สารก่อมะเร็ง คืออะไร และมีลักษณะอย่างไร?

การเกิดเนื้องอกเป็นผลจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยก่อมะเร็งและร่างกาย ตามข้อมูลขององค์การอนามัยโลก (WHO) มะเร็ง 80-90% เกี่ยวข้องกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม สารก่อมะเร็งส่งผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์อย่างต่อเนื่องตลอดชีวิต

แนวคิดเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งเฉพาะที่เกิดขึ้นในสาขาพยาธิวิทยาเฉพาะทางนั้นเริ่มมีขึ้นในขั้นต้น แนวคิดดังกล่าวได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปและผ่านวิวัฒนาการที่สำคัญ ในช่วงแรก แนวคิดของ R. Virchow เกี่ยวกับบทบาทของการระคายเคืองในการพัฒนามะเร็งนั้นได้รับการยอมรับว่าเป็นสาเหตุหลักของปัจจัยต่างๆ ของความเสียหายเรื้อรัง ทั้งทางกลไกและทางเคมี อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 เป็นต้นมา เมื่อวิทยาการมะเร็ง เคมี ฟิสิกส์ และไวรัสวิทยาเชิงทดลองได้รับการพัฒนา และด้วยการศึกษาทางระบาดวิทยาอย่างเป็นระบบ แนวคิดที่ชัดเจนและเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งจึงเกิดขึ้น

คณะผู้เชี่ยวชาญขององค์การอนามัยโลกได้ให้คำจำกัดความของคำว่าสารก่อมะเร็งไว้ดังนี้ "สารก่อมะเร็งคือสารที่สามารถก่อให้เกิดหรือเร่งการพัฒนาของเนื้องอกได้ โดยไม่คำนึงถึงกลไกการออกฤทธิ์หรือระดับความจำเพาะของผลกระทบ สารก่อมะเร็งคือสารที่สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหรือความเสียหายที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในส่วนของกลไกทางพันธุกรรมที่ทำหน้าที่ควบคุมภาวะธำรงดุลของเซลล์ร่างกายเนื่องมาจากคุณสมบัติทางกายภาพหรือทางเคมี" (WHO, 1979)

ในปัจจุบันมีการยืนยันอย่างแน่ชัดแล้วว่าเนื้องอกสามารถเกิดขึ้นได้จากสารก่อมะเร็งทางเคมี ทางกายภาพ หรือทางชีวภาพ

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

สารก่อมะเร็งทางเคมี

การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำเนื้องอกในสัตว์โดยใช้ตัวแทนต่างๆ ซึ่งเริ่มขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 โดย K. Yamagiwa และ K. Ichikawa (พ.ศ. 2461) นำไปสู่การค้นพบสารประกอบทางเคมีจำนวนมากที่มีโครงสร้างต่างๆ ซึ่งได้รับชื่อทั่วไปว่าสารก่อมะเร็ง หรือสารก่อมะเร็ง

หนึ่งในนักวิจัยที่โดดเด่นในการแก้ปัญหานี้คือ E. Kennaway ซึ่งในช่วงปี 1930 ได้แยกเบนโซ(a)pyrene ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งทางเคมีชนิดแรกที่รู้จักในปัจจุบันในสิ่งแวดล้อม ในปีเดียวกันนั้น T. Yoshida และ R. Kinosita ได้ค้นพบกลุ่มสารประกอบอะมิโนอะโซที่ก่อมะเร็ง และ W. Heuper เป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นถึงความก่อมะเร็งของอะโรมาติกอะมีน ในช่วงปี 1950 P. Magee และ J. Barnes และ H. Druckrey และคณะได้ระบุกลุ่มสารประกอบ N-nitroso ที่ก่อมะเร็ง ในเวลาเดียวกัน ความก่อมะเร็งของโลหะบางชนิดก็ได้รับการพิสูจน์ และคุณสมบัติในการก่อมะเร็งของสารประกอบตามธรรมชาติแต่ละชนิด (อะฟลาทอกซิน) และยาต่างๆ ก็ได้รับการเปิดเผย การศึกษาเชิงทดลองเหล่านี้ยืนยันผลการสังเกตทางระบาดวิทยาเกี่ยวกับการเกิดเนื้องอกในมนุษย์

ในปัจจุบันสารก่อมะเร็งเคมีที่รู้จักทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นประเภทตามโครงสร้างทางเคมี

1. โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs)
2. สารประกอบอะโรมาติกอะโซ
3. สารประกอบอะมิโนอะโรมาติก
4. สารประกอบไนโตรโซและไนตามีน
5. โลหะ ธาตุกึ่งโลหะ และเกลืออนินทรีย์

สารก่อมะเร็งทางเคมีแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ตามลักษณะของผลกระทบต่อร่างกาย:

1. สารก่อมะเร็งที่ทำให้เกิดเนื้องอกโดยเฉพาะที่บริเวณที่ใช้
2. สารก่อมะเร็งที่ออกฤทธิ์เลือกสรรจากระยะไกล ทำให้เกิดเนื้องอกในอวัยวะหนึ่งหรืออีกอวัยวะหนึ่ง
3. สารก่อมะเร็งที่ออกฤทธิ์หลายอย่างที่กระตุ้นให้เกิดการเกิดเนื้องอกที่มีโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันและในอวัยวะต่างๆ

สำนักงานวิจัยมะเร็งระหว่างประเทศ (ลียง ประเทศฝรั่งเศส) ซึ่งเป็นหน่วยงานเฉพาะทางขององค์การอนามัยโลก ได้สรุปและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับปัจจัยก่อมะเร็ง โดยหน่วยงานได้ตีพิมพ์เอกสารมากกว่า 70 เล่ม ซึ่งระบุว่าจากสารก่อมะเร็งประมาณ 1,000 ชนิดที่คาดว่าจะก่อมะเร็ง มีเพียง 75 ชนิดเท่านั้นที่พิสูจน์ได้ว่าก่อให้เกิดมะเร็งในมนุษย์ หลักฐานที่เชื่อถือได้มากที่สุดมาจากการสังเกตทางระบาดวิทยาในระยะยาวจากกลุ่มคนจำนวนมากในหลายประเทศ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการสัมผัสกับสารในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมทำให้เกิดเนื้องอกมะเร็ง อย่างไรก็ตาม หลักฐานที่บ่งชี้ว่าสารก่อมะเร็งของสารอื่นๆ หลายร้อยชนิดก่อให้เกิดมะเร็งในมนุษย์นั้นเป็นเพียงหลักฐานทางอ้อมมากกว่าทางตรง ตัวอย่างเช่น สารเคมี เช่น ไนโตรซามีนหรือเบนซาไพรีนก่อให้เกิดมะเร็งในการทดลองกับสัตว์หลายชนิด ภายใต้อิทธิพลของสารเคมีเหล่านี้ เซลล์มนุษย์ปกติที่เพาะเลี้ยงในสภาพแวดล้อมเทียมสามารถกลายเป็นเซลล์มะเร็งได้ แม้ว่าหลักฐานนี้จะไม่สนับสนุนด้วยการสังเกตของมนุษย์จำนวนมากที่มีนัยสำคัญทางสถิติ แต่อันตรายจากการก่อมะเร็งของสารประกอบดังกล่าวก็ยังคงไม่ต้องสงสัย

สำนักงานวิจัยมะเร็งนานาชาติได้รวบรวมการจำแนกประเภทปัจจัยที่ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการก่อมะเร็งอย่างละเอียด ตามการจำแนกประเภทนี้ สารเคมีทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท ประเภทแรกคือสารที่ก่อมะเร็งต่อมนุษย์และสัตว์ (แร่ใยหิน เบนซิน เบนซิดีน โครเมียม ไวนิลคลอไรด์ เป็นต้น) ประเภทที่สองคือสารก่อมะเร็งที่น่าจะเป็นไปได้ ซึ่งแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย A (สารก่อมะเร็งที่มีโอกาสเกิดสูง) โดยมีสารหลายร้อยชนิดที่ก่อมะเร็งต่อสัตว์ตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไป (อะฟลาทอกซิน เบน(เอ)ไพรีน เบริลเลียม เป็นต้น) และกลุ่มย่อย B (สารก่อมะเร็งที่มีโอกาสเกิดต่ำ) ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือสารก่อมะเร็งต่อสัตว์ชนิดเดียวกัน (เอเดรียไมซิน คลอโรฟีนอล แคดเมียม เป็นต้น) ประเภทที่สามคือสารก่อมะเร็ง สารหรือกลุ่มสารประกอบที่ไม่สามารถจำแนกประเภทได้เนื่องจากขาดข้อมูล

รายชื่อสารที่ระบุในปัจจุบันถือเป็นเอกสารระหว่างประเทศที่มีความน่าเชื่อถือมากที่สุดซึ่งประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับสารก่อมะเร็งและระดับของหลักฐานที่แสดงถึงอันตรายจากสารก่อมะเร็งต่อมนุษย์

สารก่อมะเร็งทางเคมีทั้งหมดมีคุณลักษณะการออกฤทธิ์ร่วมกันหลายประการ ไม่ว่าจะมีโครงสร้าง คุณสมบัติทางกายภาพ และคุณสมบัติทางเคมีอย่างไร ประการแรก สารก่อมะเร็งทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะคือมีระยะเวลาการออกฤทธิ์ที่ยาวนาน จำเป็นต้องแยกแยะระหว่างระยะเวลาการออกฤทธิ์ที่แท้จริงหรือทางชีวภาพกับทางคลินิก ความร้ายแรงของเซลล์ไม่ได้เริ่มต้นตั้งแต่ช่วงเวลาที่สัมผัสกับสารก่อมะเร็ง สารก่อมะเร็งทางเคมีจะผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพในร่างกาย ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเมแทบอไลต์ก่อมะเร็ง ซึ่งเมื่อแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ จะก่อให้เกิดความผิดปกติอย่างรุนแรงที่คงอยู่ในกลไกทางพันธุกรรมของเซลล์ ส่งผลให้เซลล์กลายเป็นมะเร็ง

ระยะแฝงที่แท้จริงหรือทางชีววิทยา คือ ช่วงเวลาตั้งแต่การก่อตัวของสารก่อมะเร็งในร่างกายจนถึงการเริ่มต้นของการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งอย่างไม่สามารถควบคุมได้ โดยทั่วไปแล้วจะใช้แนวคิดของระยะแฝงทางคลินิก ซึ่งนานกว่าแนวคิดทางชีววิทยาอย่างมาก โดยคำนวณจากเวลาตั้งแต่เริ่มสัมผัสกับสารก่อมะเร็งจนถึงการตรวจพบเนื้องอกทางคลินิก

รูปแบบการกระทำที่สำคัญประการที่สองของสารก่อมะเร็งคือความสัมพันธ์ระหว่าง “ปริมาณ-เวลา-ผลกระทบ” ยิ่งปริมาณสารครั้งเดียวสูง ระยะแฝงจะสั้นลง และอุบัติการณ์ของเนื้องอกก็จะสูงขึ้น

ลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของการกระทำของสารก่อมะเร็งคือการจัดระยะของการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาก่อนการพัฒนาของมะเร็ง ระยะเหล่านี้ได้แก่ การเกิดเซลล์มะเร็งแบบกระจายตัวไม่เท่ากัน การแพร่กระจายแบบเฉพาะจุด เนื้องอกที่ไม่ร้ายแรงและเนื้องอกร้ายแรง

สารก่อมะเร็งทางเคมีแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มตามลักษณะของสาร สารเคมีก่อมะเร็งส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดจากมนุษย์ การปรากฏของสารเหล่านี้ในสิ่งแวดล้อมเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของมนุษย์ ปัจจุบันมีการดำเนินการทางเทคโนโลยีมากมายที่สามารถสร้างสารก่อมะเร็งที่พบได้บ่อยที่สุด เช่น โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน กระบวนการเหล่านี้ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้และการแปรรูปเชื้อเพลิงและวัสดุอินทรีย์อื่นๆ ด้วยความร้อน

กลุ่มที่สองคือสารก่อมะเร็งจากธรรมชาติที่ไม่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมหรือกิจกรรมอื่นๆ ของมนุษย์ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์เสียของพืชบางชนิด (อัลคาลอยด์) หรือเชื้อรา (ไมโคทอกซิน) ดังนั้น อะฟลาทอกซินจึงเป็นเมแทบอไลต์ของเชื้อราขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องซึ่งอาศัยอยู่บนผลิตภัณฑ์อาหารและอาหารสัตว์ต่างๆ

ก่อนหน้านี้ สันนิษฐานว่าเชื้อราที่ผลิตอะฟลาทอกซินพบได้เฉพาะในประเทศเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนเท่านั้น ตามแนวคิดสมัยใหม่ อันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากเชื้อราเหล่านี้ และดังนั้นจึงรวมถึงการปนเปื้อนอาหารด้วยอะฟลาทอกซิน มีอยู่ทั่วไป ยกเว้นในประเทศที่มีอากาศหนาวเย็น เช่น ยุโรปตอนเหนือและแคนาดา

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

สารก่อมะเร็งทางกายภาพ

ซึ่งรวมถึงสารก่อมะเร็งดังต่อไปนี้:

• รังสีไอออไนซ์หลายประเภท (รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา อนุภาคพื้นฐานของอะตอม - โปรตอน นิวตรอน อนุภาคแอลฟา บีตา ฯลฯ)
• รังสีอัลตราไวโอเลต;
• การบาดเจ็บของเนื้อเยื่อทางกล

ควรสังเกตว่าแม้กระทั่งก่อนที่จะมีการค้นพบสารก่อมะเร็งทางเคมี ในปี 1902 E. Frieben ได้อธิบายถึงมะเร็งผิวหนังในมนุษย์ที่เกิดจากรังสีเอกซ์ และในปี 1910 J. Clunet เป็นคนแรกที่ได้เนื้องอกในสัตว์โดยใช้การฉายรังสีเอกซ์ ในปีต่อๆ มา ผ่านความพยายามของนักรังสีชีววิทยาและนักวิทยาเนื้องอกจำนวนมาก รวมถึงนักวิทยาเนื้องอกในบ้าน ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าผลกระทบที่ทำให้เกิดเนื้องอกไม่ได้เกิดจากรังสีไอออไนซ์ที่เหนี่ยวนำโดยเทียมเท่านั้น แต่ยังเกิดจากแหล่งธรรมชาติ เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ด้วย

ในวรรณกรรมสมัยใหม่ มีเพียงปัจจัยรังสีเท่านั้นที่ถือเป็นตัวการก่อมะเร็งทางกายภาพของสิ่งแวดล้อม ได้แก่ รังสีไอออไนซ์ทุกประเภทและรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์

เมื่อพิจารณาการก่อมะเร็งเป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่ประกอบด้วยการเริ่มต้น การส่งเสริม และการดำเนินไป พบว่ารังสีไอออไนซ์เป็นสารก่อกลายพันธุ์ที่อ่อนแอในการกระตุ้นโปรโตออนโคยีน ซึ่งอาจมีความสำคัญในระยะเริ่มต้นของการก่อมะเร็ง ในเวลาเดียวกัน รังสีไอออไนซ์ยังมีประสิทธิภาพสูงในการลดการทำงานของยีนระงับเนื้องอก ซึ่งมีความสำคัญต่อการดำเนินไปของเนื้องอก

สารก่อมะเร็งทางชีวภาพ

คำถามเกี่ยวกับบทบาทของไวรัสในสาเหตุของเนื้องอกเกิดขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ในปี 1910 P. Rous เป็นคนแรกที่ปลูกถ่ายเนื้องอกในนกด้วยสารกรองที่ไม่มีเซลล์ และอธิบายสิ่งนี้ด้วยการมีไวรัสเนื้องอกอยู่ ซึ่งยืนยันตำแหน่งของ A. Borrel และผู้เขียนก่อนหน้านั้นเกี่ยวกับไวรัสที่เป็นสาเหตุของมะเร็ง

ปัจจุบันทราบกันดีว่า 30% ของมะเร็งทั้งหมดเกิดจากไวรัส รวมถึงไวรัสฮิวแมนแพปปิลโลมาไวรัสด้วย ไวรัสฮิวแมนแพปปิลโลมาไวรัสตรวจพบใน 75-95% ของมะเร็งเซลล์สความัสของปากมดลูก ไวรัสฮิวแมนแพปปิลโลมาไวรัสหลายชนิดพบในเนื้องอกของมะเร็งช่องปาก คอหอย กล่องเสียง และโพรงจมูก ไวรัสฮิวแมนแพปปิลโลมาไวรัสชนิด 16 และ 18 มีบทบาทสำคัญในการก่อมะเร็งศีรษะและลำคอ โดยเฉพาะมะเร็งคอหอย (54%) และมะเร็งกล่องเสียง (38%) นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างไวรัสเริมและมะเร็งต่อมน้ำเหลือง มะเร็งซาร์โคมาของคาโปซี และไวรัสตับอักเสบบีและซี กับมะเร็งตับ

อย่างไรก็ตาม อุบัติการณ์ของมะเร็งนั้นน้อยกว่าการติดเชื้อไวรัสถึง 1 เท่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการมีไวรัสเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอต่อการพัฒนาของกระบวนการเนื้องอก การเปลี่ยนแปลงของเซลล์หรือการเปลี่ยนแปลงในระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ก็มีความจำเป็นเช่นกัน ดังนั้น ในขั้นตอนปัจจุบันของการพัฒนาออนโคโลยีและออนโคไวรัสโลยี จึงควรสันนิษฐานว่าไวรัสออนโคไม่แพร่เชื้อจากมุมมองทางคลินิก ไวรัส เช่นเดียวกับสารก่อมะเร็งทางเคมีและทางกายภาพ ทำหน้าที่เป็นสัญญาณภายนอกที่ส่งผลต่อออนโคยีนภายในเท่านั้น ซึ่งเป็นยีนที่ควบคุมการแบ่งตัวและการแยกความแตกต่างของเซลล์ การวิเคราะห์โมเลกุลของไวรัสที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนามะเร็งแสดงให้เห็นว่าหน้าที่ของไวรัสเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในการเข้ารหัสของโปรตีนระงับที่ควบคุมการเจริญเติบโตและอะพอพโทซิสของเซลล์อย่างน้อยก็บางส่วน

จากมุมมองของการก่อมะเร็ง ไวรัสสามารถแบ่งได้เป็น "ก่อมะเร็งจริง" และ "อาจก่อมะเร็งได้" โดยไวรัสกลุ่มแรกไม่ว่าจะมีปฏิสัมพันธ์กับเซลล์อย่างไรก็สามารถทำให้เซลล์ปกติเปลี่ยนเป็นเซลล์เนื้องอกได้ กล่าวคือ เซลล์เหล่านี้เป็นเชื้อก่อโรคตามธรรมชาติของมะเร็งร้าย ซึ่งรวมถึงไวรัสก่อมะเร็งที่มี RNA อยู่ด้วย กลุ่มที่สองซึ่งรวมถึงไวรัสที่มี DNA อยู่ด้วย สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเซลล์และก่อให้เกิดมะเร็งร้ายได้เฉพาะในห้องปฏิบัติการและในสัตว์ที่ไม่ใช่พาหะตามธรรมชาติ ("โฮสต์") ของไวรัสเหล่านี้เท่านั้น

ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 LA Zilber ได้กำหนดสมมติฐาน virogenetic ในรูปแบบสุดท้าย โดยมีสมมติฐานหลักคือแนวคิดเกี่ยวกับการผสานทางกายภาพของจีโนมของไวรัสและเซลล์ปกติ กล่าวคือ เมื่อไวรัสก่อมะเร็งเข้าสู่เซลล์ที่ติดเชื้อ ไวรัสก่อมะเร็งจะนำสารพันธุกรรมของไวรัสเข้าไปในโครโมโซมของเซลล์โฮสต์ และกลายเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเซลล์โฮสต์ ซึ่งก็คือ "จีโนม" หรือ "แบตเตอรี่ยีน" จึงทำให้เซลล์ปกติเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์เนื้องอก

แผนการสมัยใหม่ของการก่อมะเร็งจากไวรัสมีดังนี้:

1. ไวรัสเข้าสู่เซลล์ วัสดุทางพันธุกรรมของไวรัสจะถูกคงอยู่ในเซลล์โดยการรวมเข้ากับ DNA ของเซลล์ทางกายภาพ
2. จีโนมของไวรัสมียีนเฉพาะ - ออนโคยีน ซึ่งผลิตภัณฑ์ของยีนเหล่านี้มีความรับผิดชอบโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ปกติให้กลายเป็นเซลล์เนื้องอก ยีนดังกล่าวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของจีโนมของไวรัสที่รวมกันจะต้องเริ่มทำงานด้วยการก่อตัวของ RNA และออนโคโปรตีนที่เฉพาะเจาะจง
3. ออนโคโปรตีน - ผลิตภัณฑ์ของออนโคยีน - ส่งผลต่อเซลล์ในลักษณะที่ทำให้เซลล์สูญเสียความไวต่ออิทธิพลที่ควบคุมการแบ่งตัว และกลายเป็นเนื้องอกและขึ้นอยู่กับลักษณะทางฟีโนไทป์อื่นๆ (ทางสัณฐานวิทยา ชีวเคมี ฯลฯ)

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ]