Канцерогенами называют факторы окружающей среды, которые провоцируют появление раковых клеток. Канцерогенез представляет собой сложный многостадийный процесс, результатом которого является появление злокачественной опухоли. Выделяют биологический, физический и химический канцерогенез. По данным Всемирной организации здравоохранения, около 80-85% раковых заболеваний связаны с действием химического канцерогенеза. В основе этого вида канцерогенеза лежит поражение генов клетки и эпигенетические изменения под воздействием химических веществ.
Химический канцерогенез: механизм действия
Для трансформации здоровой клетки в злокачественную химический канцерогенез проходит сколько стадий:
- Инициация. В этой стадии геном клетки начинает взаимодействие с генотоксическим канцерогеном, что вызывает его трансформацию. Однако, для злокачественной перестройки клетки этого не достаточно. Происходит активация метаболизма и канцероген начинает связываться с ДНК клетки. При наличии стойких изменений в ДНК клетка начинает малигнизироваться и способна бесконтрольно делиться.
- Промоция. Для продолжения развития онкопроцесса на клетку должен действовать промотор – химическое вещество, которое может не являться само по себе канцерогеном. Воздействие промоторов приводит к интенсивному размножению измененных клеток и образованию опухоли. На этом этапе защитные механизмы клетки могут провести детоксикацию и восстановление ДНК, или активируют апоптоз клетки.
- Прогрессия опухоли. Это заключительная стадия формирования опухоли, которая характеризуется количественным увеличением раковых клеток и необратимым изменениям их строения.
Степень воздействия химических канцерогенов зависит от доз и длительности их влияния. Хотя и не установлена минимальная доза, когда канцероген считается безопасным. Также следует отметить, что действия различных канцерогенов могут суммироваться.
Химический канцерогенез: основные канцерогены
- Аминоазосоединения. Канцерогенное действие данных веществ происходит посредством окисления аминогруппы, в результате чего образуются гидроксиламины. Основным органом-мишенью веществ этого класса является печень. Опухоль не возникает на месте аппликации аминоазосоединений. При попадании канцерогена через рот или кожу возникает опухоль печени (редко мочевого пузыря и легких). Однако не наблюдается рака желудка или кожи. Азосоединения широко используются в промышленности, в частности при производстве красителей. Промежуточным продуктом синтеза азосоединений являются ароматические амины.
- Ароматические амины и амиды. Ароматические амины обычно действуют на отдаленные от места введения чувствительные органы. Данный вид канцерогенов может провоцировать рак мочевого пузыря. Известны три основных вида канцерогенных ароматических аминов: 2-нафтиламин, бензидин, 4-аминобифенил. Ароматические амины активируются ацетилированием до ароматических амидов. Далее ароматические амиды окисляются до N-гидроксиариламинов, которые способны напрямую взаимодействовать с ДНК клеток. Ароматические амины используют для производства анилиновых красителей, пестицидов и некоторых фармакологических препаратов.
- Афлатоксины. Канцероген выделяется плесневым грибком Aspergillus flavus, который имеет большой ареал распространения. При высоких температурах воздуха (жаркий климат) он выделяет ядовитые вещества, способные вызывать рак печени даже в малых дозах. Грибок поражает злаковые культуры, муку, хлеб, земляные орехи. Афлатоксины не боятся высоких температур и не разрушаются при термической обработке. Активация афлатоксинов проходит ряд стадий, образовывая метаболиты и несколько аддуктов ДНК.
- Металлы. Вызывать злокачественные новообразования у человека способны тяжелые металлы и их соединения: хром, мышьяк, свинец, ртуть, бериллий, кадмий, кобальт. Они попадают в воздух, воду и почву с отходами промышленных предприятий. Металлы способны поражать любые органы человека.
- Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Этот вид канцерогенов является одним из самых сильных и самых распространенных. ПАУ обладают мощными мутагенными и тератогенными свойствами. Наиболее часто ПАУ поражают легкие, провоцируя рак. Основными источниками ПАУ являются продукты сгорания органических веществ: нефтепродуктов, угля, древесины, мусора, табака. ПАУ попадают в воздух, воду и почву посредством выбросов металлургических и коксохимических промышленностей, отходов нефтеперерабатывающих производств, дыма ТЭС и выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Также источником ПАУ являются продукты сгорания опавшей листвы. Простейшим канцерогеном ПАУ является бензол. Степень канцерогенности зависит от количества бензольных колец в молекуле и их расположения. Наиболее канцерогенными являются бензпирен и овален.
Чувствительность к химическому канцерогенезу
Не все клетки поддаются пагубному влиянию химического канцерогенеза. Эффект воздействия будет зависеть от ферментных систем клетки. Системы условно разделяют на две категории: способствующие и препятствующие канцерогенезу. Их работа зависит от общих генетических факторов и широко варьируется. При низкой активности препятствующих ферментов клетки теряют устойчивость к канцерогенам. Канцерогены в процессе окисления трансформируются в вещества, способные повреждать компоненты клетки, и в частности ДНК. Нарушение в ДНК родительской клетки будет передано дочерней и следующим потомкам. Поэтому точность передачи генетической информации строго контролируется защитными системами клетки. Защитные механизмы улавливают повреждения в ДНК и не допускают клетку к делению, пока они не будут исправлены. В случае невозможности восстановления наследственного кода клетке дается команда на самоуничтожение (апоптоз).
Если защитная система пропустила повреждения в ДНК или восстановление произошло с ошибками, появляется клетка с измененными свойствами. Это может стать началом злокачественного процесса.
Химический канцерогенез очень тесно связан с повседневной жизнью каждого человека, поэтому так пристально изучается его влияние на организм. Уменьшение воздействия канцерогенов позволит снизить риск развития раковых заболеваний. Поскольку полностью исключить контакт с канцерогенными веществами очень сложно, необходимо укреплять свой организм. Отказ от вредных привычек, рациональное питание, физическая культура, витаминизация, здоровый сон помогут уменьшить пагубное влияние канцерогенов.
