第七章环境有害因素的致癌作用 环境有害因素别是化学致癌问题是当今社会倍受关注的热点之一,因为:① 近年来肿瘤发病率和死亡率不断增髙,发癌年龄年轻化;②查明了遗传因素和病 毒的生物学因素虽与肿瘤发生有关。但并非是导致肿瘤发病率增高的主要原因; ③发现环境化学污染和某些物理有害因素(如紫外线)与肿瘤发病率密切相关。 WH指出,人类癌症90%与环境因素有关,其中主要是化学因素。 第一节基本概念 致癌作用( carcinogenesIs)是指环境有害因素引起或增进正常细胞发生恶 性转化并发展成为肿瘤的过程。化学致癌( chemical carcinogenesis)是指化学 物质引起或增进正常细胞发生恶性转化并发展成为肿瘤的过程。具有这类作用的 化学物质称为化学致癌物( chemical carc i- nogen)。在毒理学中,“癌”的概念 广泛,包括上皮的恶性变(癌),也包括间质的恶性变(肉瘤)及良性肿瘤。这是 因为迄今为止尚未发现只诱发良性肿瘤的致癌物,而且,良性肿瘤有恶变的可能 随着体细胞突变致癌研究深入,提出了癌基因( oncogene)致癌的概念,即 携带致癌遗传信息的基因就是癌基因。在最早提出这个中文名词时,许多人认为 并不准确,称“癌相关基因”更合适。不过现在这个概念已被大家接受,因此, 本教材亦称作“癌基因”。正常细胞中也存在着在核酸水平及蛋白质产物水平与 病毒癌基因高度相似的DNA序列,称为原癌基因( proto- oncogene,c-onc)。在 正常细胞中c-onc的表达并不引起恶性变,其表达受到严密控制,并似乎对机 体的生长和发育具有作用。随着相关研究报告的增多,“癌基因”和“原癌基 因”这两个名词区分并不严格。 随着对癌基因研究的深入,发现肿瘤细胞的遗传学改变除涉及癌基因外,还涉及 另一类基因,即肿瘤抑制基因( tumorsuppressor gene或onco- suppressor gene ),或称抗癌基因( antioncogene),肿瘤抑制基因可抑制肿瘤细胞的肿瘤性状 的表达,只有当它自己不能表达或其基因产物去活化才容许肿瘤性状的表达。也 就是说正常细胞转化为肿瘤细胞最早涉及两类基因的遗传学改变,即癌基因和肿 瘤抑制基因的改变。第一个被发现的肿瘤抑制基因是人类视网膜神经胶质瘤基因 (Rb-1)。还有一些基因,如門(现在文献中也写作“P53”)也可能是肿瘤抑 制基因。值得注意的是P如发生突变,则成为癌基因并具有使细胞获得无限生 长的能力,与src有互补作用 第二节致癌物的分类 化学致癌物种类繁多,因此分类方法也各异。根据致癌物在体内发挥作用的 方式可分为直接致癌物和间接致癌物。有些致癌物可以不经过代谢活化即具有活 性,称为直接致癌物( direct acting carcinogen):而大多数致癌物必须经代谢 活化才具有致癌活性,称为间接致癌物( indirect acting carcinogen),在其活 化前称为前致癌物( procarcinogen),经过代谢活化后的产物称为终致癌物
第七章 环境有害因素的致癌作用 环境有害因素别是化学致癌问题是当今社会倍受关注的热点之一，因为：① 近年来肿瘤发病率和死亡率不断增高，发癌年龄年轻化；②查明了遗传因素和病 毒的生物学因素虽与肿瘤发生有关。但并非是导致肿瘤发病率增高的主要原因； ③发现环境化学污染和某些物理有害因素（如紫外线）与肿瘤发病率密切相关。 WHO 指出, 人类癌症 90%与环境因素有关，其中主要是化学因素。 第一节 基本概念 致癌作用(carcinogenesis)是指环境有害因素引起或增进正常细胞发生恶 性转化并发展成为肿瘤的过程。化学致癌(chemical carcinogenesis)是指化学 物质引起或增进正常细胞发生恶性转化并发展成为肿瘤的过程。具有这类作用的 化学物质称为化学致癌物(chemical carci-nogen)。在毒理学中，“癌”的概念 广泛，包括上皮的恶性变(癌)，也包括间质的恶性变（肉瘤）及良性肿瘤。这是 因为迄今为止尚未发现只诱发良性肿瘤的致癌物，而且，良性肿瘤有恶变的可能。 随着体细胞突变致癌研究深入，提出了癌基因（oncogene)致癌的概念，即 携带致癌遗传信息的基因就是癌基因。在最早提出这个中文名词时，许多人认为 并不准确，称“癌相关基因”更合适。不过现在这个概念已被大家接受，因此， 本教材亦称作“癌基因”。正常细胞中也存在着在核酸水平及蛋白质产物水平与 病毒癌基因高度相似的 DNA 序列，称为原癌基因 (proto-oncogene，c-onc)。在 正常细胞中 c-onc 的表达并不引起恶性变，其表达受到严密控制，并似乎对机 体的生长和发育具有作用。随着相关研究报告的增多，“癌基因”和“原癌基 因”这两个名词区分并不严格。 随着对癌基因研究的深入，发现肿瘤细胞的遗传学改变除涉及癌基因外，还涉及 另一类基因，即肿瘤抑制基因（tumorsuppressor gene 或 onco-suppressor gene ），或称抗癌基因（antioncogene），肿瘤抑制基因可抑制肿瘤细胞的肿瘤性状 的表达，只有当它自己不能表达或其基因产物去活化才容许肿瘤性状的表达。也 就是说正常细胞转化为肿瘤细胞最早涉及两类基因的遗传学改变，即癌基因和肿 瘤抑制基因的改变。第一个被发现的肿瘤抑制基因是人类视网膜神经胶质瘤基因 （Rb-1）。还有一些基因，如 P 53（现在文献中也写作“P53”）也可能是肿瘤抑 制基因。值得注意的是 P 53如发生突变，则成为癌基因并具有使细胞获得无限生 长的能力，与 src 有互补作用。 第二节 致癌物的分类 化学致癌物种类繁多，因此分类方法也各异。根据致癌物在体内发挥作用的 方式可分为直接致癌物和间接致癌物。有些致癌物可以不经过代谢活化即具有活 性，称为直接致癌物(direct acting carcinogen)；而大多数致癌物必须经代谢 活化才具有致癌活性，称为间接致癌物(indirect acting carcinogen)，在其活 化前称为前致癌物(procarcinogen)，经过代谢活化后的产物称为终致癌物
( ultimate carcinogen),在活化过程中接近终致癌物的中间产物称为近似致癌 物( proximate carcinogen)。国际癌症研究所(IARC对已进行致癌研究的化学 物分为四类:1类,对人致癌性证据充分;2类,A组对人致癌性证据有限,但 对动物致癌性证据充分,B组人致癌性证据有限,对动物致癌性证据也不充分 3类,现有证据未能对人类致癌性进行分级评价;4类,对人可能是非致癌物 自1981年起, Weisburger和 Williams等主要按照致癌物的作用特点提出 致癌物的分类表,以后又多次修改该表。现在认为致癌物可分为三大类。 1、遗传毒性致癌物大部分“经典”的有机致癌物基本上属于这一大类。 (1)直接致癌物其化学结构的固有特性是不需要代谢活化即具有亲电子活 性,能与亲核分子(包括DNA)共价结合形成加合物( adduct)。这类物质绝大多数 是合成的有机物,包括有:内酯类(如β-丙烯内酯,丙烷磺内酯和a,β-不饱 和六环丙酯类);烯化环氧化物(如1,2,3,4-丁二烯环氧化物);亚胶类;硫 酸类酯;芥子气和氮芥等;活性卤代烃类(如双氯甲醚、苄基氯、甲基碘和二甲 氨基甲酰氯),其中双氯甲醇的髙级卤代烃同系物随着烷基的碳原子増多,致癌 活性下降 除前述烷化剂外,一些铂的配位络合物(如二氯二氨基铂,二氯(吡咯烷)铂, 以及二氧-1、2-二氨基环己烷铂)也有直接致癌活性,通常其顺式异构体的活性 较反式异构体高。 (2)间接致癌物这类致癌物往往不能在接触的局部致癌,而在其发生代谢 活化的组织中致癌。前致癌物可分为天然和人工合成两大类。人工合成的包括有: 多环或杂环芳烃[如苯并(a)芘、苯并(a)蒽、3-甲基胆蒽、7,12-H甲苯并(a)蒽、 二苯并(a,h)蒽等];单环芳香胺(如邻甲苯胺、邻茴香胺);双环或多环芳香 胺(如2-萘胺、联苯胺等);喹啉(如苯并(g)喹啉等);硝基呋喃;偶氮化 合物(如二甲氨基偶氮苯等);链状或环状亚硝胺类几乎都致癌。但随着烷基的不 同,作用的靶器官也不同:烷基肼中二甲肼可致癌,肼本身有弱致癌力;甲醛和 乙醛;氨基甲酸酯类中的乙酸、丙酯和丁酯均致癌,其中,以氨基甲酸乙酯(乌 拉坦,亦称脲烷)致癌能力最强,卤代烃中的氯乙烯的致肝癌作用在近年受到广 泛注意。其特点是诱发肝血管肉瘤。 天然物质及其加工产物在国际抗癌联盟(IARC)1978年公布的34种人类致癌 物中占5种,取黄曲霉毒素、环孢素A、烟草和烟气、槟榔及酒精性饮料。 黄曲霉毒素B已是最强烈的致癌物之一,黄曲霉毒素G的致癌能力低得多。 黄曲霉毒素B2和G2本身不致癌,但认为B2可在体内经生物转化小部分成为B1, 故也有一定致癌能力。黄曲霉毒素B对人和各种实验动物除小鼠外都能诱发肝 癌,在特殊条件下仍可诱发肾癌和结肠癌。小鼠不易感可能是GSH转移酶的活 力水平较高,能有效地解毒。 些毒菌的产物,如环孢素A、阿霉素、道诺霉素、更生霉素也是前致癌物。 这些物质常作为药物使用。烟草即使未经燃烧和热解也会含有亚硝基去甲菸碱等 致癌物。烟草的烟气中更含有多种致癌物,如多环芳烃、杂环化合物、酚类衍生 物等致癌物。烟草的烟气中还含有大量促癌物,这就是提倡戒烟的原因之一。嚼
(ultimate carcinogen)，在活化过程中接近终致癌物的中间产物称为近似致癌 物(proximate carcinogen）。国际癌症研究所(IARC)对已进行致癌研究的化学 物分为四类：1 类，对人致癌性证据充分；2 类，A 组对人致癌性证据有限，但 对动物致癌性证据充分，B 组人致癌性证据有限，对动物致癌性证据也不充分； 3 类，现有证据未能对人类致癌性进行分级评价；4 类，对人可能是非致癌物。 自 1981 年起， Weisburger 和 Williams 等主要按照致癌物的作用特点提出 致癌物的分类表，以后又多次修改该表。现在认为致癌物可分为三大类 。 1、遗传毒性致癌物 大部分“经典”的有机致癌物基本上属于这一大类。 (1)直接致癌物 其化学结构的固有特性是不需要代谢活化即具有亲电子活 性，能与亲核分子(包括 DNA)共价结合形成加合物(adduct)。这类物质绝大多数 是合成的有机物，包括有：内酯类（如β-丙烯内酯，丙烷磺内酯和 a,β-不饱 和六环丙酯类）；烯化环氧化物（如 1,2,3,4-丁二烯环氧化物）；亚胶类；硫 酸类酯；芥子气和氮芥等；活性卤代烃类（如双氯甲醚、苄基氯、甲基碘和二甲 氨基甲酰氯），其中双氯甲醇的高级卤代烃同系物随着烷基的碳原子增多，致癌 活性下降。 除前述烷化剂外，一些铂的配位络合物(如二氯二氨基铂,二氯(吡咯烷)铂， 以及二氧-1、2-二氨基环己烷铂)也有直接致癌活性，通常其顺式异构体的活性 较反式异构体高。 (2)间接致癌物 这类致癌物往往不能在接触的局部致癌，而在其发生代谢 活化的组织中致癌。前致癌物可分为天然和人工合成两大类。人工合成的包括有： 多环或杂环芳烃［如苯并(a)芘、苯并(a)蒽、3-甲基胆蒽、7,12-H 甲苯并(a)蒽、 二苯并(a,h)蒽等］；单环芳香胺（如邻甲苯胺、邻茴香胺）；双环或多环芳香 胺（如 2-萘胺、联苯胺等）；喹啉（如苯并（g）喹啉等）；硝基呋喃；偶氮化 合物(如二甲氨基偶氮苯等)；链状或环状亚硝胺类几乎都致癌。但随着烷基的不 同,作用的靶器官也不同；烷基肼中二甲肼可致癌，肼本身有弱致癌力；甲醛和 乙醛；氨基甲酸酯类中的乙酸、丙酯和丁酯均致癌，其中，以氨基甲酸乙酯(乌 拉坦，亦称脲烷)致癌能力最强，卤代烃中的氯乙烯的致肝癌作用在近年受到广 泛注意。其特点是诱发肝血管肉瘤。 天然物质及其加工产物在国际抗癌联盟(IARC)1978 年公布的 34 种人类致癌 物中占 5 种，取黄曲霉毒素、环孢素 A、烟草和烟气、槟榔及酒精性饮料。 黄曲霉毒素 B1已是最强烈的致癌物之一，黄曲霉毒素 G1的致癌能力低得多。 黄曲霉毒素 B2和 G2本身不致癌，但认为 B2可在体内经生物转化小部分成为 B1， 故也有一定致癌能力。黄曲霉毒素 B1对人和各种实验动物除小鼠外都能诱发肝 癌，在特殊条件下仍可诱发肾癌和结肠癌。小鼠不易感可能是 GSH 转移酶的活 力水平较高，能有效地解毒。 一些毒菌的产物，如环孢素 A、阿霉素、道诺霉素、更生霉素也是前致癌物。 这些物质常作为药物使用。烟草即使未经燃烧和热解也会含有亚硝基去甲菸碱等 致癌物。烟草的烟气中更含有多种致癌物，如多环芳烃、杂环化合物、酚类衍生 物等致癌物。烟草的烟气中还含有大量促癌物，这就是提倡戒烟的原因之一。嚼
食烟叶和使用鼻烟时所含的亚硝胺能诱发口腔癌和上呼吸道癌。槟榔中的槟榔碱 可形成亚硝胺,口嚼槟榔使口腔癌和上消化道发癌率和死亡率增高。 3)无机致癌物钴、镭、氡可能由于其放射性而致癌。镍、铬、铅、铍及 其某些盐类均可在一定条件下致癌,其中镍和钛的致癌性最强。 2、非遗传毒性致癌物指根据目前的试验证明不能与DNA发生反应的致癌 物。 1)促癌剂虽然促癌剂单独不致癌,却可促进亚致癌剂量的致癌物与机体 接触启动后致癌,所以认为促癌作用是致癌作用的必要条件 TPA是二阶段小鼠皮肤癌诱发试验中的典型促癌剂,在体外多种细胞系统中 有促癌作用。苯巴比妥对大鼠或小鼠的肝癌发生有促癌作用。色氨酸及其代谢产 物和糖精对膀胱癌也有促癌作用。近年来广泛使用丁基羟甲苯( butylated hydroxy- toluene,BT)作为诱发小鼠肺肿瘤的促癌剂,对肝细胞腺瘤和膀胱癌 也有促癌作用。DDT、多卤联苯、氯丹、TCD是肝癌促进剂。 值得注意地是,可能是由于对代谢酶的诱导作用,解毒过程特别是结合反应 增强,有些促癌剂当与启动剂同时摄入时,则可能减少肿瘤发生,如苯巴比妥 DDT和BH等。但发现它们起助癌剂的作用。 (2)细胞毒物最老的理论认为慢性刺激可以致癌,目前认为导致细胞死亡 的物质可引起代偿性增生,以致发生肿瘤。其确切机理尚不清楚,但可能涉及机 体对环境有害因素致癌作用的易感性增高。一些氯代烃类促癌剂作用机理可能与 细胞毒性作用有关 氮川三乙酸( nitrilotriacetic acid,NTA)可致大鼠和小鼠肾癌和膀胱癌, 初步发现其作用机理是将血液中的锌带入肾小管超滤液,并被肾小管上皮重吸 收。由于锌对这些细胞具有毒性,可造成损伤并导致细胞死亡,结果是引起增生 和肾肿瘤形成。在尿液中NTA还与钙络合,使钙由肾盂和膀胱的移行上皮渗出, 以致刺激细胞增殖,并形成肿瘤。 (3)激素40年前就发现雌性激素可引起动物肿瘤。以后发现多数干扰内分 泌器官功能的物质可使这些器官的肿瘤增多。雌激素的致癌机理尚不清楚,但很 可能与促癌作用有关;一般认为需要长期在体内维持高水平激素才能在内分泌敏 感器官中诱发肿瘤。 孕妇使用人工合成的雌激素(已烯雌酚,DES)保胎时,可能使青春期女子 发生阴道透明细胞癌。其机理相当复杂。 (4)免疫抑制剂免疫抑制过程从多方面影响肿瘤形成。硫唑嘌呤、6-巯基 嘌呤等免疫抑制剂或免疫血清均能使动物和人发生白血病或淋巴瘤,但很少发生 实体肿瘤。环孢素A是近年器官移植中使用的免疫抑制剂,曾认为不致癌。但现 已查明,使用过该药患者的淋巴瘤的发生率增高
食烟叶和使用鼻烟时所含的亚硝胺能诱发口腔癌和上呼吸道癌。槟榔中的槟榔碱 可形成亚硝胺，口嚼槟榔使口腔癌和上消化道发癌率和死亡率增高。 （3）无机致癌物 钴、镭、氡可能由于其放射性而致癌。镍、铬、铅、铍及 其某些盐类均可在一定条件下致癌，其中镍和钛的致癌性最强。 2、非遗传毒性致癌物 指根据目前的试验证明不能与 DNA 发生反应的致癌 物。 （1）促癌剂 虽然促癌剂单独不致癌，却可促进亚致癌剂量的致癌物与机体 接触启动后致癌，所以认为促癌作用是致癌作用的必要条件。 TPA 是二阶段小鼠皮肤癌诱发试验中的典型促癌剂，在体外多种细胞系统中 有促癌作用。苯巴比妥对大鼠或小鼠的肝癌发生有促癌作用。色氨酸及其代谢产 物和糖精对膀胱癌也有促癌作用。近年来广泛使用丁基羟甲苯(butylated hydroxy-toluene, BHT)作为诱发小鼠肺肿瘤的促癌剂，对肝细胞腺瘤和膀胱癌 也有促癌作用。DDT、多卤联苯、氯丹、TCDD 是肝癌促进剂。 值得注意地是, 可能是由于对代谢酶的诱导作用，解毒过程特别是结合反应 增强，有些促癌剂当与启动剂同时摄入时, 则可能减少肿瘤发生，如苯巴比妥、 DDT 和 BHT 等。但发现它们起助癌剂的作用。 （2）细胞毒物 最老的理论认为慢性刺激可以致癌，目前认为导致细胞死亡 的物质可引起代偿性增生，以致发生肿瘤。其确切机理尚不清楚，但可能涉及机 体对环境有害因素致癌作用的易感性增高。一些氯代烃类促癌剂作用机理可能与 细胞毒性作用有关。 氮川三乙酸（nitrilotriacetic acid, NTA）可致大鼠和小鼠肾癌和膀胱癌， 初步发现其作用机理是将血液中的锌带入肾小管超滤液，并被肾小管上皮重吸 收。由于锌对这些细胞具有毒性，可造成损伤并导致细胞死亡，结果是引起增生 和肾肿瘤形成。 在尿液中 NTA 还与钙络合，使钙由肾盂和膀胱的移行上皮渗出， 以致刺激细胞增殖，并形成肿瘤。 （3）激素 40 年前就发现雌性激素可引起动物肿瘤。以后发现多数干扰内分 泌器官功能的物质可使这些器官的肿瘤增多。雌激素的致癌机理尚不清楚，但很 可能与促癌作用有关；一般认为需要长期在体内维持高水平激素才能在内分泌敏 感器官中诱发肿瘤。 孕妇使用人工合成的雌激素（已烯雌酚，DES）保胎时，可能使青春期女子 发生阴道透明细胞癌。其机理相当复杂。 （4）免疫抑制剂 免疫抑制过程从多方面影响肿瘤形成。硫唑嘌呤、6-巯基 嘌呤等免疫抑制剂或免疫血清均能使动物和人发生白血病或淋巴瘤，但很少发生 实体肿瘤。环孢素 A 是近年器官移植中使用的免疫抑制剂，曾认为不致癌。但现 已查明，使用过该药患者的淋巴瘤的发生率增高
(5)固态物质啮齿动物皮下包埋塑料后,经过较长的潜伏期,可导致肉瘤 形成。其化学成分并不重要,只要是薄片,即使是金属也和各种塑料同样可导致 肿瘤形成。关键是大小和形状,而且光滑者比粗糙者更有效,有孔的比无孔的效 果差。其作用机理可能是固态物质可对上皮成纤维细胞增殖提供基底。石棉和其 他矿物粉尘,如铀矿或赤铁矿粉尘,可増强吸烟致肺癌的作用 (6)过氧化物醵体增生剂具有使啮齿动物肝脏中的过氧化物酶体增生的各 种物质都可诱发肝肿瘤。已发现的过氧化物酶体增生剂有,降血脂药物安妥明 (对氯苯氧异丁酸乙酯 Clofribate)、降脂异丙酯( fenofibrate)、 gemfibrate、 哌磺氯苯酸( tibric acid)、增塑剂二-(2-乙基己基)苯二甲酸酯和有机溶剂 1,1,2-三氯乙烯。安妥明和二(2-乙基巴基)苯二甲酸酯对肝肿瘤有促进作用,但 不能以促癌作用来概括这类物质的致癌机理。目前认为,肝过氧化物酶体及HO2 增多,可导致活性氧增多,发生信号转导作用,造成DNA损伤并启动致癌过程, 3、暂未确定遗传毒性的致癌物前已述及某些卤代烃类为遗传毒性致癌剂, 另一些为促癌剂。还有一些则致癌方式尚未完全阐明,例如四氯化碳、氯仿、某 些多氯烷烃和烯烃等。这些物质在致突变试验中为阴性或可疑,体内和体外研究 又未显示岀能转化为活性亲电子性代谢产物。硫脲、硫乙酰胺、硫脲嘧啶和相似 的硫酰胺类都有致癌性。靶器官是甲状腺,有时可为肝脏。噻吡二胺( methapyrine) 这种抗组织胺药物曾在美国广泛用作催眠药,后来发现能诱发大鼠肝癌。 此外,有些学者和研究机构还将致癌物分为确认致癌物( proved carcinogen)、可疑致癌物( suspected carcinogen)、潜在致癌物( potential carcinogen)。此外还有按化学结构分类,如烷化类、多环芳烃类、亚硝胺类、 植物毒素类和金属类等。 第三节环境有害因素的致癌过程 、化学致癌物的特征 多数致癌物具有遗传毒性,它们有一共同的特点,即皆为亲电子剂 ( electrophilic reagent),即分子结构中有正碳原子等亲电子基团的一类化合 物。而细胞中的大分子化合物都具有亲核基团( nucleophilic group),即富含电 子的部位,易与细胞大分子的亲核中心共价结合。DNA、RNA和蛋白质等大分子 化合物的亲核基团就是致癌物的结合位置。 二、其它致癌因素的特点 除外源化学物外其它致癌的因素也有许多,有物理因素,如辐射、创伤等 生物因素如病毒等。目前已证实有许多环境有害因素与肿瘤有关 1、物理因紊括包电离辐射、紫外线、热辐射、异物(纤维状异物),此外 慢性刺激与创伤亦可能与促癌有关
（5）固态物质 啮齿动物皮下包埋塑料后，经过较长的潜伏期，可导致肉瘤 形成。其化学成分并不重要，只要是薄片，即使是金属也和各种塑料同样可导致 肿瘤形成。关键是大小和形状，而且光滑者比粗糙者更有效，有孔的比无孔的效 果差。其作用机理可能是固态物质可对上皮成纤维细胞增殖提供基底。石棉和其 他矿物粉尘，如铀矿或赤铁矿粉尘，可增强吸烟致肺癌的作用。 （6）过氧化物酶体增生剂 具有使啮齿动物肝脏中的过氧化物酶体增生的各 种物质都可诱发肝肿瘤。已发现的过氧化物酶体增生剂有, 降血脂药物安妥明 (对氯苯氧异丁酸乙酯 Clofribate)、降脂异丙酯(fenofibrate)、 gemfibrate、 哌磺氯苯酸(tibric acid)、增塑剂二-(2-乙基己基)苯二甲酸酯和有机溶剂 1,l,2-三氯乙烯。安妥明和二(2-乙基巴基)苯二甲酸酯对肝肿瘤有促进作用，但 不能以促癌作用来概括这类物质的致癌机理。目前认为，肝过氧化物酶体及 H202 增多，可导致活性氧增多，发生信号转导作用，造成 DNA 损伤并启动致癌过程。 3、暂未确定遗传毒性的致癌物 前已述及某些卤代烃类为遗传毒性致癌剂， 另一些为促癌剂。还有一些则致癌方式尚未完全阐明，例如四氯化碳、氯仿、某 些多氯烷烃和烯烃等。这些物质在致突变试验中为阴性或可疑，体内和体外研究 又未显示出能转化为活性亲电子性代谢产物。硫脲、硫乙酰胺、硫脲嘧啶和相似 的硫酰胺类都有致癌性。靶器官是甲状腺，有时可为肝脏。噻吡二胺(methapyrine) 这种抗组织胺药物曾在美国广泛用作催眠药，后来发现能诱发大鼠肝癌。 此外，有些学者和研究机构还将致癌物分为确认致癌物(proved carcinogen)、可疑致癌物(suspected carcinogen)、潜在致癌物(potential carcinogen)。此外还有按化学结构分类，如烷化类、多环芳烃类、亚硝胺类、 植物毒素类和金属类等。 第三节 环境有害因素的致癌过程 一、化学致癌物的特征 多数致癌物具有遗传毒性，它们有一共同的特点，即皆为亲电子剂 (electrophilic reagent)，即分子结构中有正碳原子等亲电子基团的一类化合 物。而细胞中的大分子化合物都具有亲核基团(nucleophilic group)，即富含电 子的部位，易与细胞大分子的亲核中心共价结合。DNA、RNA 和蛋白质等大分子 化合物的亲核基团就是致癌物的结合位置。 二、其它致癌因素的特点 除外源化学物外其它致癌的因素也有许多，有物理因素，如辐射、创伤等； 生物因素如病毒等。目前已证实有许多环境有害因素与肿瘤有关。 1、物理因素 括包电离辐射、紫外线、热辐射、异物（纤维状异物），此外 ，慢性刺激与创伤亦可能与促癌有关
(1)电离辐射指X、γ射线、和带亚原子微粒(β粒子、质子、中子或α粒 子)辐射。大量实验证明,长期接触放射性同位素的人,其皮肤癌或白血病的发 病率显著髙于常人。其它如甲状腺癌、肺癌和乳腺癌也非常髙。辐射的致癌机理 目前还未取得一致意见,有人认为是直接损伤了DMA螺旋,使其解螺旋或使单链 双链断裂影响复制,造成突变,亦有认为是基因表达失调,还有认为是辐射只是 活化了致癌病毒或化学物所致 2)紫外线动物试验或临床观察证实,紫外线可引起皮肤鳞状细胞癌、基 底细胞癌和恶性黑色素瘤。其作用机理可能是细胞内DNA吸收了光子,使相邻两 个胸腺嘧啶形成二聚体,防碍了DNA的复制,故发生突变。 (3)热辐射我国西部地区居民“炕癌”发病率很高,可能与当地居民冬季 常用火炕取暖,对臀部皮肤长期进行热辐射所致,有人将皮肤烧伤后进行干蒸馏 发现有致癌物多环碳氢化合物,说明热辐射与癌变有关 (4)纤维状异物与致癌有关的主要是石棉纤维,易引起肺癌或胸膜间皮瘤。 其机械刺激作用占重要地位,但有人已证明,它也可以释放二氧化硅发挥毒性作 用,因此不能完全排除其化学作用。 (5)慢性刺激肿瘤在细胞增生的基础上发生,而慢性刺激可促进细胞增生, 在溃疡、炎症、结石的基础上常会发生癌变,致癌机理可能与此有关 (6)创伤许多癌变如脑瘤、骨肉瘤常述有创伤史。有些学者也证明,小鼠 子宫人工创伤后可促进化学致癌物的致癌作用。但对单独局部创伤不能致癌的情 况来看,其只能起促癌作用。 (7)其它近年电磁辐射损伤问题颇受重视。有人认为,长期接触电磁辐射 如微波、次声等也可促进肿瘤发生率增高。 2、生物因素 (1)病毒自1908年 Ellerman和Bang证明鸡的白血病由无细胞滤液诱发 的事实后,近百年来,病毒致瘤的研究已成为一个十分活跃的领域。目前,已知 动物肿瘤病毒有1/3为DNA病毒,2/3为RNA病毒。DNA病毒的致癌机理是病毒 进入宿主后,其DNA整合到细胞DNA中去,导致细胞恶性转化。但如何使细胞转 化尚未明确,有人认为可能是使细胞遗传性状发生改变,使细胞代谢和调节功能 紊乱所致,亦有人认为病毒基因靠近与细胞生长分化有关键作用的基因,启动细 胞的恶性转化。近年有人认为病毒DNA的编码产物—转化蛋白可与细胞膜或其 核DNA结合,改变细胞调节从而导致转化。而RNA病毒,则通过逆转录合成DNA 并将其整合到细胞DNA上去,在通过上述过程使细胞恶性转化。人类肿瘤的病毒 的研究也有了很大发展,近年,人们发现了人类T细胞白血病/淋巴瘤的相关病 毒一细胞白血病/淋巴瘤病毒(HTLV),它属于RNA病毒,是唯一从人体肿瘤中 分离RNA病毒。这可能成为人们研究RNA肿瘤病毒的一个突破口。 (2)寄生虫在我国的日本血吸虫病流行地区有10.8-16.9%的结肠癌患者同 时伴有血吸虫病,并在这些结肠癌组织中发现了陈旧血吸虫卵,附近粘膜有时发
（1）电离辐射 指 X、γ射线、和带亚原子微粒(β粒子、质子、中子或α粒 子)辐射。大量实验证明，长期接触放射性同位素的人，其皮肤癌或白血病的发 病率显著高于常人。其它如甲状腺癌、肺癌和乳腺癌也非常高。辐射的致癌机理 目前还未取得一致意见，有人认为是直接损伤了 DNA 螺旋，使其解螺旋或使单链、 双链断裂影响复制，造成突变，亦有认为是基因表达失调，还有认为是辐射只是 活化了致癌病毒或化学物所致。 （2）紫外线 动物试验或临床观察证实，紫外线可引起皮肤鳞状细胞癌、基 底细胞癌和恶性黑色素瘤。其作用机理可能是细胞内 DNA 吸收了光子，使相邻两 个胸腺嘧啶形成二聚体，防碍了 DNA 的复制，故发生突变。 （3）热辐射 我国西部地区居民“炕癌”发病率很高，可能与当地居民冬季 常用火炕取暖，对臀部皮肤长期进行热辐射所致，有人将皮肤烧伤后进行干蒸馏， 发现有致癌物多环碳氢化合物，说明热辐射与癌变有关。 （4）纤维状异物 与致癌有关的主要是石棉纤维，易引起肺癌或胸膜间皮瘤。 其机械刺激作用占重要地位，但有人已证明，它也可以释放二氧化硅发挥毒性作 用，因此不能完全排除其化学作用。 （5）慢性刺激 肿瘤在细胞增生的基础上发生, 而慢性刺激可促进细胞增生, 在溃疡、炎症、结石的基础上常会发生癌变，致癌机理可能与此有关 。 （6）创伤 许多癌变如脑瘤、骨肉瘤常述有创伤史。有些学者也证明，小鼠 子宫人工创伤后可促进化学致癌物的致癌作用。但对单独局部创伤不能致癌的情 况来看，其只能起促癌作用。 （7）其它 近年电磁辐射损伤问题颇受重视。有人认为，长期接触电磁辐射 如微波、次声等也可促进肿瘤发生率增高。 2、生物因素 （1）病毒 自 1908 年 Ellerman 和 Bang 证明鸡的白血病由无细胞滤液诱发 的事实后，近百年来，病毒致瘤的研究已成为一个十分活跃的领域。目前，已知 动物肿瘤病毒有 1/3 为 DNA 病毒，2/3 为 RNA 病毒。DNA 病毒的致癌机理是病毒 进入宿主后，其 DNA 整合到细胞 DNA 中去，导致细胞恶性转化。但如何使细胞转 化尚未明确，有人认为可能是使细胞遗传性状发生改变，使细胞代谢和调节功能 紊乱所致，亦有人认为病毒基因靠近与细胞生长分化有关键作用的基因，启动细 胞的恶性转化。近年有人认为病毒 DNA 的编码产物---转化蛋白可与细胞膜或其 核 DNA 结合，改变细胞调节从而导致转化。而 RNA 病毒，则通过逆转录合成 DNA 并将其整合到细胞 DNA 上去，在通过上述过程使细胞恶性转化。人类肿瘤的病毒 的研究也有了很大发展，近年，人们发现了人类 T 细胞白血病/淋巴瘤的相关病 毒-T 细胞白血病/淋巴瘤病毒（HTLV），它属于 RNA 病毒，是唯一从人体肿瘤中 分离 RNA 病毒。这可能成为人们研究 RNA 肿瘤病毒的一个突破口。 （2）寄生虫 在我国的日本血吸虫病流行地区有 10.8-16.9%的结肠癌患者同 时伴有血吸虫病，并在这些结肠癌组织中发现了陈旧血吸虫卵，附近粘膜有时发
现有息肉。其机理可能是虫体和虫卵的生物作用,或是其分泌物的化学作用,亦 或是两者协同,目前尚待进一步研究。 三、致癌作用的阶段性 给予致癌物至出现肿瘤的过程中有明显的多阶段性。最简单的多阶段致癌过 程为两阶段论。这是40年代研究化学物诱发皮肤癌时提出的,认为化学致癌过 程可分为启动阶段( initiating stage)和促癌阶段( promoting stage)。其实 验证据是用苯并(a)芘、二甲苯并(a)蒽和二苯并(a,h)蒽这三种强致癌物,分别 以亚致癌剂量涂抹小鼠皮肤一次,20周后不发生肿瘤或很少发生。但如在相同 剂量致癌物使用后再用通常不致癌的巴豆油涂抹同一部位(每周2次,共20周) 则分别有37.5%、58.0%和29.5%发生皮肤癌,但是单独使用或在给予致癌物之 前使用巴豆油都不引起肿瘤形成。因此认为,前面给予的致癌物所引起的作用是 启动作用( initiation),这些物质称为启动剂 initiator):而巴豆油则具有促 癌作用( promotion),称为促癌剂( tumor promotor)或促进剂。启动剂使用后相 隔数月甚至一年多使用促癌剂,仍能引起肿瘤形成。根据一系列试验结果,认为 启动作用是不可逆的。适时停用促癌剂或使用的间隔时间过长,都不引起肿瘤形 成,因而认为促癌作用是可逆的。巴豆油的有效成份是大戟二萜酸酯( phorbo ester)又称佛波酯。这是一类双环酯,其促癌活性大小不一,活性最高的是12-0- 十四烷酰大戟二萜醇-13-乙酯(TPA或称PMA) 启动剂对细胞的作用是致突变作用,为不可逆过程。促癌剂的作用比较复杂 对促癌剂的认识只要来源于TPA的研究。目前认为,促癌剂作用于细胞膜,与细 胞膜的蛋白激酶受体发生可逆的结合,产生多种效应性。其中最重要的效应是抑 制细胞间通讯( cellular communication),解除细胞生长的接触抑制,启动细胞 增殖程序,因而失控。有些致癌物当剂量足够时,既有启动作用又具有促癌作用 称为完全致癌物( complete carcinogen)。许多肿瘤都有随时间的推移而恶性程 度增高的倾向。有些人类肿瘤呈现规律性地由良性组织向非侵犯性的恶性前病变 (如宫颈癌)发展,并一直进展至明确的恶性变。因此,称这种由良性向恶性逐 渐转变的过程为进展( progression)过程。 70年代中期,有人提出了细胞恶变模型,即为已启动的细胞在进展过程中 经过多次突变。突变细胞出现多种亚克隆,其中具有更大的自主性和生长优势的 亚克隆能够在肿瘤细胞群体中占主要地位,从而进展为恶性肿瘤。 80年代把进展作为肿瘤发展过程的第三个阶段,即肿瘤的发生和发展是经 过启动、促癌和进展三个阶段。其中启动和进展都涉及突变。有人用动物实验的 启动一促癌一启动模型来模拟这一过程。在这实验模型中,当动物接触一次剂量 启动剂二甲苯并蒽即可诱发少数良性皮肤肿瘤,如随后再接触TPA促癌剂,则良 性肿瘤数可增多。如在促癌阶段之后再次接触启动剂,则可出现恶性肿瘤,而且 随着接触启动剂时间的延长,作用次数均加,恶性肿瘤数亦将増多,良性肿瘤的 恶性转化率增高。在进展阶段起作用的物质称为进展剂( Progressor),它们常 常也是启动剂或完全致癌物。 四、多阶段致癌过程中的遗传学改变
现有息肉。其机理可能是虫体和虫卵的生物作用，或是其分泌物的化学作用，亦 或是两者协同，目前尚待进一步研究。 三、致癌作用的阶段性 给予致癌物至出现肿瘤的过程中有明显的多阶段性。最简单的多阶段致癌过 程为两阶段论。这是 40 年代研究化学物诱发皮肤癌时提出的，认为化学致癌过 程可分为启动阶段（initiating stage)和促癌阶段（promoting stage)。其实 验证据是用苯并（a)芘、二甲苯并(a)蒽和二苯并(a,h)蒽这三种强致癌物，分别 以亚致癌剂量涂抹小鼠皮肤一次，20 周后不发生肿瘤或很少发生。但如在相同 剂量致癌物使用后再用通常不致癌的巴豆油涂抹同一部位(每周 2 次，共 20 周)， 则分别有 37.5%、58.0％和 29.5%发生皮肤癌, 但是单独使用或在给予致癌物之 前使用巴豆油都不引起肿瘤形成。因此认为，前面给予的致癌物所引起的作用是 启动作用(initiation)，这些物质称为启动剂(initiator)；而巴豆油则具有促 癌作用(promotion)，称为促癌剂(tumor promotor)或促进剂。启动剂使用后相 隔数月甚至一年多使用促癌剂, 仍能引起肿瘤形成。根据一系列试验结果, 认为 启动作用是不可逆的。适时停用促癌剂或使用的间隔时间过长, 都不引起肿瘤形 成，因而认为促癌作用是可逆的。巴豆油的有效成份是大戟二萜酸酯(phorbo ester)又称佛波酯。这是一类双环酯，其促癌活性大小不一，活性最高的是 12-0- 十四烷酰大戟二萜醇-13-乙酯(TPA 或称 PMA)。 启动剂对细胞的作用是致突变作用，为不可逆过程。促癌剂的作用比较复杂， 对促癌剂的认识只要来源于 TPA 的研究。目前认为，促癌剂作用于细胞膜，与细 胞膜的蛋白激酶受体发生可逆的结合，产生多种效应性。其中最重要的效应是抑 制细胞间通讯(cellular communication)，解除细胞生长的接触抑制，启动细胞 增殖程序, 因而失控。有些致癌物当剂量足够时，既有启动作用又具有促癌作用, 称为完全致癌物(complete carcinogen)。许多肿瘤都有随时间的推移而恶性程 度增高的倾向。有些人类肿瘤呈现规律性地由良性组织向非侵犯性的恶性前病变 （如宫颈癌）发展,并一直进展至明确的恶性变。因此, 称这种由良性向恶性逐 渐转变的过程为进展（progression)过程。 70 年代中期, 有人提出了细胞恶变模型，即为已启动的细胞在进展过程中 经过多次突变。突变细胞出现多种亚克隆，其中具有更大的自主性和生长优势的 亚克隆能够在肿瘤细胞群体中占主要地位，从而进展为恶性肿瘤。 80 年代把进展作为肿瘤发展过程的第三个阶段，即肿瘤的发生和发展是经 过启动、促癌和进展三个阶段。其中启动和进展都涉及突变。有人用动物实验的 启动一促癌一启动模型来模拟这一过程。在这实验模型中, 当动物接触一次剂量 启动剂二甲苯并蒽即可诱发少数良性皮肤肿瘤，如随后再接触 TPA 促癌剂，则良 性肿瘤数可增多。如在促癌阶段之后再次接触启动剂，则可出现恶性肿瘤，而且 随着接触启动剂时间的延长，作用次数均加，恶性肿瘤数亦将增多，良性肿瘤的 恶性转化率增高。在进展阶段起作用的物质称为进展剂（Progressor)，它们常 常也是启动剂或完全致癌物。 四、多阶段致癌过程中的遗传学改变
通常把致癌过程中的引发作用看作是一次突变事件,这个结论得到大鼠乳腺 癌,小鼠皮肤乳头状瘤及小鼠肝癌中ras原癌基因突变等结果的支持,促进阶段 是突变后由单克隆的引发细胞发展为肿瘤细胞的过程,通常有一起始损伤,这个 过程涉及选择性的影响引发细胞增殖的某些非遗传学的改变,此阶段是否涉及遗 传机制尚不清楚。但有硏究结果表明,其中有一类作用依赖于促癌物的存在,在 细胞转化中起促进作用的基因,称为促癌作用敏感基因( promotion sensitivity gene)或促癌基因。促癌基因可以将对促癌物(TPA)的敏感性传递给原先不敏感的 细胞,结果导致良性肿瘤和癌前细胞灶,在演进为恶性肿瘤过程中经历一种或多 种遗传学改变。因此,良性肿瘤演化为恶性肿瘤的进展阶段,是致癌过程中明显 区别于促进作用的另一个阶段。具有转移性是恶性肿瘤区别于良性肿瘤的主要特 征,近年来有人认为,肿瘤细胞地转移也涉及一个转移基因( metastatic gene) 和转移抑制基因(ω metastasis suppressor gene)遗传学改变的阶段。 表7-1化学致癌过程中启动、促癌和进展三个阶段的生物学特性 促 展 动了的细胞具有不可逆 可逆性增加了启动细胞群1.不可逆的明显细胞基因 性,有稳定的干细胞倾向 体后代的复制 组改变 2.DMA损伤必需细胞分裂 2.基因表达可逆性改变 2.演变出核型的不稳定性 以“固定” 3.剂量反应关系不呈现可测3.已进入促进阶段的细胞3.相对自主的恶性肿瘤细 出的阈值 群体的存在决定于促癌 胞形成 剂的持续摄入 4.存在自发的启动细胞 4.剂量反应关系是否呈现4.由进展剂或完全致癌物 可测出的阈值和最大效 诱发 果决定于启动剂的剂量 5.启动剂相对效果决定于必5.促癌剂的相对效果决定5.促癌阶段中的细胞可自 要时间促进之后的病变量 于恒定接触以引起启动 发进展 细胞群体后代增殖的能力 6.效果易受外源物的影响 6.效果易受食物和激素影响
通常把致癌过程中的引发作用看作是一次突变事件，这个结论得到大鼠乳腺 癌，小鼠皮肤乳头状瘤及小鼠肝癌中 ras 原癌基因突变等结果的支持，促进阶段 是突变后由单克隆的引发细胞发展为肿瘤细胞的过程，通常有一起始损伤，这个 过程涉及选择性的影响引发细胞增殖的某些非遗传学的改变，此阶段是否涉及遗 传机制尚不清楚。但有研究结果表明，其中有一类作用依赖于促癌物的存在，在 细胞转化中起促进作用的基因，称为促癌作用敏感基因(promotion sensitivity gene)或促癌基因。促癌基因可以将对促癌物(TPA)的敏感性传递给原先不敏感的 细胞，结果导致良性肿瘤和癌前细胞灶, 在演进为恶性肿瘤过程中经历一种或多 种遗传学改变。因此，良性肿瘤演化为恶性肿瘤的进展阶段，是致癌过程中明显 区别于促进作用的另一个阶段。具有转移性是恶性肿瘤区别于良性肿瘤的主要特 征,近年来有人认为，肿瘤细胞地转移也涉及一个转移基因(metastatic gene) 和转移抑制基因(metastasis suppressor gene)遗传学改变的阶段。 表 7-1 化学致癌过程中启动、促癌和进展三个阶段的生物学特性 启 动 促 癌 进 展 1. 启 动了的细胞具有不可逆 1. 可逆性增加了启动细胞群 1. 不可逆的明显细胞基因 性，有稳定的干细胞倾向 体后代的复制 组改变 2. DNA 损伤必需细胞分裂 2. 基因表达可逆性改变 2. 演变出核型的不稳定性 以“固定” 3. 剂量反应关系不呈现可测 3. 已进入促进阶段的细胞 3. 相对自主的恶性肿瘤细 出的阈值 群体的存在决定于促癌 胞形成 剂的持续摄入 4. 存在自发的启动细胞 4. 剂量反应关系是否呈现 4. 由进展剂或完全致癌物 可测出的阈值和最大效 诱发 果决定于启动剂的剂量 5. 启动剂相对效果决定于必 5. 促癌剂的相对效果决定 5. 促癌阶段中的细胞可自 要时间促进之后的病变量 于恒定接触以引起启动 发进展 细胞群体后代增殖的能力 6. 效果易受外源物的影响 6. 效果易受食物和激素影响
1、遗传学改变致癌物引起细胞的遗传学改变包括基因突变、基因扩增、染 色体重排和非整倍性。已经观察到点突变和染色体重排在某些肿瘤中使原癌基因 ( prooncogene)激活和肿瘤抑制基因( tumour suppressor)失活;同样也观察到基 因扩增和染色体数目改变对许多不同肿瘤是重要的。一般认为,化学物通过诱发 基因突变或染色体突变(如缺失、插入、易位、扩增和数目改变),导致某一关键 靶基因的可遗传改变对肿瘤的形成是必需的。在环境有害因素作用下,部分原癌 基因结构发生改变,引起异常激活成为癌基因( oncogenes)。已发现的癌基因有 100多种。虽然它们的功能各不相同,但大体上可归纳为生长因子、生长因子受 体、信号转导物、蛋白激酶和转录激活物等几大家族。肿瘤抑制基因,也称抑癌 基因或抗癌基因(anti- oncogen),是细胞内一类能对抗肿瘤作用的基因。已发现 的有十几种。抑癌甚因能够阻断肿瘤的细胞生长,往往在细胞癌变或恶性变的同 时自身失活或丢失,但在化学物诱导的肿瘤中极少能够观察到。主要原因是涉及 动物肿瘤发展的抑癌基因尚不清楚,有待进一步研究阐明。一般认为肿瘤的发生 是癌基因和抑癌基因改变积累的结果 致癌物可直接诱发关键靶基因的遗传损伤,如DNA加成物;也可间接诱发遗 传损伤,如纺锤体功能的干扰或活性氧自由基的生成,过氧化物酶体的过量増殖 2、非遗传学的改变尽管突变等遗传学改变是致癌作用中的重要机制,但 不是唯一机制。有致癌物用常用致突变试验方法不能检出其致突变性,因此推测 非遗传学改变在肿瘤生成中也可能起重要作用。 在引发作用中,细胞增殖是DNA加成物转变为永久性突变过程的一个必要步 骤。细胞复制会增强突变剂的效率。遗传性毒物处在引起细胞增殖剂量时,致突 变和致癌物效力增加。 般队为细胞增殖可以通过多种机制影响致癌作用。诱发与致癌过程有关的 细胞增殖的机制主要有两种,即再生细胞增殖和有丝分裂剂引起细胞增殖。再生 细胞增殖是指某些因素导致细胞死亡的事件继之出现地再生増殖。在某些再生增 殖情况下,由于癌前损伤的细胞比正常细胞更能耐受毒性效应,癌细胞可优先生 长增殖。有丝分裂剂引起的细胞增殖是指某些化学物能直接诱导细胞增殖,并且 常有组织特异性。癌前细胞灶优先生长,细胞数和细胞周期的增加,可能增加了 发生进一步突变事件的可能性。除细胞增殖外,非遗传学改变还有基因表达的改 变如DNA甲基化等。 五、致癌作用的某些生物学特征 1、致癌作用依赖于剂量大剂量的致癌因素可增加肿瘤发生,缩短潜伏期。 肿瘤的产生取决于化学致癌物和环境有害因素的总剂量。动物同时暴露于几种致 癌物,对靶器官有协同或相加作用,但也可能起拮抗作用
1、遗传学改变 致癌物引起细胞的遗传学改变包括基因突变、基因扩增、染 色体重排和非整倍性。已经观察到点突变和染色体重排在某些肿瘤中使原癌基因 (prooncogene)激活和肿瘤抑制基因(tumour suppressor)失活；同样也观察到基 因扩增和染色体数目改变对许多不同肿瘤是重要的。一般认为, 化学物通过诱发 基因突变或染色体突变(如缺失、插入、易位、扩增和数目改变)，导致某一关键 靶基因的可遗传改变对肿瘤的形成是必需的。在环境有害因素作用下，部分原癌 基因结构发生改变, 引起异常激活成为癌基因(oncogenes)。已发现的癌基因有 100 多种。虽然它们的功能各不相同，但大体上可归纳为生长因子、生长因子受 体、信号转导物、蛋白激酶和转录激活物等几大家族。肿瘤抑制基因，也称抑癌 基因或抗癌基因(anti-oncogen)，是细胞内一类能对抗肿瘤作用的基因。巳发现 的有十几种。抑癌甚因能够阻断肿瘤的细胞生长，往往在细胞癌变或恶性变的同 时自身失活或丢失，但在化学物诱导的肿瘤中极少能够观察到。主要原因是涉及 动物肿瘤发展的抑癌基因尚不清楚，有待进一步研究阐明。一般认为肿瘤的发生 是癌基因和抑癌基因改变积累的结果。 致癌物可直接诱发关键靶基因的遗传损伤，如 DNA 加成物；也可间接诱发遗 传损伤，如纺锤体功能的干扰或活性氧自由基的生成，过氧化物酶体的过量增殖 等。 2、非遗传学的改变 尽管突变等遗传学改变是致癌作用中的重要机制，但 不是唯一机制。有致癌物用常用致突变试验方法不能检出其致突变性，因此推测 非遗传学改变在肿瘤生成中也可能起重要作用。 在引发作用中，细胞增殖是 DNA 加成物转变为永久性突变过程的一个必要步 骤。细胞复制会增强突变剂的效率。遗传性毒物处在引起细胞增殖剂量时，致突 变和致癌物效力增加。 一般队为细胞增殖可以通过多种机制影响致癌作用。诱发与致癌过程有关的 细胞增殖的机制主要有两种，即再生细胞增殖和有丝分裂剂引起细胞增殖。再生 细胞增殖是指某些因素导致细胞死亡的事件继之出现地再生增殖。在某些再生增 殖情况下，由于癌前损伤的细胞比正常细胞更能耐受毒性效应，癌细胞可优先生 长增殖。有丝分裂剂引起的细胞增殖是指某些化学物能直接诱导细胞增殖，并且 常有组织特异性。癌前细胞灶优先生长，细胞数和细胞周期的增加，可能增加了 发生进一步突变事件的可能性。除细胞增殖外，非遗传学改变还有基因表达的改 变如 DNA 甲基化等。 五、致癌作用的某些生物学特征 1、致癌作用依赖于剂量 大剂量的致癌因素可增加肿瘤发生，缩短潜伏期。 肿瘤的产生取决于化学致癌物和环境有害因素的总剂量。动物同时暴露于几种致 癌物，对靶器官有协同或相加作用，但也可能起拮抗作用
2、致癌作用的表达需要时间无论致癌因素或的剂量和性质如何,在肿瘤形 成前,总有一个最低限度的潜伏期。在细胞恶变以前,细胞存在着多阶段的癌前 期变化,也需要一定时间才能恶变。 3、致癌作用的癌变细胞传代多数化学诱变剂能与DNA等大分子共价结合 人和动物的肿瘤常起源于单个细胞(单克隆)。暴露于小剂量化学致癌物的细胞, 经过数代相传,仍存在着恶性变的的危险。 4、致癌物可被非致癌因子所修饰有些物质可通过改变化学致癌物的摄入 分布、代谢或通过靶组织的敏感性,增强致癌作用。促癌物能加速肿瘤前期的进 程,诱导恶性表型的表达,并可使致癌物所改变的细胞克隆扩增。同样,抗癌物 能在细胞癌变的不同阶段抑制致癌作用。营养因素可改变酶对致癌物的活化或解 毒的有效性等。 5、细胞增生是细胞癌变过程的重要阶段细胞暴露于环境致癌因素,逐渐发 生增生性变化,使细胞恶性转化变得持久并可遗传。增生的组织和细胞对致癌物 比较敏感,若能抑制癌变过程中的增生性变化,或是诱导细胞凋亡,也能阻止肿 瘤形成 第四节致癌性的评价方法 化学物质致癌危险的全面评价包括两个方面:一是定性的,即该化学物质能 否致癌,二是定量的,即进行剂量反应关系分析,以推算可接受的剂量,确定人 体实际可能接触剂量下的危险度。 致癌物的检测方法 1、构效关系分析致癌物的化学结构种类繁多而复杂。构效关系分析多从 种同系物着手,找出该系物质化学结构中与致癌性关系最密切的结构成份,以及 其它结构成份改变时所产生的影响。构效关系分析结果可靠性的关键在于样本含 量,不仅要分析的同系物的总数要充分,而且其中各种类型结构变化的数目也要 足够。除此,要进行动物试验和流行病学调査才能作出最后结论。 2、短期致癌物筛选试验通过以致突变试验作为致癌物筛检。致突变试验仅 能检测某种因素地致突变性。筛检试验为阳性的受试物,既可能是具有遗传毒性 的致癌物,也可能是具有遗传毒性的非致癌物,也不能完全排除致癌性。 1)试验组合按照目前对致癌机理的认识,遗传毒性致癌物可能具有多种致 癌机理。因此,要求试验组合中尽可能反映较多的遗传学终点。遗传学终点相同 的试验往往不能提供更多的信息,在遗传学终点相同的各种试验中应优先选择体 内试验。 2)筛检试验的可靠性在致癌物的快速筛检中,各种致突变试验可靠性的验 证,常用一定数量的己知致癌物和巳知非致癌物同时进行测定,并以灵敏度和专 性两个指标来衡量其可靠性。灵敏度亦称阳性符合率,即在试验中已知致癌物
2、致癌作用的表达需要时间 无论致癌因素或的剂量和性质如何，在肿瘤形 成前，总有一个最低限度的潜伏期。在细胞恶变以前，细胞存在着多阶段的癌前 期变化，也需要一定时间才能恶变。 3、致癌作用的癌变细胞传代 多数化学诱变剂能与 DNA 等大分子共价结合。 人和动物的肿瘤常起源于单个细胞(单克隆)。暴露于小剂量化学致癌物的细胞， 经过数代相传，仍存在着恶性变的的危险。 4、致癌物可被非致癌因子所修饰 有些物质可通过改变化学致癌物的摄入、 分布、代谢或通过靶组织的敏感性，增强致癌作用。促癌物能加速肿瘤前期的进 程，诱导恶性表型的表达，并可使致癌物所改变的细胞克隆扩增。同样，抗癌物 能在细胞癌变的不同阶段抑制致癌作用。营养因素可改变酶对致癌物的活化或解 毒的有效性等。 5、细胞增生是细胞癌变过程的重要阶段 细胞暴露于环境致癌因素，逐渐发 生增生性变化，使细胞恶性转化变得持久并可遗传。增生的组织和细胞对致癌物 比较敏感，若能抑制癌变过程中的增生性变化，或是诱导细胞凋亡，也能阻止肿 瘤形成。 第四节 致癌性的评价方法 化学物质致癌危险的全面评价包括两个方面：一是定性的，即该化学物质能 否致癌，二是定量的，即进行剂量反应关系分析，以推算可接受的剂量，确定人 体实际可能接触剂量下的危险度。 一、致癌物的检测方法 1、构效关系分析 致癌物的化学结构种类繁多而复杂。构效关系分析多从一 种同系物着手，找出该系物质化学结构中与致癌性关系最密切的结构成份，以及 其它结构成份改变时所产生的影响。构效关系分析结果可靠性的关键在于样本含 量，不仅要分析的同系物的总数要充分，而且其中各种类型结构变化的数目也要 足够。除此，要进行动物试验和流行病学调查才能作出最后结论。 2、短期致癌物筛选试验 通过以致突变试验作为致癌物筛检。致突变试验仅 能检测某种因素地致突变性。筛检试验为阳性的受试物，既可能是具有遗传毒性 的致癌物，也可能是具有遗传毒性的非致癌物，也不能完全排除致癌性。 (1)试验组合 按照目前对致癌机理的认识，遗传毒性致癌物可能具有多种致 癌机理。因此，要求试验组合中尽可能反映较多的遗传学终点。遗传学终点相同 的试验往往不能提供更多的信息，在遗传学终点相同的各种试验中应优先选择体 内试验。 (2)筛检试验的可靠性 在致癌物的快速筛检中，各种致突变试验可靠性的验 证，常用一定数量的已知致癌物和巳知非致癌物同时进行测定，并以灵敏度和专 一性两个指标来衡量其可靠性。灵敏度亦称阳性符合率，即在试验中已知致癌物
呈现阳性结果的比例。专一性亦称阴性符合率,是在试验中已知非致癌物呈现阴 性结果的比例。对同一遗传学终点的几种体内试验应选择其中灵敏度和特异性好 的一种。 (3)预期致癌性概率在一个试验获得阳性结果其预期致癌性概率不等于灵 敏度的数值。因为灵敏度只能引伸为任选一种致癌物,在该试验中出现阳性的概 率。同理,当获得阴性结果的预期非致癌性概率也不等于专一性。在试验中使用 同一遗传学终点如已进行两个试验,则以反应阳性的为准。在不同终点的试验中 ,阳性结果愈多,则致癌性概率应愈高。预期致癌性概率有多种专门的推算方法 ,本教材不作介绍。 (4)存在问题目前常用的致突变试验还不能可靠地检测出:①非整倍性或重 组所导致的隐性癌基因的纯合子或半合子;②可使癌基因截短的重组;③能活化 原癌基因的基因扩增;④线粒体DNA突变。这些单独或组合的改变可能是致癌机 理之一,因此改进或建立新的致突变试验,适应对致癌物进行筛检的需要,具有 重要实际意义。 3、恶性转化试验恶性转化试验又称细胞转化试验,与淋巴细胞转化试验有 别。细胞转化是指对培养细胞诱发与肿瘤形成有关的表型改变。此种表型改变是 因致癌物所致核型改变的结果,其改变包括细胞形态、细胞生长能力、生化表型 等变化,以及移植于动物体内形成肿瘤的能力。进行恶性转化试验的目的在于揭 示体外培养细胞接触受试物后,细胞生长自控能力的丧失的某些机理。生长自控 能力表现为接触抑制,在液体培养基中的细胞贴壁后,正常克隆为单层且排列有 序的细胞:;而转化克隆为多层且排列紊乱。恶性转化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、核仁増生而肥大。核仁 和胞浆均由于RNA增多而偏酸性,故呈嗜碱性染色而偏蓝,核分裂多见 目前恶性转化试验可按所用的细胞分为三类 (1)原代或早代细胞常用叙利亚仓鼠胚胎细胞(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 (2)细胞系常用BALB/C-3T3、C3H10T/2和BHK-21。 (3)病毒感染细胞常用RLV/RE细胞即劳舍尔氏白血病病毒感染的 Fisher 大鼠胚胎细胞和SA7/SHE细胞即猿猴腺病毒感染的SHE细胞。 本试验的观察终点是细胞的恶性变,如将此种细胞移植于动物体内可形成肿 瘤。因此,其可靠性超过致突变试验,但仍存在假阳性和假阴性问题。 4、哺乳动物长期致癌试验哺乳动物长期致癌试验亦称哺乳动物终生试验, 是目前公认的确证动物致癌物的经典方法,较为可靠。用此法评定化学致癌性有 许多优点。因为化学致癌的一个最大特点是潜伏期长,在啮齿动物进行1~2年 的试验即相当于人类大半生的时间。而如果采用流行病学调查方法来确证一种新 化学物是否为致癌物,一般需要人类接触受试物20年后才能进行。此外,动物 试验能严格控制实验条件,而流行病学调査不易排除混杂因素的影响
呈现阳性结果的比例。专一性亦称阴性符合率，是在试验中已知非致癌物呈现阴 性结果的比例。对同一遗传学终点的几种体内试验应选择其中灵敏度和特异性好 的一种。 (3)预期致癌性概率 在一个试验获得阳性结果其预期致癌性概率不等于灵 敏度的数值。因为灵敏度只能引伸为任选一种致癌物, 在该试验中出现阳性的概 率。同理，当获得阴性结果的预期非致癌性概率也不等于专一性。在试验中使用 同一遗传学终点如已进行两个试验，则以反应阳性的为准。在不同终点的试验中 ，阳性结果愈多，则致癌性概率应愈高。预期致癌性概率有多种专门的推算方法 ，本教材不作介绍。 (4)存在问题 目前常用的致突变试验还不能可靠地检测出：①非整倍性或重 组所导致的隐性癌基因的纯合子或半合子；②可使癌基因截短的重组；③能活化 原癌基因的基因扩增；④线粒体 DNA 突变。这些单独或组合的改变可能是致癌机 理之一，因此改进或建立新的致突变试验，适应对致癌物进行筛检的需要，具有 重要实际意义。 3、恶性转化试验 恶性转化试验又称细胞转化试验，与淋巴细胞转化试验有 别。细胞转化是指对培养细胞诱发与肿瘤形成有关的表型改变。此种表型改变是 因致癌物所致核型改变的结果，其改变包括细胞形态、细胞生长能力、生化表型 等变化，以及移植于动物体内形成肿瘤的能力。进行恶性转化试验的目的在于揭 示体外培养细胞接触受试物后，细胞生长自控能力的丧失的某些机理。生长自控 能力表现为接触抑制，在液体培养基中的细胞贴壁后，正常克隆为单层且排列有 序的细胞；而转化克隆为多层且排列紊乱。恶性转化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 和胞浆均由于 RNA 增多而偏酸性，故呈嗜碱性染色而偏蓝，核分裂多见。 目前恶性转化试验可按所用的细胞分为三类： (1)原代或早代细胞 常用叙利亚仓鼠胚胎细胞(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。 (2)细胞系 常用 BALB／C-3T3、C3H10T1／2 和 BHK-21。 (3)病毒感染细胞 常用 RLV／RE 细胞即劳舍尔氏白血病病毒感染的 Fisher 大鼠胚胎细胞和 SA7/SHE 细胞即猿猴腺病毒感染的 SHE 细胞。 本试验的观察终点是细胞的恶性变，如将此种细胞移植于动物体内可形成肿 瘤。因此，其可靠性超过致突变试验，但仍存在假阳性和假阴性问题。 4、哺乳动物长期致癌试验 哺乳动物长期致癌试验亦称哺乳动物终生试验， 是目前公认的确证动物致癌物的经典方法，较为可靠。用此法评定化学致癌性有 许多优点。因为化学致癌的一个最大特点是潜伏期长，在啮齿动物进行 1～2 年 的试验即相当于人类大半生的时间。而如果采用流行病学调查方法来确证一种新 化学物是否为致癌物，一般需要人类接触受试物 20 年后才能进行。此外，动物 试验能严格控制实验条件，而流行病学调查不易排除混杂因素的影响