Késői toxikus hatások

1. Késői toxikus hatások A krónikus hatások sajátos formái: • Hatásuk az expozíció után csak hetekkel, hónapokkal, esetleg évekkel később alakul ki • Jellemző: az idő előrehaladtával a tünetek fokozódhatnak • A különböző mechanizmussal kialakult tünetek hatása összeadódhat (azaz az a hatások additívek, ill. szinergisták is lehetnek)

2. A késői toxikus hatások típusai • genetikai állományra ható (genotoxikus) daganatkeltő (karcinogén) • utódokat károsító (teratogén) • immunrendszert károsító (immuntoxikus) • idegrendszert károsító (neurotoxikus) • endokrin rendszert befolyásoló („endokrin disruptor”) Szerv-specificitás: kardio-, nefro-, hepato-, neurotoxikus hatások

3. A késői toxikus hatások eredete - környezeti legjelentősebbek a mezőgazdaságban használt vegyszerek (herbicidek, peszticidek, inszekticidek, fungicidok, műtrágyák, termésnövelők) pl.: klorát alapanyagú peszticidek felhasználói körében daganatok, immunológiai eltérések gyakorisága nő és nephritis, ill. akut vesekárosodás, methemoglobinémia, hemoglobinuria és hemolízis is gyakoribb

4. A késői toxikus hatások eredete - munkahelyi az összes megbetegedések mintegy 4-8%-át jelentik Magyarországon évente mintegy 1200-1400 új, munkahelyi eredetű daganatos eset

6. DNS * kb. 10%-a tartalmazfehérje szintézishez felhasznált kódot (GÉN)(b.é. regulátor szekvenciák) * kb. 3%-a expresszálódik (exon)

7. Génexpresszió fenotípus DNA in cell Courtesy The Protein Society mRNA protein

8. a génátírás (transzkripció)

9. Mutációk a DNS szerkezetében létrejövő eltérések

10. Amutáció szintjei • molekuláris szint (mutációk) • nukleotid csere • nukleotid deléció (törlés, kiesés) • nukleotid inzerció (behelyeződés) • kromoszóma szint (klasztogén változások) • szerkezeti változás • kromoszóma számbeli változás

11. A pontmutációk fajtái: báziscseretranzíció(Pu/Pu, Py/Py)transzverzió(Pu/Py, Py/Pu) deléció, inzerció

12. Gén: egyetlen polipeptidlánc kódja Génmutáció: akár egyetlen báziscsere 'végzetes' lehet

14. pontmutációk eredménye: - csendes („degenerált kód” – redundancia) - aminosav változás (oldallánc-típus – másodlagos fehérjeszerkezet - funkció) helytől függő hatás: (intergén régió / intron / exon / szabályozó szekvencia) leolvasási keretelmozdulás („frame-shift”) a protein termék megváltozása biológiai aktivitás változás – fenotípus változás

15. Mutáns DNS változás következtébenmegváltozott fenotípus Normális Mutáns • szokatlan, eltérő fenotípus • a mutációk mutánsokat hoznak létre

16. Valine Valine Histidine Histidine Glutamic acid Valine Leucine Proline Proline Leucine Thre.. Thre.. CAC egyetlen nukleotid változása normálishemoglobin bláncelső hat aminosav CTC hemoglobin S b láncelső hat aminosav

17. sarlósejtes anémia(Sickle Cell Anemia) • a hemoglobint kódoló gén megváltozott

18. a mutációk okai • Spontán - termodinamikai 'instabilitás' • véletlenszerű • kb. 1/100,000 a génmutáció esélye • Indukált • mutagén hatásokra • sugárzások…DNS törések • UV sugárzás….timin dimerek • drogok…kromoszómatörések • Cigarettafüst… kémiai anyagok ...

19. „Pontmutációs betegségek” • Hemophilia • véralvadási faktor hiány • Izomdisztrofia • A dystrophin fehérje nem termelődik • Neurofibromatosis • jelátadás rosszul működik • Aorta aneurizma • Abnormáliskollagén gyengíti az aortát

20. Amutáció típusai • Germinális mutáció • a meiózis során keletkezik • az embrió minden sejtjét érinti • Szomatikus mutáció • a mitózis során keletkezik • csak az érintettsejt utódsejtjeit érinti • rák - daganatok

21. „kereteltolódási” mutáció • egyetlen nukleotid törlése (v. behelyezése) megváltoztatja a fehérjekód értelmét • példa: THE CAT ATE THE RAT az első E törlése után: THC ATA TET HER AT --- értelmetlen „kód”

22. Abnormális LDL Receptor ‘kereteltolódási’ (frame-shift) mutáció rossz fehérje keletkezéséhez vezet: funkciókiesés (STOP, v. csonka prot, v. más aminosavak) a: más aminosav (Tyr TAT - Cys TGT) b: pontmutáció ArgCGA STOPTGA c: inzerció+kereteltolódás, majd STOP

23. Magzati vizsgálatokkal meghatározhatók mutációk

24. Karcinogén • daganatot indukáló anyag • megváltoztatja a DNS-t • nem változtatja meg a DNS-t • mindennapi példák • Cigarettafüst • Sugárzások • Vegyi anyagok • Drogok

25. Daganatkeltő hatások A karcinogének egy adott populációban szignifikánsan emelik a daganatok gyakoriságát 2 fő típus: • Mutagén (genotoxikus) daganatkeltő hatások: a genetikai állományban továbbörökíthető, a DNS információtartalmát érintő elváltozásokat, mutációkat okoznak • Nem mutagén (epigenetikus) daganatkeltő hatások: modifikációk (azaz pl. a fehérjék térszerkezetének megváltoztatása) v. fehérjék expresszióváltozása útján hatnak

26. Karcinogén hatások • mutagén karcinogének: megváltoztatják a genotípust ·  típusos mutagén karcinogének az iniciátorok ·  hatásuk sztochasztikus, küszöbdózisuk nincs ·  a mutagén karcinogének MINDIG géntoxikusak

27. Karcinogén hatások • epigenetikus karcinogének : megváltoztatják a fenotípust ·   a DNS metiláltságát ·   génexpressziót ·   fehérjeszintézist ·   apoptotikus képességet ·   sejtfelszíni receptorokat ·   jelátvitelt ·   peroxiszóma proliferációt tipikus epigenetikus karcinogének a promóterek (kloroform, DDT, barbiturátok, hormonok) hatásuk determinisztikus, van küszöbdózisuk az epigenetikus karcinogének NEM géntoxikus ágensek

28. A karcinogenezis molekulárisháttere • A sejtosztódást gének szabályozzák • A szabályozó gének 4 osztálya: • Promóterek – proto-onkogének • Inhibítorok –szuppresszor gének – p53 • Apoptózist szabályozó gének • DNS repair gének

29. A karcinogenezis központjában nem-letális genetikai hibák állnak • szuppresszor gének sérülése/elvesztése • proto-onkogénekamplifikációja • apoptózis gének sérülése/elvesztése • DNS repair gének sérülése/elvesztése

30. Kémiai karcinogenezis • direkt hatókarcinogének: • alkilálószrek: Cyclophosphamide • indirekt hatókarcinogének: prokarcinogének az anyag metabolitja karcinogén: aktváció szükséges (ultimate carcinogen) • Policiklikusszénhidrogének – benzpirán • Aromás aminok, festékek – benzidin • Természetes anyagok: pl. aflatoxin • Egyebek: Vinil klorid, terpentin,stb.

31. Kémiai karcinogenezis: • Iniciáció • DNShiba(pl. penzpirán) • Promóció • Histologiai változás – (pl. terpentin -ko-karcinogén) • Malignus transzformáció: • látható daganat – további DNShibák

32. Örökletes tényezők: Örökölt„abnormális” gének (<5%) • FAP – gén Chr5, polyposis  Adenocarcinoma colon • Retinoblastoma – Rb gén – (Chr13) • Neuroblastoma – (Chr17) • Triszómia 21 – Down’s syndrome – gyermekkori leukémiák

33. Örökletes tényezők: sok örökletes betegség megnövekedett daganatkockázattal társul • Típusok : • magas kromoszómális fragilitással járó szindómák • immunodeficienciával járó betegségek

34. A daganatkeltő hatás kritériumai Daganatkeltő: minden olyan ágens, ill. hatás, amely: • a kísérleti állatokban, ill. az emberben daganatot okoz vagy • szignifikánsan emeli az adott populációban létrejövő daganatok gyakoriságát

36. A daganat-kialakulás kockázatának becslése • Ismert daganatkeltők listája: az ENSZ Nemzetközi Rákkutató Ügynöksége (IARC) rendszeresen összeállítja, ill. felújítja a rendelkezésre álló kísérletes és epidemiológiai adatok igen alapos kritikai elemzése alapján • Ennek a listának a figyelembe vételével készülnek a nemzeti szabályozások, így a hazai is (lásd a kémiai biztonságról 2000. évi XXV. törvény és végrehajtási utasításainak vonatkozó mellékleteit) • A primer daganat-prevenció egyik célja a hatékony kockázatkezeléssel a daganatok gyakoriságának jelentős csökkentése.

37. IARC karcinogenitási kategóriák • IARC 1: emberben epidemiológiai adatokkal is bizonyítottan daganatkeltő anyagok • IARC 2A:Emberben valószínűlegdaganatkeltő anyagok (állatkísérletekben bizonyított hatás, de a humán epidemiológiai adatok még nem elegendőek, vagy nem konkluzívak) • IARC 2B:Emberben feltehetőendaganatkeltő anyagok (állatkísérletekben valószínű daganatkeltő hatás, humán epidemiológiai adatok hiányoznak, vagy elégtelenek) • IARC 3.:Emberben daganatkeltés szempontjából nem besorolható anyag • IARC 4.:nem rákkeltő

39. DNS addukt bázispárosodás károsul – helytelen repair aktivitás – mutáció-kialakulás valószínű TCDD: 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (dioxin) TCDBF: 3-methylcholanthrene (3MC) és tetrachlorodibenzofuran (RAR!) BCB: polchlorinated biphenyl b-NF: b-naphthoflavone

40. A hepatokarcinogenezis fázisai PROMÓCIÓ PROGRESSZIÓ INICIÁCIÓ Apoptosis Repair Apoptosis DNS-károsodás Proliferáció Proliferáció NORMÁLIS RÁK FOKÁLIS INICIÁLT SEJT LÉZIÓ SEJT

41. karcinogének felismerésének korlátai • számos ipari, mezőgazdasági és háztartási vegyi anyag igen alacsony koncentrációban van jelen • az élet során nagyszámú kémiai anyaggal exponálódunk • hosszú 'lag fázissal' (az expozíciót követően hosszú idő után) jelentkeznek a daganatos megbetegedések

42. Accumulation of mutations during tumor progression Loeb L.A. Cancer Res. 61:3230-9 (2001)

43. 'étkezési' karcinogenezis valószínűsíthető összefüggéseket találtak a daganatos megbetegedések megjelenési gyakorisága és a táplálkozási habitus között néhány asszociáció: • rost-szegény diéta -- colon ca • zsíros étrend--emlő ca • bétel-levél rágás --szájüregi ca

44. protektív anyagok ???? antioxidánsok??? megerősítésre várnak • Beta-karotin • Vitamin C, E • Szelénium

45. Hormonálisonkogenezis • típusok: • neoplázia indukciója hormonnal • daganat hormonfüggősége • malignitást indukáló hormonok • ösztrogén – emlő ca ??? • diethylstilbestrol (DES) – vagina/méhrák

46. ösztrogén-szerű kémiai szerkezetek endokin hatások 17-b-estradiol alachlor trans-resveratrol acetochlor

47. ösztrogén receptor (ER): sejtmagi fehérje NLS ösztrogén + xenoösztrogén fitoösztrogén inaktívER monomer aktív ER dimer transzkripciós faktor DNS mRNS génátírás (transzkripció)

48. Neopláziákhormon-függősége • daganatot nem okoz a hormon, de a daganatnövekedés hormon-függő • a daganatsejtek hormon-receptort termelnek amely köt a hormonnal és aktiválódik • a hormon-stimuláció hiánya lelassítja a daganatnövekedést, de meg nem állítja • példák: • prosztata CA • emlő CA • thyroid CA

49. környezeti tényezők, vegyi anyagok, sugárzás, vírusok Pathogenezis genetikaiháttér szomatikus sejtek genom-változása Aktiváció: növekedést serkentőproto-onkogének Inaktiváció:tumor szuppresszor gének a megváltozott géntermékek expressziója és a normális géntermékek hiánya MALIGNUS NEOPLAZMA