No Image

Химические канцерогены это

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Химический канцерогенез — сложный многоступенчатый процесс образования опухоли, происходящий под длительным воздействием химических веществ — канцерогенов, в основе которого лежит поражение генов и эпигенетические изменения.

Химические канцерогены ответственны за возникновение до 80-90 % всех злокачественных опухолей человека. Хотя процесс химического канцерогенеза часто разделяют на три стадии — инициацию, стимулирование и прогрессию — количество важных генетических изменений неизвестно.

Оказалось, что большинство «сильных» канцерогенов (например, ДМБА) обладают и инициирующими, и промоторными свойствами, а все промоторы, за редкими исключениями, проявляют канцерогенную активность, если их применять в высоких дозах и достаточно долго. Деление на инициаторы и промоторы в определённой степени соответствует делению канцерогенов на генотоксические и негенотоксические [1] .

Содержание

История открытия химического канцерогенеза [ править | править код ]

В 1775 году доктор Персиваль Потт впервые осознал, что химический канцерогенез является основой в этиологии рака. Им были описаны причины возникновения рака мошонки у ряда пациентов. Практически все они были трубочистами, это и натолкнуло Потта на то, что длительный контакт кожи с сажей, может приводить к развитию рака.

Примерно через столетие высокая частота рака кожи была выявлена у немецких рабочих, имевших длительный контакт с каменноугольной смолой — основным ингредиентом сажи. Гораздо позже было установлено и доказано экспериментальным путём, что канцерогенными веществами, которые содержатся в каменноугольной смоле и саже являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

В 1935 году были проведены многочисленные эксперименты доказывающие канцерогенную активность у целого ряда азокрасителей. В 1937 году в опытах на собаках удалось показать, что ароматические амины, и в частности 2-нафтиламин, способны вызывать опухоли мочевого пузыря. Высокая частота случаев этого новообразования у рабочих, контактировавших с некоторыми красителями, была показана ещё в XIX веке.

Генотоксические канцерогены [ править | править код ]

Соединения этого класса взаимодействуют с компонентами генома клетки, вызывая мутации ДНК. Мутации приводят к изменению свойств продуктов генов, что в конечном итоге вызывает нерегулируемый рост потомков этих клеток. Генотоксические вещества могут быть разделены на 2 группы: прямодействующие канцерогены и соединения, не канцерогенные в исходной форме, но активирующиеся в клетке под действием соответствующих ферментов — непрямые канцерогены.

Канцерогены прямого действия [ править | править код ]

Канцерогены прямого действия или прямые канцерогены — это чрезвычайно высокоактивные химические соединения, такие как лактоны, хлорэтиламины, эпоксиды (в частности, эпоксибензантрацен). Они способны непосредственно взаимодействовать со структурами клеток и вызывать развитие опухоли. Эти соединения не требуют каких-либо превращений в организме для проявления своего канцерогенного действия [2] .

Электрофильная группа взаимодействует с отрицательно заряженными (нуклеофильными) группами молекулы ДНК, образуя стабильную ковалентную связь. При репликации нуклеотид, связанный с остатком канцерогена, может быть неправильно считан ДНК-полимеразой, что приводит к мутации.

Канцерогены непрямого действия [ править | править код ]

Канцерогены непрямого действия являются малореакционноспособными соединениями. Факт включения остатков этих соединений в макромолекулы клетки ставил в тупик исследователей до тех пор, пока в 1956 г. супруги Миллер (J. and E. Miller) не высказали предположения, что эти вещества в процессе метаболизма подвергаются ферментативной активации с образованием высокоактивных электрофильных метаболитов, способных взаимодействовать с нуклеофильными группами ДНК.

К канцерогенам непрямого действия относятся:

Благодаря низкой химической активности, эти вещества имеют свойства биоаккумуляции, накапливаются в окружающей среде и поэтому они представляют большую опасность для человека.

Негенотоксические канцерогены [ править | править код ]

К негенотоксическим канцерогенам относятся соединения различной химической структуры и различного механизма действия: промоторы двухстадийного канцерогенеза, пестициды, гормоны, волокнистые материалы, прочие соединения (нужно заметить, что и пестициды, и гормоны могут быть промоторами канцерогенеза).

Промоторы вызывают клеточную пролиферацию, тормозят апоптоз, нарушают взаимодействие между клетками (клеточную адгезию).

Метаболическая активация и реактивность химических канцерогенов [ править | править код ]

Связывание канцерогенов макромолекулами in vivo [ править | править код ]

Впервые ковалентное взаимодействие химических канцерогенов с белками тканей-мишеней было отмечено ещё середине XX века. Наиболее раннее сообщение о реакции нуклеиновых кислот с алкилирующими агентами in vivo появилось в 1957 г.

Канцерогенность и мутагенность в связи с модификацией ДНК химическими канцерогенами [ править | править код ]

ДНК и РНК при химическом канцерогенезе [ править | править код ]

Основные химические канцерогены, их действие на организм и органы-мишени [ править | править код ]

Афлатоксины [ править | править код ]

Полициклические ароматические углеводороды и их производные [ править | править код ]

Одни из самых распространённых канцерогенов, многие из них являются довольно сильными. Входят в состав воздуха, воды, сильно загрязняют окружающую среду, имеют свойства биоаккумуляции. Такие соединения, как бенз[a]антрацен, бензпирен и овален, обладают также мутагенными и тератогенными свойствами. В основе практически всех техногенных источников ПАУ лежат термические процессы, связанные со сжиганием и переработкой органического сырья: нефтепродуктов, угля, древесины, мусора, пищи, табака и др.

Читайте также:  Что такое трихинеллез у человека

Наибольшей канцерогенностью обладают вещества, имеющие 4-7 бензольных конденсированных колец. В структуре полициклических ароматических углеводородов выделены зоны, придающие соединению канцерогенную активность: так называемые «бэй»- и «фьорд-области».

Канцерогенез и мутагенез вызываемые ПАУ [ править | править код ]

Теория области «залива» («Bay» theory) [ править | править код ]

Теория «бэй-области» (области «залива») предполагает, что если диолэпоксиды ПАУ располагаются на угловых бензольных кольцах и при этом эпоксидная группа образует часть «бэй-области» канцерогенного ПАУ, то они должны обладать очень высокой биологической активностью. Впервые теория была высказана в 1980 году.

В последние годы было подтверждено, что теория «бэй-области» является очень удобной для предсказания структур конечных канцерогенов различных ПАУ [3] .

Образование аддуктов с ДНК [ править | править код ]

Методом флюоресцентно-спектрального анализа было показано, что модифицированная бенз(а)пиреном ДНК содержится в количестве 1-10 5 −10 6 оснований. Был осуществлён химический синтез конечных канцерогенов из ряда ПАУ, в частности дигидродиолэпоксиды бэй-области бенз(а)пирена и бенз(а)антрацена.

Ароматические амины и амиды [ править | править код ]

Многие ароматические амины и амиды широко производятся в промышленности красителей и используются в различных отраслях и в быту. Именно поэтому изучение их возможной канцерогенности представляется настоятельно необходимым [4] . Канцерогенность ароматических аминов (бывших причиной рака мочевого пузыря у рабочих, занятых в производстве красителей) была впервые установлена в конце прошлого века в Германии [4] .

К данной группе относятся следующие соединения:

В настоящее время доказано, что не все ароматические амины являются канцерогенами. Образование канцерогенных метаболитов ароматических аминов происходит лишь при определенном положении аминогруппы в ароматическом кольце например, 2-нафтиламин (2-НА) — один из сильнейших канцерогенов для организма человека, тогда как 1-нафтиламин канцерогенной активностью вообще не обладает [5] .

Канцерогенное действие ароматических аминов [ править | править код ]

Ароматические амины принадлежат к той категории канцерогенов, которые обладают резорбтивным действием [4] .

Нитрозосоединения [ править | править код ]

По своей опасности для здоровья человека эта категория химических веществ выдвигается на первый план, наряду с повсеместно распространенными полициклическими ароматическими углеводородами. Сейчас известно более 100 канцерогенных нитрозаминов.

Наряду с токсичностью и канцерогенностью, эти агенты являются также тератогенными [6] и мутагенными и могут выраженно влиять на синтез ДНК, РНК и белка. Попытки дать объяснение этим биологическим и биохимическим эффектам концентрировались на механизмах и продуктах их расщепления и последующей их реакции с клеточными компонентами, особенно с макромолекулами. Как и в случае всех других химических канцерогенов, эти эффекты опосредуются электрофильными реакциями с клеточными составляющими [7] и на этой основе N-нитрозосоединения могут быть разделены на II группы: те, которые продуцируют электрофилы в ходе спонтанного распада (например, нитрозамиды), и те, которые химически более стабильны и требуют метаболической активации для инициации расщепления (как в случае нитрозаминов).

Наиболее изучены алкилирующие реакции нитрозосоединений с нуклеофильными центрами в клеточных макромолекулах, главным образом с нуклеиновыми кислотами. Алкилирование белков также имеет место. Известны данные, что могут алкилироваться и жиры. Реакции, иные чем алкилирование, привлекли сравнительно небольшое внимание, однако в некоторых случаях возможны реакции карбомоилирования и другие.

Многие N-нитрозосоединения столь же мутагенны, как и канцерогенны. Химически нестойкие амидные дериваты, особенно N-метил-N’-нитро-N-нигрозогуанидин, являются очень эффективными мутагенами во всех обычных микробных тест-системах, однако химически более стабильные нитрозамины таковыми не являются. Эти факты могут быть объяснены широко распространенным взглядом, согласно которому нитрозосоединения сами по себе не являются биологически активными, но производят свой эффект через химически реактивные интермедиаты. Последние могут образовываться как с помощью ферментов, так и без них.

Метаболизм нитрозосоединений
Химически стабильные нитрозосоединения разрушаются в организме быстро после введения, причем метаболизм осуществляется, главным образом (хотя и не исключительно), в печени. Связанные с обменом N-нитрозосоединений ферменты имеют те же характеристики, что и хорошо известные группы энзимов (микросомные гидроксилазы), которые ответственны за обмен большинства соединений, чужеродных для организма. Эти реакции уменьшают токсичность веществ и, таким образом, полезны. Но иногда, как в случае с нитрозаминами, имеет место обратное, а именно: продукты расщепления оказываются более токсичными и (или) канцерогенными, чем родительские соединения.

Читайте также:  Рассчитать скорость клубочковой фильтрации

Нитрозоамиды [ править | править код ]

Аминоазосоединения [ править | править код ]

ПВХ [ править | править код ]

Металлы [ править | править код ]

Некоторые металлы, в частности хром, бериллий, никель, кобальт и кадмий обладают генотоксической кацерогенностью. Степень их канцерогенной активности и органы-мишени во многом определяются растворимостью в тканевых жидкостях и путях выведения из организма [1] . Особенно это свойство ярко выражено у шестивалентного хрома. Различие в канцерогенной активности определяется биодоступностью металлопроизводных: наиболее потенциально активные соединения содержат канцерогенные ионы металла, способные легко внедряться в клетки и реагировать с молекулой ДНК.

Волокнистые и неволокнистые силикаты [ править | править код ]

Другой тип канцерогенеза связан с воздействием на организм природных и синтетических силикатов. Они различаются по структуре кристаллической решетки, содержанию ионов металлов, но общим является наличие окислов кремния. Канцерогенными свойствами обладают вещества, имеющие волокнистую структуру.

Химическими канцеоогенами являются соединения, которые после проникноее-, ния в организм прямо без предварительных изменений своей молекулы), или косвенно, то есть после того, кегда их исходные молекулы, именуемые проканцерогенами, в организме превращаются в активные соединения, вызывают злокачественный рост клеток. Химические канцерогены могут быть оазделены на антропогенные, появление которых в окружающей среде связано с деятельностью человека, и природные, не связанные с произволегвенной или иной деятельностью.

. Выделяются следующие классы химических канцерогенов:—вещества природного происхождения; —вещества, образующиеся в результате переработки природного сырья; —вещества, синтезируемые искусственно.

Вещества природного происхождения 1.Некоторые природные металлы и минералы (асбест, свинец, хром, никель, мышьяк), радиоактивные вещества и др. 2.Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе бензапирен (БП), образующиеся при таких природных процессах, как лесные пожары. 3. Продукты, синтезируемые растениями и животными:—микотоксины (афлатоксин, фузариотоксин, элайомицин);—алкалоиды (пирролизидиновые алкалоиды крестовника);—гликозиды (циказин из листьев и орехов пальмового дерева);—вещества, содержащиеся в некоторых видах мха (Chondruscrespus) и папоротника (Pteridiumaquijinum);—ПАУ, в том числе БП, синтезируемые водными и почвенными микроорганизмами, низшими и высшими растениями;

Вещества, образующиеся в результате переработки природного сырья 1. Некоторые металлы и минералы, а также их окислы и соли (мышьяк, хром, никель, асбест, кадмий, кобальт, бериллий, радиоактивные соединения и т. д.), загрязняющие атмосферу, почву, воду в процессе добычи, переработки, использования в промышленности, сельском хозяйстве, быту.2. ПАУ, в том числе БП, образующиеся при— сжигании топлива в отопительных системах;— промышленной высокотемпературной переработке топлива и использовании канцерогенных продуктов пиролиза;— сжигании топлива автомобильным, железнодорожным, авиационным и водным транспортом;— термической обработке пищевых продуктов, курении табачных изделий.

Вещества, синтезируемые искусственно1.Ароматические амины (бета-нафтиламин, бензидин, 4-аминодифенил), применяемые при производстве анилинокрасочной продукции.2.Аминоизосоединения (ортоаминоазотолуол, 4-ди-метиламиноазобензол, масляный желтый, судан и др.), применяемые в качестве красителей в пищевой промышленности.3.Нитрозамины и нитрозамиды (диметилнитрозамин, диэтилнитрозамочевина и др.), используемые в производстве пластмасс, резин и т. д. 4.Алкилирующие соединения: лактоны (пропиленимин, бета-пропиолактон, пропан-салтон), используемые в медицине; винилхлорид, являющиеся сырьевыми, промежуточными или товарными продуктами химической промышленности. 5.Карбаматы: уретан, применяемый в медицине; цинеб, используемый в сельском хозяйстве в качестве гербицида.6.Хлорированные углеводороды (ДДТ, алдрин, диэлдрин и др.), применяемые в сельском хозяйстве в качестве пестицидов.7.Различные по химической структуре соединения, применяющиеся в медицине (торотраст, хлорнафазин, изониазид, стильбэстрол, производные гидразина и др.)

В настоящее время все известные химические канцерогены подразделяют на классы в соответствии с химическим строением: Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Ароматические азосоединения. Ароматические аминосоединения .Нитрозосоединения и нитрамины. Металлы, металлоиды и неорганические соли.

В зависимости от характера действия на организм химические канцерогены подразделяют на три группы:

1.канцерогены, вызывающие опухоли преимущественно на месте аппликации;

2.канцерогены отдаленного избирательного действия, вызывающие опухоль в том или ином органе;

3.канцерогены множественного действия, провоцирующие развитие опухолей разной морфологической структуры и в различных органах.

Вне зависимости от структуры и физико-химических свойств все химические канцерогены обладают рядом общих черт действия. Прежде всего для всех канцерогенов характерен длительный латентный период действия. Следует различать истинный, или биологический, и клинический латентный период. Малигнизация клеток не начинается с момента контакта их с канцерогеном. Химический канцерогены подвергается в организме процессам биотрансформации, в результате чего образуются канцерогенные метаболиты, которые, внедряясь в клетку, вызывают глубокие нарушения, закрепляющиеся в ее генетическом аппарате, обусловливая малигнизацию клетки.

Истинный, или биологический, латентный период — это период времени от образования в организме канцерогенных метаболитов до начала неконтролируемого размножения малигнизированных клеток. Обычно используют понятие клинического латентного периода, который значительно длиннее биологического. Он исчисляется временем от начала контакта с канцерогенным агентом до клинического обнаружения опухоли.

Читайте также:  Помогает ли трихопол при цистите

Второй существенной закономерностью действия канцерогенов является зависимость «доза — время — эффект»: чем выше разовая доза вещества, тем короче латентный период и тем выше частота возникновения опухолей.

Другой закономерностью, характерной для действия канцерогенов, является стадийность морфологических изменений, предшествующих развитию рака. Эти стадии включают диффузную неравномерную гиперплазию, очаговые пролифераты, доброкачественные и злокачественные опухоли

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Внешние факторы канцерогенеза многолики и обширны. Доказанные химические канцерогены – это около 400 соединений антропогенного и природного происхождения, вызывающие раковые опухоли. Негативное действие на клетки может быть прямым или опосредованным, медленным или быстрым, обратимым или необратимым, но исход один – злокачественное перерождение тканей разных органов и систем организма.

Химические вещества могут стать причиной опухолевого роста

Химические канцерогены

Любые соединения, провоцирующие прямо или опосредованно канцерогенные изменения в здоровых клеточных структурах живого организма, относятся к факторам, вызывающим злокачественные опухоли. Самым первым доказанным химическим канцерогеном стала обычная сажа в печных трубах (у лондонских трубочистов удалось резко снизить частоту рака мошонки после введения закона об обязательном и ежедневном принятии ванны по окончании работы). Сейчас имеется более 6 миллионов различных естественных и искусственно созданных химических соединений, из которых около 400 могут вызвать раковое перерождение. При этом следует понимать, что огромное количество веществ не исследованы с точки зрения возможного канцерогенеза.

Принцип воздействия на клеточные структуры

Химические канцерогены являются значимым фактором риска для 80% всех видов злокачественных опухолей. Выделяют следующие основные механизмы химического канцерогенеза:

  1. Генотоксический – прямое повреждение или мутация клеточного генетического кода;
  2. Опосредованный (негенотоксический) – вещество провоцирует внутриклеточные патологические изменения, способствующие возникновению рака.

В первом случае химические канцерогены сразу изменяют ДНК клеточных структур, запуская онкологический процесс, во втором – на начальном этапе в клетке происходят неонкогенные нарушения, но на их фоне возможна стимуляция злокачественного роста.

К важным закономерностям формирования раковой опухоли относятся:

  • длительное и медленное влияние (с момента контакта с канцерогенным фактором до выявления опухоли может пройти большое количество времени – 5-20 лет);
  • важная зависимость дозы вещества (чем сильнее каждое разовое воздействие, тем больше риск быстрого развития новообразования);
  • отсутствие пороговой дозы (доказанные химические канцерогены в любых дозах и количествах вызывают рак);
  • необратимость (даже после прекращения внешнего воздействия генотоксического фактора нет никаких гарантий, что через определенный промежуток времени не возникнет опухолевый рост).

Химические канцерогены убивают – отсрочено, медленно, но необратимо: понимая это, необходимо сделать все, чтобы предупредить контактирование с любым видом веществ, провоцирующих онкологию.

Классификация

В зависимости от опасности и значимости все химические вещества разделены на 4 группы:

  1. Доказанные химические канцерогены;
  2. Недоказанный фактор канцерогенеза для человека, но имеются факты возникновения рака у животных;
  3. Нет исследований на животных и людях, поэтому нельзя доказать отсутствие канцерогенности;
  4. Химическое вещество не вызывает рак.

Особо опасны соединения из 1 группы: именно с этими веществами недопустимо контактировать в быту и на рабочем месте.

Пыль бериллия способна быстро вызвать рак легких (через 3-4 года)

Химические канцерогены – какие виды рака вызывают

Важно знать и понимать, что могут сделать внешние факторы при длительном воздействии небольшими дозами, чтобы предотвратить риск для здоровья. Из наиболее опасных доказанных причин рака выделяют:

  • ароматические углеводороды (бензпирен) – рак легких, кожи и мочевого пузыря;
  • бензол – лейкоз (рак крови);
  • нитрозосоединения (нитриты, нитраты) – рак желудка, пищевода, печени и головного мозга;
  • тяжелые металлы (никель, ртуть, свинец, мышьяк, кадмий, бериллий, хром, кобальт) – рак кожи, легких, простаты и желудка;
  • асбест – рак легких, органов желудочно-кишечного тракта;
  • хлорвинил (газ, используемый для производства пластмасс) – стимулятор пластмассового канцерогенеза в легких, печени и крови;
  • афлатоксин (продукт жизнедеятельности плесневого гриба) – рак печени;
  • табак (в виде курения, жевания, вдыхания нюхательного порошка) – рак легких, пищевода, гортани, желудка, колоректальной области, почки, мочевого пузыря, цервикального канала.

Химические канцерогены, входящие в состав табачного дыма, вызывают 35% всех видов раковых опухолей. Человек сам создает условия для формирования опухолевого роста, продолжая использовать табак в повседневной жизни. Курение – это медленное и отсроченное самоубийство: когда придет время смертельной болезни, не надо спрашивать у врача, откуда взялась опухоль и кто виноват в возникновении заболевания.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Медицина
0 комментариев
No Image Медицина
0 комментариев
No Image Медицина
0 комментариев
No Image Медицина
0 комментариев
Adblock detector