恶性肿瘤的原因
(一)化学致癌因素
1.直接作用的化学致癌物
这类化学致癌物不需要体内代谢活化即可致癌,一般为弱致癌剂,致癌时间长。在化学结构上都具有亲电子结构的基团,如氮芥、环氧化物、硫酸酯基团等。这些化合物在自然环境下很不稳定,进入机体后,致癌物直接共价结合到生物大分子的亲核基团上(如DNA分子中的鸟嘌呤的N-7、C-8,腺嘌呤的N-l、N-3,胞嘧啶的N-3等),形成加合物,导致DNA突变。化学致癌物大多数是致突变剂(mutagens),这类致癌物通过直接接触致癌。因此,预防此类致癌物作用,要限制职业性接触。
(1)烷化剂与酰化剂:烷化剂的共同特点是烷化性能极其活泼,直接与DNA相互作用。有致癌作用的烷化剂包括氮芥和硫芥类、亚硝酸胺类、磺酸酯类、环氧化物、内酯类、卤醚类中的一些化合物,以及某些硫酸酯和亚硫酸酯,如抗癌药中的环磷酰胺、氮芥、苯丁酸氮芥、亚硝基脲等。这类具有致癌性的药物可在应用相当长时间以后诱发第二种肿瘤,如在化学治疗后痊愈或已控制的白血病、霍奇金淋巴瘤和卵巢癌的患者,数年后可能发生第二种肿瘤,通常是粒细胞性白血病。
(2)其他直接致癌物:金属元素对人类也有致癌作用,如镍、铬、镉、铍等。炼镍工人中,鼻癌和肺癌明显高发;镉与前列腺癌、肾癌的发生有关;铬可引起肺癌等。其原因可能是金属的二价阳离子,如镍、镉、铅、铍、钴等是亲电子的,可与细胞大分子,尤其是DNA反应,如镍的二价离子可以使多聚核苷酸解聚。一些非金属元素和有机化合物也有致癌性,如砷可诱发皮肤癌,氯乙烯可致塑料工人的肝血管肉瘤,苯致白血病等。
2.间接作用的化学致癌物
致癌物需经酶的代谢产生最终致癌物,共价结合到大分子上而引起细胞癌变,称为间接作用的化学致癌物或前致癌物,其代谢活化产物称终末致癌物。如3,4-苯并芘是间接致癌物,其终末致癌物是环氧化物。
(1)多环芳烃:多环芳烃类是指由多个苯环缩合而成的化合物及其衍生物,或称稠环芳烃,存在于石油、煤焦油中。致癌性特别强的有3,4-苯并芘、1,2,5,6-双苯并蒽、3-甲基胆蒽及9,10-二甲苯蒽等。3,4-苯并芘是煤焦油的主要致癌成分,它存在于工厂排出的煤烟、烟草点燃后的烟雾中,烟熏和烧烤的鱼、肉等食品中也含有3,4-苯并芘。多环芳烃在肝经细胞色素氧化酶P450系统氧化成环氧化物,后者的亲电子基因与核酸分子以共价键结合而引起突变。其特点是小剂量就能引起局部组织的恶变。
(2)芳香胺类与氨基偶氮染料:致癌的芳香胺类,如乙萘胺、联苯胺、4-氨基联苯等,与印染厂工人和橡胶厂工人的膀胱癌发生率较高有关。氨基偶氮染料,包括以前在食品工业中曾使用过的奶油黄(二甲基氨基偶氮苯,可将人工奶油染成黄色的染料)和猩红。芳香胺的活化是在肝通过细胞色素氧化酶P450系统使其N端羟化形成羟胺衍生物,然后与葡萄糖醛酸结合成葡萄糖苷酸从泌尿道排出,并在膀胱水解释放出活化的羟胺而致膀胱癌、肝癌、肠癌、乳腺癌、外耳癌等。
(3)亚硝胺类:这些化合物广泛存在于环境中的前体物中。亚硝基化合物是重要的环境化学致癌物,致癌谱很广,主要是可能引起人体胃肠癌或其他肿瘤。亚硝酸盐可作为肉、鱼类食品的保存剂与着色剂进入人体,也可由细菌分解硝酸盐产生。在胃内的酸性环境下,亚硝酸盐与来自食物的各种二级胺合成亚硝胺。亚硝胺在体内经过羟化作用而活化,形成有很强反应性的烷化碳离子而致癌。
(4)真菌毒素:黄曲霉菌广泛存在于高温潮湿地区的霉变食品中,尤以霉变的花生、玉米及谷类含量最多。黄曲霉毒素有许多种,其中黄曲霉毒素B的致癌性最强,其化学结构为异环芳烃,在肝细胞内通过混合功能氧化酶氧化成环氧化物而致突变。这种毒素主要诱发肝细胞性肝癌。
3.非共价作用致癌
如RNA致瘤病毒,通过转录或插入方式整合到DNA链中,导致宿主细胞突变。
(二)物理性致癌因素
物理性致癌因素主要是离子辐射,异物、慢性炎性刺激和创伤亦可能与促癌有关。
电离辐射包括X射线、γ射线、亚原子微粒(p粒子、质子、中子或粒子)的辐射以及紫外线照射。大量事实证明,长期接触X射线及镭、铀、氡、钴、锶等放射性同位素,可以引起各种不同的恶性肿瘤。在出生前或出生后接受过X射线照射的儿童,其急性白血病的发生率高于一般儿童。开采含放射性物质(钴、氡等)的矿工易患肺癌。在婴幼儿期接受过颈部放射线照射者,甲状腺癌发生率明显增高。有些放射性同位素如32P、48Sr、210Po、239Pu等摄入能诱发骨肉瘤。
辐射致癌的机制:主要与癌基因激活或者灭活肿瘤抑制基因和DNA损伤有关。射线单个电离粒子经过靶细胞时,可引起DNA损伤,从而可能引起癌基因启动。由电离辐射的直接作用或自由基的间接作用造成细胞DNA损伤,如碱基损伤脱落、丢失,二聚体形成等;链损伤如单、双链断裂,易位和发生点突变等。由于与辐射有关的肿瘤的潜伏期较长,因此肿瘤最终可能在辐射所损伤细胞的后代又受到其他环境因素(如化学致癌剂、病毒等)所致的附加突变之后才会出现。
紫外线长期过度照射可引起外露皮肤的鳞状细胞癌、基底细胞癌和恶性黑色素瘤。白种人或照射后色素不增加的有色人种最易发生。其作用机制是细胞内DNA吸收了光子,使其中相邻的两个嘧啶连接,形成嘧啶二聚体。二聚体又形成环丁烷,从而破坏DNA双螺旋中二聚体所在处的磷酸二酯骨架,妨碍DNA分子的复制。在正常人中,这种损害通常可被一系列DNA修复酶所修复,因此皮肤癌发病少见。而一种罕见的常染色体隐性遗传病——着色性干皮病的患者,由于先天性缺乏修复DNA所需的酶,不能将紫外线所致的DNA的损害修复,因此皮肤癌的发病率很高。
(三)热辐射
克什米尔人冬季习惯用怀炉取暖,有时在腹部引起“怀炉癌”;我国西北地区居民冬季烧火取暖,有时臀部皮肤发生癌变形成所谓“炕癌”。这些案例说明长期的热辐射可能有一定的促癌作用。在烧伤瘢痕的基础上易发生“瘢痕癌”,有人在烧伤瘢痕中发现化学致癌物。(https://www.daowen.com)
(四)慢性炎性刺激
肿瘤必须在细胞增生的基础上发生,慢性炎症时产生的细胞生长因子能使细胞持续增生,在此基础上DNA易发生突变而发生肿瘤,因而慢性刺激有促癌作用。慢性皮肤溃疡、结石引起的慢性胆囊炎、慢性子宫颈炎和子宫内膜增生等病变有时可发生癌变,可能就与此有关。
(五)异物
石棉和石棉制品能导致人的胸膜间皮瘤,重度暴露于石棉纤维中的工人,其胸膜间皮瘤的发生率可达2%~3%,潜伏期一般为20年。肿瘤的发生与植入物体的化学性关系不大而与物体表面的形状、光滑程度和耐久性有关。
与肿瘤有关的异物还有寄生虫。在我国,日本血吸虫病流行区有10.8%~16.9%的结肠癌病例同时有结肠血吸虫病,在这些结肠癌组织的间质内有大量陈旧血吸虫卵的沉积,附近的黏膜面有时出现多数息肉,而结肠癌常是在这些息肉增生的基础上恶变而成的。华支睾吸虫病患者肝胆管细胞癌的发生率远较一般人高,因为华支睾吸虫感染可以导致胆管上皮腺瘤样增生并进一步发展为胆管细胞癌。
(六)创伤
临床上有些肿瘤,如骨肉瘤、睾丸肿瘤、脑瘤等患者常述有外伤史,但两者属于偶合或有一定因果联系尚需具体分析。小鼠子宫颈的人工创伤有促进化学致癌物诱发子宫颈癌的作用,而单独局部创伤不能诱发子宫颈癌。因此,创伤至多只是一种促癌因素。
(七)病毒
1.RNA致瘤病毒
它们是通过转导或插入突变这两种机制将其遗传物质整合到宿主细胞DNA中,并使宿主细胞发生转化的。
(1)急性转化病毒:这类病毒含有从细胞的原癌基因转导的病毒癌基因,如src,abl,myb等,这些病毒感染细胞后,将以其病毒RNA为模板通过逆转录酶合成的DNA片段整合到宿主的DNA链中并表达,导致细胞的转化。
(2)慢性转化病毒:这类病毒(如鼠乳腺癌病毒)本身并不含有癌基因,但是有促进基因,当感染宿主细胞后促进基因也可由于逆转录酶的作用而插入到宿主细胞DNA链中的原癌基因附近,引起正常的或突变的原癌基因激活并且过度表达,使宿主细胞转化。
2.人类T细胞白血病/淋巴瘤病毒1(human T-cell leukemia/lymhoma virusⅠ,HTLV-1)
该类病毒是与人类肿瘤发生密切相关的一种RNA病毒,与主要流行于日本和加勒比地区的T细胞白血病/淋巴瘤有关。HTLV-1病毒与AIDS病毒一样,转化的靶细胞是CD4+的T细胞亚群(辅助T细胞)。HTLV-1在人类中是通过性交、血液制品和哺乳传播的。受染人群发生白血病的概率为1%,潜伏期为20~30年。HTLV-1转化T细胞的机制目前还不甚清楚。
3.人类乳头状瘤病毒(human papilloma virus,HPV)
该类病毒目前已分离出50种以上。HPV与人类上皮性肿瘤,尤其是与子宫颈和肛门生殖器区域的鳞状细胞癌有关。
4.Epstein-Barr病毒(EBV)
与EBV有关的人类肿瘤是伯基特淋巴瘤和鼻咽癌。伯基特淋巴瘤是一种B细胞性的肿瘤,在流行地区,所有患者的瘤细胞都携带EBV的基因组成分。EBV对B细胞有很强的亲和性,能使受染的B细胞发生多克隆性增生。在正常的个体中这种增生是可以控制的,受染者没有症状或者临床表现为自限性的传染性单核细胞增生症。而在非洲流行区,由于疟疾或其他感染损害了患者的免疫功能,受染B细胞仍持续增生,在此基础上如再发生附加的突变,导致进一步的生长控制丧失,并在其他附加基因损伤的影响下,最终导致单克隆性的肿瘤出现。
5.乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)
流行病学调查发现,慢性HBV感染与肝细胞性肝癌的发生有密切关系。HBV的致癌作用是多因素的:①HBV导致的慢性肝损伤使肝细胞不断增生,这使另外的致癌因素(如黄曲霉毒素B)的致突变作用容易发生。②HBV可能编码一种称为X蛋白的调节成分,使受染肝细胞的几种原癌基因激活。③在某些患者中,HBV的整合可导致p53基因的失活。由此可见,肝细胞性肝癌的发生也可能是多步骤的。