第四节 化学致癌物危险评价

　　化学致癌物危险评价包括两方面：一是定性的，即该化学物能否致癌;二是定量的，即进行剂量反应关系分析，以推算可接受的危险度的剂量，或人体实际可能接触剂量下的危险度。

　　由于致癌是一种后果严重的毒性效应，因此致癌性评定的工作极其复杂。需要严密设计的人群流行病调查才能判定对人的致癌性;动物试验只有长期终生试验才被公认为确切证据。这些调查和试验都不容易进行，因此先进行致突变试验，可对受试物的致癌性进行初步推测。对非遗传毒性致癌物则需要进行体外恶性转化试验和短期动物致癌试验。

　　一、 构效关系分析

　　致癌物的化学结构种类繁多，分析从一种同系物着手，找出该系物质化学结构中与致癌性关系最密切的构份，以及其他构份改变时所产生的影响。如对数百种多环芳烃类化合物的小鼠皮肤癌诱发试验结果做的构效关系分析表明，不仅化学结构的微小变化都关系着致癌性的强弱，而且与其立体结构性的变化也有密切关系。

　　二、 通过致突变试验进行致癌物筛检

　　此筛检又称为短期致癌物筛检试验。首先应明确，致突变试验是依据大多数致癌物具有致突变性而大多数非致癌物无致突变性来对受试物进行致突变检测。筛检阳性的受试物可能是具有遗传毒性的致癌物，也可能是具有遗传毒性的非致癌物;阴性的受试物可能是非遗传毒性的非致癌物，还有可能是非遗传毒性的致癌物。

　　(一) 试验组合

　　根据目前对致癌机理的认识，遗传毒性致癌物可能有多种致癌机理，因此要求试验组合尽可能反映较多的遗传学终点。

　　致突变试验观察到的现象所反映的事件称为遗传学终点。国际环境致突变物致癌物防护委员会(ICPEMC)1983年提出把致突变试验所反映的遗传学终点分为5类：

　　1. DNA完整性的改变(形成加合物、断裂、交联);

　　2. DNA重排或交换;

　　3. DNA碱基序列改变;

　　4. 染色体完整性改变;

　　5. 染色体分离改变。

　　其中第3实际指基因突变，而第4和第5依次指染色体结构改变和数目改变。

　　试验组合应反映3种或5种终点。有一种试验阳性，即可认为该受试物为致突变物，因而就可能是遗传毒性致癌物。组合中出现阳性越多，受试物致癌可能性就越大。

　　一般在试验组合中，每一遗传学终点只选一个试验即可。在终点相同的各种试验中应优先选择体内试验。

　　我国食品安全性毒理学评价程序中的致突变试验组合有体外试验和整体试验。体外试验中Ames试验为必做项目。在整体试验中，可在微核试验和骨髓细胞染色体畸变中任选一项;在显性致死试验和睾丸生殖细胞染色体畸变分析中任选一项。

　　(二)筛检试验的可靠性

　　对各种致突变试验可靠性的验证，常用一定数量的已知致癌物和已知非致癌物进行，并以灵敏度和专一性来衡量。灵敏度又称阳性符合率，即在试验中已知致癌物呈现阳性结果的比例;专一性又称阴性符合率，是在试验中已知非致癌物呈现阴性结果的比例。此外，还有准确度和预报价值来表示筛检的可靠性。

　　三、 恶性转化试验

　　又称细胞转化试验，是指对培养细胞诱发与肿瘤形成有关的表型改变。此种表型改变是因致癌物所致核型改变的结果，其改变包括细胞形态、细胞生长能力、生化表型等变化，以及移植于动物体内能形成肿瘤的能力。本试验的观察终点是恶性变的细胞，如将此种细胞移植于动物体内可形成肿瘤。

　　四、 哺乳动物长期致癌试验

　　哺乳动物长期致癌试验又称哺乳动物终生试验，是目前公认的确证动物致癌物的经典方法，较为可靠。化学致癌的一个最大特点是潜伏期长，在啮齿动物进行1至2年的试验即相当于人类大半生时间。如果用流行病学调查方法确证一种新化学物的致癌性，一般需要人类接触受试物20年后才能进行。

　　(一)动物选择

　　在致癌试验中选择动物最重要的依据是对诱发肿瘤的易感性。因此，要考虑物种、品系、年龄和性别。

　　物种的选择对受试物有特定的靶器官时尤为重要。如大鼠对诱发肝癌敏感，小鼠对诱发肺肿瘤敏感。

　　品系也不同。如同是小鼠， A系及亚系诱发肺肿瘤敏感。

　　还应考虑自发肿瘤，应选自发率较低者。

　　年龄多使用断乳或断乳不久的动物，性别一般是雌雄各半。

　　(二)动物数量

　　为避免假阴性，每组动物数较一般毒性试验为多。如当对照肿瘤自发率为1%，而染毒组肿瘤发生率为20%时，每组动物需要40只才能有90%的把握度为阳性;如自发率上升为10%，或肿瘤发生率下降为10%，则每组动物需214只或114只。所以一般提出每组最少50只动物是指当对照组肿瘤自发率为1、5、10、20或30%时，染毒组肿瘤发生率应相应为20、30、40、50或60%才有0.9以上的把握度获得阳性结果。

　　(三)剂量设计

　　一般使用三个剂量。较低剂量为前一级较高剂量的1/3至1/4，最低剂量最好相当于或低于人类实际可能接触的剂量。最高剂量应为最大耐受量。理想的最大耐受量不应致死，也不引起可能缩短寿命的毒性表现和病理改变，与对照组相比体重下降不大于10%。

　　(四)试验期限与染毒时间

　　原则上试验期限要求长期或终生。一般情况下小鼠最少1.5年，大鼠2年;可能时分别延长至2年和2.5年。

　　一般主张一直染毒至试验结束。但也有人认为，为减少中途非肿瘤死亡，应在9至12月后即停止染毒，以便使动物可由中毒或亚中毒状态恢复，存活时间较长和存活动物也较多。对于完全致癌物无较多影响，对于促癌剂有可能出现可逆过程，以至肿瘤发生率下降。

　　(五)结果的观察、分析和评定

　　主要分析指标有：

　　1. 肿瘤发生率

　　2. 多发性 多发性是指一个动物出现多个肿瘤或一个器官出现多个肿瘤。

　　3. 潜伏期

　　致癌物剂量越大潜伏期越短。可以用各组第一个肿瘤出现的时间作为该组的潜伏期。这种办法只适用于能在体表观察的肿瘤。对内脏的肿瘤，则需分批剖杀，计算平均潜伏期。

　　分析结果应注意有无剂量反应关系。染毒组应与对照组作显著性检验。存在剂量反应关系，并与对照组差异显著时，为阳性结果。

　　五、 哺乳动物短期致癌试验

　　是指在有限的短时间内完成而不是终生，又指观察的靶器官限定为一个而不是全部器官和组织。

　　1. 小鼠肺肿瘤诱发试验

　　一次或多次给予受试物后，或一次给予受试物一至两周后持续多次给予促癌剂，16至30周左右结束试验，如受试物具有诱发肿瘤作用，可在肺组织发现肿瘤。

　　2. 大鼠肝转变灶诱发试验

　　肝癌发生过程有几种明显的肝细胞病灶。较早发现的是转变灶，进一步发展成为瘤性结节。用酶组织化学和免疫组织化学方法将转变灶和结节中的谷氨酰转肽酶和胚胎型谷胱甘肽转移酶染色，显色表明有肝癌细胞生化表型的癌前细胞。

　　3. 小鼠皮肤肿瘤诱发试验

　　小鼠皮肤表面涂抹某些致癌物能诱发乳头状瘤或癌，皮下注射可诱发肉瘤。一般9个月左右结束试验，如在启动后加用佛波醇酯，则缩短至20周左右。

　　4. 雌性SD大鼠乳腺癌诱发试验

　　多环烃芳香胺、氯烷、亚硝基脲等能在9个月以内诱发乳腺癌。

　　由于肺和肝是最常见的发生肿瘤器官，也是许多致癌物的靶器官，因此小鼠肺肿瘤和大鼠肝转变灶试验的应用价值较高。

　　六、致癌物的最终确定

　　人类致癌物的确定主要根据：

　　1. 流行病学调查结果能够重复;

　　2. 有剂量反应关系;

　　3. 有动物致癌试验阳性结果支持。

　　对动物致癌物的确定有的认为只有一种试验动物结果为阳性，甚至是哺乳动物短期致癌试验阳性，即可认为致癌;有的则要求在多种或多品系动物试验中，或在几个不同实验中，特别是不同剂量或不同染毒途径见恶性肿瘤发生率增高;或在肿瘤发生率、出现肿瘤部位、肿瘤类型或出现肿瘤的年龄提前等各方面极为明显突出，才能确定为动物致癌物。