Was sind Karzinogene?

Ein Karzinogen ist eine Substanz oder Strahlung, die die Krebsentstehung oder -entstehung fördert. Chemische Karzinogene können natürlich oder synthetisch, toxisch oder nicht toxisch sein. Viele Karzinogene sind organischer Natur, wie Benzo [a] pyren und Viren. Ein Beispiel für krebserzeugende Strahlung ist ultraviolettes Licht. 

Wie krebserregend wirken

Karzinogene verhindern den normalen Zelltod (Apoptose), sodass die Zellteilung nicht kontrolliert wird. Dies führt zu einem Tumor. Wenn sich der Tumor ausbreitet oder metastasiert (bösartig wird), entsteht Krebs. Einige Karzinogene schädigen die DNA. Wenn jedoch ein erheblicher genetischer Schaden auftritt, stirbt normalerweise eine Zelle einfach ab. Karzinogene verändern den Zellstoffwechsel auf andere Weise, was dazu führt, dass betroffene Zellen weniger spezialisiert werden und sie entweder vor dem Immunsystem maskieren oder vom Immunsystem daran gehindert werden, sie abzutöten.

Jeder Mensch ist täglich Karzinogenen ausgesetzt, doch nicht jede Exposition führt zu Krebs. Der Körper nutzt verschiedene Mechanismen, um Karzinogene zu entfernen oder beschädigte Zellen zu reparieren / entfernen:

• Zellen erkennen viele Karzinogene und versuchen diese durch Biotransformation unschädlich zu machen. Biotransformation erhöht die Löslichkeit eines Karzinogens in Wasser und erleichtert das Ausspülen des Körpers. Manchmal erhöht die Biotransformation jedoch die Karzinogenität einer Chemikalie.
• DNA-Reparaturgene reparieren beschädigte DNA, bevor sie sich replizieren kann. Normalerweise funktioniert der Mechanismus, aber manchmal ist der Schaden nicht behoben oder zu umfangreich, um vom System repariert zu werden.
• Tumorsuppressorgene stellen sicher, dass sich das Zellwachstum und die Zellteilung normal verhalten. Wenn ein Karzinogen ein Protoonkogen (ein Gen, das am normalen Zellwachstum beteiligt ist) beeinflusst, kann die Veränderung dazu führen, dass sich die Zellen teilen und leben, wenn dies normalerweise nicht der Fall ist. Genetische Veränderungen oder erbliche Veranlagungen spielen eine Rolle bei der krebserzeugenden Aktivität.

Beispiele für Karzinogene

Radionuklide sind krebserregend, unabhängig davon, ob sie giftig sind oder nicht, da sie Alpha-, Beta-, Gamma- oder Neutronenstrahlung abgeben, die Gewebe ionisieren kann. Viele Arten von Strahlung sind krebserregend, z. B. ultraviolettes Licht (einschließlich Sonnenlicht), Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Normalerweise werden Mikrowellen, Radiowellen, Infrarotlicht und sichtbares Licht nicht als krebserzeugend angesehen, da die Photonen nicht genug Energie haben, um chemische Bindungen aufzubrechen. Es gibt jedoch dokumentierte Fälle von normalerweise "sicheren" Strahlenformen, die mit einer erhöhten Krebsrate bei längerer Exposition mit hoher Intensität einhergehen. Lebensmittel und andere Materialien, die mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wurden (z. B. Röntgenstrahlen, Gammastrahlen), sind nicht krebserzeugend. Im Gegensatz dazu kann die Bestrahlung mit Neutronen Substanzen durch Sekundärstrahlung krebserregend machen.

Chemische Karzinogene umfassen Kohlenstoffelektrophile, die DNA angreifen. Beispiele für Kohlenstoffelektrophile sind Senfgas, einige Alkene, Aflatoxin und Benzo [a] pyren. Kochen und Verarbeiten von Lebensmitteln kann krebserregend sein. Insbesondere beim Grillen oder Braten von Lebensmitteln können Karzinogene wie Acrylamid (in Pommes Frites und Kartoffelchips) und mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe (in gegrilltem Fleisch) entstehen. Einige der Hauptkarzinogene im Zigarettenrauch sind Benzol, Nitrosamin und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Viele dieser Verbindungen kommen auch in anderem Rauch vor. Andere wichtige chemische Karzinogene sind Formaldehyd, Asbest und Vinylchlorid.

Zu den natürlichen Karzinogenen zählen Aflatoxine (in Getreide und Erdnüssen enthalten), Hepatitis B und humane Papillomviren, die Bakterien Helicobacter pylori, und die Leberegel Clonorchis sinensis und Oposthorchis veverrini.

Wie Karzinogene klassifiziert werden

Es gibt viele verschiedene Klassifizierungssysteme für Karzinogene, die im Allgemeinen davon abhängen, ob eine Substanz beim Menschen als krebserzeugend, bei Tieren als krebsverdächtig oder krebserzeugend bekannt ist. Einige Klassifizierungssysteme erlauben auch die Kennzeichnung einer Chemikalie als unwahrscheinlich ein menschliches Karzinogen sein.

Ein System ist das der Internationalen Agentur für Krebsforschung (IARC), die Teil der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist..

• Gruppe 1: bekanntes menschliches Karzinogen, das unter typischen Expositionsbedingungen wahrscheinlich Krebs verursacht
• Gruppe 2A: wahrscheinlich ein menschliches Karzinogen
• Gruppe 2B: möglicherweise ein menschliches Karzinogen
• Gruppe 3: nicht klassifizierbar
• Gruppe 4: wahrscheinlich kein menschliches Karzinogen

Karzinogene können nach der Art des Schadens eingestuft werden, den sie verursachen. Genotoxine sind Karzinogene, die an DNA binden, diese mutieren oder irreversible Schäden verursachen. Beispiele für Genotoxine umfassen ultraviolettes Licht, andere ionisierende Strahlung, einige Viren und Chemikalien wie N-Nitroso-N-methylharnstoff (NMU). Nichtgenotoxine schädigen die DNA nicht, fördern aber das Zellwachstum und / oder verhindern den programmierten Zelltod. Beispiele für nicht genotoxische Karzinogene sind einige Hormone und andere organische Verbindungen.

Wie Wissenschaftler Karzinogene identifizieren

Der einzige sichere Weg, um zu wissen, ob eine Substanz krebserregend ist, besteht darin, Menschen dieser Substanz auszusetzen und zu prüfen, ob sie Krebs entwickeln. Offensichtlich ist dies weder ethisch noch praktisch, sodass die meisten Karzinogene auf andere Weise identifiziert werden. Manchmal wird vorausgesagt, dass ein Wirkstoff Krebs verursacht, da er eine ähnliche chemische Struktur oder Wirkung auf Zellen hat wie ein bekanntes Karzinogen. Andere Studien werden an Zellkulturen und Labortieren durchgeführt, bei denen viel höhere Konzentrationen von Chemikalien / Viren / Strahlung verwendet werden als bei einer Person. Diese Studien identifizieren "vermutete Karzinogene", da die Wirkung bei Tieren beim Menschen unterschiedlich sein kann. Einige Studien verwenden epidemiologische Daten, um Trends bei der Exposition von Menschen und Krebs zu ermitteln.

Prokarzinogene und Co-Karzinogene

Chemikalien, die nicht krebserregend sind, aber im Körper krebserregend werden, werden als Prokarzinogene bezeichnet. Ein Beispiel für ein Prokarzinogen ist Nitrit, das zu krebserzeugenden Nitrosaminen metabolisiert wird.

Ein Co-Karzinogen oder Promotor ist eine Chemikalie, die selbst keinen Krebs verursacht, aber die krebserzeugende Aktivität fördert. Das Vorhandensein beider Chemikalien zusammen erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Karzinogenese. Ethanol (Getreidealkohol) ist ein Beispiel für einen Promotor.