Канцероген

Канцероген (от лат. cancer — рак и др.-греч. γεννάω — рождаю) — факторы окружающей среды, воздействие которых на организм человека или животного повышает вероятность возникновения злокачественных опухолей. Указанные факторы могут иметь химическую (различные химические вещества), физическую (ионизирующие излучения, ультрафиолетовые лучи), а также, в некоторых случаях биологическую (онкогенные вирусы, некоторые бактерии) природу; по оценкам онкологов, 80—90 % всех форм рака у человека представляет собой результат действия таких факторов.

По определению экспертов Всемирной организации здравоохранения, «канцероген — это агент, который в силу своих физических или химических свойств может вызвать необратимые изменения и повреждения в тех частях генетического аппарата, которые осуществляют контроль над соматическими клетками».

Классификация

Международное агентство по изучению рака ВОЗ выделило четыре группы веществ по их канцерогенным свойствам:

Международное агентство по изучению рака поместило в четвертую группу единственное вещество с доказанной неканцерогенностью — Капролактам

Химические канцерогены

Среди химических канцерогенов наиболее часто встречаемые следующие:

• Нитраты и нитриты. Нитриты поступают в организм с пищей (в небольших количествах они содержатся в злаках и корнеплодах, а также в мясопродуктах, куда их добавляют в качестве консервантов). Основной источник поступления в организм нитратов — овощи, выращенные в условиях чрезмерного применения азотных удобрений. Часть нитратов в процессе хранения пищевых продуктов или непосредственно в пищеварительном тракте может восстанавливаться до нитритов. Попадая в желудок, нитриты способны под действием желудочного сока превращаться в нитрозамины — вещества с широким спектром канцерогенного действия.
• Пищевые добавки. Некоторые пищевые добавки (например: Е123-Амарант (не путать с амарантом), Е121-Цитрусовый красный 2) являются доказанными канцерогенами и запрещены законодательством во многих странах.
• Полициклические ароматические углеводороды и их производные — образуются при сгорании бытового мусора, неполном сгорании нефтепродуктов и присутствуют в выхлопных газах автомобилей. Среди них встречаются чрезвычайно канцерогенные вещества, в сотни раз более опасные чем бензол. Некоторые могут образовываться при жарке пищи, перекаливании растительных масел.
• Бензпирены — образуются при жарке и при приготовлении пищи на вертеле. Их много в табачном дыме. Продукты пиролиза белков образуются при длительном нагреве мяса в духовке. Найдены также в продуктах пиролиза древесины и некоторых других органических продуктов.
• Пероксиды — образуются в прогорклых жирах и при сильном нагреве растительных масел.
• Афлатоксины — смертельно опасные микотоксины (подкласс поликетидов). Продуцируют эти токсины плесневые грибы — микромицеты нескольких видов рода Аспергилл (Aspergillus), в частности Aspergillus flavus (откуда и происходит название афлатоксинов) и Aspergillus parasiticus, которые произрастают и поражают зёрна, семена и плоды растений с высоким содержанием растительных масел и жирных кислот (например, на семенах арахиса, масличных культур) и других субстратах. Среди всех биологически производимых ядов афлатоксины являются самыми сильными гепатоканцерогенами из обнаруженных на сегодняшний день.
• Диоксины — хлорорганические соединения, образующиеся при сжигании бытового мусора.
• Винилхлорид — вещество является чрезвычайно огнеопасным и взрывоопасным. Продукты его горения токсичны. Оказывает на организм человека канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие.

• Бензол — токсичное и канцерогенное вещество. Пары бензола могут проникать через неповрежденную кожу. Если организм человека подвергается длительному воздействию бензола в малых концентрациях, последствия также могут быть очень серьёзными. В этом случае хроническое отравление бензолом может стать причиной лейкемии (рака крови) и анемии (недостатка гемоглобина в крови).
• Формальдегид — токсичен и оказывает сильное отрицательное воздействие на центральную нервную систему. Формальдегид внесён в список канцерогенных веществ ГН 1.1.725-98 в разделе «вероятно канцерогенные для человека», при этом доказана его канцерогенность для животных.
• Кадмий — кумулятивный яд (способен накапливаться в организме до опасных для здоровья количеств). Канцерогенен. Соединения кадмия ядовиты.
• Мышьяк — ядовитое и канцерогенное вещество. Все соединения мышьяка также ядовиты.
• Шестивалентный хром — является признанным канцерогеном при вдыхании.
• Никель — соединения никеля токсичны, канцерогенны, аллергенны, мутагенны.
• Асбест — среди канцерогенов стоит особняком. Его сложно отнести к химическим канцерогенам, которые, как правило, являются химически активными веществами. Канцерогенность асбеста, напротив, выражается в том, что живой организм не в состоянии избавиться от микроскопических, химически крайне инертных, частиц этого вещества.

Механизм действия химических канцерогенов

Большинство химических канцерогенов относятся к органическим соединениям, лишь небольшое число неорганических веществ обладают такой способностью. По Миллеру все канцерогены в той или иной степени являются электрофилами, которые легко взаимодействуют с нуклеофильными группами азотистых оснований нуклеиновых кислот, в частности ДНК, образуя с ними прочные ковалентные связи. Негативные действия со стороны канцерогенов проявляются в химической модификации нуклеиновой кислоты. Последствия такой модификации проявляются в невозможности правильного протекания процессов транскрипции и репликации ДНК, причина которого — образование ковалентно связанных с ней так называемых ДНК-аддуктов. Например, при репликации модифицированой ДНК, нуклеотиды которой связаны с канцерогеном, могут быть неправильно считаны ДНК-полимеразой, вследствие чего возникают мутации. Накопление большого количества мутаций в геноме приводят к трансформации нормальной клетки в опухолевую, что является основой канцерогенеза.

Химические канцерогены можно разделить на две большие группы:

• Генотоксические
• Негенотоксические

Генотоксические канцерогены — химические соединения, при взаимодействии которых с компонентами ДНК, могут возникать повреждения и мутации генома клетки. Мутации в свою очередь могут привести к процессам трансформации клеток, то есть к образованию опухолевых клеток.

Негенотоксические канцерогены — химические вещества, которые могут вызывать повреждения генома только в высоких концентрациях, при очень длительном и практически беспрерывном воздействии. Они вызывают бесконтрольную клеточную пролиферацию, тормозят апоптоз, нарушают взаимодействие между клетками (клеточную адгезию). Большинство негенотоксическиих канцерогенов — промоторы канцерогенеза, такие как: хлорорганические пестициды, гормоны, волокнистые материалы, асбест, в особенности его пыль.

По способу действия генотоксические канцерогены можно разделить на:

• прямые — вещества с высокой реакционной способностью, непосредственно образующие с ДНК ковалентно связанные аддукты (это алкилирующие и ацетилирующие вещества — N-нитрозилалкилмочевина (НАМ), эпоксиды (в особенности ПАУ), этиленимин и его производные, хлорэтиламин и др.).
• непрямые — малоактивные вещества, образующие ковалентно связанные ДНК-аддукты только после ферментативной активации, которая происходит с образованием высокоактивных электрофильных метаболитов, способных взаимодействовать с нуклеофильными группами ДНК (ПАУ и их производные).

• Химические канцерогены

• Афлатоксин B1 — сильнейший гепатоканцероген и смертельно опасный микотоксин.

• Бензол — сильный канцероген, обладает ярко выраженным миелотоксичным действием (поражает костный мозг), тем самым вызывая апластическую анемию, лейкозы и другие заболевания системы гемопоэза (кроветворения).

• Метилхолантрен — сильнейший канцероген, образуется в организме человека, в результате нарушения обмена холестерина. Вызывает аденокарциному предстательной железы.

• Окись этилена — обладает сильным алкилирующим действием на нуклеофильные группы молекулы ДНК, вызывает мутации.

• Винилхлорид — ядовитое и канцерогенное вещество. Поражает печень (вызывает ангиосаркому), лёгкие, ЦНС, систему гемопоэза и иммунную систему.

• Диметилнитрозамин — один из, наиболее распространнёных нитрозаминов, высокотоксичен, вызывает рак желудка , гепатоцеллюлярную карциному и необратимые повреждения печени.

• 2,3,7,8-Тетрахлородибензодиоксин или ТХДД — одно из самых чрезвычайно токсичных соединений антропогенного происхождения, обладает сильной канцерогенностью, мутаген, тератоген, снижает деятельность гемопоэтической, эндокринной, репродуктивной системы, иммуносупрессор. Вызывает злокачественные новообразования печени, крови и молочной железы.

• Этанол или этиловый спирт, в быту «спирт», проявляет канцерогенные и мутагенные свойства, является наркотическим веществом, подавляет деятельность ЦНС. Хроническое употребление алкоголя, содержащего большие концентрации этанола способствует увеличению риска возникновения злокачественных заболеваний органов ЖКТ, системы крови, нервной системы и головного мозга.

Физические канцерогены

Наиболее известные физические канцерогены — это различные виды ионизирующего излучения (α, β, γ излучение, рентгеновское x излучение, нейтронное излучение, протонное излучение, кластерная радиоактивность, потоки ионов, осколки деления), хотя они же применяются и для лечения онкологических заболеваний. Ультрафиолет полностью поглощается кожей, и потому может вызвать лишь меланому. Тогда как ионизирующее излучение, свободно проникающие внутрь организма, способны вызвать радиогенные опухоли любых тканей и органов организма (довольно часто кроветворных, вследствие высокой чувствительности).

Биологические канцерогены

Роль биологических факторов в канцерогенезе не столь велика, сколь у химических и физических факторов, но в этиологии некоторых злокачественных опухолей она весьма значительна. Так, до 25 % случаев возникновения первичного рака печени в странах Азии и Африки связывают с инфицированностью вирусом гепатита B. Около 300 000 случаев заболевания раком шейки матки в год и значительная доля случаев заболевания раком полового члена связывают с передаваемыми половым путём папилломавирусами (в первую очередь, типа HPV-16, HPV-18, HPV-33). Примерно 30—50 % случаев заболевания лимфомой Ходжкина ассоциируется с поражением человеческого организма вирусом Эпштейна—Барр.

В 1990-е годы получены убедительные данные о зависимости большинства разновидностей рака желудка от инфицированности бактерией Helicobacter pylori.