Karsinogeeni

Karsinogeeni on aine, joka altistaa syövälle, eli syöpävaarallinen aine. Usein karsinogeenisuus perustuu mutageenisyyteen eli DNA:n vahingoittamiseen, ja moni karsinogeeni on myös teratogeeni.
Erilaisia karsinogeeneja.
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 nitrosoamiinit. 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.
Mutageenisuus syövän aiheuttajana.
Mutageenit aiheuttavat syöpää vahingoittamalla DNA:ta. Solut pystyvät yleensä korjaaman aiheutuneen vahingon. Jos se ei onnistu, solu osaa tappaa itsensä, mutta joskus vahinko estää itsetuhomekanismia toimimasta tai käynnistää solun jakautumisen. Tällöin solun normaali jakautuminen häiriintyy, se alkaa jakautua hallitsemattomasti ja solu muuttuu syöpäsoluksi. 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 limakalvon uusiutuessa sen pintaan syntyneet syöpäsolut irtoavat.
Epoksidimekanismi.
Monet karsinogeeniset aineet 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). Hydrolyysireaktiossa toinen epoksidin hiili--happi-sidoksista katkeaa, kun systeemiin lisätään vettä. Reaktio tuottaa näin hydroksyyliparin molempiin epoksidihiiliin. Jotkut epoksidit ovat kuitenkin suhteellisen vakaita eivätkä hydrolysoidu heti. Epoksidit vahingoittavat DNA:ta erittäin tehokkaasti. Se johtuu siitä, että ne ovat rasvaliukoisia, jolloin ne hakeutuvat 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 sekä monet epätäydellisessä palamisessa — esimerkiksi tupakkaa poltettaessa — syntyvät polysykliset aromaattiset hiilivedyt (PAH-yhdisteet). PAH-yhdisteisiin kuuluu yksi tupakansavun keskeisimmistä myrkyistä, bentso(a)pyreeni.
Muut karsinogeenit.
On olemassa monia epäorgaanisia karsinogeenejä, kuten ilmankuivausaine kobolttikloridi ja mm. pohjavesissä esiintyvä arseeni. Radioaktiiviset aineet aiheuttavat elimistöön joutuessaan syöpää radioaktiivisuutensa takia.
Luonnolliset karsinogeenit.
Myös tavallisessa ruoassa on sekä keinotekoisia että luonnollisia karsinogeeneja. Luonnollisia karsinogeenejä 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.
Karsinogeenit ravinnossa.
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 välinen 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.
Altistuminen karsinogeeneille työssä.
Vuonna 2019 Suomessa karsinogeeneille altistui työssään 20 500 henkilöä. Altistuneista henkilöistä 82% oli miehiä. Altistumisten määrä on ollut nousussa 2010-luvulla, mikä selittyy pääasiassa Pohjois-Suomen kaivosteollisuuden työntekijämäärien lisääntymisellä. Yleisimmät altisteet ovat kromi- ja nikkeliyhdisteitä, joille altistutaan suurelta osin hitsaustyössä. Altistumisia on eri ammateissa paljon myös polysyklisille aromaattisille hiilivedyille, asbestille, bentseenille ja arseenille. Karsinogeeneille altistutaan yleisimmin teollisuuden, rakentamisen, julkisen hallinnon ja maanpuolustuksen sekä kaivosteollisuuden toimialoilla. Työntekijöiden lukumäärään suhteutettuna altistumisia on eniten kaivosteollisuudessa.