药物毒理学化学致癌作用课件.ppt

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1、化学致癌的历史癌症 是以具有细胞生长失控为共同特征的一类疾病。化学致癌问题时是当今关注的热点近年来肿瘤发病率不断提高，发病年龄向低龄化发展。查明了遗传因素及病毒的化学因素与肿瘤有关，但并非是肿瘤发病率增高的主要原因。发现环境化学污染和某些物理有害因素与肿瘤发病密切相关。,WHO指出，人类癌症90%与环境因素有关，其中主要为化学因素FDA列出2400种可能对动物致癌的物质。已知化学药物在动物身上能诱发肿瘤的数目为150种以上。对于人类，有20-30种化学物质与肿瘤有关。8种具有致癌性的药物：环磷酰胺、氯霉素、美法仑、奈氮芥、苯妥英、乙烯雌酚、非那西丁、氯甲基酮。,不同环境因素引起的肿瘤死亡分布,

2、一、化学致癌作用,（一）基本概念1、致癌作用 是指化学物质引起或诱导正常细胞发生恶性转化并发展为肿瘤的过程。2、致癌剂 能引起人类或动物体内产生肿瘤的化学物质。,3、直接致癌物或初发致癌原 指未经代谢或生物转化就足以激发致癌效应的母体化合物。4、前致癌剂（物） 需经代谢或生物转化成为另一种化合物，才能诱发致癌作用的化学物质。5、辅致癌物（肿瘤促进剂） 本身无致癌作用，只有与致癌剂同时存在时，能增加后者致癌活性的化学物质。,化学致癌物的分类,根据对人类和动物致癌作用分类 IARC（WHO下属国际癌症研究所）4级分类： 致癌性证据充分、致癌性证据有限、致癌性证据不足证据提示缺乏致癌性； 1971年

3、起，IARC对超过900种的物质进行分类，4组： 组1：对人类是致癌物，95种； 组2A：对人类很可能是致癌物，但对实验动物致癌性证据充分；66种 组2B：对人类可能是致癌物，对实验动物致癌性证据并不充分；或者对人类致癌性证据不足，对实验动物致癌性证据充分；241种 组3：现有的证据不能对人类致癌性进行分类；497种 组4：人类可能非致癌物，仅1种（己内酰胺）,GHS（全球化学品统一分类和标签制度）致癌物危害类别： 第1类：已知或假定的人类致癌物 第1A类：已知对人类有致癌可能；对化学品的分类主要根据人类证据 第1B类：已知对人类有致癌可能；对化学品的分类主要根据动物证据 第2类：可疑的人类致

4、癌物,根据化学致癌作用的机制分类 遗传毒性致癌物（与DNA共价结合）： 直接致癌物：各种烷化剂（亲电子）:内酯类、烯化环氧化物、氮芥 间接致癌物：多环芳烃、芳香胺类、烟草、酒精饮料、黄曲 霉毒素B1； （活化前：前致癌物；活化中间：近致癌物；最后：终致癌物） 无机致癌物：亲电子或选择性导致DNA改变，镍镉砷钛铬 表观遗传毒性致癌物：不作用于遗传物质 促长剂：佛波酯、巴豆油、煤焦油、卤代烃、苯巴比妥、色氨酸、糖 精、丁基羟甲苯、DDT、多氯联苯、二噁英 内分泌调控剂：乙烯雌酚、雌二醇、硫脲 免疫抑制剂：嘌呤同型物 细胞毒剂：氯仿 过氧化物酶体增殖剂：氯贝丁酯、邻苯二甲酸乙基己酯 固态物质：塑料、

5、石棉 未分类：二噁烷、美舍比伦 助致癌物（不具引发和促长作用，但可促进引发和增强促长作用）：乙 醇、二氧化硫等,（二）致癌的过程,引发（initiation） 促长（promotion） 进展（progression）肿瘤的发生是指致癌剂诱导细胞的基因突变或者表观遗传变异，导致异常增生的单个克隆癌细胞的生成，从而引发致癌过程。（不同染色体上的多种基因的变化，包括癌基因、抑癌基因、细胞周期调节基因、细胞凋亡基因、维持细胞基因组稳定性基因等。这些基因的激活或失活在时间上有先后顺序、在空间位置上有一定配合；同时分为遗传性和散发性。）,促长阶段：是单克隆癌细胞在一种或多种促癌物质的不断作用下，表型发生

6、了改变，恶性肿瘤细胞的各种性状得以表达的过程。肿瘤促进剂是通过刺激细胞增生使引发的细胞发展进入促长阶段，促进剂本身无或仅有极微弱的致癌作用，反复使用刺激细胞分裂，形成肿瘤。 多肽、固醇类激素、生长因子等。最典型的促癌剂：佛波酯（TPA）,癌症的促进阶段：有良性肿瘤转变为恶性肿瘤，并进一步演变成为更具恶性表型或具有侵袭特征的肿瘤的过程。主要表现：自主性或异质性增加、生长加速、侵袭性加强、出现浸润和转移的恶性生物学特征。,致癌过程 1、癌症细胞遗传型改变（癌症的体细胞突变理论） 2、肿瘤促进剂（非遗传毒致癌剂）,化学致癌机制：,体细胞突变学说 DNA加合物形成后，可导致碱基突变、缺失、插入、交联等

7、后果，严重的甚至发生DNA链断裂，这些是DNA损伤的主要形式，也是体细胞突变机制的分子基础； 点突变和染色体重排使原癌基因激活或过度表达，抑癌基因突变或失活导致细胞增殖失控，而DNA修复功能缺陷进一步促进基因组的不稳定性和患肿瘤的易感性，这些改变在肿瘤细胞中最常出现，也是体细胞突变机制学说的理论基础。非突变致癌机制 表观遗传调控失常导致肿瘤发生 细胞异常增生 免疫抑制 内分泌激素失衡 过氧化酶体增殖剂激活受体,二、化学致癌活性试验,一）慢性动物实验1、模型设计 1）动物 两个种类的啮齿动物，种属及 性别差异要小。 2）对照组 建立对照组。 3）动物数量 动物数量要足够体现阳性 反应。,4）观察

8、期给药应贯穿动物整个生命周期。 5）至少三个剂量组 a、最大耐受量组 b、50%最大耐受量组 c、25%最大耐受量组 6）给药途径 7）试验结束时或每6个月作全面病理学检查。 8）结果分析与评价 阳性结果判断： 给药组动物肿瘤发生率显著高于对照组； 与对照组相比，肿瘤出现时间显著提前； 肿瘤发生的类型没有在对照组中出现； 有多种不同类型的肿瘤出现。,2、动物长期致癌试验举例 1）动物 幼年小鼠或大鼠，雌雄各半， 每组100只。 2）剂量与分组 给药组至少三个剂量组、溶 剂组、空白组。 3）实验期限 大鼠两年、小鼠一年半,4）给药方式与期限 原则上应与临床拟 用途径一致。 5）观察与检查 注意观

9、察记录 6）结果分析与评价,二）短期癌症生物分析,1、Tg.AC小鼠模型 过量表达癌基因的转基因动物模型-Tg.AC小鼠,其遗传行为类似于处于始动作用阶段，再用致癌剂局部处理后起反应，表皮乳头状瘤迅速生长。在增生的细胞中过量表达突变型转基因，在正常细胞中却不表达。用初始作用剂或肿瘤促进剂处理，也同样引起皮肤肿瘤生长。未处理的小鼠具有正常皮肤组织，在试验期间几乎不出现自发肿瘤。用典型始动作用促进剂实验，用致癌剂处理的小鼠在6个月内皮肤出现恶性肿瘤。,2、P53缺陷型小鼠模型 由于只有一个单个功能等位基因， P53小鼠正常生长，但对肿瘤诱发敏感性增加。这种情况类似于遗传性肿瘤抑制基因缺陷的个体。给

10、予突变致癌剂时， P53+/-小鼠与正常小鼠相比通常在6个月内迅速生长肿瘤，而未处理的P53+/-小鼠在试验期间通常不发生肿瘤。,3、哺乳动物培养细胞恶性转化试验 1）细胞 叙利亚地鼠（SHE）胚胎细胞。 2）剂量 至少应用3种不同浓度。 3）药物的作用时间 药品一般和细胞接触24小 时，更换培养液后在培养7-14天。 4）外源性代谢活化系统。 5）对照组 空白、溶剂、阴性和阳性对照组。 6）观察报告 细胞固定，染色，计数，转化集 落数。,7）判定 （1）有明确的剂量效应关系 （2）无明确的剂量效应关系，有2个或2个以上浓度发 生细胞转化。（3）单一剂量下出现3个获3个以上转化集落。,4、动物

11、短期致癌试验小鼠肥肿瘤诱发短期试验 1）动物 A系小鼠。 2）剂量及分组 高、中、低三个剂量组，另设 阴性对照组。 3）给药途径 一般腹腔注射。 4）观察时间 30-35周。 5）结果评价 符合下列情况可判为阳性 （1）给药组动物肺肿瘤生成均数显著增加 （2）有剂量效应关系 （3）阴性对照组动物肺肿瘤生成均数与文献报道的 同龄未染毒小鼠肺肿瘤发生率大体相符。,化学致癌性是毒理学领域最复杂的研究内容 1）化学致癌性至少涉及两个明显阶段 （1）始动作用 （2）促进作用 2）化学物质可以通过不同机制在各个阶段增 加致癌可能性。 3）可能仅仅产生或影响致癌过程单个环节或 单个方面。 4）很多因素影响致

12、癌性试验的结果。 5）生命周期相关因素影响癌症形成过程。,化学致癌性的研究需要众多学科交叉,1、毒理学2、医药学3、流行病学4、公共卫生学5、其他支撑学科,化学致癌物初筛的基本方法,定量构效关系分析遗传毒性试验细胞恶性转化试验哺乳动物致癌试验 短期致癌实验（小鼠肺肿瘤诱发试验、雌性SD大鼠乳腺癌诱发试验、大鼠肝转变灶试验、小鼠皮肤肿瘤诱发试验） 长期致癌试验：发生率、多发性、潜伏期促癌剂检测转基因或基因敲除动物在致癌物初筛中的应用人群肿瘤流行病学研究,化学致癌作用的主要内容,一、化学致癌的历史二、化学致癌作用 一）概念 1、致癌作用 2、致癌剂 3、初发致癌原 4、前致癌剂 5、辅致癌剂 二）

13、癌症体细胞突变 理论,三、化学致癌活性试验 一）慢性动物实验 二）短期癌症生物分析 1、Tg.AC小鼠模型 2、 P53小鼠模型 3、哺乳动物培养细胞恶性转化试验 4、动物短期致癌试验,第十八章 一般药理学评价,一、概述 一般药理学（安全药理学）定义 一般药理学主要是研究药物在治疗范 围内剂量时，潜在的不期望出现的对重要生理功能的不良影响的研究。主要观察药物对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统的影响。,二、研究目的,1、确定药物可能关系到人的安全性的 非期望药理作用 2、评价药物在毒理学和/或临床研究中 所观察到的药物不良反应和/或病理 生理作用 3、研究所观察到的和/或推测的药物不 良反应机

14、制,三、我国现行的对一般药理学研究的要求,1、精神神经系统 定性定量评价给药后动物的运动功能、行为改变、协调功能、感觉/运动反射和体温等变化。2、心血管系统 测量给药前后血压、心电图和心率的变化。3、呼吸系统 测量给药前后动物呼吸频率和呼吸深度的 变化。,四、日本对一种药物一般药理学试验的要求,1、对一般症状与活动的影响2、对中枢神经的影响 1）对自发运动的影响 （1）转轴试验（氯丙嗪作阳性对照） （2）开阔场地试验（氯丙嗪作阳性对照） （3）大鼠自发活动（氯丙嗪作阳性对照） 2）增强戊巴比妥睡眠作用 3）抗惊厥作用 （1）戊四氮惊厥（地西泮作阳性对照） （2）印防己毒素惊厥（苯巴比妥那作阳性

15、对照） （3）最大电击惊厥（苯巴比妥那作阳性对照）,4）惊厥诱发试验 （1）戊四氮惊厥（咖啡因作阳性对照） （2）电击惊厥（戊四氮作阳性对照） 5）镇痛作用 （1）醋酸扭体法（阿司匹林作阳性对照） （2）夹尾法（吗啡作阳性对照） （3）甩尾法（吗啡作阳性对照） 6）对体温的影响 （1）对小鼠直肠体温的影响 （2）对大鼠直肠体温的影响（安替比林阳性对照） 7）抗利血平低温的影响（丙咪嗪作阳性对照）,8）对自发脑电图的影响 （1）家兔 （2）猫 （3）大鼠被动回避 9）对脊髓反射的影响 10）对协调运动的影响（地西泮作阳性对照） 11）对条件反射的影响（氯丙嗪作阳性对照） 12）木僵状态诱导作用

16、13）对甲基苯丙胺毒性的影响（氯丙嗪作阳性对照） 14）对去甲肾上腺素致死的保护作用（氯丙嗪作阳性对照） 15）对毒扁豆碱致死的保护作用（丙咪嗪作阳性对照）,3、对外周神经的影响 1）对神经肌接点的影响 2）肌肉松弛作用 （1）斜板法（地西泮作阳性对照） （2）牵引试验 3）局部麻醉作用：角膜反射法 4、对自主神经及平滑肌的影响 1）对离体豚鼠肠的影响 2）对离体大鼠子宫的影响 （1）非妊娠子宫自发运动 （2）妊娠子宫自发运动,5、对呼吸、循环系统的影响 1）对麻醉犬呼吸运动、血压、血流量、心率和心 电图的影响 2）对麻醉犬血流动力学的影响 3）对离体豚鼠心脏的影响（异丙肾上腺素作阳性对照）

17、6、对消化系统的影响 1）对小鼠肠道推进性蠕动的影响 2）对家兔胃肠运动的影响 3）对大鼠胃粘膜的影响 7、对水和电解质代谢的影响 对大鼠尿量、电解质排泄的影响,8、对血液系统功能的影响 1）对大鼠全血凝固时间的影响 2）对家兔血小板凝固时间的影响 3）对大鼠空腹血糖的影响 4）对大鼠角叉菜胶肿胀的影响,药物的一般药理学试验项目的选择是 根据药物本身的作用部位、作用机制及用途有关。在设计一个新药的一般药理学实验时，应根据药物的实际情况取舍。最基本的应该按药物的一般药理学指导原则所规定的内容，并能反映药物的作用靶位及其所涉及作用机制。,小结,一、概述二、目的三、我国现行的对一般药理学研究的要求四、日本对一种药物进行一般药理学试验举例 一般活动 中枢神经系统、外周神经系统 7大项 自主神经及平滑肌 呼吸系统、水和电解质代谢 血液系统功能 45小项,