Cancerframkallande ämnen: vad är de och vad är de?

Utvecklingen av tumörer är ett resultat av samspelet mellan cancerframkallande faktorer och kroppen. Enligt Världshälsoorganisationen (WHO) är cancer till 80–90 % relaterad till miljöfaktorer. Cancerframkallande ämnen påverkar människokroppen ständigt under hela livet.

Begreppen specifika agens som orsakar tumörer uppstod ursprungligen inom den professionella patologin. De utvecklades gradvis och genomgick en betydande evolution. Inledningsvis, under den period då R. Virchows idéer om irritationens roll i utvecklingen av cancer dominerade, tillskrevs de olika faktorer för kronisk skada, både mekaniska och kemiska. Men sedan början av 1900-talet, i takt med att experimentell onkologi, kemi, fysik och virologi utvecklades, och tack vare systematiska epidemiologiska studier, har tydliga, specifika begrepp för cancerframkallande agens framkommit.

WHO:s expertkommitté gav följande definition av begreppet cancerframkallande ämne: "Cancerframkallande ämnen är ämnen som kan orsaka eller påskynda utvecklingen av en tumör, oavsett dess verkningsmekanism eller graden av specificitet hos effekten. Cancerframkallande ämnen är ämnen som, på grund av sina fysikaliska eller kemiska egenskaper, kan orsaka irreversibla förändringar eller skador i de delar av den genetiska apparaten som utför homeostatisk kontroll över somatiska celler" (WHO, 1979).

Det är nu fastställt att tumörer kan orsakas av kemiska, fysikaliska eller biologiska cancerframkallande ämnen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Kemiska cancerframkallande ämnen

Experimentella studier av experimentell induktion av tumörer med olika agens hos djur, som inleddes i början av 1900-talet av K. Yamagiwa och K. Ichikawa (1918), ledde till upptäckten av ett betydande antal kemiska föreningar med olika strukturer, vilka fick det allmänna namnet blastomogena eller cancerframkallande ämnen.

En av de framstående forskarna inom detta problem var E. Kennaway, som på 1930-talet isolerade benso(a)pyren, den första av de för närvarande kända kemiska cancerframkallande ämnena i miljön. Samma år upptäckte T. Yoshida och R. Kinosita en grupp cancerframkallande aminoazoföreningar, och W. Heuper var den förste som påvisade aromatiska aminer som hade cancerframkallande egenskaper. På 1950-talet identifierade P. Magee och J. Barnes, och sedan H. Druckrey et al., en grupp cancerframkallande N-nitrosoföreningar. Samtidigt påvisades cancerframkallande egenskaper hos vissa metaller, och de cancerframkallande egenskaperna hos enskilda naturliga föreningar (aflatoxiner) och läkemedel avslöjades. Dessa experimentella studier bekräftade resultaten av epidemiologiska observationer om förekomsten av tumörer hos människor.

För närvarande är alla kända kemiska cancerframkallande ämnen indelade i klasser enligt deras kemiska struktur.

1. Polycykliska aromatiska kolväten (PAH).
2. Aromatiska azoföreningar.
3. Aromatiska aminoföreningar.
4. Nitrosoföreningar och nitraminer.
5. Metaller, metalloider och oorganiska salter.

Beroende på arten av deras effekt på kroppen är kemiska cancerframkallande ämnen indelade i tre grupper:

1. cancerframkallande ämnen som orsakar tumörer främst på appliceringsstället;
2. cancerframkallande ämnen med fjärrselektiv verkan, som orsakar en tumör i ett eller annat organ;
3. multipelverkande cancerframkallande ämnen som provocerar utvecklingen av tumörer med olika morfologiska strukturer och i olika organ.

Internationella byrån för cancerforskning (Lyon, Frankrike), som är ett specialiserat organ inom WHO, har sammanfattat och analyserat information om cancerframkallande faktorer. Mer än 70 volymer publicerade av byrån innehåller data som indikerar att av cirka 1 000 agenser som misstänks vara cancerframkallande har endast 75 ämnen, industriella faror och andra faktorer visat sig orsaka cancer hos människor. De mest tillförlitliga bevisen kommer från långsiktiga epidemiologiska observationer av stora grupper av människor i många länder, vilka har visat att kontakt med ämnen under industriella förhållanden orsakade bildandet av maligna tumörer. Bevisen för hundratals andra ämnens cancerframkallande egenskaper hos människor är dock indirekta snarare än direkta. Till exempel orsakar kemikalier som nitrosaminer eller bens(a)pyren cancer i experiment på många djurarter. Under deras inflytande kan normala mänskliga celler som odlas i en artificiell miljö förvandlas till maligna celler. Även om dessa bevis inte stöds av ett statistiskt signifikant antal mänskliga observationer, är den cancerframkallande faran hos sådana föreningar otvivelaktig.

Internationella byrån för cancerforskning har sammanställt en detaljerad klassificering av faktorer som studerats för cancerframkallande egenskaper. I enlighet med denna klassificering är alla kemiska ämnen indelade i tre kategorier. Den första kategorin är ämnen som är cancerframkallande för människor och djur (asbest, bensen, bensidin, krom, vinylklorid, etc.). Den andra kategorin är sannolika cancerframkallande ämnen. Denna kategori är i sin tur indelad i undergrupp A (cancerframkallande ämnen med hög sannolikhet), representerad av hundratals ämnen som är cancerframkallande för djur av två eller flera arter (aflatoxin, bens(a)pyren, beryllium, etc.), och undergrupp B (cancerframkallande ämnen med låg sannolikhet), som kännetecknas av cancerframkallande egenskaper för djur av en art (adriamycin, klorfenoler, kadmium, etc.). Den tredje kategorin är cancerframkallande ämnen, ämnen eller grupper av föreningar som inte kan klassificeras på grund av brist på data.

Den namngivna listan över ämnen är för närvarande det mest övertygande internationella dokumentet som innehåller data om cancerframkallande ämnen och graden av bevis på deras cancerframkallande fara för människor.

Oavsett struktur och fysikaliska och kemiska egenskaper har alla kemiska cancerframkallande ämnen ett antal gemensamma verkningsdrag. Först och främst kännetecknas alla cancerframkallande ämnen av en lång latent verkningsperiod. Det är nödvändigt att skilja mellan de verkliga, eller biologiska, och kliniska latenta perioderna. Malignitet hos celler börjar inte från det ögonblick de kommer i kontakt med cancerframkallande ämnet. Kemiska cancerframkallande ämnen genomgår biotransformationsprocesser i kroppen, vilket resulterar i bildandet av cancerframkallande metaboliter, som, när de penetrerar cellen, orsakar djupa störningar som är fixerade i dess genetiska apparat, vilket orsakar cellens malignitet.

Den sanna, eller biologiska, latenta perioden är tidsperioden från bildandet av cancerframkallande metaboliter i kroppen till starten av okontrollerad proliferation av maligna celler. Vanligtvis används begreppet klinisk latent period, som är betydligt längre än den biologiska. Den beräknas som tiden från början av kontakt med ett cancerframkallande ämne till klinisk upptäckt av en tumör.

Det andra viktiga verkningsmönstret för cancerframkallande ämnen är "dos-tid-effekt"-förhållandet: ju högre engångsdosen av ämnet är, desto kortare latentperiod och desto högre incidens av tumörer.

Ett annat mönster som är karakteristiskt för cancerframkallande ämnens verkan är stadiering av morfologiska förändringar som föregår cancerutveckling. Dessa stadier inkluderar diffus ojämn hyperplasi, fokal proliferation, godartade och maligna tumörer.

Kemiska cancerframkallande ämnen delas in i två grupper beroende på deras natur. Den överväldigande majoriteten av cancerframkallande kemiska föreningar är av antropogent ursprung, deras förekomst i miljön är förknippad med mänsklig aktivitet. För närvarande är många tekniska operationer kända där till exempel de vanligaste cancerframkallande ämnena - polycykliska aromatiska kolväten - kan bildas. Dessa är främst processer förknippade med förbränning och termisk bearbetning av bränsle och andra organiska material.

Den andra gruppen är naturliga cancerframkallande ämnen som inte är förknippade med industriell eller annan mänsklig verksamhet. Dessa inkluderar avfallsprodukter från vissa växter (alkaloider) eller mögelsvampar (mykotoxiner). Aflatoxiner är således metaboliter av motsvarande mikroskopiska mögelsvampar som parasiterar på olika livsmedelsprodukter och foder.

Tidigare antogs det att aflatoxinproducerande svampar endast fanns i tropiska och subtropiska länder. Enligt moderna uppfattningar är den potentiella faran med dessa svampar, och därmed för livsmedelskontaminering med aflatoxiner, nästan universell, med undantag för länder med kallt klimat som Nordeuropa och Kanada.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Fysiska cancerframkallande ämnen

Dessa inkluderar följande cancerframkallande ämnen:

• olika typer av joniserande strålning (röntgenstrålar, gammastrålar, atomens elementarpartiklar - protoner, neutroner, alfa-, betapartiklar, etc.);
• ultraviolett strålning;
• mekaniskt vävnadstrauma.

Det bör noteras att redan före upptäckten av kemiska cancerframkallande ämnen, år 1902, beskrev E. Frieben hudcancer hos människor orsakad av röntgenstrålning, och år 1910 var J. Clunet den första som erhöll tumörer hos djur med hjälp av röntgenbestrålning. Under de följande åren, genom ansträngningar från många radiobiologer och onkologer, inklusive hushållsläkare, fastställdes det att tumörframkallande effekter orsakas inte bara av olika typer av artificiellt inducerad joniserande strålning, utan också av naturliga källor, inklusive ultraviolett strålning från solen.

I modern litteratur anses endast strålningsfaktorer vara fysiska cancerframkallande ämnen i miljön - joniserande strålning av alla slag och ultraviolett strålning från solen.

Om man betraktar karcinogenes som en flerstegsprocess bestående av initiering, progression och progression, har det fastställts att joniserande strålning är ett svagt mutagen i aktiveringen av proto-onkogener, vilket kan vara viktigt i de tidiga stadierna av karcinogenes. Samtidigt är joniserande strålning mycket effektiv för att deaktivera tumörsuppressorgener, vilket är viktigt för tumörprogression.

Biologiska cancerframkallande ämnen

Frågan om virusens roll i tumörernas etiologi uppstod i början av 1900-talet. År 1910 var P. Rous den förste att transplantera en tumör hos fåglar med ett cellfritt filtrat och förklarade detta med närvaron av ett tumörvirus, vilket bekräftade A. Borrels och även tidigare författares ståndpunkt om virus som orsak till cancer.

Det är för närvarande känt att 30 % av alla cancerformer orsakas av virus, inklusive humana papillomvirus. Humant papillomvirus detekteras i 75–95 % av fallen av skivepitelcancer i livmoderhalsen. Flera typer av humant papillomvirus har hittats i tumörer av invasiv cancer i munhålan, orofarynx, larynx och näshålan. Humana papillomvirus av typ 16 och 18 spelar en viktig roll i cancerframkallandet av huvud- och halscancer, särskilt vid orofarynxcancer (54 %) och larynxcancer (38 %). Forskare studerar sambandet mellan herpesvirus och lymfom, Kaposis sarkom, samt hepatit B- och C-virus och levercancer.

Incidensen av cancer är dock en storleksordning lägre än frekvensen av virusinfektioner. Detta tyder på att förekomsten av virus ensamt inte är tillräckligt för utveckling av en tumörprocess. Vissa cellulära förändringar eller förändringar i värdens immunförsvar är också nödvändiga. Därför bör man i det nuvarande skedet av onkologi och onkovirologi antas att onkogena virus inte är smittsamma ur klinisk synvinkel. Virus, liksom kemiska och fysikaliska cancerframkallande ämnen, fungerar endast som exogena signaler som påverkar endogena onkogener - gener som kontrollerar celldelning och differentiering. Molekylär analys av virus associerade med cancerutveckling har visat att deras funktion, åtminstone delvis, är förknippad med förändringar i kodningen av suppressorproteiner som reglerar celltillväxt och apoptos.

Ur onkogenicitetssynpunkt kan virus delas in i "verkligt onkogena" och "potentiellt onkogena". De förra, oavsett interaktionsförhållandena med cellen, orsakar omvandling av normala celler till tumörceller, dvs. de är naturliga, naturliga patogener för maligna neoplasmer. Dessa inkluderar RNA-innehållande onkogena virus. Den andra gruppen, inklusive DNA-innehållande virus, kan orsaka celltransformation och bildandet av maligna tumörer endast under laboratorieförhållanden och hos djur som inte är naturliga, naturliga bärare ("värdar") av dessa virus.

I början av 1960-talet hade L.A. Zilber formulerat den virogenetiska hypotesen i sin slutliga form, vars huvudpostulat är idén om den fysiska integrationen av virusets och den normala cellens genom, dvs. när ett onkogent virus kommer in i en infekterad cell introducerar den förra sitt genetiska material i värdcellens kromosom och blir en integrerad del av den – ”genomet” eller ”genbatteriet”, vilket därigenom framkallar omvandlingen av en normal cell till en tumörcell.

Det moderna schemat för viral karcinogenes är följande:

1. Viruset kommer in i cellen; dess genetiska material fixeras i cellen genom att fysiskt integreras med cellens DNA;
2. Det virala genomet innehåller specifika gener - onkogener, vars produkter är direkt ansvariga för omvandlingen av en normal cell till en tumörcell; sådana gener som en del av det integrerade virala genomet måste börja fungera med bildandet av specifikt RNA och onkoproteiner;
3. Onkoproteiner - produkter av onkogener - påverkar cellen på ett sådant sätt att den förlorar känslighet för de faktorer som reglerar dess delning, och blir tumörliknande och enligt andra fenotypiska egenskaper (morfologiska, biokemiska, etc.).

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]