Chemické karcinogeny, mutagenní a teratogenní látkyn I

Chemický karcinogen Epidemiologická studie Pokusy na zvířatech 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 karcinogenů IARC (International Agency for Research on Cancer) - součást WHO Třída I - látka je karcinogenní pro člověka Třída IIA - látka je pravděpodobně karcinogenní pro člověka Třída II B - látka je možná karcinogenní pro člověka Třída III - látka není klasifikována jako možný karcinogen Třída 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 lidech Kategorie C - možný lidský karcinogen Kategorie D - není klasifikován jako karcinogen Kategorie E - prokazatelně nekarcinogenní

Klasifikace karcinogenů Nařízení vlády 258/2001 sb, příloha 2 Kategorie 1 Látky o nichž je známo, že jsou karcinogenní pro člověka. Existuje průkazná souvislost mezi expozicí člověka látkou a vznikem rakoviny. Kategorie 2 Látky, 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 3 Látky , 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) Mě už chytli mockrát, ale vždycky mě zase hodili nazpátek 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

Krátkodobé (screeningové) testy mutagenity 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 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

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

DNA - replikace DNA - translace DNA - Transkripce DNA - funkce DNA RNA mRNA (messenger) - nese „plán“ proteinu tRNA (transfer) - doprava aminokyselin do ribozómu Aminokyselina Narůstající polypeptidový řetězec Antikodon - trojice bází kompatibilní s bázemi kodonu Kodon 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 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) Kódující řetězec RNA polymeráza RNA - DNA hybridní helix mRNA DNA - Transkripce Přepis DNA na mRNA - enzym RNA polymeráza párování: DNA A T C G m RNA U A G C DNA - funkce DNA Replikace Transkripce RNA Translace Protein

Normální sada chromozomů Onemocnění spojená s chromozómovými aberacemi Genové mutace Normální sada chromozomů Onemocnění spojená s chromozómovými aberacemi Chromozómové aberace Genové mutace Bodové 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

Dávka - účinek Dose-response Karcinogeny D O S E linear, no threshold non-linear, threshold Effect Dávka - účinek Dávka Účinek Nelineární průběh Je práh účinku Lineární průběh Není práh účinku Epigenetický karcinogen Genotoxický karcinogen Karcinogeny Genotoxické (mutageny) reagují přímo s DNA (vliv na transkripci a replikaci) nebo ovlivňují genovou expresi ve fázi translace Přímé - nevyžadují metabolickou aktivaci Nepřímé - 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

Mechanismus účinku genotoxického karcinogenu Nepřímý karcinogen Induktory enzymů Konjugační reakce Vznik glukuronidů Metabolizace CYP 450 Inhibitory enzymů Antioxidanty Metabolická aktivace prekarcinogenu Exkrece Aktivovaný karcinogen Elektrofyl (AK+) Mechanismus účinku genotoxického karcinogenu Faktory ovlivňující vznik nádoru Kovalentní vazba s nukleofylem báze DNA, RNA, protein Přímý karcinogen Alkylační činidlo Vznik mutace Oprava DNA Přirozené reparační mechanismy Iniciace Aktivace onkogenu Inaktivace tumor - supresorového genu Změna v regulaci buněčného dělení Intervence imunitního systému Další mutace ??? Růst tumoru Promotory Epigenetické karcinogeny Promoce

Růst tumoru Promotory, Epigenetické karcinogeny 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