Как определить, что химическое вещество канцерогенно (вызывает рак)?

Канцероген — это слово всё чаще встречается в нашей жизни. Оно происходит от «карцинома» (рак) и «генезис» (возникновение) и означает вызывающий рак (в турецком часто ошибочно употребляют «kanserojen»). Для классификации вещества как канцерогенного используют наблюдения и эксперименты, изучая его действие на организм и классифицируя по результатам.

Канцероген — не только вещество: «что угодно», вызывающее рак, может быть так классифицировано. Помимо общеизвестных сигарет и алкоголя известными канцерогенами являются ожирение, некоторые вирусы и бактерии.

Генотоксические и негенотоксические канцерогены

Канцерогены взаимодействуют с ДНК , инициируя и поддерживая рак. Для канцерогенеза необходимы повреждения ДНК / генетические изменения / мутации и их накопление.

Химические канцерогены, повреждающие ДНК, называют генотоксическими веществами. Есть и меньшая группа негенотоксических химических канцерогенов. Вместо прямого повреждения ДНК они действуют разными механизмами: поддерживают опухоль, иммунную систему подавляют и так далее. Поэтому объяснить их роль в раке труднее, чем роль генотоксических.

Канцерогены имеют токсикологические (вредные) эффекты, позволяющие запускать рак. Ниже перечислены 24 наиболее затрагиваемые токсикологические точки:

• повреждение ДНК,
• окислительный стресс,
• добавление белка (увеличение производства), 
• хромосомные эффекты,
• генные мутации,
• эпигенетические эффекты,
• изменения продукции генов,
• альтернативных путей клеточного роста использование,
• метаболические эффекты,
• чувствительность,
• эффекты иммунной системы,
• хроническое воспаление,
• гибель клеток, 
• хроническое раздражение (может вызвать воспаление), 
• клеточный цикл,
• репарация ДНК,
• рецепторные эффекты,
• гормональные эффекты,
• ангиогенез (образование опухолью новых сосудов),
• теломер изменение длины,
• различия коммуникации соседних клеток, 
• эффект свидетеля (Bystander),
• бессмертие клеток и 
• воздействие на ADME (всасывание, распределение и выведение вещества) — важнейшие эффекты, обеспечивающие развитие рака.

Указанные токсические эффекты канцерогенов тесно связаны также с 10 основными свойствами рака как близкими явлениями.

Они также придают канцерогену характерные свойства: рецепторно-опосредованное действие, запуск хронического воспаления и другие. Эти свойства используют для классификации токсикологических эффектов. Для классификации вещества наблюдают его действие. Если связь с раком доказана, его относят к канцерогенам.

При определении канцерогенности химического вещества рассматривают эксперименты на животных, тесты вне животных и человеческих клеток (in vitro) и эпидемиологические исследования.

Значение эпидемиологических исследований для определения канцерогенности

Эпидемиология — наука о распределении, частоте болезни и влияющих на неё факторах. Она используется во многих исследованиях здоровья. В 1850-х John Snow исследовал дома умерших от холеры в Лондоне и обнаружил её распространение водой. Открытие снизило смертность и заложило основы эпидемиологии. Первую эпидемиологическую работу о химикатах провели в 1950-х Richard Doll и Andrew Hill, изучая связь курения и рака лёгкого. Они исследовали, сколько раз в день больные раком лёгкого курили в прошлом, и установили повышение риска из-за табачного дыма. Так стало ясно, что сигаретный/табачный дым канцерогенен.

Эпидемиологические исследования делят на 2 вида: наблюдательные и экспериментальные

Наблюдательные также делят на 2 вида: описательные и аналитические. Описательные изучают масштаб болезни и поражённую часть общества, выдвигают гипотезы факторов и сравнивают с другими болезнями. Изучаются случаи, возраст, пол, этнический состав, профессия, привычки, регион, социально-экономический статус и время. Аналитические проверяют эти гипотезы: исследования связей со сходными болезнями, вызываемыми веществом, исследования случай–контроль для определённых выводов, когортные исследования связи с любой болезнью, способной вызвать изучаемое заболевание. Также используются поперечные исследования (распространённости), определяющие частоту связанного с болезнью события в обществе в конкретный момент. В экспериментальных изучают результаты клинических, полевых исследований и популяционных обследований.

Развитие благодаря молекулярной эпидемиологии

Традиционная эпидемиология много дала исследованиям рака. Сегодня с развитием технологий к ней добавилась молекулярная эпидемиология . Она используется для молекулярного распознавания и классификации фактора и особенно важна при изучении клеточных заболеваний: механизмов канцерогенов и вирусных инфекций. Благодаря ей изучены риски рака и факт, что повреждение ДНК может вызывать рак. Она разработала биомаркеры, позволяющие понять гены подавления опухоли и репарации в связи химикатов с раком. Традиционная эпидемиология не изучает клеточные изменения рака, а молекулярная исследует их от начала до конца. Её основные биомаркеры делятся на 3 вида: экспозиции, показывающие воздействие химиката и биологически эффективную дозу; эффекта, включающие первые клинические проявления и структурно-функциональные изменения, например повреждение ДНК генотоксикантами; индивидуальной чувствительности, относящиеся к влияющим на рак ферментам и ответственности за них. Они позволяют точнее оценивать и классифицировать канцерогены.

Классификация канцерогенов

После эпидемиологических исследований вещества классифицируют. Международное агентство по изучению рака при ВОЗ (IARC = International Agency for Research on Cancer) исследует причины и механизмы рака и распространяет результаты. Если вещество считают связанным с раком, IARC рассматривает все исследования, эксперименты и данные. Если после обзора его признают канцерогеном, включают в одну из 3 групп.

Эти 3 группы следующие:

• Группа 1: Канцерогенно для человека. Здесь 107 факторов определено.
• Группа 2A: Вероятно / с большой вероятностью канцерогенно для человека. Здесь 58 факторов определено. Для классифицированных в группе 2A есть достаточные научные данные о раке у животных, но ограниченные у человека.
• Группа 2B: Возможно канцерогенно для человека. Здесь 249 факторов определено.

Измените настройки для просмотра внешнего контента

Сигареты (табачный дым), ожирение, мышьяк, чрезмерное потребление переработанного мяса, вирусы гепатита B и C — некоторые канцерогены группы 1. Для них достаточно данных животных и человеческих исследований. Ночная работа, чрезмерное красное мясо, нитраты и нитриты — группа 2A, с ограниченными человеческими и достаточными животными данными. В группе 2B — кофейная кислота, мобильные телефоны, фениотин (противоэпилептический препарат). Здесь данные о раке у людей очень слабы или противоречивы, а у животных достаточных доказательств нет.

Связанная тема:

• Наиболее распространённые канцерогены в продуктах — потенциально вызывающие рак вещества