化学致癌作用及其评价课件.pptx

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1、目的与要求目的与要求1.1.掌握基本概念掌握基本概念2.2.掌握化学致癌物的分类掌握化学致癌物的分类3.3.掌握癌变多阶段学说掌握癌变多阶段学说4.4.熟悉化学致癌物的评定熟悉化学致癌物的评定5.5.掌握哺乳动物致癌试验设计的基本点掌握哺乳动物致癌试验设计的基本点6.6.了解化学致癌过程的阻断了解化学致癌过程的阻断第1页/共71页第一节第一节 概概 述述第2页/共71页 一、癌症发病情况一、癌症发病情况癌癌症症是是一一种种全全身身性性疾疾病病。癌癌不不但但可可以以恶恶性性膨膨胀胀，还还能能扩扩散散和和转转移，严重威胁人类健康和生命。移，严重威胁人类健康和生命。“癌癌症症正正在在成成为为人人类类

2、第第一一杀杀手手”。全全世世界界每每年年因因癌癌症症死死亡亡的的人人数数高高达达10001000多多万万人人。世世界界卫卫生生组组织织（WHOWHO）发发表表的的资资料料指指出出，根根据据目目前前癌癌症症的的发发病病趋趋势势，20202020年年全全世世界界癌癌症症发发病病率率将将比比现现在在增加增加5050，全球每年新增癌症患者人数将达到，全球每年新增癌症患者人数将达到15001500万人。万人。第3页/共71页 一、癌症发病情况一、癌症发病情况目目前前全全世世界界发发病病率率最最高高的的癌癌症症是是肺肺癌癌，每每年年新新增增患患者者为为120120万万人人；其其次次是是乳乳腺腺癌癌，每每年

3、年新新增增大大约约100100万万名名患患者者；随随后后依依次次是是肠肠癌癌(94(94万万人人)、胃胃癌癌(87(87万万人人)、肝肝癌癌(56(56万万人人)、宫宫颈颈癌癌(47(47万万人人)、食道癌、食道癌(41(41万人万人)等。等。其其中中杀杀伤伤力力最最强强的的是是肺肺癌癌、胃胃癌癌和和肝肝癌癌，分分别别占占癌癌症症死死亡亡人人数数的的17.817.8、10.410.4和和8.88.8。第4页/共71页 一、癌症发病情况一、癌症发病情况人类癌症有人类癌症有80%80%90%90%由由环境因素环境因素引起。引起。化化学学因因素素是是人人类类肿肿瘤瘤的的主主要要病病因因，在在环环境境

4、因因素素引起的肿瘤中，其中引起的肿瘤中，其中80%80%以上以上为为化学因素化学因素所致。所致。第5页/共71页二、研究致癌物的历史二、研究致癌物的历史17751775年年英国英国Pott Pott 阴囊癌（煤焦油）阴囊癌（煤焦油）18951895年年德国德国Rehn Rehn 膀胱癌（染料厂）膀胱癌（染料厂）19151915年年日本山极和市川日本山极和市川 试验性皮肤癌（煤焦油）试验性皮肤癌（煤焦油）19221922年年英国英国Kennway Kennway 动物皮肤癌（多环芳烃）动物皮肤癌（多环芳烃）19541954年年英国英国Case Case 职业性膀胱癌（职业性膀胱癌（-萘胺和联苯胺

5、）萘胺和联苯胺）第6页/共71页三、三、相关基础概念相关基础概念癌（癌（cancer,carcinomacancer,carcinoma）：指指组组织织或或细细胞胞摆摆脱脱了了体体内内平平衡衡，相相对对自自主主生长，不断分裂而生长，不断分裂而形成的危害机体的新生物形成的危害机体的新生物。在在毒毒理理学学中中，“癌癌”的的含含义义应应包包括括上上皮皮的的恶性变恶性变(癌癌)、间质的恶性变、间质的恶性变(肉瘤肉瘤)及良性肿瘤。及良性肿瘤。第7页/共71页三、三、相关基础概念相关基础概念化化学学致致癌癌作作用用(chemical(chemical carcinogenesis)carcinogene

6、sis)：是是指指化化学学物物质质引引起起正正常常细细胞胞发发生生恶恶性性转转化化并并发发展成肿瘤展成肿瘤的作用。的作用。化学致癌物化学致癌物 (chemical carcinogen)(chemical carcinogen)：是指是指具有化学致癌作用具有化学致癌作用的的化学物质化学物质 。第8页/共71页第二节第二节 化学致癌物的分类化学致癌物的分类第9页/共71页一、一、按致癌作用机制分类按致癌作用机制分类（一）遗传毒性致癌物（一）遗传毒性致癌物(genotoxic carcinogensgenotoxic carcinogens)（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物(non-g

7、enotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)第10页/共71页1.1.直接致癌物直接致癌物 (direct carcinogendirect carcinogen)2.2.间接致癌物间接致癌物 (indirect carcinogenindirect carcinogen)3.3.无机致癌物无机致癌物这类化学物质进入机体后，不需体内代谢活化，其这类化学物质进入机体后，不需体内代谢活化，其原型就可与遗传物质（主要是原型就可与遗传物质（主要是DNADNA）作用而诱导细胞）作用而诱导细胞癌变。这类化学致癌物为亲电子剂，可与细胞大分癌变。这类化学致癌物为

8、亲电子剂，可与细胞大分子的亲核中心发生共价结合。子的亲核中心发生共价结合。大多数有机致癌物本身不具有与细胞大分子的大多数有机致癌物本身不具有与细胞大分子的亲核中心发生共价结合的能力，进入机体后需亲核中心发生共价结合的能力，进入机体后需经过代谢活化生成亲电子的活性代谢物，而作经过代谢活化生成亲电子的活性代谢物，而作用于细胞大分子发挥致癌作用。此类致癌物称用于细胞大分子发挥致癌作用。此类致癌物称为间接致癌物。为间接致癌物。有有些些无无机机元元素素由由于于其其放放射射性性而而致致癌癌，如如氡氡、铀铀、钋钋、镭镭等等。有有些些可可能能是是亲亲电电子子剂剂，但但有有些些是是通通过过选选择择性性改改变变D

9、NADNA复复制制保保真真性性，导导致致DNADNA的的改改变变，如金属镍、铬。如金属镍、铬。（一）遗传毒性致癌物（一）遗传毒性致癌物 (genotoxic carcinogensgenotoxic carcinogens)遗遗传传毒毒性性致致癌癌物物进进入入细细胞胞后后作作用用于于遗遗传传物物质质（主主要要是是DNADNA），通通过过引引起起细细胞基因的改变而发挥致癌作用。胞基因的改变而发挥致癌作用。第11页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)这类物质不直接作用于遗传物

10、质。这类物质不直接作用于遗传物质。1.1.促长剂促长剂2.2.内分泌内分泌调控剂调控剂3.3.细胞毒剂细胞毒剂4.4.过氧化物酶体增殖剂过氧化物酶体增殖剂 5.5.免疫抑制剂免疫抑制剂6.6.固态物质固态物质7.7.助癌物助癌物第12页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)1.1.促长剂（促长剂（promoterpromoter）促促长长剂剂本本身身不不能能诱诱发发肿肿瘤瘤，只只有有作作用用于于引引发发细细胞胞才才表表现现其其致致癌癌活活性性；通通常常是是非非致致突突变变物

11、物，不不与与DNADNA发发生生反反应应；促促长长剂通常具有阈剂量剂通常具有阈剂量。引引发发细细胞胞：在在引引发发剂剂的的作作用用下下发发生生了了不不可可逆逆的的遗遗传传性性改改变变，但但其其表表型型可可能能正正常常，不不具具有有自自主主生生长长性性，因因此此不不是是肿肿瘤瘤细细胞。胞。第13页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)2.2.内分泌调控剂内分泌调控剂主要改变内分泌系统平衡及细胞正常分化，常起促长剂作用。主要改变内分泌系统平衡及细胞正常分化，常起促长剂作用。雌激

12、素：乙烯雌酚、雌二醇雌激素：乙烯雌酚、雌二醇 雄激素：睾酮雄激素：睾酮 抗甲状腺物质：硫脲、某些磺胺类药物抗甲状腺物质：硫脲、某些磺胺类药物第14页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)3.3.细胞毒剂细胞毒剂具具有有细细胞胞毒毒性性的的化化学学物物，可可通通过过引引起起细细胞胞死亡，导致细胞代偿性增生而引发肿瘤。死亡，导致细胞代偿性增生而引发肿瘤。一一些些氯氯代代烃烃类类促促癌癌剂剂的的作作用用机机理理可可能能与与细细胞毒性作用有关。胞毒性作用有关。第15页/共71页（二

13、）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 4.4.过氧化物酶体增殖剂过氧化物酶体增殖剂 (peroxisome proliferatorperoxisome proliferator)有一类化合物可引起肝脏过氧化物酶体增殖，称之为过氧有一类化合物可引起肝脏过氧化物酶体增殖，称之为过氧化物酶体增殖剂。化物酶体增殖剂。已发现的过氧化物酶体增殖剂有降血脂药物安妥明、增塑已发现的过氧化物酶体增殖剂有降血脂药物安妥明、增塑剂二剂二-（2-2-乙基己基）邻苯甲酸酯和有机溶剂乙基己基）邻苯甲酸酯和有机溶剂1,1,2-1,1,2-三氯乙三氯乙烯。烯。有关过氧化物酶体增殖剂致癌机制尚未完全阐明，目前理有关过氧化

14、物酶体增殖剂致癌机制尚未完全阐明，目前理论有：论有：引起氧化物酶体增多，导致细胞内氧自由基过量引起氧化物酶体增多，导致细胞内氧自由基过量生成，造成生成，造成DNADNA氧化损伤，而启动致癌过程；氧化损伤，而启动致癌过程；通过短期通过短期“暴发暴发”的的DNADNA修复合成增强，导致细胞增殖；修复合成增强，导致细胞增殖；通过激活受通过激活受体介导的促有丝分裂作用。体介导的促有丝分裂作用。第16页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)5.5.免疫抑制剂免疫抑制剂主要对病毒诱导的

15、恶性转化起增强作用。主要对病毒诱导的恶性转化起增强作用。硫唑嘌呤、硫唑嘌呤、6-6-巯基嘌呤等免疫抑制剂或免疫血清均能使动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。物和人发生白血病或淋巴瘤，但很少发生实体肿瘤。第17页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)6.6.固态物质固态物质一些惰性物质及金属薄片可在啮齿类动物体内的种植部位引一些惰性物质及金属薄片可在啮齿类动物体内的种植部位引发肉瘤，物理特性及表面积很大程度上决定了植入物的致癌

16、发肉瘤，物理特性及表面积很大程度上决定了植入物的致癌能力。能力。如塑料、石棉等。暴露于石棉纤维会引起恶性间皮瘤或呼吸如塑料、石棉等。暴露于石棉纤维会引起恶性间皮瘤或呼吸系肿瘤，而其主要取决于石棉的晶体结构而非其组分。系肿瘤，而其主要取决于石棉的晶体结构而非其组分。第18页/共71页（二）非遗传毒性致癌物（二）非遗传毒性致癌物 (non-genotoxic carcinogensnon-genotoxic carcinogens)7.7.助癌物助癌物(cocarcinogen)(cocarcinogen)指其单独接触无致癌性，但在接触致癌物之前或同时接触可指其单独接触无致癌性，但在接触致癌物之前

17、或同时接触可增加肿瘤发生的一类化合物。增加肿瘤发生的一类化合物。芘在苯并（a a）芘致皮肤肿瘤中起助癌作用，香烟烟雾中的儿茶酚和其他酚类化合物可能兼具促长剂和助癌物的作用。助癌作用的机制可涉及增强致癌物的吸收，增强间接致癌物助癌作用的机制可涉及增强致癌物的吸收，增强间接致癌物的代谢活化或抑制致癌物的代谢解毒，耗竭内源性结合反应的代谢活化或抑制致癌物的代谢解毒，耗竭内源性结合反应底物（如谷胱甘肽等），抑制底物（如谷胱甘肽等），抑制DNADNA修复，促进细胞增殖等。修复，促进细胞增殖等。第19页/共71页二、二、按致癌作用证据分类（按致癌作用证据分类（IARCIARC分类）分类）世世界界卫卫生生组

18、组织织下下属属机机构构国国际际癌癌症症研研究究所所（international international agency agency for for research research on on cancercancer，IARC IARC）根根据据对对人人类类和和对对实实验验动动物物致致癌癌性性资资料料，以以及及其其他他有有关关的的资资料料进进行行综综合评价将环境致癌因素分为四组：合评价将环境致癌因素分为四组：组组1 1，对人类是致癌物。对人类是致癌物。组组2 2，对人类是很可能或可能致癌物。对人类是很可能或可能致癌物。组组2A2A，对人类很可能（，对人类很可能（probablyprob

19、ably）是致癌物）是致癌物 。组组2B2B，对人类是可能，对人类是可能(possible)(possible)致癌物致癌物 。组组3 3，现有的证据不能对人类致癌性进行分类。现有的证据不能对人类致癌性进行分类。组组4 4，对人类可能是非致癌物。对人类可能是非致癌物。第20页/共71页组组1 1（对人类是致癌物）（对人类是致癌物）组组2 2（A A对人类很可能是致癌物对人类很可能是致癌物 ）（B B对人类是可能致癌物对人类是可能致癌物 ）组组3 3（现有的证据不能对人类致癌性（现有的证据不能对人类致癌性进行分类）进行分类）组组4 4（对人类可能是非致癌物）（对人类可能是非致癌物）人类致癌人类致

20、癌 证据证据动物致癌动物致癌 证据证据充分充分有限有限充分充分有限有限不充分不充分不足不足有限有限没有没有没有没有IARCIARC分类分类第21页/共71页组组1 1（对人类是致癌物）（对人类是致癌物）组组2 2（A A对人类很可能是致癌物对人类很可能是致癌物 ）（B B对人类是可能致癌物对人类是可能致癌物 ）组组3 3（现有的证据（现有的证据 不能对人类致癌性进行分类）不能对人类致癌性进行分类）组组4 4（对人类可能是非致癌物）（对人类可能是非致癌物）人类致癌人类致癌 证据证据动物致癌动物致癌 证据证据充分充分有限有限充分充分有限有限不充分不充分不足不足充分充分不足不足不足不足不足不足有限有

21、限没有没有没有没有IARCIARC分类分类102102种种 6868种种245245种种516516种种 1 1种种第22页/共71页第三节第三节 化学致癌物的作用机制化学致癌物的作用机制 第23页/共71页化学致癌物的作用机制化学致癌物的作用机制 一、体细胞突变学说一、体细胞突变学说二、癌基因学说二、癌基因学说三、亲电子剂学说三、亲电子剂学说四、癌变多阶段学说四、癌变多阶段学说五、表观遗传机制学说五、表观遗传机制学说第24页/共71页一、一、二、二、三、三、引发阶段引发阶段促长阶段促长阶段进展阶段进展阶段癌变多阶段学说癌变多阶段学说 多因素、多基因参与的多阶段过程多因素、多基因参与的多阶段过

22、程第25页/共71页一、引发阶段一、引发阶段引引发发阶阶段段指指化化学学物物或或其其活活性性代代谢谢物物与与DNADNA作作用用，导导致致体细胞突变成引发细胞的阶段。体细胞突变成引发细胞的阶段。引引发发剂剂（initiatorinitiator）：指指具具有有引引发发作作用用的的化化学学物物。引引发剂大多数是致突变物，没有可检测的阈剂量。发剂大多数是致突变物，没有可检测的阈剂量。引引发发细细胞胞（initiated initiated cellcell）：在在引引发发剂剂的的作作用用下下发发生生了了不不可可逆逆的的遗遗传传性性改改变变，但但其其表表型型可可能能正正常常，不不具具有有自主生长性，

23、因此不是肿瘤细胞。自主生长性，因此不是肿瘤细胞。引发剂作用的靶：主要是原癌基因和肿瘤抑制基因。引发剂作用的靶：主要是原癌基因和肿瘤抑制基因。第26页/共71页一、引发阶段一、引发阶段癌癌基基因因（oncogeneoncogene）是是一一类类能能引引起起细细胞胞恶恶性性转转化化及及癌癌变变的的基基因。因。癌癌基基因因通通常常是是以以原原癌癌基基因因（pro-oncogenepro-oncogene）的的形形式式普普遍遍存存在在于于正正常常动动物物细细胞胞的的基基因因组组内内，原原癌癌基基因因在在进进化化过过程程中中高高度度保保守守，具具有有正正常常的的生生物物学学功功能能，对对细细胞胞增增殖殖

24、、分分化化和和信信息息传传递递的的调调控控起起重重要要作作用用。只只有有当当其其受受到到物物理理、化化学学或或生生物物等等致致癌癌因素作用而激活变为活化的癌基因后才显示其致癌活性。因素作用而激活变为活化的癌基因后才显示其致癌活性。原原癌癌基基因因是是一一种种显显性性基基因因，当当其其两两个个等等位位基基因因之之一一发发生生突突变变，即可被激活。即可被激活。第27页/共71页一、引发阶段一、引发阶段肿肿瘤瘤抑抑制制基基因因也也称称抑抑癌癌基基因因或或抗抗癌癌基基因因，其其作作用用方方式式与与癌癌基基因因相相反反，它它们们在在正正常常细细胞胞中中起起着着抑抑制制细细胞胞增增殖殖和和促促进进分分化化

25、的的作作用用，在在环环境境致致癌癌因因素素作作用用下下，肿肿瘤瘤抑抑制制基基因因失失活活而而引引起起细细胞胞的的恶恶性性转转化化。抑抑癌癌基基因因属属隐隐性性基基因因，必必须须一一对对等等位位基基因因丢丢失或突变后失活，才能对细胞的恶性转化起作用。失或突变后失活，才能对细胞的恶性转化起作用。在化学致癌过程中癌基因和肿瘤抑制基因往往起协同作用。在化学致癌过程中癌基因和肿瘤抑制基因往往起协同作用。第28页/共71页二、促长阶段二、促长阶段促促长长阶阶段段指指引引发发细细胞胞增增殖殖成成为为癌癌前前病病变变或或良良性性肿肿瘤的过程。瘤的过程。促促长长剂剂（promoterpromoter）：指指具具

26、有有促促长长作作用用的的化化学学物物。促促长长剂剂本本身身不不能能诱诱发发肿肿瘤瘤，只只有有作作用用于于引引发发细细胞胞才才表表现现其其致致癌癌活活性性；通通常常是是非非致致突突变变物物，不不与与DNADNA发生反应；促长剂通常具有阈剂量。发生反应；促长剂通常具有阈剂量。第29页/共71页二、促长阶段二、促长阶段恶恶性性肿肿瘤瘤的的发发生生是是一一个个逐逐渐渐演演变变的的过过程程，人人体体上上某某些些器器官官的的一一些些良良性性病病容容易易出出现现细细胞胞异异常常增增生生，具具有有恶恶性性变变化化倾倾向向，这这些异常增生具有癌变倾向的病变称为些异常增生具有癌变倾向的病变称为癌前病变癌前病变。属

27、于癌前病变的疾病属于癌前病变的疾病乳腺病乳腺病直肠的家族性乳头状腺瘤直肠的家族性乳头状腺瘤慢性胃溃疡慢性胃溃疡肝硬化肝硬化皮肤的黑痣等皮肤的黑痣等慢性胃溃疡恶变慢性胃溃疡恶变肝硬化肝硬化第30页/共71页二、促长阶段二、促长阶段良良性性肿肿瘤瘤是是指指机机体体内内某某些些组组织织的的细细胞胞发发生生异异常常增增殖殖，呈呈膨膨胀胀性性生生长长，似似吹吹气气球球样样逐逐渐渐膨膨大大，生生长长比比较较缓缓慢慢。由由于于瘤瘤体体不不断断增增大大，可可挤挤压压周周围围组组织织，但但并并不不侵侵入入邻邻近近的的正正常常组组织织内内，瘤瘤体体多多呈呈球球形形、结结节节状状。周周围围常常形形成成包包膜膜，因因

28、此此与与正正常常组组织织分分界界明明显显，用用手手触触摸摸，推推之之可可移移动动，手手术术时时容容易易切切除除干干净净，摘除不转移，很少有复发。摘除不转移，很少有复发。第31页/共71页二、促长阶段二、促长阶段促长阶段的特点：促长阶段的特点：1.促促长长阶阶段段历历时时较较长长，早早期期有有可可逆逆性性，晚晚期期为为不不可可逆逆的的，因因此此在在促促长长阶阶段段（特特别别是是在在早期）持续给以促长剂是必需的。早期）持续给以促长剂是必需的。2.促促长长阶阶段段的的另另一一个个特特点点是是对对生生理理因因素素调调节节的的敏敏感感性性，衰衰老老、饮饮食食和和激激素素可可影影响响促促长长作用，许多影响

29、因素本身就是促长剂。作用，许多影响因素本身就是促长剂。第32页/共71页二、促长阶段二、促长阶段促长剂的可能作用机制：促长剂的可能作用机制：干扰细胞信号转导途径干扰细胞信号转导途径改变细胞周期控制改变细胞周期控制促进引发细胞的增殖促进引发细胞的增殖抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡抑制细胞间通讯抑制细胞间通讯免疫抑制等免疫抑制等第33页/共71页三、演进阶段三、演进阶段演演进进阶阶段段指指从从癌癌前前病病变变或或良良性性肿肿瘤瘤转转变变成成恶恶性性肿肿瘤的过程。如生长加快、侵袭、转移、抗药性等。瘤的过程。如生长加快、侵袭、转移、抗药性等。进进展展剂剂（progressor progressor）：指指使

30、使细细胞胞由由促促长长阶阶段段进进入入进进展展阶阶段段的的化化学学物物。进进展展剂剂具具有有引引起起染染色色体体畸畸变的特性。变的特性。完完全全致致癌癌物物（complete complete carcinogencarcinogen）：指指同同时时具具有有引发、促长及进展作用的化学物。引发、促长及进展作用的化学物。第34页/共71页三、演进阶段三、演进阶段进展阶段关键的分子特性：进展阶段关键的分子特性：染色体的不稳定性染色体的不稳定性 主要表现：染色体发生断裂主要表现：染色体发生断裂 染色体断片易位染色体断片易位 非整倍体等非整倍体等第35页/共71页前致癌物终致癌物分化的肿瘤引发的细胞细胞

31、含错配碱基细胞死亡不分化的癌致癌物-DNA加合物正常细胞活化活化转移DNADNA结合结合DNADNA修复修复DNADNA修复修复失败失败促长促长进展进展癌变多阶段学说癌变多阶段学说第36页/共71页第四节第四节 化学致癌作用的评价方法化学致癌作用的评价方法第37页/共71页一、短期试验一、短期试验（一）致突变试验（一）致突变试验（二）哺乳动物细胞恶性转化试验（二）哺乳动物细胞恶性转化试验（三）哺乳动物短期致癌试验（三）哺乳动物短期致癌试验（四）转基因动物致癌检测模型（四）转基因动物致癌检测模型第38页/共71页 一、短期试验一、短期试验（一）致突变试验（一）致突变试验用于致癌物筛选的致突变试验

32、如下：用于致癌物筛选的致突变试验如下：1.1.基基因因突突变变试试验验：鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门菌菌回回复复突突变变试试验验（AmesAmes试试验验）、培培养养哺哺乳乳动动物物细细胞胞胸胸苷苷激激酶酶位位点点（tktk）或或次次黄黄嘌嘌呤呤鸟鸟嘌嘌呤转磷酸核糖基酶位点（呤转磷酸核糖基酶位点（hgprthgprt）正向突变试验）正向突变试验2.2.染染色色体体畸畸变变试试验验：体体外外细细胞胞系系细细胞胞遗遗传传学学试试验验、小小鼠鼠骨骨髓微核试验、大鼠骨髓染色体畸变试验髓微核试验、大鼠骨髓染色体畸变试验3.3.原原发发性性DNADNA损损伤伤：DNADNA加加合合物物、链链断断裂裂、彗彗星星试试

33、验验、DNADNA修修复复诱诱导导（细细菌菌SOSSOS反反应应，大大鼠鼠肝肝UDSUDS诱诱导导）、姐姐妹妹染染色色单单体交换试验体交换试验第39页/共71页 一、短期试验一、短期试验（一）致突变试验（一）致突变试验预预测测致致癌癌性性的的理理想想的的致致突突变变试试验验应应能能灵灵敏敏地地预预测测出出受受试试物物的的致致癌癌性性，也也能能特特异异地地预预测测出出受受试试物物的的非非致致癌癌性性，即即要要有有高高的的灵灵敏敏性性、特特异性。异性。第40页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）哺乳动物细胞恶性转化试验（二）哺乳动物细胞恶性转化试验本本试试验验以以细细胞胞恶恶性性转转化化为为

34、观观察察终终点点，在在细细胞胞生物学水平上研究肿瘤的发生与发展。生物学水平上研究肿瘤的发生与发展。细细胞胞转转化化指指培培养养细细胞胞在在有有害害因因素素作作用用下下发发生生一一系系列列与与肿肿瘤瘤形形成成有有关关的的细细胞胞形形态态学学及及生生物物学特性的改变。学特性的改变。第41页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验细胞恶性转化的判定：细胞恶性转化的判定：1.1.形态学变化形态学变化 2.2.凋亡敏感性降低凋亡敏感性降低 3.3.锚着独立性生长锚着独立性生长 4.4.血清抗性试验血清抗性试验 5.5.刀豆蛋白刀豆蛋白A A凝集试验凝集试验 6.6

35、.动物体内成瘤性动物体内成瘤性第42页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验1.1.形态学变化形态学变化正正常常细细胞胞呈呈单单层层生生长长，排排列列有有序序。而而转转化化细细胞胞呈呈多多层层生生长长，极极性性消消失失，其其中中，恶恶性性转转化化的的上上皮皮细细胞胞群群中中会会出出现现纺纺锤锤形形的的成成纤纤维维样样细细胞胞；而而成成纤纤维维细细胞胞则则呈呈纺纺锤锤形形或或上上皮皮细细胞胞样样改变，并形成转化灶。改变，并形成转化灶。第43页/共71页第44页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验2.2.凋亡敏感

36、性降低凋亡敏感性降低凋亡敏感性降低在人细胞转化中起重要作用。凋亡敏感性降低在人细胞转化中起重要作用。常用细胞凋亡的检测方法：常用细胞凋亡的检测方法：常规的琼脂糖凝胶电泳常规的琼脂糖凝胶电泳 流式细胞仪检测细胞凋亡（流式细胞仪检测细胞凋亡（Annexin V/PIAnnexin V/PI双染法）双染法）脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法（脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法（TUNELTUNEL法）法）第45页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验3.3.锚着独立性生长锚着独立性生长转转化化细细胞胞对对血血清清及及细细胞胞间间通通讯讯的

37、的依依赖赖性性降降低低，具具有有在在低低密密度度条条件件下下在在半半固固体体琼琼脂脂中中形形成成集集落落的的能能力力，即即锚锚着着独独立立性性生生长长，它它是是癌癌前前转转化化的的特特征征，是是体体外外检检测测细细胞胞恶恶性性转转化化的的重重要要指标。但并不能反映其裸鼠成瘤性。指标。但并不能反映其裸鼠成瘤性。第46页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验4.4.血清抗性试验血清抗性试验血血清清作作为为上上皮皮细细胞胞的的一一种种终终末末分分化化诱诱导导剂剂，高高浓浓度度时时可可抑抑制制人人类类上上皮皮细细胞胞生生长长及及诱诱导导肿肿瘤瘤细细胞胞分分化化

38、，恶恶性性转转化化细细胞胞对对血血清清的的生生长长抑抑制作用具有抗性。制作用具有抗性。第47页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验5.5.刀豆蛋白刀豆蛋白A A凝集试验凝集试验ConAConA凝凝集集试试验验：恶恶性性细细胞胞膜膜表表面面的的ConAConA受受体体增增加加，在在ConAConA溶溶液液中中将将出出现现凝凝集集时时间间提提前前和和凝集度加强现象。凝集度加强现象。第48页/共71页 一、短期试验一、短期试验（二）细胞恶性转化试验（二）细胞恶性转化试验 6.6.动物体内成瘤性动物体内成瘤性判判定定细细胞胞发发生生恶恶性性转转化化的的最最终

39、终最最可可靠靠指指标标是是动动物物体体内成瘤性。内成瘤性。一一般般均均采采用用皮皮下下注注射射的的方方法法，肿肿瘤瘤体体积积需需达达1cm1cm3 3以以上方能判定为阳性。并要结合病理检测上方能判定为阳性。并要结合病理检测。但但由由于于存存在在种种属属差差异异，裸裸鼠鼠皮皮下下的的成成瘤瘤性性作作为为人人类类细胞恶性转化的最后标准是否可行，尚有异议。细胞恶性转化的最后标准是否可行，尚有异议。第49页/共71页 一、短期试验一、短期试验（三）哺乳动物短期致癌试验（三）哺乳动物短期致癌试验在在哺哺乳乳动动物物致致癌癌试试验验中中，会会发发现现受受试试化化合合物物对对某某些些特特定定组组织织的的致致

40、瘤瘤作作用用比比对对其其他他组组织织更更为为明明显显，据据此此建建立立了了比比常常规规动动物物致致癌癌试试验验时时间间更更短短，更更敏敏感感的的哺哺乳乳动动物物短短期期致致癌癌试试验验，又又称称为为有有限限体体内内试试验验。在在这这些些试试验验中中仅仅观观察察特特定定靶靶器器官官的的肿瘤发生情况，试验期限一般在数周到数月。肿瘤发生情况，试验期限一般在数周到数月。第50页/共71页常用的短期致癌试验有：常用的短期致癌试验有：小鼠皮肤肿瘤诱发试验小鼠皮肤肿瘤诱发试验 20周周 小鼠肺肿瘤诱发试验小鼠肺肿瘤诱发试验 30周周 大鼠肝转化灶诱发试验大鼠肝转化灶诱发试验 8-14周周 雌性大鼠乳腺癌诱发

41、试验雌性大鼠乳腺癌诱发试验 6个月个月 此此四四个个试试验验不不是是成成组组试试验验，应应根根据据受受试试物物的的特特点点选选择择使用。使用。哺哺乳乳动动物物短短期期致致癌癌试试验验得得到到阳阳性性结结果果时时，其其意意义义与与长长期期动动物物致致癌癌试试验验相相似似。但但由由于于其其仅仅观观察察特特定定器器官官，试试验验期期较短，较短，若得到阴性结果，并不能排除受试物的致癌性。若得到阴性结果，并不能排除受试物的致癌性。一、短期试验一、短期试验（三）哺乳动物短期致癌试验（三）哺乳动物短期致癌试验第51页/共71页 一、短期试验一、短期试验（四）转基因动物致癌检测模型（四）转基因动物致癌检测模型

42、 随随着着致致癌癌作作用用靶靶基基因因的的明明确确和和转转基基因因动动物物技技术术的的发发展展，用用特特定定基基因因改改造造动动物物模模型型进进行行试试验验，使对外来化合物的致癌性检测更为快速和敏感。使对外来化合物的致癌性检测更为快速和敏感。目前已建立的检测模型或研究模型有：目前已建立的检测模型或研究模型有：1.1.过量表达癌基因的转基因动物模型过量表达癌基因的转基因动物模型 2.2.基因删除动物致癌检测模型基因删除动物致癌检测模型 第52页/共71页1.1.过量表达癌基因的转基因动物模型过量表达癌基因的转基因动物模型 如如TGTG，ACAC小小鼠鼠，HK-fosHK-fos转转基基因因小小鼠

43、鼠，Ras-H2Ras-H2转转基基因小鼠，携带激活的因小鼠，携带激活的H-RasH-Ras原癌基因小鼠等。原癌基因小鼠等。这这些些转转基基因因动动物物对对化化学学致致癌癌剂剂的的敏敏感感性性提提高高了了许许多多倍倍。如如带带有有激激活活Pim-1Pim-1肿肿瘤瘤基基因因的的转转基基因因动动物物，对对乙乙基基硝硝基基脲脲的的致致癌癌作作用用，较较相相应应的的非非转转基基因因动动物，其敏感性提高了物，其敏感性提高了2525倍。倍。一、短期试验一、短期试验（四）转基因动物致癌检测模型（四）转基因动物致癌检测模型 第53页/共71页2.2.基因删除动物致癌检测模型基因删除动物致癌检测模型 用用同同

44、源源重重组组的的方方法法，将将一一段段DNADNA整整合合到到抗抗肿肿瘤瘤基基因因，使使该该抗抗肿肿瘤瘤基基因因不不能能表表达达具具有有正正常常功功能能的的蛋蛋白白质质，用用这这种种方方法法培培养养的的动动物物称称基基因删除动物。因删除动物。一、短期试验一、短期试验（四）转基因动物致癌检测模型（四）转基因动物致癌检测模型 第54页/共71页二、哺乳动物致癌试验二、哺乳动物致癌试验需要进行哺乳动物致癌试验的一般原则是：需要进行哺乳动物致癌试验的一般原则是：1.1.人体可能长期暴露于该化学物；人体可能长期暴露于该化学物；2.2.该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；该化学物或其代谢物的化学

45、结构与已知致癌物相似；3.3.反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变等。反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变等。第55页/共71页（一）试验动物（一）试验动物物物种种：一一般般主主张张用用两两种种物物种种进进行行试试验验。常常用用的的是是大大鼠鼠和和小小鼠鼠，也也可可用用仓仓鼠鼠。啮啮齿齿类类动动物物对对多多数数致致癌癌物物易易感感性性较较高高，寿寿命命相相对对较较短短，费费用用也也较较低低，生生理理和和病病理理学学资料较完备，在致癌试验中使用最广泛。资料较完备，在致癌试验中使用最广泛。品品系系：在在选选择择品品系系时时应应选选择择较较敏敏感感、自自发发肿肿瘤瘤率率低低、生生命命

46、力力强强及及寿寿命命较较长长的的品品系系。美美国国国国立立癌癌症症研研究究所所（NCI）推荐 Fischer344大鼠和大鼠和B6C3F1小鼠。小鼠。第56页/共71页（一）试验动物（一）试验动物性性别别：为为接接近近人人类类情情况况，应应使使用用同同等等数数量量的的雌雌雄雄两两种种性别的动物。性别的动物。年年龄龄：一一般般选选用用刚刚离离乳乳的的动动物物，以以保保证证有有足足够够长长的的染染毒毒和和发发生生癌癌症症时时间间，而而且且幼幼年年动动物物解解毒毒酶酶及及免免疫疫系系统统尚未完善尚未完善，对致癌作用比较敏感。，对致癌作用比较敏感。数数量量：动动物物数数应应满满足足统统计计学学分分析析

47、的的要要求求。各各组组动动物物需需求求数数与与实实验验动动物物肿肿瘤瘤自自发发率率及及受受试试物物诱诱发发动动物物肿肿瘤瘤发发生生率率有有关关。一一般般每每组组至至少少有有雌雌雄雄各各50只只动动物物，希希望望在在出现第一个肿瘤时，每组存活动物数不少于出现第一个肿瘤时，每组存活动物数不少于25只。只。第57页/共71页（二）剂量设置（二）剂量设置受试物剂量组：受试物剂量组：一般设一般设3个剂量组个剂量组 阴性对照组：溶剂或赋形剂对照组阴性对照组：溶剂或赋形剂对照组阳性对照组：必要时可设阳性对照组，阳性致癌物阳性对照组：必要时可设阳性对照组，阳性致癌物 最好与受试物的化学结构相近。最好与受试物的

48、化学结构相近。高剂量组高剂量组中剂量组中剂量组低剂量组低剂量组第58页/共71页（二）剂量设置（二）剂量设置为为在在有有限限数数量量的的动动物物能能检检出出致致癌癌物物，高高剂剂量量组组应应尽尽可可能能大大，原原则则上上，可可引引起起轻轻微微的的毒毒性性反反应应，但但不不影影响响其其正正常常生生长长、发发育育和和寿寿命命。中中及及低低剂剂量量组组则则按按等等比比级级数数下下推推，如分别为上一个剂量水平的如分别为上一个剂量水平的1/2或或1/3。低低剂剂量量组组应应不不影影响响动动物物的的正正常常生生长长、发发育育和和寿寿命命，即即不不产产生生任任何何毒毒性性效效应应。但但低低剂剂量量组组应应高

49、高于于人人的的接接触触剂剂量量，一般不低于高剂量的一般不低于高剂量的10%。中中剂剂量量组组介介于于高高、低低剂剂量量组组之之间间，如如有有可可能能按按受受试试物物的的毒物动力学性质来确定。毒物动力学性质来确定。第59页/共71页（三）染毒方式（三）染毒方式应尽可能模拟人体可能的暴露途径，应尽可能模拟人体可能的暴露途径，主要途径有主要途径有经口、经皮和吸入三种经口、经皮和吸入三种，应根据受试物的理化性质和接触方式选择确定。应根据受试物的理化性质和接触方式选择确定。染毒时间通常是从实验开始直至实验结束反复多染毒时间通常是从实验开始直至实验结束反复多次染毒。次染毒。第60页/共71页（四）试验期限

50、（四）试验期限原原则则上上试试验验期期限限要要求求长长期期或或终终生生，应应包包括括动动物物正正常常寿命的大部分时间：寿命的大部分时间：1.1.一一般般小小鼠鼠和和仓仓鼠鼠至至少少1818个个月月，大大鼠鼠至至少少2424个个月月。对对于于某某些些生生命命期期较较长长或或自自发发肿肿瘤瘤率率低低的的动动物物品品系系，小鼠和仓鼠可持续小鼠和仓鼠可持续2424个月，大鼠可持续个月，大鼠可持续3030个月。个月。2.2.试试验验期期中中，当当最最低低剂剂量量组组或或对对照照组组存存活活的的动动物物数数仅仅为为开开始始时时的的25%25%时时，可可及及时时中中止止试试验验；但但因因明明显显的的受受试试