1、關于化學物質的特殊毒性作用第1頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四 第五章 化學物質的特殊毒性作用FOOD TOXIOLOGY2第2頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四 第一節 致突變作用 第二節 化學致癌作用 第三節 生殖發育毒性作用第3頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四生物體在自然界的生存，都能依靠遺傳物質DNA的特殊結構及其精確的復制和修復功能，長期保持相對穩定的生命形式和物種，并繼續不斷地繁衍后代。第4頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四 突變（mutation)指起源于基因和染色體的可遺

2、傳的變異。FOOD TOXICOLOGY第5頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD TOXICOLOGY 致突變作用（ mutagenesis ）:突變的發生及其過程突變是致突變作用的后果致突變物（mutagen）：能引起突變的物質，又稱誘變物直接誘變物：具有很高的化學活性，其原型就可引起生物體突變的物質間接誘變物：本身不能引起突變，必須在體內經過代謝活化才具有致突變性的物質第6頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四遺傳毒理學（genetic toxicology）主要研究 尋找敏感檢測系統發現和探究致突變物 致突變作用機理 提出評價致突變物

3、健康危害的方法研究化學性和放射性物質的致突變作用及其對生物遺傳物質的影響。FOOD TOXICOLOGY第7頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四一、致突變的類型FOOD TOXICOLOGY 基因突變 染色體畸變 染色體數目異常第8頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四基因突變（gene mutation）：基因中DNA序列發生的改變（點突變）堿基置換移碼突變整碼突變片段改變FOOD TOXICOLOGY（一） 基因突變第9頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四堿基置換：DNA序列上的某一堿基被其他堿基所取代都只涉及1對堿基結

4、果是造成一個三聯密碼子的改變堿基置換顛換轉換嘌呤與嘌呤 & 嘧啶與嘧啶嘌呤與嘧啶G:CA:T A:T G:CG:CT:A G:CC:G A:T C:G A:T T:A堿基置換1AGCT第10頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四亞硝胺誘發的點突變化學誘變劑導致堿基對的轉換例如，亞硝酸類能使胞嘧啶（C）氧化脫氨變成尿嘧啶（U），在下一次復制中，U不與G配對，而與A配對；復制結果C-G變為T-A第11頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四同義突變（ synonymous mutation）:由于生物的遺傳密碼子的兼并性，在某一堿基改變后，編碼氨基酸序列沒

5、有發生改變。錯義突變（ missense mutation）:指堿基序列的改變引起了產物氨基酸序列的改變，使多肽鏈喪失原有功能。無義突變（nonsense mutation）:指某個堿基的改變使代表某個氨基酸的密碼子變為終止密碼子，導致多肽鏈合成提前終止，使基因產物不完全或無功能。（ UAG,UAA,UGA）第12頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四 在基因中插入或缺失一個或兩個堿基（非3的倍數），或者扁平的分子嵌入到DNA分子中，導致從受損點開始形成錯誤堿基編碼，并轉譯成錯誤的氨基酸序列。移碼突變后所編碼的蛋白質活性改變較大如果移碼突變發生在必需基因上，易形成致死突變

6、移碼突變2第13頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四在DNA鏈中增加或減少的堿基對為一個或幾個密碼子，故又稱密碼子的插入和缺失。整碼突變發生部位后的氨基酸序列不會發生改變。 指基因中某些小片段核苷酸序列發生改變。有時可跨越兩個或數個基因，涉及數以千計的核苷酸。主要包括核苷酸片段的缺失、復制、重組和重排。整碼突變3片段改變4第14頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四染色體畸變（chromosome aberration）指染色體或染色單體受損發生斷裂后導致的結構改變，一般可借助光學顯微鏡在細胞有絲分裂中期觀察到。染色體型突變：兩條染色單體均受損傷。

7、損傷發生在復制前染色單體型畸變：染色體的兩條染色單體中的一條發生結構改變。損傷發生在復制后（二）染色體畸變第15頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四缺失：染色體上丟失了一個片段 (貓叫綜合征)重復：一套染色體中，一個染色體片段出現不止一次 倒位：一條染色體或單體發生兩處斷裂后，中間節段旋 轉180后在重接易位：兩條染色體同時發生斷裂，相互交換片段后重接第16頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四第17頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四染色體結構異常18第18頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四染色體

8、分離異常（numerical aberration）指在細胞分裂過程中，染色體分離障礙，導致基因組中染色體數目的改變。（三） 染色體數目異常第19頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四整倍體（euploid）：染色體數目成倍增加。超過二倍體的整倍性改變統稱為多倍體。非整倍體（aneuploid） ：丟失或增加一條或多條染色體。缺失一條稱單體，增加一條稱三體。 人的先天愚型（Down綜合癥）21號染色體為三體第20頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四二、化學致突變作用的機理FOOD TOXICOLOGYDNA損傷突變細胞分裂過程改變其他 非整倍體及整

9、倍體的誘發 損傷DNA合成和修復有關的酶堿基損傷DNA鏈損傷第21頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四堿基損傷DNA鏈損傷二聚體形成DNA加合物形成DNA-蛋白質交聯物形成 氧化作用，改變化學組成堿基錯配平面大分子嵌入DNA鏈堿基化學結構的改變和破壞堿基類似取代物 結構相似，堿基置換 插入堿基對中，移碼突變 烷化劑，共價結合DNA損傷DNA損傷1第22頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四非整倍體: 不分離、染色體行動滯后、 聯會復合體障礙、減數分裂著絲粒早熟分離 整倍體: 核內復制、細胞質分裂障礙 細胞分裂過程改變2間期 前期 中期 后期 末期第

10、23頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四三、DNA損傷的修復FOOD TOXICOLOGY DNA完整性對細胞的存活至關重要。這種完整性的維持是因為細胞中有高度保真性的復制系統及能糾正DNA損傷的修復系統。第24頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四針對紫外線誘導產生的嘧啶二聚體的特異性的修復系統，在可見光的存在下，由酶的活動打開二聚體變成單體普遍存在于原核生物和真核生物，但生物進化程度越高，這種修復功能越弱。光修復1第25頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四切除修復時細胞內最重要的修復機制，絕大多數的DNA損傷的修復依賴于

11、切除修復。主要依賴于DNA聚合酶和連接酶堿基切除：主要針對DNA堿基中常見的細微損傷核苷酸修復：主要針對DNA堿基中劇烈的變化，常常導致DNA雙鏈的扭曲切除修復2第26頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四當DNA損傷面積較大，來不及修復完善就進行復制時，損傷部位的新子鏈會產生裂隙，在重組酶的作用下將另一條健康母鏈與缺口部分進行交換，填補裂隙。重組修復3第27頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四一種應急旁路修復由于DNA損傷以致難以繼續復制時，會激活SOS機制，使損傷轉化為易誤位點其原則是喪失某些信息總比死亡好。特點：誘導性修復：在各種誘導因素作用

12、下，才使SOS功能群表達修復過程有明顯誤差，大量核苷酸錯誤摻入，突變頻率高SOS系統為多基因控制如recA，lexA，recB，recC等，這些基因任何一個發生突變，SOS功能就不能表達SOS修復4第28頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四三、突變的不良后果FOOD TOXICOLOGY 突變的后果主要取決于誘變劑所作用的靶細胞是是生殖細胞還是體細胞。第29頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四突變后果示意圖第30頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四四、致突變試驗FOOD TOXICOLOGY 致突變試驗（mutagenic

13、ity assay）又稱遺傳毒理學試驗，旨在檢測化學物質對生殖細胞和體細胞的致突變性，對遺傳危害性做出初步評價，并預測其致癌的可能性。第31頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四1. 致突變試驗方法的選擇原則FOOD TOXICOLOGY遺傳學終點（genetic endpoint） 有許多致突變試驗所觀察到的現象并不能反 映基因突變和染色體畸變或染色體不分離，而僅僅 反映致突變過程中發生的其它事件。將試驗觀察到 的現象所反映的事件稱為遺傳學終點.第32頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四1. 致突變試驗方法的選擇原則FOOD TOXICOLOGY

14、 1983年國際環境致突變物致癌物防護委(ICPEMC）將致突變試驗所反映的遺傳學終點分為5類: （1）DNA完整性的改變； （2）DNA重排或交換； （3）DNA堿基序列改變； （基因突變） （4）染色體完整性改變； （染色體畸變） （5）染色體分離改變。 （染色體組畸變）原發性DNA損傷第33頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四2. 致突變試驗方法的選擇原則FOOD TOXICOLOGY 配套試驗的原則 由于一種致突變試驗方法只能反映一個或兩個遺傳學終點，沒有一種致突變試驗方法能涵蓋所有的遺傳學終點，實際工作中，為了避免出現假陰性，故需要用一組試驗進行配套檢測。第3

15、4頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四2. 致突變試驗方法的選擇原則配套試驗的原則：包括每一類型的遺傳學終點；生物材料既有原核生物，又有真核生物； 體內、體外試驗相結合；既有體細胞為靶的試驗，又有以生殖細胞為靶的試驗 通常，對于一種受試物應當先用原核細胞或體細胞的體外試驗按遺傳學終點合理配套進行試驗，并對有陽性結果的遺傳學終點驗證其在體內的真實性，再行選用生殖細胞致突變試驗進行遺傳危害的評價。第35頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四3. 常用致突變試驗方法基因突變試驗： 鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（Ames試驗 ） 哺乳動物細胞基因突變試驗 染

16、色體畸變試驗： 染色體分析 微核試驗 DNA損傷試驗 ： 姐妹染色單體交換(SCE)試驗 程序外DNA合成試驗 第36頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD TOXICOLOGY鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（Ames試驗 ） 檢測受試物誘發鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型突變株(his-)回復突變成野生型(his+)的能力。 鼠傷寒沙門氏菌原養型 (his+)組氨酸營養缺陷型突變株 (his-)正向突變回復突變代謝活化系統受試物第37頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD TOXICOLOGY試驗菌株 鼠傷寒沙門氏菌突變型標準菌株： TA

17、97、TA98 ： 移碼突變； TA100： 堿基置換； TA102： 移碼突變+堿基置換 第38頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四用 Ames法檢測誘變劑第39頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD TOXICOLOGY微核試驗（micronucleus test) 經致突變物作用后，染色體無著絲點斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個染色單體在細胞分裂的后期仍留在子細胞的胞質內，呈圓形或橢圓形，較正常核小，染色與細胞核一致，故稱為微核。微核試驗是觀察受試物能否產生微核的試驗。用于染色體斷裂劑和非整倍體誘變劑的初步檢測。第40頁，共148頁，

18、2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD TOXICOLOGY方法：嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細胞(PCE)微核試驗。 多染紅細胞是指晚幼紅細胞最后一次分裂時，排出主核而未成熟為正染紅細胞（NCE）前的細胞。 MNNCE第41頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四 第二節 化學致癌作用 第三節 生殖發育毒性作用 第一節 致突變作用第42頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥

19、 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥癌癥

20、 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥 癌癥正在成為人類第一殺手！第43頁，共148頁，2022年，5月

21、20日，14點51分，星期四目前全世界發病率最高的癌癥是肺癌，每年新增患者為120萬人；其次是乳腺癌，每年新增大約100萬名患者；隨后依次是腸癌(94萬人)、胃癌(87萬人)、肝癌(56萬人)、宮頸癌(47萬人)、食道癌(41萬人)等。其中殺傷力最強的是肺癌、胃癌和肝癌，分別占癌癥死亡人數的17.8、10.4和8.8。第44頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四人類癌癥有80%90%由環境因素引起。化學因素是人類腫瘤的主要病因，在環境因素引起的腫瘤中，其中80%以上為化學因素所致。第45頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四1775年英國Pott 陰

22、囊癌（煤焦油）1895年德國Rehn 膀胱癌（染料廠）1915年日本山極和市川 試驗性皮膚癌（煤焦油）1922年英國Kennway 動物皮膚癌（多環芳烴）1954年英國Case 職業性膀胱癌（-萘胺和聯苯胺）FOOD TOXICOLOGY研究致癌物的歷史第46頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四一、相關概念FOOD TOXICOLOGY腫瘤（Tumor） 是機體在各種致癌因素作用下，局部組織的某一個細胞在基因水平上失去對其生長的正常調控，導致其克隆性異常增生而形成的新生物。 分為良性和惡性兩大類。第47頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD

23、 TOXICOLOGY惡性腫瘤：癌:上皮細胞來源的惡性腫瘤稱為癌；如胃癌、肝癌、肺癌、乳腺癌等。肉瘤:間質細胞來源的惡性腫瘤稱為肉瘤；如平滑肌肉瘤、構成骨、脂肪肉瘤、血管肉瘤、神經纖維細胞瘤等。第48頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四 惡性腫瘤的細胞能侵犯、破壞鄰近的組織和器官。 而且，癌細胞可從腫瘤中穿出，進入血液或淋巴系統，這就是癌癥如何從原發的部位到其它器官形成新的腫瘤，這個過程就叫癌癥轉移，第49頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四FOOD TOXICOLOGY 毒理學中的“癌”是一種廣義的概念，包括：癌、肉瘤及良性腫瘤。實際上毒理學中

24、所指的化學致癌作用，是指化學致腫瘤作用。化學致癌作用(chemical carcinogenesis)：是指化學物質引起或誘導正常細胞發生惡性轉化并發展成為腫瘤的過程。化學致癌物(chemical carcinogen)：凡是能引起生物體腫瘤，增加其發病率或死亡率的化學物。第50頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四二、化學致癌物的分類FOOD TOXICOLOGY（一）遺傳毒性致癌物 (genotoxic carcinogens)（二）非遺傳毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogens)第51頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期

25、四烷化劑（一）遺傳毒性致癌物1.直接致癌物(direct carcinogen)這類化學物質進入機體后，不需體內代謝活化，其原型就可與遺傳物質（主要是DNA）作用而誘導細胞癌變。這類化學致癌物為親電子劑，可與細胞大分子的親核中心發生共價結合。烷化劑第52頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四大多數有機致癌物本身不具有與細胞大分子的親核中心發生共價結合的能力，進入機體后需經過代謝活化生成親電子的活性代謝物，而作用于細胞大分子發揮致癌作用。多環芳烴、芳香胺、硝銨、霉菌素等2. 間接致癌物 (indirect carcinogen)第53頁，共148頁，2022年，5月20日，

26、14點51分，星期四間接致癌物 (indirect carcinogen)前致癌物近致癌物終致癌物間接致癌物的原型代謝活化后形成的高活性的親電子物質化學物在體內經過代謝先轉變為化學性質活潑但壽命短暫的中間形式，稱為近致癌物，近致癌物進一步代謝活化成終致癌物第54頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四3. 無機致癌物有些無機元素由于其放射性而致癌，如氡、鈾、釙、鐳等。有些是通過選擇性改變DNA復制保真性，導致DNA的改變，如金屬鎳、鉻。第55頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）非遺傳毒性致癌物促癌劑細胞毒物激素免疫抑制劑 固態物質過氧化物酶體增

27、生劑暫未確定遺傳毒性的致癌物第56頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四1.促癌劑促癌劑本身不能誘發腫瘤，只有作用于引發細胞才表現其致癌活性；通常是非致突變物，不與DNA發生反應；促癌劑通常具有閾劑量。引發細胞：在引發劑的作用下發生了不可逆的遺傳性改變，但其表型可能正常，不具有自主生長性，因此不是腫瘤細胞。佛波醇酯（TPA）小鼠皮膚癌苯巴比妥大鼠肝癌第57頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四2.細胞毒物具有細胞毒性的化學物，可通過引起細胞死亡，導致細胞代償性增生而引發腫瘤。一些氯代烴類促癌劑的作用機理可能與細胞毒性作用有關。氮川三醋酸鹽、叔丁基甲氧

28、酚、叔丁基對甲酚第58頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四3.內分泌調控劑主要改變內分泌系統平衡及細胞正常分化，常起促長劑作用。雌激素：乙烯雌酚、雌二醇雄激素：睪酮 抗甲狀腺物質：硫脲、某些磺胺類藥物第59頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四4.免疫抑制劑主要對病毒誘導的惡性轉化起增強作用。硫唑嘌呤、6-巰基嘌呤等免疫抑制劑或免疫血清均能使動物和人發生白血病或淋巴瘤，但很少發生實體腫瘤。第60頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四5. 固態物質一些惰性物質及金屬薄片可在嚙齒類動物體內的種植部位引發肉瘤，物理特性及表面積很大程

29、度上決定了植入物的致癌能力。如塑料、石棉等。暴露于石棉纖維會引起惡性間皮瘤或呼吸系腫瘤，而其主要取決于石棉的晶體結構而非其組分。第61頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四6.過氧化物酶體增殖劑 可引起肝臟過氧化物酶體增殖，可誘發肝腫瘤。已發現的過氧化物酶體增殖劑有：降血脂藥物安妥明、增塑劑二-（2-乙基己基）鄰苯甲酸酯、有機溶劑1,1,2-三氯乙烯。有關過氧化物酶體增殖劑致癌機制尚未完全闡明，目前理論有： 引起氧化物酶體增多，導致細胞內氧自由基過量生成，造成DNA氧化損傷，而啟動致癌過程； 通過短期“暴發”的DNA修復合成增強，導致細胞增殖； 通過激活受體介導的促有絲分

30、裂作用。第62頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（三）按致癌作用證據分類（IARC分類）WHO下屬機構國際癌癥研究所（international agency for research on cancer，IARC ）根據對人類和對實驗動物致癌性資料，以及其他有關的資料進行綜合評價將環境致癌因素分為四組：組別人類證據動物證據對人類危險性1充分已證實對人類是致癌物2A有限充分對人類很可能是致癌物（probably）2B有限不足不充分充分對人類是可能致癌物（possibly）3不足有限/不足現有證據不能對人類致癌性進行分類4無無對人類可能是非致癌物516種103種 68種

31、245種 1種第63頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四2013年10月17日，IARC聲明，戶外空氣污染和“可吸入顆粒物”可以被列入“第一類人類致癌物”。第64頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四三、化學致癌作用機制FOOD TOXICOLOGY 體細胞突變致癌學說：即造成DNA損傷而引發腫瘤的遺傳毒性機制 非突變致癌學說：即對DNA以外靶分子作用的非遺傳毒性機制第65頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說體細胞突變學說的依據：致癌物代謝活化后生成的DNA加合物誘導基因突變；大多數致癌物在致突變實驗中呈

32、陽性；DNA修復缺陷可以導致腫瘤發生；許多腫瘤組織中發生染色體畸變和基因組不穩定性；腫瘤細胞來源于單細胞克隆；癌基因突變及抑癌基因突變和缺失在腫瘤細胞中普遍存在，且突變的基因型可以通過細胞分裂傳遞給子代細胞。第66頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說1、化學致癌物與生物大分子的作用 化學遺傳致癌物要么本身是親電物，要么是被機體代謝轉化成親電物，這些親電活性的物質能與DNA及其他生物大分子發生共價結合，形成加合物，從而引起結構和功能的損傷。第67頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四DNA加合物的形成 致癌物與DNA大分子的結合具

33、有位點特異性，不同位點的加合物有不同的生物學效應，絕大多數化學致癌物加合物形成位點與基因突變位點密切聯系。（一）體細胞突變學說 DNA加合物在化學致癌作用過程中起到關鍵作用，是引起腫瘤的直接原因之一： 大多數致癌物同時也是致突變物許多致癌物的致突變和致癌性質取決于它們是否能轉變為親電子的代謝產物 DNA加合物的水平通常與致癌性和致突變性成正相關DNA和致癌物的相互作用可活化腫瘤基因 第68頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說蛋白質加合物的形成 化學致癌物以原形的形式或以代謝產物的形式嵌入到蛋白質分子中，與蛋白質共價結合形成化學致癌物-蛋白質加合物。

34、蛋白質加合物與化學致癌作用：化學致癌物與蛋白質的結合是其轉運所必需的，使致癌物更易接近細胞內的遺傳物質。胞漿蛋白的改變可以影響細胞核內遺傳物質的活性；某些蛋白質，特別是核蛋白在細胞的生長、增殖和分化的調控方面起重要作用。蛋白質加合物的水平升高與腫瘤發生的危險性增加有一定的聯系。第69頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說2、DNA損傷修復與化學致癌正確修復：受損的DNA完全回復原有的結構與功能，不發生突變 錯誤修復：經修復的DNA部分仍可能在結構和功能上存在缺陷，細胞雖能生存，但出現突變 DNA損傷-修復-突變-腫瘤第70頁，共148頁，2022年，5

35、月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說3、癌基因、原癌基因、抑癌基因原癌基因（pro-oncogene） 指機體內具有能致癌的遺傳信息的正常細胞，即癌基因的原型。在正常情況下呈靜止狀態， 對細胞無害，且具有重要生物學功能，如生長因子、受體、信號分子、轉錄因子和細胞周期調節等。 只有當其受到物理、化學或生物等致癌因素作用而激活變為活化的癌基因后才顯示其致癌活性。第71頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說癌基因（oncogene） 是一類被激活的基因，能引起細胞惡性轉化及癌變的形成。癌基因通常是以原癌基因的形式普遍存在于正常動物細胞的基因組內

36、。 多數癌基因表達產物都是細胞信號轉導系統的組成成分，作為細胞生長因子和細胞生長因子受體、核轉錄因子或轉錄調節蛋白，促進細胞有絲分裂，參與細胞周期的調控等。第72頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）體細胞突變學說腫瘤抑制基因（tumor suppressor gene） 也稱抑癌基因或抗癌基因，其作用方式與癌基因相反，它們在正常細胞中起著抑制細胞增殖和促進分化的作用，在環境致癌因素作用下，腫瘤抑制基因失活而引起細胞的惡性轉化。P53 轉錄調節因子 細胞程序性死亡星狀細胞瘤、膠質母細胞瘤、結腸癌、乳癌、成骨肉瘤等第73頁，共148頁，2022年，5月20日，14點5

37、1分，星期四突變致癌物癌變失活原癌基因癌基因抑癌基因（一）體細胞突變學說 致癌過程的各階段都有癌基因和抑癌基因參與，是多種基因協同作用的結果。第74頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）非突變致癌學說一些外源的化合物如免疫抑制劑、激素、苯巴比妥和促癌劑等，是通過非遺傳機制而產生致癌作用，稱為非遺傳因子。非遺傳因子并不改變DNA序列，但能改變或抑制某些與細胞增殖和分化有關的基因。促進基因型已發生改變的細胞，即含有突變或原癌基因已激活成為癌基因的細胞增生而誘發腫瘤。非遺傳毒性致癌機制涉及因素很多，包括：細胞間隙連接通訊、信號轉導系統、紡錘絲系統、DNA修復系統以及基因表

38、達調控系統等。第75頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四非突變致癌學說的主要研究方向: 表觀遺傳調控失常致癌 細胞異常持久增生致癌 內分泌激素失調致癌 免疫功能抑制致癌 過氧化物酶體增殖劑激活致癌（二）非突變致癌學說 非突變致癌學說與體細胞突變學說并非相互排斥，而是相輔相成的。 第76頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四四、化學致癌過程FOOD TOXICOLOGY癌變多階段學說 多因素、多基因參與的多階段過程引發階段（initiation）促長階段（promotion）進展階段（progression）第77頁，共148頁，2022年，5月20

39、日，14點51分，星期四（一）引發階段（initiation） 引發階段指化學物或其活性代謝物與DNA作用，導致體細胞突變成引發細胞的階段。引發細胞（initiated cell）：在引發劑的作用下發生了不可逆的遺傳性改變，但其表型可能正常，不具有自主生長性，因此不是腫瘤細胞。引發作用不可逆，是累積性的。引發劑本身有致癌性，大多數是致突變物。引發劑作用的靶：主要是原癌基因和腫瘤抑制基因。第78頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）促長階段（promotion） 促長階段指引發細胞增殖成為癌前病變或良性腫瘤的過程。促長劑本身不具致癌性，只有作用于引發細胞才表現其促長活

40、性；通常是非致突變物，不與DNA發生反應；促長階段歷時較長，早期有可逆性，晚期為不可逆的，因此在促長階段（特別是在早期）持續給以促長劑是必需的。促長階段的另一個特點是對生理因素調節的敏感性，衰老、飲食和激素可影響促長作用，許多影響因素本身就是促長劑。第79頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）促長階段（promotion） 惡性腫瘤的發生是一個逐漸演變的過程，人體上某些器官的一些良性病容易出現細胞異常增生，具有惡性變化傾向，這些異常增生具有癌變傾向的病變稱為癌前病變。屬于癌前病變的疾病：乳腺病直腸的家族性乳頭狀腺瘤慢性胃潰瘍肝硬化皮膚的黑痣等慢性胃潰瘍惡變肝硬化第8

41、0頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）促長階段（promotion）良性腫瘤是指機體內某些組織的細胞發生異常增殖，呈膨脹性生長，似吹氣球樣逐漸膨大，生長比較緩慢。由于瘤體不斷增大，可擠壓周圍組織，但并不侵入鄰近的正常組織內，瘤體多呈球形、結節狀。周圍常形成包膜，因此與正常組織分界明顯，用手觸摸，推之可移動，手術時容易切除干凈，摘除不轉移，很少有復發。第81頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（三）進展階段（progression） 進展階段指從癌前病變或良性腫瘤轉變成惡性腫瘤的過程。在進展階段腫瘤獲得惡性化的特征，如生長加快、侵襲、轉移、抗

42、藥性等。進展階段關鍵的分子特性： 染色體的不穩定性進展劑（progressor ）：指使細胞由促長階段進入進展階段的化學物。進展劑具有引起染色體畸變的特性。完全致癌物（complete carcinogen）：指同時具有引發、促長及進展作用的化學物。第82頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四第83頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四促癌物DNA加合物形成，癌基因與抑癌基因的改變直接致癌物非遺傳毒性化學物終致癌物引發細胞癌前病變不分化的癌轉移進展促長引發外源化學物各種途徑與人體接觸絕大多數經代謝解毒排泄少數經代謝活化直接或間接誘導有絲分裂、促進細胞

43、過度增殖作用于生物大分子DNA損傷修復逃避宿主的免疫監視多階段致癌理論圖解第84頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四外源性因素 理化生物因素、營養等內源性因素遺傳、免疫、激素、精神等生物體癌基因抑癌基因DNA修復基因代謝酶基因凋亡基因抗凋亡基因 引起癌基因、抑癌基因等發生點突變、擴增、易位、重排、缺失等使癌基因活化，抑癌基因失活，導致細胞的增殖、分化、凋亡異常引起腫瘤。 化學致癌物化學致癌多基因、多因素參與的多階段理論第85頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四五、化學致癌物篩查的基本方法FOOD TOXICOLOGY構效關系分析 短期試驗 動物致

44、癌試驗 人類流行病學調查評價手段：第86頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（一）構效關系分析 從分析同系物著手，找出該系物質化學結構中與致癌性關系最密切的構分，以及其他構分改變時所產生的影響。Molecular Topology (分子拓撲學）定量結構活性相關(QSAR)第87頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）短期試驗遺傳毒性試驗致突變試驗依據：化學物的致突變性與致癌性相聯系，即大多數化學致癌物具有致突變性，而大多數非致癌物無致突變性。局限性：無法檢查出非遺傳毒性致癌物（假陰性）和具有遺傳毒性的非致癌物（假陽性）。第88頁，共148頁，

45、2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）短期試驗Ames試驗 （最廣泛、最靈敏）大腸桿菌回復突變試驗 大腸桿菌DNA修復試驗 果蠅伴性隱性致死試驗 哺乳類細胞體外染色體分析哺乳類細胞體外SCE試驗 V79細胞體外HTRP突變試驗 嚙齒動物骨髓細胞染色體分析（或微核試驗） 嚙齒動物顯性致死試驗第89頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）短期試驗細胞惡性轉化試驗 是指受試物與正常細胞在體外接觸，如有致癌作用，可使正常細胞形態、功能發生變化，發生與癌細胞相似的過程。目的：是了解體外培養細胞接觸受試物后，細胞是否癌變。其觀察內容包括：生長自控能力、細胞形態、細胞生

46、長能力、生化表型以及移植于動物體內形成腫瘤的能力等。第90頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）短期試驗優點：可檢出遺傳毒性與非遺傳毒性致癌物缺點：所檢出的大多數為形態轉化或惡性前期轉化的細胞，但不一定形成腫瘤，對其陽性結果應慎重，它提示受試物具有致癌的可能性，但它不能代替動物試驗作出肯定的結論用于細胞轉化試驗的細胞有三類： 原代細胞、細胞系、病毒感染細胞第91頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（二）短期試驗試驗的觀察終點是惡性變的細胞。 惡性變的細胞表現如下：形態：細胞偏大，且大小不等；核大而畸形，染色質深染而粗糙，核漿比例倒置，核膜粗厚

47、，核仁增生而肥大；核仁核胞漿因RNA增多而偏酸性，呈嗜堿性染色而偏藍；多見核分裂現象。接觸抑制消失：它的克隆不是細胞排列有序的單層細胞，而是多層細胞且排列紊亂。第92頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（三）哺乳動物短期致癌試驗 哺乳動物短期致癌試驗又稱為有限體內試驗，目的是在有限的短時間內，通過觀察限定靶器官的腫瘤，初步判斷受試化合物的致癌性。常用的短期致癌試驗有：小鼠皮膚腫瘤誘發試驗 20周小鼠肺腫瘤誘發試驗 30周大鼠肝轉化灶誘發試驗 8-14周雌性大鼠乳腺癌誘發試驗 6個月此四個試驗不是成組試驗，應根據受試物的特點選擇使用。第93頁，共148頁，2022年，5月

48、20日，14點51分，星期四（三）哺乳動物短期致癌試驗1. 小鼠皮膚腫瘤誘發試驗 于小鼠皮膚局部連續涂抹受試物，以觀察皮膚乳頭瘤和癌的發生，一般20周可結束實驗。 此試驗也可設計為檢測受試物的引發活性或促長活性。典型的引發劑為致癌性多環芳烴，促長劑為佛波醇酯（TPA）第94頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（三）哺乳動物短期致癌試驗2. 小鼠肺瘤誘發試驗 染毒途徑常用腹腔注射，也可灌胃或吸入，一般30周可結束實驗，觀察肺腫瘤的發生。 此試驗也可設計為檢測受試物的引發活性或促長活性。典型的引發劑為烏拉坦（氨基甲酸乙酯），促長劑為二丁基羥基甲苯（BHT）第95頁，共148

49、頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（三）哺乳動物短期致癌試驗3. 大鼠肝轉化灶誘發試驗 對大鼠進行肝大部切除術后，給以受試物，一般可在8-14周結束實驗，觀察肝轉化灶生成。 4. 雌性大鼠乳腺癌誘發試驗 一般可用SD大鼠(或Wistar大鼠)，實驗周期為6個月。第96頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（三）哺乳動物短期致癌試驗優點：在有限的短時間內完成而不是終生試驗，其觀察的靶器官也限定為一個而不是全部器官和組織。其試驗陽性結果意義與長期動物致癌試驗相當。缺點:僅適用于較小范圍內的化學物質類型，其試驗陰性結果意義較差,并不能排除受試物的致癌性。哺乳動物短

50、期致癌試驗特點：第97頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（四）哺乳動物長期致癌試驗 哺乳動物長期致癌試驗又稱哺乳動物終生試驗，是目前公認的確證化學致癌物的標準和經典的體內試驗。目的：確定受試化學物對試驗動物的致癌性、劑量-反應關系及誘發腫瘤的靶器官。優點：1）可嚴格控制試驗條件 2）縮短試驗周期缺點：試驗結果外推至人尚存在不確定性 第98頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（四）哺乳動物長期致癌試驗1. 動物選擇選擇誘發腫瘤易感性較高的試驗動物，在缺乏某種明顯的優先證據時，推薦選擇大鼠。在年齡方面，選用斷乳或斷乳不久的動物，性別選擇是雌雄各半。

51、有無特定的靶器官和腫瘤自發率高低第99頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（四）哺乳動物長期致癌試驗2. 動物數量和劑量選擇 致癌試驗一般設三個試驗組和一個對照組，必要時另設一個溶劑對照組。 無作用劑量組（低劑量）閾劑量組（中劑量）發生腫瘤劑量組（高劑量）對照組除不給受試物外，其他條件均與試驗組相同。 每組至少雌雄各50只動物，希望在出現第一個腫瘤時，每組還有不少于25只動物。第100頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（四）哺乳動物長期致癌試驗3. 染毒途徑和試驗期限 致癌試驗一般設三個試驗組和一個對照組，必要時另設一個溶劑對照組。 染毒途徑用

52、模擬人或靶動物的接觸途徑，如經口、經皮或吸入。 染毒期限一般為小鼠18個月，大鼠24個月。第101頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（四）哺乳動物長期致癌試驗4. 結果觀察與分析一般觀察 每天觀察受試動物一次，主要觀察其外表、活動、攝食情況等。觀察時要注意有無腫瘤出現、腫瘤出現時間及死亡時間。 病理檢查 動物自然死亡或處死后必須及時進行病理檢查，包括肉眼和組織切片檢查。組織切片檢查應包括已出現腫瘤或可疑腫瘤的器官和肉眼檢查有明顯病變的器官，應注意觀察癌前病變。通過病理檢查確定腫瘤的性質和靶器官。第102頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（四）

53、哺乳動物長期致癌試驗 腫瘤發生率(%) =(實驗結束時患腫瘤動物總數/有效動物總數)100% 多發性 一個動物出現多個腫瘤或一個器官出現多個腫瘤。 潛伏期 通常用各組第一個腫瘤出現的時間作為該組潛伏期。 在結果報告中，應著重報告發現腫瘤的部位、數量、性質、癌前病變，以及其他毒性效應；應報告劑量反應關系及統計學分析結果。 常用檢測指標 第103頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（五）人群流行病學調查 流行病學資料對判別化學物是否為致癌物具有決定意義。它是確定人類致癌物唯一手段。方法：一般先通過動物致癌試驗，根據陽性結果檢出潛在的人類致癌物，或先進行描述流行病學調查或臨床

54、觀察發現懷疑人類致癌物。第104頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四（五）人群流行病學調查流行病學資料也有局限性：資料往往是回顧性的，接觸劑量估計都很粗，人類往往同時接觸多種化學物質，還有生活習慣如吸煙、飲酒的影響，彼此干擾、混淆。在人類腫瘤的病因學研究中，流行病學調查得到“陰性”結果有時并不能確定某種物質是否具有弱的致癌作用。以腫瘤的發病率或病死率作為觀察終點，對早期發現、早期治療與預防很不利。第105頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四第106頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四補充材料 化學致癌過程的阻斷第107頁，

55、共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四一、避免或減少致癌物的接觸二、改變不良生活方式三、腫瘤的化學預防化學致癌過程的阻斷第108頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四一、避免或減少致癌物的接觸致癌物或生產方式靶器官黃曲霉毒素肝（肺）4-氨基酚膀胱砷及砷化合物肺、皮膚石棉肺、胸膜、腹膜（胃腸、咽部）硫酸嘌呤淋巴系統、間質、肝膽系統、皮膚苯造血系統聯苯胺膀胱N-N-雙（2-氯乙基）-2-苯胺膀胱雙氯甲醚及工業級氯甲甲醚肺1，4-丁二醇-二甲磺酸鹽造血系統口服避孕藥（復合）肝口服避孕藥（連續）子宮氡及其裂變產物肺含石棉纖維的滑石肺硫替哌造血系統已知的人類致癌物

56、或生產方式及其靶器官舉例第109頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四曲奧舒凡造血系統氯乙烯肝、血管（肺、腦、淋巴系統）酒精飲料咽、食管、肝、喉、口腔（乳房）含非那西丁的退熱劑膀胱、腎含煙草的檳榔口腔、咽喉、食管煤焦油瀝青皮膚、肺、膀胱（咽、口腔）煤焦油皮膚、肺（膀胱）礦物油（輕度處理或不處理）皮膚（肺、膀胱、胃腸道）頁巖油皮膚（胃腸道）煙炱皮膚、肺煙草制品（無煙）口腔、咽、食管煙草制品（有煙）肺、膀胱、口腔、咽喉、食管、胰、腎鋁生產肺、膀胱（淋巴系統）金胺生產膀胱（前列腺）鞋制造與修理鼻腔、造血系統（咽、肺、肝、胃、腸道、膀胱）煤氣生產皮膚、肺、膀胱焦煤生產皮膚、肺、腎

57、硬木家具生產鼻腔鋼鐵冶煉肺（胃腸、生殖泌尿系統、造血系統）異丙醇生產鼻腔（咽）品紅生產膀胱職業油漆工肺橡膠業膀胱、造血系統（肺、胃腸道、皮膚、淋巴系統）地下開采赤鐵礦接觸氡肺第110頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四一、避免或減少致癌物的接觸化學致癌研究所取得的最重要成就之一就是已明確鑒定出一批人類致癌物或致癌因素。對一些已知的致癌因素，避免或減少與其接觸，可達到減少腫瘤發生的目的。對于職業致癌因素，首先，要提高生產過程中的機械化、密閉化和自動化程度，減少人體的接觸機會；其次，要做好環境保護和監測，防止致癌物污染環境。對于環境和食品致癌因素，首先，要進行環境和食品污染

58、的治理，其次，盡可能地避免接觸污染較重的外界空氣環境和食品。第111頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四二、改變不良生活方式個人生活習慣中的致癌因素主要是吸煙、酗酒和不良飲食習慣，在引起癌癥的各種化學因素中占了將近70%。吸煙與肺癌的關系已得到了確認，吸煙還與口腔癌、食管癌、咽喉癌、膀胱癌等有關。過量飲酒可以導致人類數種腫瘤發病率的升高。乙醇可被直接分解為乙醛，而乙醛是一種可誘導機體突變的物質。乙醇還是促癌劑、助癌劑。第112頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四二、改變不良生活方式估計人類男性30%40%，女性有60%的癌癥與不良的飲食習慣有關。

59、大量的研究資料證實碳水化合物和脂類在腫瘤發生過程中是有效促長劑。高脂膳食不僅僅增高乳腺癌的發生率，也增高結腸癌的發生率。高脂肪攝入還可能與前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌等的發生有關。大量的流行病學資料表明營養過剩導致的超重可以間接增加人類子宮內膜癌、乳腺癌、腎癌等腫瘤的發病率。氯化鈉有促癌作用，喜食高鹽食品的人群胃癌發病率明顯增高。發霉的食物如花生、花生油、玉米等含有黃曲毒素。黃曲毒素是一種完全致癌物，是已知最強烈的致肝癌劑之一。第113頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四二、改變不良生活方式烹飪過程中可產生多環芳烴和雜環胺等化學致癌物，少吃燒烤煎炸食物是預防的最好辦法。咀嚼

60、檳榔可能導致口腔癌。高齡初次生育與乳腺癌發病危險性升高有關。第114頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四三、腫瘤的化學預防所謂腫瘤的化學預防即應用天然或人工合成的化合物去阻斷、逆轉或預防侵襲性腫瘤的發生。腫瘤的演變時間是比較漫長的，一個正常的細胞要演化成癌細胞需要幾年甚至十幾年的時間。抓住這個契機采取化學預防的手段，可對非正常細胞進行早期干預，阻斷它的發展。人工合成藥物如雌激素受體調節劑、非甾體類抗炎藥物、維甲酸類化合物等。第115頁，共148頁，2022年，5月20日，14點51分，星期四三、腫瘤的化學預防許多營養和膳食因素被證實可以在抑制腫瘤發生中起作用。動物實驗結