苯并(a)芘和二苯并(a，b)蒽诱发实验动物肺癌模型的研究*
作者：王玉民 王丽华 李哲 郭红梅 侯天慧 郭彩虹 李倩 周慧
单位：王玉民 王丽华 李哲 郭红梅 侯天慧 郭彩虹 李倩 周慧(山西省劳动卫生职业病研究所 030012)
关键词：职业病；肺肿瘤；大气污染物；中毒；实验动物
中华医学杂志980814
摘要 用瑞士种小鼠198只，对炼焦大气污染物中主要致癌因子——苯并(a)芘和二苯并(a，h)蒽——进行了单因子诱发肺肿瘤实验，为抗癌阻断治疗研究提供实验动物肺癌模型。以二苯并(a，h)蒽诱发的肺癌模型，在适宜的染毒剂量范围内，诱癌率可达90%以上，潜伏期较短，是较理想的小动物肺癌模型。
在炼焦过程中，释放大量焦油和焦炭粉尘，其中含有大量致癌物质——多环芳烃，不仅构成职业肺肿瘤病因，也是居民肺癌逐年上升的重要原因之一。本工作目的在于对多环芳烃中的主要致癌因子五环烃——苯并(a)芘和二苯并(a，h)蒽[benzo(a)pyrene，dibenz(a，h)anthracene]，进行单因子诱癌剂量-效应相关对比实验，选择较好的肺癌动物模型，为抗癌阻断治疗等项研究提供模型。
, http://www.100md.com
材料和方法
用瑞士种小鼠(经国家科委中国生物工程开发中心实验动物管理处认可)198只，雄性，50日龄，体重2±2g。苯并(a)芘和二苯并(a，h)蒽为英国Fluka纯品(纯度〉98%)。以高效液相色谱仪(日本， LC-6A)分析证实不含可测出的杂质。用AR级二甲基亚矾溶解，配制成5个对数稀释度的溶液。
动物经乙醚麻醉后，用Stanton等[1]肺直接注入法染毒。本法的特点在于将致癌物通过左胸壁直接注入动物左肺(1个整叶)实质内，肺的实际染毒剂量准确。通过肺呼吸运动及巨噬细胞的吞噬和转移，毒物能扩散至全肺。本法避免了气管灌注带来的肺染毒剂量误差较大，以及灌注时由于气管-支气管纤毛运动使部分毒物被反排到咽喉部咽人胃肠造成的肺外吸收等缺点。染毒剂量按μmol/kg计算。使用微量注射器，将针头用细塑料管套住，针尖露出4mm左右，以保证刺人深度。选择正确刺入部位后，每20g鼠体重注入容积为0.01ml(含有不同浓度的诱癌剂)，共染毒5次，各间隔1周。对照组予以单一的二甲基亚枫(DMSO)等效刺激。染毒后的动物在严格清洁度条件下饲养，长期观察，濒死活杀，留取肺、肝、肾、脾进行病理组织学诊断。实验数据用ADI-AT型微机及上海科技出版社医用统计软件做统计处理。
, 百拇医药
结 果
在实验条件完全相同的情况下，两种诱癌剂及对照组实验结果，见表1。各对照组均发现1例老龄自发肺腺瘤。在各染毒组中，肺肿瘤呈多发实体瘤外观。左右肺均有瘤体生长，大至充满胸腔，小则数毫米。病理组织学证明80%以上是典型的乳头状腺癌，有少量腺鳞混合癌和鳞癌，其组织学类型与文献[2～4]报道一致。
当染毒剂量在5个量级范围内变异时，苯并(a)芘的肺癌率似略有上升的趋势，但差异无显著性。而二苯并(a，h)蒽诱发的肺癌率则随染毒剂量增加而明显上升。剂量达5.0μmol/kg时，肺癌率高达90%以上，呈现良好的剂量反应关系。当染毒剂量再大时，由于出现亚急性效应，动物死亡较早，肺癌率转低，但仍达70%。这一动态变化规律，经统计处理，符合线性平方模式：y＝a十bx-cx2。拟合的回归方程为：y＝14.085+17.6x-0.3281x2(y：诱癌率，x：染毒剂量μmol/kg)。各组理论值与观察值之间符合良好，拟合度-相关指数R2=0.993。
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表1 苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽诱癌实验结果 累积染毒剂量
(μmol/kg)
苯并(a)芘
二苯并(a，h)蒽
实验鼠数
肺癌鼠数
%
实验鼠数
肺癌鼠数
%
50.0
17
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5
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对照组
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1
6
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1
6
诱发肺癌潜伏期是评价诱癌毒力的重要指标之。从表2可见，苯并(a)芘潜伏期长，肺癌出现时间较分散；二苯并(a，h)蒽潜伏期较短，肺癌出现时间较集中。经t检验证实，在染毒剂量相同的情况下，两者潜伏期差异有非常显著意义(50.0μmol/kg组t＝6.11，P<0.01；5.0 μmol/kg组t＝5.17， P<0.01；0.5μmol/kg组t＝8.96，P<0.01)。表2苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽直 诱癌潜伏期 诱癌剂
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累积染毒剂量
(μmol/kg)
发现首例肺癌时间
(天)
潜伏期
(天，
±s)
苯并(a)芘
50.0
423
540±81
5.00
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576±113
0.50
512
637±82
二苯并(a，h)蒽
50.0
138
246±62
5.00
325
373±25
0.50
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362
382±28
在此项对比研究中，同时注意了诱发肝肿瘤(表3)。表3 苯并(a)茫、二苯并(a，h)直诱发肝肿瘤在 累积染毒剂量
(μmol/kg)
苯并(a)芘
二苯并(a，h)蒽
实验鼠数
肝瘤鼠数
%
实验鼠数
肝瘤鼠数
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对照组
18
0
0
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0
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0
病理组织学证明，诱发的肝肿瘤主要是肝细胞腺瘤以及少量肝血管瘤和胆管瘤。二苯并(a，h)蒽仅见1例肝细胞腺瘤。两对照组无肝肿瘤。上述结果表明，苯并(a)芘诱癌过程较复杂。已有多量文献[5，6]闸述苯并(a)芘体内不能直接诱发细胞恶性转化，它需要在机体酶系统作用下经过若干中间体，最后形成“氢基-羟基-环氧衍生物”才具有诱发细胞恶变的能力。这个过程较长，为其诱发肝肿瘤提供了时间条件。二苯并(a，h)蒽由于它具有两个化学活性区即“K区”[6]，易于在较短时间内被转化为最终致癌物，因而表现为潜伏期短，肺癌率高，肝肿瘤等副效应很少，为选择它作为肺癌模型诱癌剂提供了有利因素。讨 论
炼焦工业职业肺癌已有大量流行病学调查报告[7]，一般认为大气污染物中苯并(a)芘是主要致癌因子。但本实验通过剂量-效应相关对比，证明二苯并(a，h)蒽不仅具有诱发肺癌率高、潜伏期短、发癌时间较集中的特点，而且副反应少。作为单因子诱发的实验动物肺癌模型，对于进一步研究致癌机理、肿瘤免疫以及抗癌阻断治疗，提供了较为适宜的肺癌模型手段。
, 百拇医药
本实验过程中，曾对现场大气污染物进行了28次采样和高效液相色谱分析。结果表明：
苯并(a)芘浓度变异范围为1.73～23.4μg/100m3，平均浓度为9.24±5.62μg/100m3；二苯并(a，h)蒽浓度变异范围为0.88～55.14μg/100m3，平均浓度为10.84±11.11μg/100 m3。两者比值为1.20。由此可见，二苯并(a，h)蒽作为呼吸系统职业肿瘤的主要致癌因子的重要意义是不可忽视的。以二苯并(a，h)蒽诱发小动物肺癌模型研制成功，将有助于呼吸系统职业肿瘤基础研究和防治研究工作。
潘秀荣同志完成大量动物饲养管理及技术工作，韦颉同志协助微机统计处理，特此志谢
参考文献
1. Stanton MF, et al. Experimental pulmonary carci-nogenesis with asbstos. Am Industr Hyg Ass J 1969；30：236.
, 百拇医药
2. Stephen MF. Interaction of heavy metals with the pulmonary metabolism of (3H)benzo(a)pyrene. Environ Res 1984；34：212.
3. Mauderly JL. Inhalation Toxicology Research Institute Annual Report, LMF-114. Albuquerque: Office of Health and Environmental Research of the US Department of Energy 1984-1985：287-308.
4. Jones TD, et al. Animals studies and prediction of human tumors can be aided by graphical sorting of animal data: neoplastic risk from B(a)-P,benzene, benzidine,and chromium. Am J Ind Med 1985；7：185.
, 百拇医药
5. Nesnow S. Chemical carcinogens. Areview and analysis of the literature of selected chemicals and the establishment of the Gene-Tox carcinogeu Date Babs. Mutat Res 1987；185：1.
6. International Agency for Research on Cancer. Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemical to human, certain polycyclic aromatic hydrocarbons and heterocyclic compounds. Vol 3. Lyon: IARC, 1973：38-51.
7. International Occupational Safety and Health Information Centre. Occupational cancer(1976-1986).Geneva: International Labour Organization,1987：11，13，53，63.
(1989年3月28日收稿 1990年5月7日修回), 百拇医药
单位：王玉民 王丽华 李哲 郭红梅 侯天慧 郭彩虹 李倩 周慧(山西省劳动卫生职业病研究所 030012)
关键词：职业病；肺肿瘤；大气污染物；中毒；实验动物
中华医学杂志980814
摘要 用瑞士种小鼠198只，对炼焦大气污染物中主要致癌因子——苯并(a)芘和二苯并(a，h)蒽——进行了单因子诱发肺肿瘤实验，为抗癌阻断治疗研究提供实验动物肺癌模型。以二苯并(a，h)蒽诱发的肺癌模型，在适宜的染毒剂量范围内，诱癌率可达90%以上，潜伏期较短，是较理想的小动物肺癌模型。
在炼焦过程中，释放大量焦油和焦炭粉尘，其中含有大量致癌物质——多环芳烃，不仅构成职业肺肿瘤病因，也是居民肺癌逐年上升的重要原因之一。本工作目的在于对多环芳烃中的主要致癌因子五环烃——苯并(a)芘和二苯并(a，h)蒽[benzo(a)pyrene，dibenz(a，h)anthracene]，进行单因子诱癌剂量-效应相关对比实验，选择较好的肺癌动物模型，为抗癌阻断治疗等项研究提供模型。
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材料和方法
用瑞士种小鼠(经国家科委中国生物工程开发中心实验动物管理处认可)198只，雄性，50日龄，体重2±2g。苯并(a)芘和二苯并(a，h)蒽为英国Fluka纯品(纯度〉98%)。以高效液相色谱仪(日本， LC-6A)分析证实不含可测出的杂质。用AR级二甲基亚矾溶解，配制成5个对数稀释度的溶液。
动物经乙醚麻醉后，用Stanton等[1]肺直接注入法染毒。本法的特点在于将致癌物通过左胸壁直接注入动物左肺(1个整叶)实质内，肺的实际染毒剂量准确。通过肺呼吸运动及巨噬细胞的吞噬和转移，毒物能扩散至全肺。本法避免了气管灌注带来的肺染毒剂量误差较大，以及灌注时由于气管-支气管纤毛运动使部分毒物被反排到咽喉部咽人胃肠造成的肺外吸收等缺点。染毒剂量按μmol/kg计算。使用微量注射器，将针头用细塑料管套住，针尖露出4mm左右，以保证刺人深度。选择正确刺入部位后，每20g鼠体重注入容积为0.01ml(含有不同浓度的诱癌剂)，共染毒5次，各间隔1周。对照组予以单一的二甲基亚枫(DMSO)等效刺激。染毒后的动物在严格清洁度条件下饲养，长期观察，濒死活杀，留取肺、肝、肾、脾进行病理组织学诊断。实验数据用ADI-AT型微机及上海科技出版社医用统计软件做统计处理。
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结 果
在实验条件完全相同的情况下，两种诱癌剂及对照组实验结果，见表1。各对照组均发现1例老龄自发肺腺瘤。在各染毒组中，肺肿瘤呈多发实体瘤外观。左右肺均有瘤体生长，大至充满胸腔，小则数毫米。病理组织学证明80%以上是典型的乳头状腺癌，有少量腺鳞混合癌和鳞癌，其组织学类型与文献[2～4]报道一致。
当染毒剂量在5个量级范围内变异时，苯并(a)芘的肺癌率似略有上升的趋势，但差异无显著性。而二苯并(a，h)蒽诱发的肺癌率则随染毒剂量增加而明显上升。剂量达5.0μmol/kg时，肺癌率高达90%以上，呈现良好的剂量反应关系。当染毒剂量再大时，由于出现亚急性效应，动物死亡较早，肺癌率转低，但仍达70%。这一动态变化规律，经统计处理，符合线性平方模式：y＝a十bx-cx2。拟合的回归方程为：y＝14.085+17.6x-0.3281x2(y：诱癌率，x：染毒剂量μmol/kg)。各组理论值与观察值之间符合良好，拟合度-相关指数R2=0.993。
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表1 苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽诱癌实验结果 累积染毒剂量
(μmol/kg)
苯并(a)芘
二苯并(a，h)蒽
实验鼠数
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实验鼠数
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诱发肺癌潜伏期是评价诱癌毒力的重要指标之。从表2可见，苯并(a)芘潜伏期长，肺癌出现时间较分散；二苯并(a，h)蒽潜伏期较短，肺癌出现时间较集中。经t检验证实，在染毒剂量相同的情况下，两者潜伏期差异有非常显著意义(50.0μmol/kg组t＝6.11，P<0.01；5.0 μmol/kg组t＝5.17， P<0.01；0.5μmol/kg组t＝8.96，P<0.01)。表2苯并(a)芘、二苯并(a，h)蒽直 诱癌潜伏期 诱癌剂
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累积染毒剂量
(μmol/kg)
发现首例肺癌时间
(天)
潜伏期
(天，
±s)苯并(a)芘
50.0
423
540±81
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二苯并(a，h)蒽
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373±25
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在此项对比研究中，同时注意了诱发肝肿瘤(表3)。表3 苯并(a)茫、二苯并(a，h)直诱发肝肿瘤在 累积染毒剂量
(μmol/kg)
苯并(a)芘
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病理组织学证明，诱发的肝肿瘤主要是肝细胞腺瘤以及少量肝血管瘤和胆管瘤。二苯并(a，h)蒽仅见1例肝细胞腺瘤。两对照组无肝肿瘤。上述结果表明，苯并(a)芘诱癌过程较复杂。已有多量文献[5，6]闸述苯并(a)芘体内不能直接诱发细胞恶性转化，它需要在机体酶系统作用下经过若干中间体，最后形成“氢基-羟基-环氧衍生物”才具有诱发细胞恶变的能力。这个过程较长，为其诱发肝肿瘤提供了时间条件。二苯并(a，h)蒽由于它具有两个化学活性区即“K区”[6]，易于在较短时间内被转化为最终致癌物，因而表现为潜伏期短，肺癌率高，肝肿瘤等副效应很少，为选择它作为肺癌模型诱癌剂提供了有利因素。讨 论
炼焦工业职业肺癌已有大量流行病学调查报告[7]，一般认为大气污染物中苯并(a)芘是主要致癌因子。但本实验通过剂量-效应相关对比，证明二苯并(a，h)蒽不仅具有诱发肺癌率高、潜伏期短、发癌时间较集中的特点，而且副反应少。作为单因子诱发的实验动物肺癌模型，对于进一步研究致癌机理、肿瘤免疫以及抗癌阻断治疗，提供了较为适宜的肺癌模型手段。
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本实验过程中，曾对现场大气污染物进行了28次采样和高效液相色谱分析。结果表明：
苯并(a)芘浓度变异范围为1.73～23.4μg/100m3，平均浓度为9.24±5.62μg/100m3；二苯并(a，h)蒽浓度变异范围为0.88～55.14μg/100m3，平均浓度为10.84±11.11μg/100 m3。两者比值为1.20。由此可见，二苯并(a，h)蒽作为呼吸系统职业肿瘤的主要致癌因子的重要意义是不可忽视的。以二苯并(a，h)蒽诱发小动物肺癌模型研制成功，将有助于呼吸系统职业肿瘤基础研究和防治研究工作。
潘秀荣同志完成大量动物饲养管理及技术工作，韦颉同志协助微机统计处理，特此志谢
参考文献
1. Stanton MF, et al. Experimental pulmonary carci-nogenesis with asbstos. Am Industr Hyg Ass J 1969；30：236.
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2. Stephen MF. Interaction of heavy metals with the pulmonary metabolism of (3H)benzo(a)pyrene. Environ Res 1984；34：212.
3. Mauderly JL. Inhalation Toxicology Research Institute Annual Report, LMF-114. Albuquerque: Office of Health and Environmental Research of the US Department of Energy 1984-1985：287-308.
4. Jones TD, et al. Animals studies and prediction of human tumors can be aided by graphical sorting of animal data: neoplastic risk from B(a)-P,benzene, benzidine,and chromium. Am J Ind Med 1985；7：185.
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5. Nesnow S. Chemical carcinogens. Areview and analysis of the literature of selected chemicals and the establishment of the Gene-Tox carcinogeu Date Babs. Mutat Res 1987；185：1.
6. International Agency for Research on Cancer. Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemical to human, certain polycyclic aromatic hydrocarbons and heterocyclic compounds. Vol 3. Lyon: IARC, 1973：38-51.
7. International Occupational Safety and Health Information Centre. Occupational cancer(1976-1986).Geneva: International Labour Organization,1987：11，13，53，63.
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