Toksikologia - Odległe Efekty Działania Ksenobiotyków PDF

Przedmiot: TOKSYKOLOGIA Temat: Odległe efekty działania toksycznego ksenobiotyków, chemiczna kancerogeneza (działanie mutagenne, rakotwórcze, teratogenne, embriotoksyczne). Rok akademicki 2024/2025 Niniejsze m...

Przedmiot: TOKSYKOLOGIA Temat: Odległe efekty działania toksycznego ksenobiotyków, chemiczna kancerogeneza (działanie mutagenne, rakotwórcze, teratogenne, embriotoksyczne). Rok akademicki 2024/2025 Niniejsze materiały edukacyjne są chronione zgodnie z ustawą z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Ich rozpowszechnianie i użytek inny niż do celów edukacyjnych studentów Wrocławskiego Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu jest zabroniony. Wydział: Farmaceutyczny Tytuł naukowy/zawodowy: prof. dr hab. n. farm. Kierunek: farmacja Imię, nazwisko osoby prowadzącej zajęcia: Agnieszka Piwowar Poziom studiów: jedn. mgr. Stanowisko osoby prowadzącej zajęcia: profesor Forma studiów: stacjonarne, niestacjonarne Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu Rok studiów: IV Copyright © ODLEGŁE DZIAŁANIA KSENOBIOTYKÓW MUTAGENNE GENOTOKSYCZNE RAKOTWÓRCZE EMBRIOTOKSYCZNE TERATOGENNE  CZYNNIKI MUTAGENNE KANCEROGENNE uszkadzające mutageny wywołujące DNA nowotwory GENOTOKSYCZNE uszkadzające DNA i enzymy naprawcze  MUTAGENY  KANCEROGENY  CZYNNIKI GENOTOKSYCZNE PRZYKŁADY - mutageny niekancerogenne - barwniki akrydynowe, - niektóre związki metali ciężkich  DZIAŁANIE MUTAGENNE ▪ MUTAGEN – czynnik (fizyczny, chemiczny, biologiczny) uszkadzający DNA, mogący wywoływać dziedziczne zmiany w genotypie komórki ▪ MUTAGENNOŚĆ – zdolność mutagenu do wywoływania trwałych i dziedzicznych zmian w genotypie komórki ▪ MUTACJE – trwałe zmiany w ilości lub strukturze materiału genetycznego powstające samorzutnie lub indukowane różnymi czynnikami; - może obejmować pojedynczy gen lub jego odcinki, zespół genów lub całe chromosomy ▪ MUTAGENEZA – proces powstawania zmian (mutacji) w materiale genetycznym ❑ Typy mutacji: ▪ indukowane / spontaniczne ▪ odwracalne / nieodwracalne ▪ genowe ▪ chromosomowe ▪ genomowe http://www.e-biotechnologia.pl/artykuly/mutacje tranzycja - zmiana 1 zasady na 2 klastogeneza aneuploidia - niejednolity transwersja - zmiana miedzy zasadami aberracje rozdział chromosomów purynowymi a pirymidynowymi chromosomowe poliploidia - zwiększony fazy odczytywania - ubytek lub dodanie komplet chromosomów 1 lub 2 nukleotydów  https://zpe.gov.pl/a/chromosomy/DufXSeYS7 https://en.wikipedia.org/wiki/File:Chromosomes_mutations-pl.svg ❑ Skutki mutacji: choroby nowotworowe wady rozwojowe płodu zaburzenia immunologiczne zaburzenia hematologiczne (porfirie)  CHEMICZNE CZYNNIKI MUTAGENNE związki alkilujące (np. iperyt) analogi puryn, pirymidyn (np. 5-bromouracyl) barwniki akrydynowe (np. oranż akrylowy) niektóre pestycydy (np. ZIRAN) pochodne antrachinonu (np. emodyna) kwas azotowy hydroksyloamina alkaloidy (np. kolchicyna) niektóre NLPZ (np. piramidon) hormony steroidowe DZIAŁANIE GENOTOKSYCZNE mutagenne mutacje punktowe, aberracje chromosomowe, uszkodzenie DNA rakotwórcze embriotoksyczne, teratogenne i związany z nimi wpływ na rozrodczość  GENOTOKSYCZNOŚĆ KOMÓRKI KOMÓRKI SOMATYCZNE EMBRION ROZRODCZE NOWOTWORY ZMIANY TERATOGENEZA FENOTYPOWE  EFEKTY ODLEGŁE efekt toksyczny pojawiający się po pewnym czasie (okres utajenia) od zakończenia narażenia jednorazowego lub wielokrotnego na substancję chemiczną mogą występować w organizmie bezpośrednio narażonym na czynnik toksyczny lub dopiero w następnych pokoleniach  OCENA DZIAŁANIA MUTAGENNEGO ZMIANY MATERIAŁU GENETYCZNEGO ▪ opracowanych jest ponad 100 testów do oceny genotoksyczności, zalecanych jest 15 (wg. OECD - ang. Organization for Economic Cooperation and Development) ▪ przeprowadza się na różnych organizmach (bakterie, grzyby, rośliny, owady, ssaki, hodowle tkankowe i komórkowe in vitro) ▪ mutacje mogą być wywoływane po bezpośrednim działaniu ksenobiotyków lub pośrednim → działanie gentoksyczne po biotransformacji I fazy ▪ do badań przesiewowych stosuje się najczęściej proste testy bakteryjne (np. test Amesa) ▪ do badań pośrednich – test z aktywacją i bez aktywacji  Schemat strategii badań genotoksyczności i mutagenności w UE file:///C:/Users/AGNIESIA/Downloads/Beata%20Powroznik_Rozprawa%20doktorska.pdf  BADANIE MUTACJI PUNKTOWYCH test Amesa mutacji powrotnych ▪ odpowiednio przygotowane szczepy bakterii Salmonella typhimurium  nie mają zdolności syntezy histydyny - nie rozwijają się na podłożu pozbawionym tego aminokwasu ▪ w obecności ksenobiotyku będącego mutagenem powracają do formy wyjściowej (mutacja powrotna) → mogą syntetyzować histydynę - rozwijają się (wyrastają kolonie rewertantów) przy braku tego aminokwasu w podłożu ▪ liczba kolonii rewertantów jest miarą siły działania mutagennego http://laboratoria.net/pl/artykul/Wykrywanie%20mutagenno%C5%9Bci%20zwi%C4%85zk%C3%B3w%20z%20wykorzystani em%20testu%20Amesa;21248.html  BADANIE ABERRACJI CHROMOSOMOWYCH 1.Cytogenetyczne badanie szpiku kostnego in vivo u ssaków – mikroskopowo ocenia się strukturalne aberracje chromosomowe 2.Test mikrojądrowy – bada się preparaty szpiku kostnego zwierząt eksponowanych i ocenia zwiększoną częstotliwość występowania polichromatycznych erytrocytów zawierających mikrojądra 3.Test dominujących mutacji letalnych – polega na indukowaniu dominującej zmiany letalnej po ekspozycji samców na ksenobiotyk i skojarzeniu ich z samicami – określana jest liczba implantów oraz żywych i martwych płodów  BADANIE USZKODZENIA DNA 1. uszkodzenie DNA oraz naprawa/nieplanowa synteza DNA w komórkach ssaków in vitro − odpowiedzią komórki na uszkodzenie DNA jest enzymatyczna naprawa - czyli nieplanowa synteza DNA (w odróżnieniu od planowej, która zachodzi w normalnym cyklu komórkowym) − powoduje usunięcie uszkodzonej części i syntezę nowego łańcucha DNA, który zastąpi zniszczony fragment − badanie oparte jest na wbudowywaniu znakowanej trytem 3H-tymidyny do DNA komórki ssaka  BADANIE USZKODZENIA DNA cd. 2. wymiana chromatyd siostrzanych in vitro w komórkach ssaków − wykrywanie wzajemnej wymiany DNA między dwoma chromatydami siostrzanymi podwajającego się chromosomu − polega na ocenie niestabilności chromosomowych w hodowli limfocytów prowadzonej z dodatkiem analogów zasad azotowych, które wbudowują się w łańcuch DNA podczas replikacji  OCENA DZIAŁANIA RAKOTWÓRCZEGO 1. ocena zależności między częstością występowania nowotworów, a obecnością substancji rakotwórczej w środowisku (wyniki uzyskuje się post factum) 2. odpowiednie badania laboratoryjne na zwierzętach (wada - długi okres eksperymentów, wysokie koszty, aspekty etyczne) większość związków rakotwórczych to jednocześnie mutageny samo badanie działania mutagennego w testach in vitro nie jest wystarczające – kontynuacja badań na zwierzętach (myszy, szczury, chomiki)  OCENA DZIAŁANIA RAKOTWÓRCZEGO cd. ▪ substancje nowe, o nieznanym działaniu – badanie na 2 gatunkach zwierząt ▪ czas - 18 miesięcy (myszy, chomiki) lub 2 lata (szczury) – czas wystarczający do powstania indukowanego nowotworu ▪ ocena po wielokrotnym podawaniu związku, rzadziej po narażeniu jednorazowym ▪ działanie rakotwórcze może być różne w zależności od gatunku zwierząt i ich płci (np. nowotwory wątroby łatwiej wywołać u myszy niż u szczurów) ▪ badania na dużych grupach zwierząt (wyjściowo po 100 sztuk każdej płci) → po 2 latach liczba min. 25 sztuk; grupy kontrolne równie liczne  OCENA DZIAŁANIA RAKOTWÓRCZEGO cd. ▪ najczęściej stosuje się 3 poziomy dawkowania (ustalone na podstawie toksyczności podostrej) ▪ dawka najwyższa nie powinna istotnie zmniejszać przeżywalności, ani przyrostu masy ciała (o więcej niż 10% w stosunku do grupy kontrolnej) ▪ związki najczęściej podaje się codziennie z karmą lub wodą pitną, rzadziej w kapsułkach lub dożołądkowo ▪ kontrola bieżąca stanu zdrowia i zachowania zwierząt, rejestracja zgonów ▪ najważniejsze - badania anatomopatologiczne i histopatologiczne tkanek i narządów przeprowadzone po 24 miesiącach badania PIKTOGRAMY – ZAGROŻENIE DLA ZDROWIA – SUBSTANCJE RAKOTWÓRCZE/MUTAGENNE  Zagrożenia dla zdrowia – 11 klas Toksyczność ostra: kategoria 1, 2, 3, 4 Działanie żrące/drażniące na skórę: kategoria 1A, 1B, 1C i 2 Ryzyko poważnego uszkodzenia oczu / działanie drażniące na oczy: kategoria 1,2 Działanie uczulające na układ oddechowy lub skórę: kategoria 1 Działanie rakotwórcze: kategoria 1A, 1B i 2 Działanie mutagenne: kategoria 1A, 1B i 2 Działanie szkodliwe na rozrodczość: kategoria 1A, 1B i 2 Działanie toksyczne na narządy docelowe narażenie jednorazowe: kategoria 1,2,3 Działanie toksyczne na narządy docelowe narażenie przewlekłe: kategoria 1 i 2 Działanie toksyczne na narządy docelowe: kategoria 1 i 2 Zagrożenie spowodowane aspiracją: kategoria 1  Działanie mutagenne mieszanin ▪ Mieszaninę klasyfikuje się jako mutagenną, gdy co najmniej jeden składnik zaklasyfikowano jako substancję mutagenną kategorii 1A, kategorii 1B lub kategorii 2 i jest on obecny na poziomie równym lub wyższym od odpowiedniego ogólnego stężenia granicznego, odpowiednio dla kategorii 1A, kategorii 1B i kategorii 2, podanego w poniższej tabeli: https://clp.gov.pl/clp/pl/klasyfikacja/zagrozenia-dla-zdrowia-czlowieka/  Działanie rakotwórcze mieszanin ▪ Mieszaninę klasyfikuje się jako rakotwórczą, gdy co najmniej jeden składnik zaklasyfikowano jako substancję rakotwórczą kategorii 1A, kategorii 1B lub kategorii 2 i jest on obecny na poziomie równym lub wyższym od odpowiedniego ogólnego stężenia granicznego, odpowiednio dla kategorii 1A, kategorii 1B i kategorii 2, podanego w poniższej tabeli: https://clp.gov.pl/clp/pl/klasyfikacja/zagrozenia-dla-zdrowia-czlowieka/  DZIAŁANIE TERATOGENNE I EMBRIOTOKSYCZNE  DZIAŁANIE TERATOGENNE A EMBRIOTOKSYCZNE ▪ DZIAŁANIE EMBRIOTOKSYCZNE - zaburzenia występują zwykle w pierwszych 2. tygodniach ciąży → obumarcie zarodka lub poronienie ▪ DZIAŁANIE TERATOGENNE - zaburzenia występują między 1. a 4. miesiącem ciąży → trwałe uszkodzenie płodu lub jego narządów (morfologiczne lub czynnościowe) działanie teratogenne  działanie embriotoksyczne ▪ upośledzenie umysłowe bez towarzyszących zniekształceń anatomicznych  efekt teratogenny https://docplayer.pl/23845358-Teratologia-mechanizmy-powstawania-epidemiologia-u-ludzi-doswiadczenia-nad-ich-wywolywaniem-u-zwierzat.html Okresy w embriogenezie krytyczne dla uszkodzenia różnych narządów DZIAŁANIE TERATOGENNE ❑ toksyczność rozwojowa: ▪ wyraźna zależność dawka - odpowiedź ▪ zależność okres narażenia - działanie ▪ podejście progowe → dawka progowa dla matki → poniżej nie zostaną wywołane reakcje niepożądane → zwalczenie skutków ekspozycji (systemy naprawcze i obronne skuteczne) ▪ badania na zwierzętach: - witamina A, aminopteryna, 6-merkaptopuryna - androgeny, estrogeny, insulina, kortyzon, - kolchicyna, kofeina, etanol - związki rtęci, tiuram (zw. grzybobójczy), insektycydy (karbaryl), dioksyny (TCDD)  DZIAŁANIE TERATOGENNE cd. ❑ 4 grupy związków teratogennych: ▪ cytotoksyczne (np. alkilowe i p.nowotworowe) ▪ wpływające na różnicowanie (np. talidomid) ▪ nieswoiste (np. chloramfenikol) ▪ zaburzające homeostazę (np. błękit tryptanu, hydroksylomocznik) DZIAŁANIE TERATOGENNE cd. PRZYKŁD Talidomid – lek p.bólowy i p.wymiotny mechanizm działania teratogennego → działa na DNA płodu → działanie hamujące na angiogenezę, upośledzenie etapów biosyntezy kolagenu działanie teratogenne związane jest z genotypem zarodka i genomem matczynym → efekt może być różny u różnych osobników → tylko 20% kobiet zażywających talidomid urodziło dzieci z zaburzeniami rozwojowymi (R)-talidomid (S)-talidomid  DZIAŁANIE TERATOGENNE cd. PRZYKŁD chinina – alkaloid, lek przeciw malarii aminopteryna - antagonista kwasu foliowego, lek p.nowotworowy o właściwościach immunosupresyjnych stosowany w chemioterapii salicylany - teratogenne dla myszy, ale NIE dla człowieka - efekt zależy od szczepu myszy kortyzon - wywołuje rozszczepienie podniebienia u myszy i królików, ale NIE u szczurów małpy - największe podobieństwo działania teratogennego do człowieka  Zgodnie z zaleceniami WHO każdy nowo wprowadzany do lecznictwa lek musi być zbadany na działanie teratogenne i embriotoksyczne na 3 gatunkach zwierząt  LEKI O UDOWODNIONYM DZIAŁANIU TERATOGENNYM U LUDZI LEKI MECH DZIAŁ TERATOGENNEGO Aminopteryna, metotreksat Wpływ na OUN i wady budowy kończyn Cyklofosfamid Wpływ na OUN Inhibitiry konwertazy Wady budowy kanalików nerkowych i niewydolność nerek angiotensyny u noworodków, zaburzenia proc. kostnienia czaszki NLPZ Martwicze zapalenie jelita cienkiego i okrężnicy, zwężenie przewodu tętniczego Leki działające na OUN Zespół abstynencji u noworodków (gdy lek podawany (barbiturany, opioidy, poch. w ostatnim okresie ciąży) benzodiazepiny) Talidomid Wady budowy kończyn i inne wady narządów wewnętrznych Karbamazepina Wady cewy nerwowej Fenytoina Opóźnienie rozwoju, wady OUN Kwas walproinowy Wady cewy nerwowej Tetracykliny Wady budowy kości i zębów Izotretynoina i etretynat Wady OUN, naczyń krwionośnych, twarzoczaszki i inne  OCENA DZIAŁANIA TERATOGENNEGO zmiany teratogenne zniekształcenia anatomiczne płodu przy takich dawkach substancji, które nie wywołują jeszcze wyraźnych efektów toksycznych u matki ▪ najczęściej do badań wykorzystuje się szczury i króliki (również myszy i chomiki) – działanie w dużym stopniu zależne od gatunku ▪ dobiera się samice młode, ale dojrzałe płciowo ▪ zazwyczaj stosuje się 3 poziomy dawek o dużej rozpiętości (np.: 1/250, 1/50 i 1/5 LD50) ▪ w okresie podawania związku obserwuje się zwierzęta, jak w badaniu ostrym i 28-dniowym  OCENA DZIAŁANIA TERATOGENNEGO cd. ▪ podawanie zwykle z karmą, wodą pitną lub dożołądkowo w okresie organogenezy ▪ w ostatnim dniu przed porodem płody wyjmuje się przez cesarskie cięcie ▪ ocenia się: liczbę płodów, ich płeć, masę ciała, masę płodu z łożyskiem, długość ciemieniowo-siedzeniową ciała, długość ogona, zaburzenia rozwojowe (deformacje makroskopowe i deformacje szkieletu) ▪ u części samic nie wykonuje się cesarskiego cięcia - obserwowanie żywotności płodów normalnie urodzonych → (możliwość ujawnienia zmian uwidaczniających się w okresie rozwoju) – obserwacje prowadzi się przez 3 miesiące  TOKSYCZNOŚĆ REPRODUKCYJNA wpływ substancji chemicznych lub leków na normalne/prawidłowe rozmnażanie; negatywny wpływ na funkcje seksualne i płodność u dorosłych osobników obojga płci TOKSYCZNOŚĆ ROZOWJOWA dowolne niepożądane działanie na rozwój dzieci nienarodzonych, noworodków, niemowląt lub starszych dzieci po narażeniu na substancję toksyczną  CELE OCENY TOKSYCZNOŚCI REPRODUKCYJNEJ ustalenie czy narażenie ludzi na substancje chem. jest powiązane z reprodukcyjną toksycznością; określenie czy na podstawie informacji z badań na zwierzętach można przewidzieć, czy substancja spowoduje reprodukcyjną toksyczność u ludzi; ustalenie czy ciężarna kobieta jest potencjalnie bardziej podatna na toksyczność ogólną; określenie związku dozowania subst. chem. z reakcją dla wszelkich szkodliwych efektów na reprodukcję  OCENA TOKSYCZNEGO WPŁYWU NA PŁODNOŚĆ, ROZRODCZOŚĆ I POTOMSTWO wymagane jest prowadzenia doświadczeń wielogeneracyjnych Schemat badania wielopokoleniowego F0 – pokolenie Szczury linii „a" każdej generacji (F1a, F2a, wyjściowe F3a) usypia się po 3 tygodniach od porodu i F1a F1b poddaje badaniom anatomopatologicznym F2a F2b F3a F3b  OCENA TOKSYCZNEGO WPŁYWU NA PŁODNOŚĆ, ROZRODCZOŚĆ I POTOMSTWO cd. ▪ klasyczna metoda – Fitzhugha – eksperymenty na 3 pokoleniach szczurów (6 miotów – po 2 u każdej samicy); obecnie zaleca się testy jedno- lub dwupokoleniowe ▪ badanie wykonuje się w grupach (każda 10 samców i 20 samic) z 3 poziomami ekspozycji ustalonymi w badaniu toksyczności przewlekłej ▪ zwierzęta kojarzy się w obrębie grupy (po 2 samice na 1 samca) ▪ czas ekspozycji powinien obejmować przynajmniej jeden pełny cykl spermatogenezy (56 dni u samców myszy, 70 dni u szczurów) oraz dwa pełne cykle rui u samic KANCEROGENEZA CHEMICZNA  KANCEROGENY ksenobiotyki, które mogą wywołać zmiany metabolizmu i procesy różnicowania się komórek, działając genotoksycznie i epidenetycznie działanie gentotoksyczne - zdolność do wywoływania efektów toksycznych w postaci szkodliwych zmian dziedzicznych w DNA działanie epigenetyczne - działanie uszkadzające DNA komórek  CHEMICZNA KANCEROGENEZA proces, w którym czynniki chemiczne prowadzą do powstawania nowotworów poprzez indukcję zmian w materiale genetycznym komórek lub zakłócenie mechanizmów kontrolujących wzrost i podział komórek ▪ 80% chorób nowotworowych MOŻE BYĆ uwarunkowana CZYNNIKAMI ŚRODOWISKOWYMI ▪ przesłanki: wyniki badań na zwierzętach ▪ znaczenie naukowe: brak wystarczających dowodów z danych epidemiologicznych na ludziach  KANCEROGENEZA → POWSTAWANIE NOWOTWORU wieloetapowy proces zachodzący na poziomie DNA komórki, prowadzący do transformacji nowotworowej i do rozwoju nowotworu ▪ zależy od rodzaju nowotworu i tkanki w której zachodzi kancerogeneza ▪ przeciętny okres rozwoju guza o średnicy 1cm → ok. 5 lat ▪ dla niektórych nowotworów → miesiące, dla innych dziesiątki lat  NOWOTWÓR tkanka rozrastająca się nadmiernie i w sposób nieskoordynowany z pozostałymi tkankami ▪ nadmierna proliferacja utrzymuje się mimo wyeliminowania czynnika, który ją wywołał ▪ komórki nowotworowe tracą morfologiczne i biochemiczne właściwości  Teorie powstawania nowotworów ❑ teorie mutacji somatycznej związana z wieloetapowością kancerogenezy; zazwyczaj substancja promocyjna różni się od inicjującej, istnieją też pełne czynniki rakotwórcze (inicjatory i promotory) ❑ teoria delecji białek kontrolnych kancerogeny (WWA, barwniki azowe) wiążą się z białkami regulującymi wzrost komórek - po połączeniu z kancerogenem nie spełniają tej funkcji ❑ teoria wirusowa wirusy onkogenne (integracja mat. genet. wirusa z DNA komórki) – np. wirus HPV (wirus brodawczaka ludzkiego) - zwiększają ryzyko powstania raka szyjki macicy ❑ teoria chelatowa (metale) metal rakotwórczy może wyprzeć z chelatowego połączenia metal niezbędny dla komórki; może spowodować modyfikację genu KANCEROGENEZA → PROCES WIELOETAPOWY ▪ faza inicjacji ▪ faza promocji ▪ (faza inwersji) ▪ faza progresji KANCEROGENEZA cd. 1. FAZA INICJACJI ▪ pojawienie się pojedynczej mutacji ▪ może powstać spontanicznie lub pod wpływem kancerogenu 2. FAZA PROMOCJI ▪ wieloetapowy rozwój zmutowanego klonu komórkowego (mutacja nabyta w 1 fazie) ▪ główny mechanizm - zaburzenia ekspresji genów → zaburzenia procesów regulacyjnych komórki i zwiększona proliferacja KANCEROGENEZA cd. 3. (FAZA INWERSJI) ▪ powstawanie kolejnych mutacji w komórkach nowotworowych ▪ ujawnianie się zmian fenotypowych (→ inna morfologia komórek nowotworowych) 4. FAZA PROGRESJI ▪ etap nieodwracalny → powstanie nowotworu ▪ pojawianie się kolejnych zaburzeń molekularnych (→ głównie zmiany w kariotypie) ▪ „nakładanie się” uszkodzeń → klony zdolne do naciekania i tworzenia przerzutów KANCEROGENY = ZWIĄZKI RAKOTWÓRCZE związki/substancje chemiczne powodujące mutację materiału genetycznego przyczyniające się do transformacji nowotworowej prowadzące do rozwoju choroby nowotworowej ❑ kancerogeny dzieli się na 2 grupy: 1. związki rakotwórcze o udowodnionym działaniu rakotwórczym dla ludzi (dane z badań z udziałem ludzi) 2. związki rakotwórcze o prawdopodobnym działaniu rakotwórczym dla ludzi (dane z badań na zwierzętach) KLASYFIKACJA IARC GRUPA 1 Kancerogen GRUPA 2A Prawdopodobny kancerogen GRUPA 2B Przypuszczalny kancerogen GRUPA 3 Niesklasyfikowany GRUPA 4 Prawdopodobnie brak cech kancerogennych https://www.emfexplained.info/pol/?ID=25717  Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) wyróżnia 4 kategorie substancji rakotwórczych Grupa 1 czynniki rakotwórcze dla ludzi (wiadome lub domniemane działanie) 1A dowody przede wszystkim z danych dotyczących ludzi 1B dowody z badań przeprowadzonych na zwierzętach Grupa 2 czynniki prawdopodobnie rakotwórcze dla ludzi 2A wystarczający dowód z badań na zwierzętach - prawdopodobnie i ograniczony dowód z badań na ludziach 2B nie do końca wystarczający dowód z badań - przypuszczalnie na ludziach Grupa 3 nieklasyfikowalne pod względem rakotwórczym Grupa 4 prawdopodobnie nierakotwórcze ❑ Podział kancerogenów zależnie od wpływu na proces kancerogenezy: ▪ INICJATORY KANCEROGENEZY ▪ PROMOTORY KANCEROGENEZY ▪ PEŁNE KANCEROGENY ▪ zazwyczaj substancja promocyjna różni się od inicjującej proces nowotworowy ▪ istnieją pełne czynniki rakotwórcze - są inicjatorami i promotorami (np. promieniowanie jonizujące, WWA, RFT, wolne rodniki) ▪ promotorami mogą być substancje pochodzenia endogennego (m.in. estrogeny, cytokiny, inne), których zmiany stężenia mogą prowadzić do rozwinięcia się nowotworów ❑ Podział czynników kancerogennych zależnie od własności: ▪ PEŁNY KANCEROGEN (kancerogen właściwy) - ma zdolność inicjacji i promocji procesu nowotworowego ▪ PROMOTOR - związek, który nie ma zdolności inicjacji, ale jest aktywny w fazie promocji - związki wprowadzone wielokrotnie do organizmu w jednorazowej dawce, która nie ma działania rakotwórczego → wywołują rozwój guza PRZYKŁAD - estry forbolu (olej krotonowy), sacharyna, fenobarbital - mechanizm działania → wpływ na transdukcję sygnałów komórkowych - mechanizm epigenetyczny ❑ Podział czynników kancerogennych zależnie od własności cd. ▪ KOKANCEROGEN - nie ma własności rakotwórczych, lecz zwiększa działanie rakotwórcze kancerogenu np. alkohol dla palaczy tytoniu ▪ PROKANCEROGEN - metabolit, który ma własności rakotwórcze np. WWA (np. benzopiren), nitrozoaminy ❑ Podział związków rakotwórczych zależnie od budowy: ▪ zw. nieorganiczne np. sole As, Cr, Ni; azbest ▪ zw. organiczne np. benzen, 2-naftyloamina, benzydyna, chlorek winylu, WWA, nitrozoaminy ▪ subst. złożone np. sadza, smoła, oleje mineralne ▪ subst. naturalne np. aflatoksyny, estry forbolu, nitrozoaminy, mitomycyna C  CZYNNIKI RAKOTWÓRCZE chlorek winylu → rak wątroby → tlenek chloroetylenu nitrozaminy → działanie rakotwórcze, mutagenne, teratogenne i embriotoksyczne aflatoksyny → mutagenne, teratogenne, hepatotoksyczne i rak wątroby) dioksyny → guzy nowotworowe w wątrobie, płucach, tarczycy, ukł. limfatycznym CCl4, CHCl3 → rodnik trichlorometylowy → działanie rakotwórcze benzen → białaczki → rodnik fenoksylowy dioksan → rak nosogardzieli, skóry azbest → rak płuca aresen → nowotwory płuc i skóry ❑ Podział czynników rakotwórczych zależnie od mechanizmu działania cd.: ▪ KANCEROGENY GENEOTOKSYCZNE bezpośrednie – zw. org. reagujące z DNA (np. iperyt) pośrednie (prekancerogeny) – ich metabolity stanowią bezpośrednie kancerogeny reagujące z DNA (np. chlorek winylu, benz[a]piren – z dymu tytoniowego, aflatoksyna B – zgniłe orzechy) ▪ KANCEROGENY EPIGENETYCZNE hormony (np. estradiol) ksenobiot. immunosupresyjne (np. takrolimus) kokancerogeny (np. etanol) promotory (np. sacharyna) ❑ Mechanizmy genotoksyczne cd. ▪ kancerogeny genotoksyczne: bezpośrednie - oddziałują negatywnie z DNA już przed biotransformacją; elektrofilowe związki organiczne np. zw. alkilujące, iperyt azotowy, iperyt siarkowy, etylenoimina pośrednie - oddziałują negatywnie z DNA dopiero po biotransformacji do aktywnych metabolitów  metabolity są bezpośrednimi kancerogenami np. WWA, nitrozaminy, chlorek winylu, benzo[a]piren, 2-naftyloamina, aflatoksyna B1 ❑ Czynniki genotoksyczne Oddziaływanie kancerogenów z DNA: ▪ WWA - wysoki poziom (gł. benzopiren) → duża reaktywność ▪ zw. alkilujące – łatwo reagują z DNA (w ok. 12 miejscach) - elektrofilowy czynnik alkilujący atakuje nukleofilowe miejsca w zasadach purynowych, pirymidynowych, resztach kwasu fosforowego ▪ aminy i amidy aromatyczne – reaktywne metabolity biotransformacji – addukty z białkami i DNA ▪ interkalacja wiązanie niewielkich cząsteczek wewnątrz cząsteczek związków wielkocząsteczkowych (np. DNA) - np. trójpierścieniowe związki aromatyczne lub heteroaromatyczne ▪ rozerwanie/rozplecenie podwójnej nici DNA (z udziałem topoizomeraz) - uczestniczą w replikacji, katalizują r. - np. cytostatyki - pochodne kamptotecyny (irynotekan, topotekan) ▪ dimeryzacja - np. fotodimeryzacja pirymidyny - UV 290 nm, fizjolog. – starzenie się skóry ❑ Mechanizmy epigenetyczne dotyczy dziedziczenia niezwiązanego ze zmianami w sekwencji DNA głównie jest to zmiana ekspresji genów poprzez metylację DNA, modyfikację histonów i ekspresję miRNA może być zaburzone przez różne ksenobiotyki → kancerogeneza epigenetyczna PRZYKŁADY czynniki środowiskowe (pestycydy, gł. PCB, TCDD, DDT), jony metali (Ni, Be, Cr, Pb, Co, Mg), zw. w postaci stałej (azbest, krzemionka), immunosupresory (azapuryna i 6-merkaptopuryna) oraz promotory (np. fenobarbital) ❑ Czynniki epigenetyczne ▪ czynniki epigenetyczne - powodują zmiany w ekspresji genów sterujących przekazem sygnałów międzykomórkowych; nie wywołują zmian w sekwencji DNA, nie uszkadzają bezpośrednio DNA ▪ mechanizm działania zw. epigenetycznych - wpływ na metylację DNA, szczególnie obszaru cytozynowoguaninowego (CpG), większość nowotworów ma zaburzenia metylacji w obszarze CpG - fosforylacja lub acetylacja histonu (białka wiążącego DNA) PRZYKŁADY kancerogenów epigenetycznych: ▪ cytotoksyczne - BHA (butylowany hydroksyanizol) i BHT (butylowany hydroksytoluen) – zw. organiczne często występujące w kosmetykach ▪ promotory - estry forbolu, DDT, TCDD ▪ hormony - estradiol, DES (Dietylstilbestrol) ▪ immunosupresory - cyklosporyna, azatiopryna ▪ proliferatory peroksyomów - klofibrat, ftalany ▪ uszkodzenia narządowe - azbest, krzemionka  Dziękuję za uwagę W celu uzyskania szczegółowych informacji na temat prezentowanych treści proszę o przesłanie wiadomości na adres mailowy: [email protected]