Физически карциногени

Карциноген е всяко вещество, радионуклид или радиация, която насърчава канцерогенезата, образуването на рак. Това може да се дължи на способността за увреждане на генома или на разрушаването на клетъчните метаболитни процеси. Няколко радиоактивни вещества се считат за канцерогенни, но тяхната канцерогенна активност се дължи на лъчението, например гама-лъчите и алфа-частиците, които отделят. Обичайни примери за нерадиоактивни канцерогени са вдишването на азбест, някои диоксини и тютюнев дим. Въпреки че обществеността обикновено свързва канцерогенността със синтетични химикали, има еднакво вероятност да възникне както при естествени, така и при синтетични вещества.

Ракът е всяко заболяване, при което нормалните клетки са увредени и не се подлагат на програмирана клетъчна смърт толкова бързо, колкото се разделят чрез митоза. Карциногените могат да увеличат риска от рак чрез промяна на клетъчния метаболизъм или увреждане на ДНК директно в клетките, което пречи на биологичните процеси и индуцира неконтролираното, злокачествено деление, което в крайна сметка води до образуването на тумори. Обикновено тежкото увреждане на ДНК води до програмирана клетъчна смърт, но ако програмираната пътека за клетъчна смърт е повредена, тогава клетката не може да предотврати себе си да стане ракова клетка.

Като цяло, физически канцерогени включват широка гама от агенти: електромагнитни лъчения от различни видове, корпускуларни (алфа и бета) излъчвания, ниски и високи температури, механични травми и твърди и гелови материали. По-рестриктивно, обаче, терминът обикновено се използва за дефиниране на твърди и гел материали, водонеразтворими или слабо разтворими, които са способни да произвеждат рак. И двата физически канцерогени и твърди канцерогени са широко използвани по опростен начин за идентифициране на агенти, които произвеждат рак, главно, ако не и изключително, чрез техните физични свойства и физически ефекти, а не чрез техните химични свойства и действия, за разлика от химичните канцерогени. Физическите канцерогени включват твърди и меки материали, фиброзни частици, не влакнести частици и гелни материали.

Идентифицирането на физическите канцерогени се основава на епидемиологични и/или експериментални данни. Екстраполацията на експерименталните резултати за хората се подобрява чрез използването на експериментални модели, които са възможно най-близки до човешките ситуации. Експерименталните интратисетни вложки на метални сплави или пластмаси могат да възпроизведат ситуациите, при които алогенни протези се имплантират хирургично в човешкото тяло. Обратно, вдишването на частици може правилно да възпроизведе експозицията на работещите в прашна работна среда.

От физическите фактори най-манифестна е онкогенезата от радиационни облъчвания и се означава като радиационна онкогенеза или карциногенеза.

Първите наблюдения на лъчева онкогенеза са направени върху рентгенолози, които след продължителна работа развивали сквамозен карцином по кожата на ръцете. При употребата на по-твърди лъчи и недостатъчна защита на тялото е наблюдавано развитие на левкози у рентгенолози около 10 пъти по-често, отколкото в останалата популация. В следващите години бяха натрупани множество клинични и експериментални данни за безспорното карциногенно въздействие на лъчевата радиация. Особено показателни в това отношение са наблюденията над преживелите атомните бомбардировки над Хирошима и Нагазаки през 1945 година. Честотата на левкозите сред населението, подложено на радиация, е 10 - 15 пъти по-висока в сравнение с останалата популация. Познати са злокачествени тумори като професионални заболявания при работа с радиоактивни вещества. Такъв характер има остеосаркомът на долната челюст у млади жени, работнички в часовникарските заводи в Ню Джерси (New Jersey), които оцветявали стрелките на часовниците с луминесцентна радиоактивна боя, която държали в устата си и я нанасяли чрез устните си. Отбелязана беше висока честота на белодробен карцином всред миньорите, работещи в радиоактивни мини в Шнееберг и Йохимщал в Средна Европа, както и в урановите мини в САЩ. Високо канцерогенно действие имат други радиоактивни съставки като стронций например, който може да предизвика рак на щитовидната жлеза.

Въз основа на епидемиологични и клинични наблюдения беше доказан карциногенният ефект на ултравиолетовата радиация върху човека. Известно е, че ракът на кожата на лицето е много по-чест в южните народи, всред работещи на открито като моряци, селскостопански работници и всред населението от Средна Азия, които носят тюбитейки и не защитават лицето си от слънчеви лъчи. Обратно сред южноафриканските народи, като мексиканци например, въпреки обилната слънчева радиация в тези райони, ракът на кожата на лицето е много по-рядък, което се обяснява с носенето на широкополи шапки, които ги защитават от слънчевите лъчи. Злокачествените тумори на кожата се срещат предимно у светлокожи. Кожата на тъмнокожите е предпазена от въздействието на слънчевите лъчи, тъй като високата концентрация на меланин се смята, че абсорбира ултравиолетовите лъчи. Пример за карциногенното действие на слънчевите лъчи е заболяването Xeroderma pigmentosum. Това е рядко срещано вродено заболяване, което се характеризира със силна свръхчувствителност към светлина и развитие на слънчев дерматит още в детските години. В една голяма част от тези болни се развива кожен карцином още преди двадесетгодишна възраст.

Високата честота на кожния карцином в някои райони на света в последно време се обяснява с така наречената "озонова дупка" в атмосферата. Установено е, че ултравиолетовата радиация в слънчевите лъчи се филтрира от озона в атмосферата и нейното влияние върху земната повърхност е балансирано. Редуцирането на озона в атмосферата от свръхзвуков транспорт и специално употребявани вещества като ускорители и охладителни смеси води до увеличение на ултравиолетовото облъчване.

Онкогенно значение се отдава и на други физически карциногени. Експериментално са предизвикани саркоми чрез имплантация на инертни материали като метални пластинки, различни влакна, стъклени топчета, спонгиозна материя. Смята се, че тяхното действие е повече като механичен фактор и не зависи от химичния му състав. Някои тумори се свързват с въздействието на механични травми както наличието на цикатрикси в органите. В това отношение обаче, доказателствата не са строго научно обосновани.