第七章 致癌作用及其评价

一、体细胞突变说（基因机制）
1、目前，支持体细胞突变学说的证据 :
• 同一个肿瘤的各个细胞大多数具有单克隆性，说明一个肿
瘤起源于一个突变了的单细胞。
• 具有DNA的修复缺陷的遗传性疾病患者，易发生肿瘤。 • 有些肿瘤可遗传给后一代，如肾胚胎瘤、视网膜神经胶质 瘤。 • 不少类型肿瘤的癌细胞都发现有特异性染色体畸变。 使用Ames试验测试175种已知致癌物，结果157种为阳性反 应（89.7％），又在测试125种非致癌物时，有109种 （87.2％）为阴性结果。
下表列出了人类的已确认或预期可影响肿瘤发生的部分基因
2、癌基因
癌基因（oncogene）是在研究病毒致癌时发现的。某
些病毒携带有能致癌的遗传信息，即病毒癌基因，简称Vonc 。其直接或经过逆转录后，整合于宿主细胞的基因组， 从而发挥其致癌作用。 正常细胞中，也存在着核酸水平及蛋白质产物水平的与
病毒癌基因高度相似的DNA序列，称为原癌基因，简称Conc。 在正常细胞中，C-onc 的表达并不引起恶性变，其表
来，引发所确定的基因型和／或表型是不可逆的，引发细胞 在形态上与正常细胞很难区别。
（1）引发阶段
引发虽然是不可逆的，但并非所有的引发细胞都将构成
肿瘤，因其中大多数将经历程序性细胞死亡(凋亡)。 引发细 胞不具有生长自主性，因此不是肿瘤细胞。 引发剂本身有致癌性，大多数是致突变物，没有可检测 的阈剂量，不可逆的引发作用是累积性的。
化学致癌的两阶段论
——引发（启动）和促长（促癌 ）
是20世纪40年代研究多环芳烃和巴豆油诱发皮肤时提出的。
当时用苯并〔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％、29．5％发生皮肤癌。 但是在单独使用或在与致癌物接触之前使用巴豆油都 不引起肿瘤形成。 因此认为前面给予的致癌物的作用是引发作用，这些物 质称为引发剂，而巴豆油则具有促长作用，称为促长剂。
肿瘤的生长和核型不稳定性的发展，对环境因素的反应可
能丧失。 进展剂可引起染色体畸变，但不一定具有引发活性。
（3）进展阶段
进展剂导致核型不稳定性的作用机制很多，包括:
有丝分裂装置的紊乱、端粒功能改变、DNA低甲基化、重 组、基因易位和基因扩增等。 进展阶段主要的特征：是核型不稳定性，肿瘤的染色体 发生断裂和断片易位，存在多复本或部分／整个缺失。染
达受到严密控制，并对机体的生长发育具有作用。正常细胞
中的C-onc必须经过激活，才能导致细胞的恶性转化。
原癌基因的激活： 原癌基因在各种环境的或遗传的因素作用下，基因本
身或其调控区发生了变异，导致基因的过度表达，或产物蛋
白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤。 如在肝癌中cyclinA过度表达，在乳腺癌中常有cyclinA、
B、D1、E等过度表达。
细胞癌基因活化方式有： 基因突变； 染色体易位与基因重排； DNA甲基化程度降低等 外源基因插入； 基因丢失；
3、肿瘤抑制基因
也称抗癌基因
可抑制肿瘤细胞的肿瘤性状表达，只有当其自己不能表
达或其基因产物去活化才允许肿瘤性状的表达。 肿瘤抑制基因要获得转化活性，两个等位基因编码区内 都需发生灭活性损伤（包括等位基因丢失和编码区灭活性突 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）。
经引发的“干细胞”在形 持续给以促长剂才可维 态学上不能鉴定； 持促长细胞群；
对化学物及其他化学因子 对衰老、饮食和激素因 敏感； 子敏感；
引发细胞可能自发(内源 性)发生； 内源性促长剂可起“自 发性”促长作用；
在进展阶段早期，已改 变的细胞对环境因子敏 感；
在进展阶段观察到良性 或恶性肿瘤； 进展剂使已促长的细胞 进入此期。
需经细胞分裂“固定”； 剂量—反应关系显示有 剂量—反应关系没有易于 阈值和最大作用； 确定的阈值； 经过规定的促长阶段后， 以能否有效地扩大引发 定量癌前病变来确定引发 细胞群来确定促长剂的 剂的相对强度。 相对强度。
兼有引发剂、促长剂和进展剂作用的化学致癌物可称为 完全致癌物(complete carcinogen)。 引发、促长和进展三个阶段是化学致癌过程的基本划分， 通常难以清楚的界定三个阶段，实际上肿瘤的发生、发展 非常复杂，许多方面仍需进一步研究。 小结：化学致癌是长期的、复杂的多阶段过程，正常细胞 经过遗传学改变的积累才能转变为癌细胞，至少涉及引发、 促长和进展三个阶段。在引发和进展阶段涉及遗传机制， 在促长阶段主要是遗传外机制。在引发阶段主要是细胞原 癌基因和肿瘤抑制基因的突变，在促长阶段虽不涉及细胞 基因组的结构改变，但依赖于基因的表达改变，在进展阶 段主要是核型不稳定性。该学说已在动物实验模型中得到 证实。
发生在促长之前；
5）引发产生作用是不可逆改变，促长在早期阶段的改变 是可逆的。
（3）进展阶段
进展阶段是从引发细胞群(癌前病变、良性肿瘤)转变成 恶性肿瘤的过程，是化学致癌作用的第三阶段。
在进展期肿瘤获得生长、侵袭和转移。
在进展期中可观察到恶性肿瘤(癌)的多种特征，包括生 长率增加、侵袭、转移、对激素无反应性、形态特征随疾 病的发展独立地变异等。这些特征是由于在进展阶段的核 型不稳定性。环境因素在早期可影响进展阶段，但随恶性
经特异的受体中介干扰细胞信号转导途径、改变基因
表达 促长剂可能在细胞和分子水平上通过改变细胞周期控
制， 选择性促进引发细胞的增殖；
还可能抑制程序性细胞死亡(凋亡)。
（2）促长阶段
该阶段有如下特点： 1）引发物作用之后，促癌物的作用是长期、慢性，才能Fra bibliotek引起肿瘤。
2）引发物单独作用一般不会引起肿瘤。 3）只有促癌物的慢性作用而没有引发物的作用也不会引 起肿瘤； 4）引发物与促癌物的作用先后次序十分重要，引发必须
二、非突变学说（基因外机制）
文献中亦称渐成说、细胞分化失常学说。 该学说认为：细胞癌变的机理是基因调控失常， 使原来高度分化的体细胞减小分化能力，甚至去分化 或胚胎化，致癌物可能作用于RNA和蛋白质等大分子 物质，即所谓通过基因外作用，影响基因表达，产生
了新的分化稳态，故又称基因外癌变或基因表现型癌
色体结构改变伴有细胞癌基因和／或肿瘤抑制基因的突变， 这些突变可能反映了适于恶性生长的细胞选择并也可能反
过来增加了核型不稳定性。这些突变可能来自于癌基因／
肿瘤抑制基因的功能改变或由于化学致癌物暴露。
多阶段致癌的形态学和生物学特征 引 发 不可逆性； 促 长 基因表达和细胞水平上 有可逆性； 进 展 不可逆性； 核型不稳定性导致细胞 基因组结构的形态学改 变；
化学致癌(chemical carcinogenesis)是指化学物质引起正
常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程，具有这种作
用的化学物质称为化学致癌物(chemical carcinogen)。 与对照组相比，机体对致癌物可能有下列一种或数种 反应形式： A、相同类型的肿瘤发生率增加 B、 发生对照组未出现的肿瘤类型
致癌过程中涉及的两组基因比较 原癌基因 1. 涉及细胞生长和分化
肿瘤抑制基因 1. 功能不清楚，但可能涉及生 长和分化(负调节?) 2. 存在基因家族 2. 存在基因家族 3. 在癌中被灭活或丢失 3. 在癌中被活化或扩增 4. 因点突变、染色体易位 4. 因染色体丢失、染色体缺失、 点突变、转换等而灭活 或基因扩增而活化 5. 几乎没有证据与遗传性 5. 有明显证据涉及遗传癌和非 遗传癌 癌有关
C、 肿瘤潜伏期缩短
D、平均肿瘤数增加
第一节 化学致癌机理
一、体细胞突变说（基因机制） 二、非突变说（基因外机制）
一、体细胞突变说（基因机制）
据推测癌细胞可能有300个以上的基因发生了改变。至
今，已有超过50个显性癌基因被鉴定；
当然，肯定还存在许多未被鉴定的肿瘤相关性基因。例 如：Test等(1991)在一组小细胞肺癌中观察到100多种异常。 尽管其中的许多异常可能不代表对癌症的发生产生影响的基 因，但一些异常却可能代表着尚未鉴定的肿瘤相关基因。 有关参与细胞信号传导、增殖和维持DNA保真度基因的 研究也提示，它们的改变可能影响到细胞的增殖与突变，甚 至致癌过程。 多种实验方法已经证实癌细胞和相应的正常细胞之间在 基因水平上存在差异。
4、化学致癌的过程
恶性肿瘤的发生是一个长期的、多因素造成的分阶段的过 近年来的分子遗传学研究从癌基因和肿瘤抑制基因的角度为
程，这已由流行病学、遗传学和化学致癌的动物模式所证明。
此提供了更加有力的证明。 单个基因的改变并不能造成细胞的完全恶性转化，而是需 要多基因的改变，包括几个癌基因的激活和两个或更多肿瘤 抑制基因的丧失。 有时还会涉及第三类基因——DNA修复相关性基因。在 某些方面，它与肿瘤抑制基因相似。它在癌症发生中很重要， 但并不是决定肿瘤表型最重要的成份。 以结肠癌的发生为例，在从结肠上皮过度增生到结肠癌的 演进过程中，关键性的步骤是癌基因以及肿瘤抑制基因的丧 失或突变。这些阶段梯性积累起来的不同基因分子水平的改 变，可以在形态学的改变上反映出来。
变。
这种学说也有一些实验证据： 60年代末有人将蛙肾腺瘤细胞核注入到去核卵细
化学致癌的进展阶段
上世纪80年代，进一步的研究证明，癌变过程是多阶段
过程。把从良性肿瘤向恶性转变的过程称为进展阶段，作为
肿瘤形成的第三个阶段。 即肿瘤的发生和发展经过引发阶段（initiation）、促长 阶段（promotion）和进展阶段（progression）三个阶段。 在进展阶段起作用的物质称进展剂（progressor）， ， 它们常常也是引发剂或完全致癌物。
化学致癌的主要过程