第八章 外源化学物致癌
作用
chemical carcinogenesis
卫生毒理学教研室
2004.5
? 1775年 —— 英国 Pott 阴囊癌
? 1895年 —— 德国 Rehn 职业性膀胱癌
? 1915年 —— 日本山极和市川 试验性皮肤癌
? 1922年 —— 英国 Kennway 动物皮肤癌
? 1945年 —— 英国 Case 职业性膀胱癌
? 肿瘤 指有分裂潜能的细胞受致癌因素的作用
后发生恶性转化和克隆性增生所形成的新生
物，在人体任何部位、任何组织都可以发生
肿瘤。
? 化学致癌作用 (chemical carcinogenesis)
是指化学物质引起正常细胞发生恶性转化并
发展成肿瘤的过程。
? 化学致癌物 (chemical carcinogen)是指具
有化学致癌作用的化学物质。
? 第一节 化学致癌机制
? 第二节 化学致癌物的分类
? 第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第一节 化学致癌机制
? 一、化学致癌作用 —— 多因素、多基因参与的
多阶段过程
? 致癌过程有多个与癌肿有关的基因参与
? 不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一
种肿瘤在不同地区所见的遗传变化是不同的
? 多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用
? 个体的不同遗传背景对肿瘤的发生发展有重要影响
? 二、与致癌作用有关的代谢活化与灭活,
前致癌物 近致癌物 终致癌物
Precarcinogens proximate carcinogens ultimate carcinogens
第一节 化学致癌机制
? 三、化学致癌作用的分子机制,
? （一） DNA加合物,
? （二） DNA修复与致癌过程,
? （三）癌基因、原癌基因和抑癌基因,
? 1、癌基因（ oncogene）和原癌基因（ proto-
oncogene）,
? 2、抑癌基因（ anti-oncogene）
? （四）基因表达调控异常与肿瘤的发生,
第一节 化学致癌机制
? 四、化学致癌过程,
? 引发阶段 促长阶段 进展阶段
（ initiation） （ promotion）（ progression）
第一节 化学致癌机制
第一节 化学致癌机制
前致癌物
终致癌物
细胞含错
配碱基
细胞死亡
不分化的癌
分化的肿瘤
致癌物 -DNA加
合物
引发的细胞 正常细胞
活化
转移
DNA结合
修复
DNA复制
错配修复失败
DNA修复
促长
进展
第二节 化学致癌物的分类
? IARC将化学物对人类致癌性资料 (流行病学调查和病例报
告 )和对实验动物致癌性资料分为四级（ 2002,878）,
? 组 1,对人类是致癌物 。 对人类致癌性证据充分者属于本
组 。 87
? 组 2,对人类是很可能或可能致癌物 。 又分为两组, 即组
2A和组 2B。
? 组 2A,对人类很可能 (probably)是致癌物, 指对人
类致癌性证据有限, 对实验动物致癌性证据充分 。 63
? 组 2B,对人类是可能 (possible)致癌物, 指对人类
致癌性证据有限, 对实验动物致癌性证据并不充分；或
指对人类致癌性证据不足, 对实验动物致癌性证据充分 。234
? 组 3,现有的证据不能对人类致癌性进行分类 。 493
? 组 4,对人类可能是非致癌物 。 1
? 根据致癌机制分类
? 1.genotoxic carcinogens
? 直接致癌物
? 间接致癌物
? 无机致癌物
? 2.non- genotoxic carcinogens
? 促长剂 ● 激素调控剂
? 细胞毒剂 ● 过氧化物酶体增殖剂
? 免疫抑制剂 ● 固态物质
? 3.未分类,美舍吡伦
第二节 化学致癌物的分类
? 一、用于致癌物筛选的短期试验
? （一）致突变试验,
? ①基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验
(Ames试验 );
? ② 染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析，小
鼠骨髓微核试验，大鼠骨髓染色体畸变试验 ;
? ③ 原发性 DNA损伤,DNA加合物，链断裂,DNA修
复诱导 (细菌 SOS反应，大鼠肝 UDS诱导 ),SCE试验；
? ④体外细胞转化：叙利亚地鼠胚胎细胞,Balb/c
3T3细胞。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 一、用于致癌物筛选的短期试验,
? （二）哺乳动物短期致癌试验,
哺乳动物短期致癌试验又称为有限体内试验, 指时间有限 (数
月 ),靶器官有限 。 较受重视的短期致癌试验有下列四种,
? 1,小鼠皮肤肿瘤诱发试验,于小鼠皮肤局部连续涂抹受试物,
以观察皮肤乳头瘤和癌的发生, 一般 20周可结束实验, 较敏感的小鼠
为 SENCAR小鼠 。 此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活
性 。 典型的引发剂为致癌性多环芳烃, 促长剂为佛波醇酯 (TPA)。
? 2,小鼠肺瘤诱发试验,染毒途径常用腹腔注射，也可灌胃或吸
入，一般 30周可结束实验，观察肺肿瘤的发生。较敏感的小鼠为 A系
小鼠。此试验也可设计 )b检测受试物的引发活性或促长活性。典型的
引发剂为乌拉坦，促长剂为二丁基经基甲苯 (BHT)。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 3,大鼠肝转化灶诱发试验 。
? 对大鼠进行肝大部切除术后, 给以受试物, 一般可在 8～ 14周
结束实验, 观察肝转化灶生成 。 肝转化灶是癌前病变, 有 γ-谷
氨酰转肽酶活性升高, G6P酶和 ATP酶活性降低, 以及铁摄取
能力降低 。 转化灶可用组织化学或免疫化学方法鉴定 。 此试验
也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性 。 典型的引发剂
为二乙基亚硝胺 (DEN),促长剂为苯巴比妥 (PB)。
? 4,雌性大鼠乳腺癌诱发试验, 一般可用 SD大鼠 (或
Wistar大鼠 ),实验周期为 6个月 。
? 此四个试验不是成组试验, 应根据受试物的特点
选择使用 。 此四个试验任一试验得到阳性结果的意义
与长期动物致癌试验相似, 但阴性结果并不能排除受
试物的致癌性 。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 一、用于致癌物筛选的短期试验,
? （二）哺乳动物短期致癌试验,
? 何时应考虑进行致癌性评价,
? ①人体可能长期暴露于该化学物；
? ②该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；
? ③反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变。
? 如在 3种遗传毒理学短期试验均得到阳性结果，可预测
为遗传毒性致癌物；如在 3种遗传毒理学短期试验均得
到阴性结果，可预测为非遗传毒性非致癌物；如经 5种
遗传毒理学短期试验仍不能预测其致癌性的化学品，应
优先进行哺乳动物致癌试验。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? ICH(1995)根据已知的危险因素、拟定的适应症和用药时间，
提出下列进行新药致癌性研究的范围，避免不必要的试验。
? ①临床上连续应用 6个月以上的药品；对慢性或复发性疾病
需间断性长期反复治疗的药品；造成长期暴露的给药系统。
? ②已知属于对人具有潜在致癌性的同类化合物；构效关系提
示具有致癌危险性的物质 3长期毒性试验发现癌前病变 3原
型或代谢产物在组织内长期蓄积，引起局部组织反应或其他
病理生理反应的物质。
? ③具有遗传毒性的物质往往具有致癌性，如拟长期使用，应
进行慢性毒性试验 (1年 )，检测早期致癌反应。
? ④拟用于病人预期寿命少于 3年的药品不必进行致癌试验，
如肿瘤治疗药等。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? ⑤ 局部使用吸收很差的药物不必进行经口致癌试验。
? ⑥已具有致癌性资料的药物的各种酸、碱、盐应提供
其在药物动力学、药效学或安全性方面没有明显改变的
证据，对于酯和复杂的衍生物在确定是否需要进行致癌
试验时也应有类似的资料，并应个案讨论。
? ⑦基本作为替代治疗的内源性物质不需要进行致癌试
验。但对生物技术制品，下列情况可考虑进行致癌试验：
生物学作用明显不同于天然相应物质的制品；结构明显
不同于天然相应物质的制品；在人体引起局部或全身浓
度明显增加的制品。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 二、哺乳动物长期致癌试验,
? （一）试验动物
? 物种和品系：要求用两种实验动物，常规选用大鼠和
小鼠，也可用仓鼠。啮齿类动物对多数致癌物易感性
较高，寿命相对较短，费用也较低，生理和病理学资
料较完备，因此使用最广泛。在选择品系时应选择较
敏感、自发肿瘤率低、生活力强及寿命较长的品系。
? 性别：为接近人类情况，应使用同等数量的雌雄两种
性别的动物。
? 年龄：使用刚断乳的动物，以保证有足够长的染毒和
发生癌症的时间，而且幼年动物解毒酶及免疫系统尚
未完善，对致癌作用比较敏感。
? （二）剂量选择和动物数量
? 致癌试验一般设三个试验组。
? 美国 NCI推荐以最大耐受剂量 (MTD)为高剂量。最大耐受
剂量是由 90天毒性试验来确定的，此剂量应使动物体重
减轻不超过对照组的 10％，并且不引起死亡及导致缩短
寿命的中毒症状或病理损伤。
? ICH(1995)提出，高剂量选择可以根据：①毒性终点，
即最大耐受剂量 (MTD);② 药代动力学终点，啮齿动物血
浆 AUC(时量曲线下面积 )为人的 25倍；③选择吸收饱和
剂量 ;④ 药效学终点，不应产生生理学和内稳态紊乱 ;⑤ 最
大可行剂量，受试物在饲料中最高含量为 5％。限制剂量
为 1500mg／ (kg体重 ·d)。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （二）剂量选择和动物数量
? 中及低剂量组则按等比级数下推，如分别为上一个剂量
水平的 1/2或 1/3。低剂量组应不影响动物的正常生长、
发育和寿命，即不产生任何毒性效应。但低剂量组应高
于人的接触剂量，一般不低于高剂量的 10％。中剂量组
介于高、低剂量之间，如有可能按受试物的毒物动力学
性质来确定。对照组除不给受试物外，其他条件均与试
验组相同。
? 同时应设阴性 (溶剂或赋形剂 )对照组。必要时可设阳性
对照组，阳性致癌物最好与受试物的化学结构相近。
? 动物数量,每组至少有雌雄各 50只动物，希望在出
现第一个肿瘤时，每组还有不少于 25只动物。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （三）染毒途径
? 经口染毒是将受试物给予实验动物的常用途径，一
般把受试物掺人饲料或饮水中连续给予动物 (5～ 7天
/周 )。若掺入后的适口性不良，可用灌胃法。掺入
浓度要定期监测，观察其均匀性和稳定性，掺入的
浓度一般不超过 5％。
? 经皮染毒，涂敷受试物的面积一般不少于动物体表
总面积的 10％。必须保证受试物与皮肤良好接触，
并防止动物舔食。每天涂抹一次，每周 3～ 7次。
? 吸入染毒，每天染毒 4小时，每周 5～ 7天。染毒柜内
受试物浓度应定期或连续监测，其分布应均匀、恒
定。
? 其他注射途径可根据需要采用。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （四）试验期限
? ICH(1997)建议参考下面几条准则,
? (1)一般情况下，试验期限小鼠和仓鼠应为 18个月，大鼠为 24个月；
然而对于某些生命期较长或自发肿瘤率低的动物品系，小鼠和仓鼠可
持续 24个月，大鼠可持续 30个月。
? (2)当最低剂量组或对照组存活的动物只有 25％时，也可以结束试验，
对于有明显性别差异的试验，则试验结束的时间对不同的性别应有所
不同，在某种情况下因明显的毒性作用，只造成高剂量组动物过早死
亡，此时不应结束试验。
? 一个合格的阴性对照试验应符合下列标准,
? ①因自溶、同类自食，或因管理问题所造成的动物损失在任何一
组都不能高于 10％。
? ②小鼠和仓鼠在 18个月，大鼠在 24个月时各组存活的动物不能
少于 50％。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （五）观察和结果分析
? 1．一般观察 每天观察受试动物一次，主要观察其外
表、活动、摄食情况等。在实验最初三个月每周称体重一
次，以后每两周称体重一次。经饲料或饮水给以受试物时，
应记录食物消耗量或饮水量，以计算受试物的摄入量。观
察时要注意有无肿瘤出现、肿瘤出现时间及死亡时间。老
年动物多病易死，应加强巡视，防止动物死亡后未及时刻
验，发生尸体组织自溶。
? 2．病理检查 动物自然死亡或处死后必须及时进行病理
检查，包括肉眼和组织切片检查。组织切片检查应包括已
出现肿瘤或可疑肿瘤的器官和肉眼检查有明显病变的器官，
应注意观察癌前病变。通过病理检查确定肿瘤的性质和靶
器官。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （五）观察和结果分析
? 3．结果分析 统计各种肿瘤的数量 (包括良性和恶性肿
瘤 )及任何少见的肿瘤、患肿瘤的动物数、每只动物的
肿瘤数及肿瘤潜伏期。
肿瘤发生率 (％ )＝ (实验结束时患肿瘤动物总数 /有效动物
总数 )× 100％
? 式中，有效动物总数指最早发现肿瘤时存活动物总
数。肿瘤潜伏期即从摄入受试物起到发现肿瘤的时间，
因为内脏肿瘤不易觉察，通常将肿瘤引起该动物死亡的
时间定为发生肿瘤的时间。应对试验结果进行仔细的统
计学分析，并研究剂量 — 反应关系。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 致癌试验阳性的判定标准 [WHO(1969)],
? (1)对于对照组也出现的一种或数种肿瘤，试验组肿瘤发
生率增加；
? (2)试验组发生对照组没有的肿瘤类型；
? (3)试验组肿瘤发生早于对照组；
? (4)与对照组比较，试验组每个动物的平均肿瘤数增加。
? 在进行试验的两个物种两种性别动物中，有一种结果
为阳性，即认为该受试物有致癌性。两个物种两种性别动
物试验结果均为阴性时，方能认为未观察到致癌作用。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 结果报告,
? 应着重报告发现肿瘤的部位、数量、性质、癌前病变，以
及其他毒性效应；
? 应报告剂量 — 反应关系及统计学分析结果。
? 如在动物组织中观察到良性和恶性肿瘤，并有良性肿瘤向
恶性化进展的证据，在进行统计学分析之前将良性和恶性
肿瘤合并是适宜的，但仍希望分别对良性和恶性肿瘤分别
进行统计学处理。
? 评价该试验不同剂量良性肿瘤和恶性肿瘤的相对数量可有
助于确定该受试动物对受试物的剂量反应关系。另一方面，
如果仅观察到良性肿瘤，并无恶性化进展的证据，则将此
受试物认为是致癌物是不适宜的，此仅提示在该试验条件
下需要进一步研究。
? 三、人群流行病学观察,
? （一）接触标记
? （二）生物效应标记
? （三）敏感性标记
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 四、转基因小鼠在致癌作用的研究
? 1．转癌基因小鼠。 与转录启动子连接的癌基因转入
后可直接在某些特定的组织中高效表达，使该组织细
胞处于引发状态，这类转基因动物是研究化学物致癌
作用的敏感体系。携带癌基因的转基因动物可用于致
癌试验，试验周期仅 3个月左右，有希望发展成代替
长期动物致癌试验的试验系统。这些携带有癌基因的
转基因动物，可用来研究外源化学物与肿瘤相关基因
的作用及外源化学物在致癌不同阶段中的作用机制。
以各种组织特异性的促长剂处理转入不同癌基因的小
鼠，可为致癌过程的研究提供新线索。
? 四、转基因小鼠在致癌作用的研究,
? 2．肿瘤抑制基因敲除小鼠。 在 P53-/-小鼠，肿瘤 (特别是
淋巴肉瘤 )的发生比正常小鼠 (P53+/+)增加而且提前。由
于 P53-/-小鼠的肿瘤发生具有组织特异性，进一步研究这
些肿瘤的遗传学基础有助于鉴定 P53基因的功能。而半
合子小鼠 (P53+/-)在出生后 6个月内自发癌发生率低，但
在之后发生淋巴瘤和软组织肉瘤，其中大部分丢失 P53
野生型等位基因。这种小鼠对遗传毒性致癌物敏感性并
不增加。这种半合子小鼠也可用于鉴定致癌过程中的协
作基因。而且缺 P53小鼠加速形成恶性肿瘤，提示此基
因主要在进展阶段起作用。 P53在肿瘤发生中的作用有
待进一步研究。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 四、转基因小鼠在致癌作用的研究,
? 3．转穿梭质粒的转基因动物小鼠,转入带有报告
基因的穿梭载体，是研究体内基因突变的转基因
动物模型。常用的靶基因如 lacI,lacZ可通过噬菌
体体外包装等方法，从小鼠基因组内回收，再在
大肠杆菌内检测靶基因突变，可为研究不同器官
基因的自发突变和诱发突变的分子机制提供有效
的方法 。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
作用
chemical carcinogenesis
卫生毒理学教研室
2004.5
? 1775年 —— 英国 Pott 阴囊癌
? 1895年 —— 德国 Rehn 职业性膀胱癌
? 1915年 —— 日本山极和市川 试验性皮肤癌
? 1922年 —— 英国 Kennway 动物皮肤癌
? 1945年 —— 英国 Case 职业性膀胱癌
? 肿瘤 指有分裂潜能的细胞受致癌因素的作用
后发生恶性转化和克隆性增生所形成的新生
物，在人体任何部位、任何组织都可以发生
肿瘤。
? 化学致癌作用 (chemical carcinogenesis)
是指化学物质引起正常细胞发生恶性转化并
发展成肿瘤的过程。
? 化学致癌物 (chemical carcinogen)是指具
有化学致癌作用的化学物质。
? 第一节 化学致癌机制
? 第二节 化学致癌物的分类
? 第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第一节 化学致癌机制
? 一、化学致癌作用 —— 多因素、多基因参与的
多阶段过程
? 致癌过程有多个与癌肿有关的基因参与
? 不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一
种肿瘤在不同地区所见的遗传变化是不同的
? 多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用
? 个体的不同遗传背景对肿瘤的发生发展有重要影响
? 二、与致癌作用有关的代谢活化与灭活,
前致癌物 近致癌物 终致癌物
Precarcinogens proximate carcinogens ultimate carcinogens
第一节 化学致癌机制
? 三、化学致癌作用的分子机制,
? （一） DNA加合物,
? （二） DNA修复与致癌过程,
? （三）癌基因、原癌基因和抑癌基因,
? 1、癌基因（ oncogene）和原癌基因（ proto-
oncogene）,
? 2、抑癌基因（ anti-oncogene）
? （四）基因表达调控异常与肿瘤的发生,
第一节 化学致癌机制
? 四、化学致癌过程,
? 引发阶段 促长阶段 进展阶段
（ initiation） （ promotion）（ progression）
第一节 化学致癌机制
第一节 化学致癌机制
前致癌物
终致癌物
细胞含错
配碱基
细胞死亡
不分化的癌
分化的肿瘤
致癌物 -DNA加
合物
引发的细胞 正常细胞
活化
转移
DNA结合
修复
DNA复制
错配修复失败
DNA修复
促长
进展
第二节 化学致癌物的分类
? IARC将化学物对人类致癌性资料 (流行病学调查和病例报
告 )和对实验动物致癌性资料分为四级（ 2002,878）,
? 组 1,对人类是致癌物 。 对人类致癌性证据充分者属于本
组 。 87
? 组 2,对人类是很可能或可能致癌物 。 又分为两组, 即组
2A和组 2B。
? 组 2A,对人类很可能 (probably)是致癌物, 指对人
类致癌性证据有限, 对实验动物致癌性证据充分 。 63
? 组 2B,对人类是可能 (possible)致癌物, 指对人类
致癌性证据有限, 对实验动物致癌性证据并不充分；或
指对人类致癌性证据不足, 对实验动物致癌性证据充分 。234
? 组 3,现有的证据不能对人类致癌性进行分类 。 493
? 组 4,对人类可能是非致癌物 。 1
? 根据致癌机制分类
? 1.genotoxic carcinogens
? 直接致癌物
? 间接致癌物
? 无机致癌物
? 2.non- genotoxic carcinogens
? 促长剂 ● 激素调控剂
? 细胞毒剂 ● 过氧化物酶体增殖剂
? 免疫抑制剂 ● 固态物质
? 3.未分类,美舍吡伦
第二节 化学致癌物的分类
? 一、用于致癌物筛选的短期试验
? （一）致突变试验,
? ①基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验
(Ames试验 );
? ② 染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析，小
鼠骨髓微核试验，大鼠骨髓染色体畸变试验 ;
? ③ 原发性 DNA损伤,DNA加合物，链断裂,DNA修
复诱导 (细菌 SOS反应，大鼠肝 UDS诱导 ),SCE试验；
? ④体外细胞转化：叙利亚地鼠胚胎细胞,Balb/c
3T3细胞。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 一、用于致癌物筛选的短期试验,
? （二）哺乳动物短期致癌试验,
哺乳动物短期致癌试验又称为有限体内试验, 指时间有限 (数
月 ),靶器官有限 。 较受重视的短期致癌试验有下列四种,
? 1,小鼠皮肤肿瘤诱发试验,于小鼠皮肤局部连续涂抹受试物,
以观察皮肤乳头瘤和癌的发生, 一般 20周可结束实验, 较敏感的小鼠
为 SENCAR小鼠 。 此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活
性 。 典型的引发剂为致癌性多环芳烃, 促长剂为佛波醇酯 (TPA)。
? 2,小鼠肺瘤诱发试验,染毒途径常用腹腔注射，也可灌胃或吸
入，一般 30周可结束实验，观察肺肿瘤的发生。较敏感的小鼠为 A系
小鼠。此试验也可设计 )b检测受试物的引发活性或促长活性。典型的
引发剂为乌拉坦，促长剂为二丁基经基甲苯 (BHT)。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 3,大鼠肝转化灶诱发试验 。
? 对大鼠进行肝大部切除术后, 给以受试物, 一般可在 8～ 14周
结束实验, 观察肝转化灶生成 。 肝转化灶是癌前病变, 有 γ-谷
氨酰转肽酶活性升高, G6P酶和 ATP酶活性降低, 以及铁摄取
能力降低 。 转化灶可用组织化学或免疫化学方法鉴定 。 此试验
也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性 。 典型的引发剂
为二乙基亚硝胺 (DEN),促长剂为苯巴比妥 (PB)。
? 4,雌性大鼠乳腺癌诱发试验, 一般可用 SD大鼠 (或
Wistar大鼠 ),实验周期为 6个月 。
? 此四个试验不是成组试验, 应根据受试物的特点
选择使用 。 此四个试验任一试验得到阳性结果的意义
与长期动物致癌试验相似, 但阴性结果并不能排除受
试物的致癌性 。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 一、用于致癌物筛选的短期试验,
? （二）哺乳动物短期致癌试验,
? 何时应考虑进行致癌性评价,
? ①人体可能长期暴露于该化学物；
? ②该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；
? ③反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变。
? 如在 3种遗传毒理学短期试验均得到阳性结果，可预测
为遗传毒性致癌物；如在 3种遗传毒理学短期试验均得
到阴性结果，可预测为非遗传毒性非致癌物；如经 5种
遗传毒理学短期试验仍不能预测其致癌性的化学品，应
优先进行哺乳动物致癌试验。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? ICH(1995)根据已知的危险因素、拟定的适应症和用药时间，
提出下列进行新药致癌性研究的范围，避免不必要的试验。
? ①临床上连续应用 6个月以上的药品；对慢性或复发性疾病
需间断性长期反复治疗的药品；造成长期暴露的给药系统。
? ②已知属于对人具有潜在致癌性的同类化合物；构效关系提
示具有致癌危险性的物质 3长期毒性试验发现癌前病变 3原
型或代谢产物在组织内长期蓄积，引起局部组织反应或其他
病理生理反应的物质。
? ③具有遗传毒性的物质往往具有致癌性，如拟长期使用，应
进行慢性毒性试验 (1年 )，检测早期致癌反应。
? ④拟用于病人预期寿命少于 3年的药品不必进行致癌试验，
如肿瘤治疗药等。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? ⑤ 局部使用吸收很差的药物不必进行经口致癌试验。
? ⑥已具有致癌性资料的药物的各种酸、碱、盐应提供
其在药物动力学、药效学或安全性方面没有明显改变的
证据，对于酯和复杂的衍生物在确定是否需要进行致癌
试验时也应有类似的资料，并应个案讨论。
? ⑦基本作为替代治疗的内源性物质不需要进行致癌试
验。但对生物技术制品，下列情况可考虑进行致癌试验：
生物学作用明显不同于天然相应物质的制品；结构明显
不同于天然相应物质的制品；在人体引起局部或全身浓
度明显增加的制品。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 二、哺乳动物长期致癌试验,
? （一）试验动物
? 物种和品系：要求用两种实验动物，常规选用大鼠和
小鼠，也可用仓鼠。啮齿类动物对多数致癌物易感性
较高，寿命相对较短，费用也较低，生理和病理学资
料较完备，因此使用最广泛。在选择品系时应选择较
敏感、自发肿瘤率低、生活力强及寿命较长的品系。
? 性别：为接近人类情况，应使用同等数量的雌雄两种
性别的动物。
? 年龄：使用刚断乳的动物，以保证有足够长的染毒和
发生癌症的时间，而且幼年动物解毒酶及免疫系统尚
未完善，对致癌作用比较敏感。
? （二）剂量选择和动物数量
? 致癌试验一般设三个试验组。
? 美国 NCI推荐以最大耐受剂量 (MTD)为高剂量。最大耐受
剂量是由 90天毒性试验来确定的，此剂量应使动物体重
减轻不超过对照组的 10％，并且不引起死亡及导致缩短
寿命的中毒症状或病理损伤。
? ICH(1995)提出，高剂量选择可以根据：①毒性终点，
即最大耐受剂量 (MTD);② 药代动力学终点，啮齿动物血
浆 AUC(时量曲线下面积 )为人的 25倍；③选择吸收饱和
剂量 ;④ 药效学终点，不应产生生理学和内稳态紊乱 ;⑤ 最
大可行剂量，受试物在饲料中最高含量为 5％。限制剂量
为 1500mg／ (kg体重 ·d)。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （二）剂量选择和动物数量
? 中及低剂量组则按等比级数下推，如分别为上一个剂量
水平的 1/2或 1/3。低剂量组应不影响动物的正常生长、
发育和寿命，即不产生任何毒性效应。但低剂量组应高
于人的接触剂量，一般不低于高剂量的 10％。中剂量组
介于高、低剂量之间，如有可能按受试物的毒物动力学
性质来确定。对照组除不给受试物外，其他条件均与试
验组相同。
? 同时应设阴性 (溶剂或赋形剂 )对照组。必要时可设阳性
对照组，阳性致癌物最好与受试物的化学结构相近。
? 动物数量,每组至少有雌雄各 50只动物，希望在出
现第一个肿瘤时，每组还有不少于 25只动物。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （三）染毒途径
? 经口染毒是将受试物给予实验动物的常用途径，一
般把受试物掺人饲料或饮水中连续给予动物 (5～ 7天
/周 )。若掺入后的适口性不良，可用灌胃法。掺入
浓度要定期监测，观察其均匀性和稳定性，掺入的
浓度一般不超过 5％。
? 经皮染毒，涂敷受试物的面积一般不少于动物体表
总面积的 10％。必须保证受试物与皮肤良好接触，
并防止动物舔食。每天涂抹一次，每周 3～ 7次。
? 吸入染毒，每天染毒 4小时，每周 5～ 7天。染毒柜内
受试物浓度应定期或连续监测，其分布应均匀、恒
定。
? 其他注射途径可根据需要采用。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （四）试验期限
? ICH(1997)建议参考下面几条准则,
? (1)一般情况下，试验期限小鼠和仓鼠应为 18个月，大鼠为 24个月；
然而对于某些生命期较长或自发肿瘤率低的动物品系，小鼠和仓鼠可
持续 24个月，大鼠可持续 30个月。
? (2)当最低剂量组或对照组存活的动物只有 25％时，也可以结束试验，
对于有明显性别差异的试验，则试验结束的时间对不同的性别应有所
不同，在某种情况下因明显的毒性作用，只造成高剂量组动物过早死
亡，此时不应结束试验。
? 一个合格的阴性对照试验应符合下列标准,
? ①因自溶、同类自食，或因管理问题所造成的动物损失在任何一
组都不能高于 10％。
? ②小鼠和仓鼠在 18个月，大鼠在 24个月时各组存活的动物不能
少于 50％。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （五）观察和结果分析
? 1．一般观察 每天观察受试动物一次，主要观察其外
表、活动、摄食情况等。在实验最初三个月每周称体重一
次，以后每两周称体重一次。经饲料或饮水给以受试物时，
应记录食物消耗量或饮水量，以计算受试物的摄入量。观
察时要注意有无肿瘤出现、肿瘤出现时间及死亡时间。老
年动物多病易死，应加强巡视，防止动物死亡后未及时刻
验，发生尸体组织自溶。
? 2．病理检查 动物自然死亡或处死后必须及时进行病理
检查，包括肉眼和组织切片检查。组织切片检查应包括已
出现肿瘤或可疑肿瘤的器官和肉眼检查有明显病变的器官，
应注意观察癌前病变。通过病理检查确定肿瘤的性质和靶
器官。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? （五）观察和结果分析
? 3．结果分析 统计各种肿瘤的数量 (包括良性和恶性肿
瘤 )及任何少见的肿瘤、患肿瘤的动物数、每只动物的
肿瘤数及肿瘤潜伏期。
肿瘤发生率 (％ )＝ (实验结束时患肿瘤动物总数 /有效动物
总数 )× 100％
? 式中，有效动物总数指最早发现肿瘤时存活动物总
数。肿瘤潜伏期即从摄入受试物起到发现肿瘤的时间，
因为内脏肿瘤不易觉察，通常将肿瘤引起该动物死亡的
时间定为发生肿瘤的时间。应对试验结果进行仔细的统
计学分析，并研究剂量 — 反应关系。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 致癌试验阳性的判定标准 [WHO(1969)],
? (1)对于对照组也出现的一种或数种肿瘤，试验组肿瘤发
生率增加；
? (2)试验组发生对照组没有的肿瘤类型；
? (3)试验组肿瘤发生早于对照组；
? (4)与对照组比较，试验组每个动物的平均肿瘤数增加。
? 在进行试验的两个物种两种性别动物中，有一种结果
为阳性，即认为该受试物有致癌性。两个物种两种性别动
物试验结果均为阴性时，方能认为未观察到致癌作用。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 结果报告,
? 应着重报告发现肿瘤的部位、数量、性质、癌前病变，以
及其他毒性效应；
? 应报告剂量 — 反应关系及统计学分析结果。
? 如在动物组织中观察到良性和恶性肿瘤，并有良性肿瘤向
恶性化进展的证据，在进行统计学分析之前将良性和恶性
肿瘤合并是适宜的，但仍希望分别对良性和恶性肿瘤分别
进行统计学处理。
? 评价该试验不同剂量良性肿瘤和恶性肿瘤的相对数量可有
助于确定该受试动物对受试物的剂量反应关系。另一方面，
如果仅观察到良性肿瘤，并无恶性化进展的证据，则将此
受试物认为是致癌物是不适宜的，此仅提示在该试验条件
下需要进一步研究。
? 三、人群流行病学观察,
? （一）接触标记
? （二）生物效应标记
? （三）敏感性标记
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 四、转基因小鼠在致癌作用的研究
? 1．转癌基因小鼠。 与转录启动子连接的癌基因转入
后可直接在某些特定的组织中高效表达，使该组织细
胞处于引发状态，这类转基因动物是研究化学物致癌
作用的敏感体系。携带癌基因的转基因动物可用于致
癌试验，试验周期仅 3个月左右，有希望发展成代替
长期动物致癌试验的试验系统。这些携带有癌基因的
转基因动物，可用来研究外源化学物与肿瘤相关基因
的作用及外源化学物在致癌不同阶段中的作用机制。
以各种组织特异性的促长剂处理转入不同癌基因的小
鼠，可为致癌过程的研究提供新线索。
? 四、转基因小鼠在致癌作用的研究,
? 2．肿瘤抑制基因敲除小鼠。 在 P53-/-小鼠，肿瘤 (特别是
淋巴肉瘤 )的发生比正常小鼠 (P53+/+)增加而且提前。由
于 P53-/-小鼠的肿瘤发生具有组织特异性，进一步研究这
些肿瘤的遗传学基础有助于鉴定 P53基因的功能。而半
合子小鼠 (P53+/-)在出生后 6个月内自发癌发生率低，但
在之后发生淋巴瘤和软组织肉瘤，其中大部分丢失 P53
野生型等位基因。这种小鼠对遗传毒性致癌物敏感性并
不增加。这种半合子小鼠也可用于鉴定致癌过程中的协
作基因。而且缺 P53小鼠加速形成恶性肿瘤，提示此基
因主要在进展阶段起作用。 P53在肿瘤发生中的作用有
待进一步研究。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
? 四、转基因小鼠在致癌作用的研究,
? 3．转穿梭质粒的转基因动物小鼠,转入带有报告
基因的穿梭载体，是研究体内基因突变的转基因
动物模型。常用的靶基因如 lacI,lacZ可通过噬菌
体体外包装等方法，从小鼠基因组内回收，再在
大肠杆菌内检测靶基因突变，可为研究不同器官
基因的自发突变和诱发突变的分子机制提供有效
的方法 。
第三节 观察化学毒物致癌作用的基本方法
