Karsinogeeni
Karsinogeeni on aine, joka altistaa syövälle, eli syöpävaarallinen aine. Usein karsinogeenisuus perustuu mutageenisyyteen eli DNA:n vahingoittamiseen, ja moni karsinogeeni on myös teratogeeni.
Eniten ihmisten käyttämä karsinogeeni on hengitysilman happi, joka voi muuttua erilaisiksi vapaiksi radikaaleiksi, jotka aiheuttavat epäspesifistä vahinkoa soluille. Karsinogeeneja on sekä keinotekoisia että luonnollisia. Keinotekoisia karsinogeeneja on niin sivutuotteita, jätteitä ja saasteita kuin varsinaisia teollisuuskemikaaleja ja rakennusmateriaaleja. Esimerkiksi dioksiini on saastekarsinogeeni, alkoholi nautintoaine ja asbesti karsinogeeninen rakennusaine. Monet kasveissa ja sienissä olevat luonnolliset aineet ovat karsinogeenisia, esimerkiksi sienimyrkky aflatoksiini, jota tuottaa viljaa ja pähkinöitä homehduttava Aspergillus flavus. Ravinnosta lämpökäsittelyn vuoksi saatavia karsinogeeneja ovat mm. akryyliamidi ja nitrosamiinit. Tämän lisäksi jotkut bakteerit ja virukset, kuten Helicobacter pylori ja hepatiitti B, ovat syöpää aiheuttavia. Ionisoiva säteily on myös karsinogeenista, minkä lisäksi monet säteilevät saasteet ovat raskasmetalleja, jotka kertyvät elimistöön.
Mutageenit aiheuttavat syöpää vahingoittamalla DNA:ta. Solut pystyvät yleensä korjaaman vahingon. Jos se ei onnistu, solu osaa tappaa itsensä, mutta joskus vahinko estää itsetuhomekanismia toimimasta tai käynnistää solun jakautumisen. Tämä tarkoittaa samaa kuin syöpäsoluksi muuttuminen. Nopeasti jakautuvat solut, eli ihon, vatsan limakalvon, rintarauhasen sekä munasarjojen tai kivesten solut ovat erityisen alttiitta karsinogeeneille, koska syöpä-DNA pystyy kopioitumaan nopeasti. Toisaalta ruoansulatuskanavan limakalvon nopea uusiutuminen on myös puolustusmekanismi syöpää vastaan, koska näin limakalvon pintaan syntyneet syöpäsolut irtoavat.
Monet karsinogeeniset aineet — eivät tietenkään kaikki — pohjautuvat tyydyttymättömiin yhdisteisiin, joissa on kaksoissidos jäykässä siltamaisessa rakenteessa. Tämä johtuu siitä, että keho pyrkii poistamaan myrkyn hapettamalla ja hydrolysoimalla kaksoissidoksen vesiliukoiseksi hydroksyylipariksi (OH), jolloin syntyvä aine ei ole enää myrkky. Ongelma on välituotteessa: kaksoissidos hapettuu ensin epoksidisidokseksi (happi sitoutunut kahteen hiileen). Hydrolyysireaktio lisää tähän vettä ja tuottaa näin hydroksyyliparin, mutta jotkut epoksidit ovat suhteellisen vakaita eivätkä hydrolysoidu heti. Epoksidit vahingoittavat DNA:ta erittäin tehokkaasti. Se johtuu siitä, että ne ovat rasvaliukoisia, jolloin ne menevät keskelle DNA-ketjua (ns. interkalaatio), jossa DNA:n emäs hyökkää epoksidiryhmään ja muodostaa pysyvän sidoksen aromaatin kanssa.
Epoksidimekanismin kautta karsinogeenisia aineita ovat muun muassa sienimyrkky aflatoksiini ja teollisuuskemikaalit, bentseeni jne., sekä monet epätäydellisessä palamisessa — esimerkiksi tupakkaa poltettaessa — syntyvät polysykliset aromaattiset hiilivedyt (PAH-yhdisteet). PAH-yhdisteisiin kuuluu yksi tupakansavun keskeisimmistä myrkyistä, bentso(a)pyreeni.
On toki olemassa monia epäorgaanisia karsinogeenejä, kuten ilmankuivausaine kobolttikloridi ja mm. pohjavesissä oleva arseeni. Radioaktiiviset aineet aiheuttavat elimistöön joutuessaan syöpää radioaktiivisuutensa takia.
Myös tavallisessa ruoassa on sekä keinotekoisia että luonnollisia karsinogeeneja. Luonnollisia ovat kasvien itsesuojelumyrkyt ja muut luonnonkarsinogeenit, esimerkiksi sienien sisältämät hydratsiinit tai pähkinän homeiden tuottama aflatoksiini. Ihmisellä on runsaasti erityyppisiä puolustusmekanismeja näitä ja muitakin karsinogeeneja vastaan.
Keinotekoisia eli ruoan lämpökäsittelyn tai paistamisen tuloksena syntyviä karsinogeeneja on paljon muun muassa palaneessa tai paistetussa ruoassa. Vähiten niitä on tuoreissa kasviksissa. Paistaminen aiheuttaa monenlaisia termisiä reaktioita, joista erityisesti epätäydellinen palaminen tuottaa karsinogeeneja. Yksi esimerkki on aminohappo asparagiinin, luonnollisen ravinteen sekä sokerien reaktio, joka tuottaa akryyliamidia erityisesti tärkkelystä sisältäviin ruokiin, kuten leipiin, ranskanperunoihin ja sipseihin. Akryyliamidin on eläinkokeissa havaittu aiheuttavan syöpää, mutta tutkimukset sen karsinogeenisuudesta ihmisille ovat kesken. Kärventäminen, aivan kuten tupakan poltto, tuottaa tyydyttymättömiä yhdisteitä, jotka ovat karsinogeenisia yllä mainitun mekanismin mukaan. Lihaa, kalaa ja makkaroita paistettaessa ja varsinkin hiillostettaessa syntyy mutageenisia heterosyklisiä amiineja ja polyaromaattisia hiilivetyjä, jotka ovat suurina annoksina jyrsijöille karsinogeenisia. Elintarvikevirasto suositteleekin suosimaan keitettyjä ja haudutettuja ruokia.