Ksi toxikus hatsok A krnikus hatsok sajtos formi

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

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

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, 3 hemoglobinuria és hemolízis is gyakoribb

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

5

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

Génexpresszió Courtesy The Protein Society 7

a génátírás (transzkripció) 8

Mutációk a DNS szerkezetében létrejövő eltérések 9

A mutáció szintjei molekuláris szint (mutációk) u nukleotid csere u nukleotid deléció (törlés, kiesés) u nukleotid inzerció (behelyeződés) n kromoszóma szint (klasztogén változások) u szerkezeti változás u kromoszóma számbeli változás n 10

A pontmutációk fajtái: báziscsere tranzíció (Pu/Pu, Py/Py) transzverzió (Pu/Py, Py/Pu) deléció, inzerció 11

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

U C A G UUU Phenylalanine (Phe) UCU Serine (Ser) UAU Tyrosine (Tyr) UGU Cysteine (Cys) U UUC Phe UCC Ser UAC Tyr UGC Cys C UUA Leucine (Leu) UCA Ser UAA STOP UGA STOP A UUG Leu UCG Ser UAG STOP UGG Tryptophan (Trp) G CUU Leucine (Leu) CCU Proline (Pro) CAU Histidine (His) CGU Arginine (Arg) U CUC Leu CCC Pro CAC His CGC Arg C CUA Leu CCA Pro CAA Glutamine (Gln) CGA Arg A CUG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg G AUU Isoleucine (Ile) ACU Threonine (Thr) AAU Asparagine (Asn) AGU Serine (Ser) U AUC Ile ACC Thr AAC Asn AGC Ser C AUA Ile ACA Thr AAA Lysine (Lys) AGA Arginine (Arg) A AUG Methionine (Met) or START ACG Thr AAG Lys AGG Arg G GUU Valine Val GCU Alanine (Ala) GAU Aspartic acid (Asp) GGU Glycine (Gly) U GUC (Val) GCC Ala GAC Asp GGC Gly C GUA Val GCA Ala GAA Glutamic acid (Glu) GGA Gly A GUG Val GCG Ala GAG Glu GGG Gly G U C A G 13

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 14

Mutáns szokatlan, eltérő fenotípus n a mutációk mutánsokat hoznak létre n Normális Mutáns DNS változás következtében megváltozott fenotípus 15

normális hemoglobin b lánc első hat aminosav Valine Histidine Leucine Thre. . Proline Glutamic acid CTC hemoglobin S b lánc első hat aminosav Valine Histidine Leucine Thre. . Proline Valine CAC egyetlen nukleotid változása 16

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

a mutációk okai n n Spontán - termodinamikai 'instabilitás' u véletlenszerű u kb. 1/100, 000 a génmutáció esélye Indukált u mutagén hatásokra t sugárzások…DNS törések t UV sugárzás…. timin dimerek t drogok…kromoszómatörések t Cigarettafüst… kémiai anyagok. . . 18

„Pontmutációs betegségek” n n Hemophilia u véralvadási faktor hiány Izomdisztrofia u A dystrophin fehérje nem termelődik Neurofibromatosis u jelátadás rosszul működik Aorta aneurizma u Abnormális kollagén gyengíti az aortát 19

A mutáció típusai n Germinális mutáció a meiózis során keletkezik u az embrió minden sejtjét érinti u n Szomatikus mutáció a mitózis során keletkezik u csak az érintett sejt utódsejtjeit érinti u rák - daganatok u 20

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

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 Arg CGA STOP TGA c: inzerció+kereteltolódás, majd STOP 22

Magzati vizsgálatokkal meghatározhatók mutációk 23

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

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

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

Karcinogén hatások n 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 27

A karcinogenezis molekuláris háttere n n A sejtosztódást gének szabályozzák A szabályozó gének 4 osztálya: 1. Promóterek – proto-onkogének 2. Inhibítorok –szuppresszor gének – p 53 3. Apoptózist szabályozó gének 4. DNS repair gének 28

A karcinogenezis központjában nem-letális genetikai hibák állnak szuppresszor gének sérülése/elvesztése n proto-onkogének amplifikációja n apoptózis gének sérülése/elvesztése n DNS repair gének sérülése/elvesztése n 29

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

Kémiai karcinogenezis: n n n Iniciáció u DNS hiba (pl. penzpirán) Promóció u Histologiai változás – (pl. terpentin - ko-karcinogén) Malignus transzformáció: u látható daganat – további DNS hibák 31

Örökletes tényezők: Örökölt „abnormális” gének (<5%) n FAP – gén Chr 5, polyposis Adenocarcinoma colon n Retinoblastoma – Rb gén – (Chr 13) n Neuroblastoma – (Chr 17) n Triszómia 21 – Down’s syndrome – gyermekkori leukémiák 32

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

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

35

A daganat-kialakulás kockázatának becslése n n n 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. 36

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

38

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

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

karcinogének felismerésének korlátai számos ipari, mezőgazdasági és háztartási vegyi anyag igen alacsony koncentrációban van jelen t az élet során nagyszámú kémiai anyaggal exponálódunk t hosszú 'lag fázissal' (az expozíciót követően hosszú idő után) jelentkeznek a daganatos megbetegedések t 41

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

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

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

Hormonális onkogenezis n n típusok: u neoplázia indukciója hormonnal u daganat hormonfüggősége malignitást indukáló hormonok u ösztrogén – emlő ca ? ? ? u diethylstilbestrol (DES) – vagina/méhrák 45

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

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

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

Pa th og en ez is környezeti tényezők, vegyi anyagok, sugárzás, vírusok szomatikus sejtek genom-változása Aktiváció: növekedést serkentő proto-onkogének genetikai háttér Inaktiváció: tumor szuppresszor gének a megváltozott géntermékek expressziója és a normális géntermékek hiánya MALIGNUS NEOPLAZMA 49