Chemické karcinogeny, mutagenní a teratogenní

látkyn I

Chemický karcinogen Látka schopná vyvolat vznik zhoubného nádoru Zhoubný nádor - nenormální nekontrolované množení buněk v některé části

těla, šíření nádorových buněk do jiných orgánů - metastázy látky s pozdním účinkem - po opakované nebo dlouhodobé expozici, dlouhá

doba latence, vliv celé řady dalších faktorů

Epidemiologická studie statistické vyhodnocení vztahu mezi expozicí dané látce a zvýšeným rizikem

vzniku nádorového onemocnění odpověď na otázku „Zvyšuje expozice dané látce statisticky významně riziko

vzniku nádoru“ - údaje o expozici (analýza pracovního prostředí, BET - analýza biologického materiálu exponovaných osob, apod.) a údaje o zdravotním stavu (registry)

Pokusy na zvířatech výhoda - expozice přesně definované látce nebo skupině látek nevýhoda - předpoklad přenositelnosti dat na člověka ne vždy pravdivý výpočet směrnicového faktoru (SF)

Klasifikace karcinogenůIARC (International Agency for Research on Cancer) - součást WHOTřída I - látka je karcinogenní pro člověka Třída IIA - látka je pravděpodobně karcinogenní pro člověkaTřída II B - látka je možná karcinogenní pro člověkaTřída III - látka není klasifikována jako možný karcinogenTřída IV - látka je pravděpodobně není karcinogenní

US EPA (United States Environmental Protection Agency)Kategorie A - lidský karcinogen Kategorie B1 - pravděpodobný lidský karcinogen - omezené studie na lidech Kategorie B2 - pravděpodobný lidský karcinogen - žádné studie na lidechKategorie C - možný lidský karcinogenKategorie D - není klasifikován jako karcinogenKategorie E - prokazatelně nekarcinogenní

Klasifikace karcinogenůNařízení vlády 258/2001 sb, příloha 2

Kategorie 1Látky o nichž je známo, že jsou karcinogenní pro člověka. Existuje průkazná souvislost mezi expozicí člověka látkou a vznikem rakoviny.

Kategorie 2Látky, na něž je třeba pohlížet, jako by byly karcinogenní pro člověka. Existují dostatečné důkazy dovolující závažný předpoklad, že expozice člověka látce může mít za následek vznik karcinomu, obvykle na základě:

- příslušných dlouhodobých studií na zvířatech,- jiných závažných informací

Kategorie 3Látky , které mohou u lidí vyvolat obavy vzhledem k možným karcinogenním účinkům, u kterých však jsou dostupné informace o karcinogenitě nedostačující pro uspokojivé posouzení. Existují některé důkazy na základě příslušných studií na zvířatech, nejsou však dostačující pro zařazení látky do kategorie 2.

Látky mutagenní (genotoxické) látky schopné vyvolat změnu ve struktuře nebo pořadí bází v DNA změna genetické informace

Změna genetické informace somatické buňky v embrionálním stádiu defektní vývoji některého orgánu nebo systému zánik jednotlivých buněk - porucha syntézy životně důležitých proteinů nádorové bujení - genotoxické karcinogeny změna fenotypu - nepřenáší se na další generace

Změna genetické informace gametické buňky (spermie, vajíčko) smrt gamet - reprodukční toxicita abnormální vývoj plodu - vývojová toxicita změna genotypu - přenáší se na další generace

Mě už chytli mockrát, ale vždycky mě zase hodili nazpátek

Krátkodobé (screeningové) testy mutagenity

Amesův test

• využívají se histidin auxotrofní kmeny Salmonela typhimurium, které se nejsou schopné množit bez přítomnosti histidinu

• působením mutagenní látky (metabolitu) dojde ke zpětné mutaci a mutanti jsou schopni histidin syntetizovat - množí se bez vnějšího zdroje histidinu, na misce narůstají kolonie

• v případě, že testovaná látka není mutagenní, auxotrofní kmen spotřebuje vnější zásobu histidinu a postupně vyhyne

• rychlý levný test, výsledky ne vždy plně přenositelné na člověka

Reverzní testy

• využití zpětných mutací (reverze)• působením známého mutagenu nejprve vytvoříme bakteriální kmen, který není

schopen syntetizovat některý pro život nezbytný metabolit (auxotrofní bakterie)• tento auxotrofní kmen pak použijeme k testování mutagenity sledované látky

DNA - strukturaZákladním stavebním kamenem DNA je NUKLEOTID, jehož stavebními prvky jsou dusíkatá báze, cukr (pentóza) a zbytky kyseliny fosforečné Dusíkaté báze se spojují do párů A-T a C-G

DNA - funkce

DNA

RNA

Protein

Transkripce

Translace

Replikace

Enzym helikáza rozplete úsek dvoušroubovice o délce 1 000 nukleotidů

Enzym DNA polymeráza ke každému z nukleotidů starého řetězce připojí příslušný nukleotid nového řetězce

Enzym DNA ligáza připojí poslední úsek nového řetězce k předchozímu, DNA helikáza rozplete další část starého řetězce

DNA - replikace

Kódující řetězec

RNA polymeráza

RNA - DNA hybridní helix

mRNA

DNA - TranskripcePřepis DNA na mRNA - enzym RNA polymeráza

párování: DNA A T C G

m RNA U A G C

DNA - translace mRNA (messenger) - nese „plán“ proteinu tRNA (transfer) - doprava aminokyselin do ribozómu

Aminokyselina

Narůstající polypeptidový

řetězec

Antikodon - trojice bází kompatibilní s

bázemi kodonu

Kodon

Úseky DNA (trojice bází) kódující příslušnou aminokyselinu v polypeptidovém řetězci (Triplety)

Triplet

Sekvence bází přepsané do mRNA (Kodony)

Kodon

Trojice bází tRNA odpovídající trojici bází kodonu (Antikodon)

Aminokyseliny odpovídající trojici bází antikodonu

Molekula DNA

Genová exprese (cesta od genu k proteinu)

Genové mutaceBodové mutace - záměna jedné nebo malého počtu bází

(substituce, inserce a delece)

Transpozice - změna polohy celého genu

Chromozomové aberace

Numerické - změna v počtu chromozomů

Strukturní - změna ve struktuře chromozomů

Genové mutace

Normální sada chromozomů

Onemocnění spojená s chromozómovými aberacemi

Chromozómové aberace

Karcinogeny

Genotoxické (mutageny)• reagují přímo s DNA (vliv na transkripci a replikaci) nebo ovlivňují genovou expresi ve fázi

translace

Přímé - nevyžadují metabolickou aktivaciNepřímé - vyžadují metabolickou aktivaci

Epigenetické• nereagují s DNA, přímý vliv na enzymatický, hormonální nebo imunitní systém• pozitivní výsledky testů na zvířatech, negativní při Amesově testu • velmi často působí spíše jako promotory karcinogeneze• Azbest - vlákna SiO2

• Estrogen• Cyklosporin A - imunosupresivní látka

Dose-responseDose-response

DOSE

linear,no threshold

non-linear,threshold

Effect

Dávka - účinekD

ávka

Účinek

Nelineární průběhJe práh účinku

Lineární průběhNení práh účinku

Epigenetický karcinogenGenotoxický karcinogen

Mechanismus účinku genotoxického karcinogenu

Faktory ovlivňující vznik nádoru

Nepřímý karcinogen

MetabolizaceCYP 450

Aktivovaný karcinogenElektrofyl (AK+)

Konjugační reakceVznik glukuronidů

Exkrece

Přímý karcinogenAlkylační činidlo

Kovalentní vazba s nukleofylembáze DNA, RNA, protein

Oprava DNAPřirozené reparační

mechanismy

Vznik mutace

Aktivace onkogenuInaktivace tumor - supresorového genu

Změna v regulaci buněčného dělení

Další mutace

Intervence imunitního systému

Růst tumoru

Induktory enzymů

Inhibitory enzymůAntioxidanty

???PromotoryEpigenetické karcinogeny

Metabolická aktivace prekarcinogenu

IniciaceProm

oce

Růst tumoru Promotory,Epigenetickékarcinogeny

Promoce

Hromadění změn v genetické informaci vedoucí k dalšímu zvýšení rychlosti

množení buněk, růst buněk se vymyká zpod kontroly regulačních mechanismů,

selektivní množení klonů silně rezistentních vůči kontrolním mechanismům

Progrese

Uvolňování agresivních buněk z prvotního novotvaru, zakládání nových ložisek nekontrolovaného bujení (Metastázy)

Maligní konverze