，并依次下设其他组别。

说明：源文件本页后三组分级文字未完整提取，建议对照原图补充。

第11页：按致癌机制分类

根据致癌机制分类：

• 1．遗传毒性致癌物 genotoxic carcinogens：直接致癌物、间接致癌物、无机致癌物。
• 2．非遗传毒性致癌物 non-genotoxic carcinogens：促长剂、激素调控剂、细胞毒剂、过氧化物酶体增殖剂、免疫抑制剂、固态物质。
• 3．未分类：美舍吡伦。

第12页：致突变试验筛检致癌物

第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法——一、用于致癌物筛选的短期试验（一）致突变试验：

1. 基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验（Ames 试验）
2. 染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析、小鼠骨髓微核试验、大鼠骨髓染色体畸变试验
3. 原发性 DNA 损伤：DNA 损伤相关检测

第13页：哺乳动物短期致癌试验

哺乳动物短期致癌试验（有限体内试验）

指时间有限（数月）、靶器官有限的体内试验。较受重视的短期致癌试验有下列四种：1．小鼠皮肤肿瘤诱发试验等。

第14页：大鼠肝转化灶诱发试验

3．大鼠肝转化灶诱发试验：对大鼠进行肝大部切除术后给以受试物，一般可在 8～14 周结束实验，观察肝转化灶生成。肝转化灶是癌前病变，有 γ-谷氨酰转肽酶活性升高，G6P 酶和 ATP 酶活性降低，以及铁摄取改变。

第15页：致癌性评价的考虑时机

何时应考虑进行致癌性评价：

1. 人体可能长期暴露于该化学物。
2. 该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似。
3. 反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变。

第16页：ICH 新药致癌性研究范围

ICH（1995）根据已知的危险因素、拟定的适应症和用药时间，提出进行新药致癌性研究的范围，避免不必要的试验：

• 临床上连续应用 6 个月以上的药品；对慢性或复发性疾病需间断性长期反复治疗的药品；造成长期暴露的给药系统。

说明：源文件本页后续条目文字未完整提取，见下页续述。

第17页：ICH 豁免致癌试验的情形

• 局部使用吸收很差的药物不必进行经口致癌试验。
• 已具有致癌性资料药物的各种酸、碱、盐应提供其在药物动力学、药效学或安全性方面没有明显改变的证据；对于酯和复杂的衍生物在确定是否需要进行致癌试验时也应有类似资料，并应个案讨论。

第18页：长期致癌试验的动物选择

二、哺乳动物长期致癌试验（一）试验动物——物种和品系：要求用两种实验动物，常规选用大鼠和小鼠等。

第19页：高剂量组的选择

（二）剂量选择和动物数量：致癌试验一般设三个试验组。美国 NCI 推荐以最大耐受剂量（MTD）为高剂量；MTD 由 90 天毒性试验确定，此剂量应使动物体重减轻不超过对照组的 10％，并且不引起死亡及导致缩短寿命的中毒症状或病理损伤。

第20页：中低剂量组与动物数量

中及低剂量组按等比级数下推，如分别为上一个剂量水平的 1／2 或 1／3。低剂量组应不影响动物的正常生长、发育和寿命，即不产生任何毒性效应，但应高于人的接触剂量，一般不低于高剂量的 10％；中剂量组介于高、低剂量之间，如有可能按受试物的毒物动力学特征设计。

第21页：

第22页：染毒途径

（三）染毒途径：经口染毒是将受试物给予实验动物的常用途径，一般把受试物掺入饲料或饮水中连续给予动物（5～7 天／周）；若掺入后的适口性不良可用灌胃法。掺入浓度要定期监测，观察其均匀性和稳定性，掺入浓度一般不超过 5％。

第23页：试验期限

（四）试验期限：ICH（1997）建议参考下列准则：

1. 一般情况下试验期限小鼠和仓鼠应为 18 个月，大鼠为 24 个月；对于某些生命期较长或自发肿瘤率低的动物品系，小鼠和仓鼠可持续 24 个月，大鼠可持续 30 个月。
2. 当最低剂量组或对照组存活的动物只有少数时尚有相应终止准则（原文续页未完整提取）。

第24页：一般观察与体重记录

（五）观察和结果分析——1．一般观察：每天观察受试动物一次，主要观察外表、活动、摄食情况等；在实验最初三个月每周称体重一次，以后每两周称体重一次。经饲料或饮水给予受试物时应记录食物消耗量或饮水量，以计算受试物的摄入量；观察时注意有无肿瘤出现、肿瘤出现时间及死亡时间。

第25页：肿瘤发生率的计算

3．结果分析：统计各种肿瘤的数量（包括良性和恶性肿瘤）及任何少见的肿瘤、患肿瘤的动物数、每只动物的肿瘤数及肿瘤潜伏期。

肿瘤发生率（％）＝（实验结束时患肿瘤动物总数／有效动物总数）×100％

第26页：致癌试验阳性判定标准

致癌试验阳性的判定标准［WHO（1969）］：

1. 对于对照组也出现的一种或数种肿瘤，试验组肿瘤发生率增加。
2. 试验组发生对照组没有的肿瘤类型。
3. 试验组肿瘤发生早于对照组。
4. 与对照组比较，试验组每个动物的平均肿瘤数增加。

第27页：致癌试验结果报告

结果报告：应着重报告发现肿瘤的部位、数量、性质、癌前病变以及其他毒性效应；应报告剂量—反应关系及统计学分析结果。

第28页：人群流行病学观察

三、人群流行病学观察：

• （一）接触标记
• （二）生物效应标记
• （三）敏感性标记

第29页：转癌基因小鼠

四、转基因小鼠在致癌作用的研究——1．转癌基因小鼠：与转录启动子连接的癌基因转入后可直接在某些特定的组织中高效表达，使该组织细胞发生相应改变。

第30页：肿瘤抑制基因敲除小鼠

2．肿瘤抑制基因敲除小鼠：在 P53^-/- 小鼠，肿瘤（特别是淋巴肉瘤）的发生比正常小鼠（P53^+/+）增加而且提前。由于 P53^-/- 小鼠的肿瘤发生具有组织特异性，进一步研究这些肿瘤的遗传学基础有助于鉴定 P53 基因的功能；半合子小鼠（P53^+/-）亦可用于研究。

第31页：转穿梭质粒的转基因动物

3．转穿梭质粒的转基因动物小鼠：转入带有报告基因的穿梭载体，是研究体内基因突变的转基因动物模型。常用靶基因如 lacI、lacZ 可通过噬菌体体外包装等方法从小鼠基因组内回收，再在大肠杆菌内检测靶基因突变，可为研究不同器官的突变提供依据。