Karzinogen

Zigaretten sind seit mindestens 65 Jahren als krebserregend bekannt. ⓘ

Ein Karzinogen ist jeder Stoff, jedes Radionuklid oder jede Strahlung, die die Karzinogenese, also die Entstehung von Krebs, fördert. Dies kann auf die Fähigkeit zurückzuführen sein, das Genom zu schädigen, oder auf die Störung zellulärer Stoffwechselprozesse. Mehrere radioaktive Stoffe gelten als krebserregend, aber ihre krebserregende Wirkung wird auf die von ihnen ausgehende Strahlung, z. B. Gammastrahlen und Alphateilchen, zurückgeführt. Gängige Beispiele für nichtradioaktive Karzinogene sind eingeatmeter Asbest, bestimmte Dioxine und Tabakrauch. Obwohl die Öffentlichkeit Karzinogenität im Allgemeinen mit synthetischen Chemikalien assoziiert, kann sie gleichermaßen von natürlichen und synthetischen Stoffen ausgehen. Karzinogene sind nicht unbedingt sofort giftig; ihre Wirkung kann daher schleichend sein. ⓘ

Krebs ist jede Krankheit, bei der normale Zellen geschädigt werden und den programmierten Zelltod nicht so schnell durchlaufen, wie sie sich durch Mitose teilen. Karzinogene können das Krebsrisiko erhöhen, indem sie den Zellstoffwechsel verändern oder die DNA direkt in den Zellen schädigen, wodurch biologische Prozesse gestört werden und eine unkontrollierte, bösartige Teilung ausgelöst wird, die schließlich zur Bildung von Tumoren führt. Normalerweise führt eine schwere DNA-Schädigung zum programmierten Zelltod, aber wenn der Weg des programmierten Zelltods beschädigt ist, kann die Zelle nicht verhindern, dass sie zu einer Krebszelle wird. ⓘ

Es gibt viele natürliche Karzinogene. Aflatoxin B₁, das von dem Pilz Aspergillus flavus produziert wird, der auf gelagertem Getreide, Nüssen und Erdnussbutter wächst, ist ein Beispiel für ein starkes, natürlich vorkommendes mikrobielles Karzinogen. Bestimmte Viren wie das Hepatitis-B- und das humane Papillomavirus können beim Menschen Krebs verursachen. Das erste Virus, das bei Tieren nachweislich Krebs verursacht, ist das Rous-Sarkom-Virus, das 1910 von Peyton Rous entdeckt wurde. Andere infektiöse Organismen, die beim Menschen Krebs verursachen, sind einige Bakterien (z. B. Helicobacter pylori ) und Helminthen (z. B. Opisthorchis viverrini und Clonorchis sinensis). ⓘ

Dioxine und dioxinähnliche Verbindungen, Benzol, Kepon, EDB und Asbest sind alle als krebserregend eingestuft worden. Bereits in den 1930er Jahren wurden Industrie- und Tabakrauch als Quelle für Dutzende von Karzinogenen identifiziert, darunter Benzo[a]pyren, tabakspezifische Nitrosamine wie Nitrosonornicotin und reaktive Aldehyde wie Formaldehyd, das auch bei der Einbalsamierung und der Kunststoffherstellung eine Gefahr darstellt. Vinylchlorid, aus dem PVC hergestellt wird, ist ein Karzinogen und stellt somit eine Gefahr bei der PVC-Herstellung dar. ⓘ

Co-Karzinogene sind Chemikalien, die nicht unbedingt selbst Krebs verursachen, sondern die krebserzeugende Wirkung anderer Karzinogene fördern. ⓘ

Nachdem das Karzinogen in den Körper gelangt ist, versucht der Körper, es durch einen Prozess namens Biotransformation zu eliminieren. Der Zweck dieser Reaktionen besteht darin, das Karzinogen wasserlöslicher zu machen, damit es aus dem Körper entfernt werden kann. In einigen Fällen können diese Reaktionen jedoch auch ein weniger giftiges Karzinogen in ein giftigeres Karzinogen umwandeln. ⓘ

Die DNA ist nukleophil; daher sind lösliche elektrophile Kohlenstoffe krebserregend, weil die DNA sie angreift. So werden beispielsweise einige Alkene durch menschliche Enzyme unter Bildung eines elektrophilen Epoxids vergiftet. Die DNA greift das Epoxid an und wird dauerhaft an es gebunden. Dies ist der Mechanismus, der der Karzinogenität von Benzo[a]pyren im Tabakrauch, anderen Aromaten, Aflatoxin und Senfgas zugrunde liegt. ⓘ

IUPAC-Definition

Karzinogenität: Fähigkeit oder Neigung, Krebs zu erzeugen.

Anmerkung: Im Allgemeinen sind Polymere nicht als krebserregend oder erbgutverändernd bekannt,
Restmonomere oder Zusatzstoffe können jedoch genetische Mutationen verursachen. ⓘ

Krebserzeugend am Menschen	Krebserzeugend am Tier ⓘ
Gesundheitsschädlich GHS08	Umweltgefährlich GHS09
Warnung vor Biogefährdung	Warnung vor radioaktiven Stoffen oder ionisierenden Strahlen

Als karzinogen [kartsinoˈgeːn] oder synonym kanzerogen (auch cancerogen), deutsch krebserzeugend, wird das bezeichnet, was im medizinischen Sinn Krebs erzeugen oder die Krebserzeugung fördern kann. ⓘ

Der Ausdruck karzinogen ist abgeleitet von altgriechisch καρκίνος karkínos, deutsch ‚Krebs‘ und γένεσις génesis, deutsch ‚Entstehung‘; kanzerogen geht vom lateinischen Wort cancer für ‚Krebs‘ aus. Neben den adjektivisch benutzten Formen sind auch die Substantivierungen Karzinogen und Kanzerogen geläufig, so für krebserzeugende Substanzen. Der Prozess der Krebsentstehung wird auch Karzinogenese genannt. ⓘ

Strahlung

CERCLA stuft alle Radionuklide als krebserregend ein, obwohl die Art der emittierten Strahlung (Alpha-, Beta-, Gamma- oder Neutronenstrahlung und die Stärke der Radioaktivität), ihre Fähigkeit zur Ionisierung im Gewebe und das Ausmaß der Strahlenbelastung die potenzielle Gefahr bestimmen. Die Karzinogenität der Strahlung hängt von der Art der Strahlung, der Art der Exposition und der Penetration ab. Alphastrahlung zum Beispiel hat eine geringe Penetration und stellt außerhalb des Körpers keine Gefahr dar, aber Emittenten sind krebserregend, wenn sie eingeatmet oder eingenommen werden. Thorotrast beispielsweise, eine (zufällig radioaktive) Suspension, die früher als Kontrastmittel in der Röntgendiagnostik verwendet wurde, ist ein starkes Karzinogen für den Menschen, das aufgrund seiner Verankerung in verschiedenen Organen und der anhaltenden Emission von Alphateilchen bekannt ist. Schwache ionisierende Strahlung kann irreparable DNA-Schäden verursachen (die zu Replikations- und Transkriptionsfehlern führen, die für Neoplasien erforderlich sind, oder virale Interaktionen auslösen), die zu vorzeitiger Alterung und Krebs führen können. ⓘ

Nicht alle Arten von elektromagnetischer Strahlung sind krebserregend. Wellen mit niedriger Energie im elektromagnetischen Spektrum, einschließlich Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung und sichtbares Licht, gelten als nicht krebserregend, da ihre Energie nicht ausreicht, um chemische Bindungen aufzubrechen. Die Beweise für die krebserregende Wirkung nicht-ionisierender Strahlung sind im Allgemeinen nicht schlüssig, obwohl es einige dokumentierte Fälle gibt, in denen Radartechniker, die über einen längeren Zeitraum hoher Strahlung ausgesetzt waren, deutlich häufiger an Krebs erkrankten. ⓘ

Höherenergetische Strahlung, einschließlich ultravioletter Strahlung (im Sonnenlicht enthalten), Röntgen- und Gammastrahlung, ist im Allgemeinen krebserregend, wenn sie in ausreichenden Dosen aufgenommen wird. Für die meisten Menschen ist die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts die häufigste Ursache von Hautkrebs. In Australien, wo Menschen mit blasser Haut oft starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, ist das Melanom die häufigste Krebserkrankung, die bei Menschen zwischen 15 und 44 Jahren diagnostiziert wird. ⓘ

Mit Elektronen oder elektromagnetischer Strahlung (wie Mikrowellen-, Röntgen- oder Gammastrahlung) bestrahlte Stoffe oder Lebensmittel sind nicht krebserregend. Im Gegensatz dazu kann nicht-elektromagnetische Neutronenstrahlung, die in Kernreaktoren erzeugt wird, durch nukleare Transmutation Sekundärstrahlung erzeugen. ⓘ

Elektromagnetische sowie Teilchenstrahlung kann ab Energien von etwa 4 Elektronenvolt – was gerade der Bindungsenergie der Nukleotiden im DNA-Strang entspricht – karzinogen sein. Eingeschlossen ist somit auch Radioaktivität, da ebenfalls hochenergetische Strahlung emittiert wird. UV-C-Strahlung ist an der Risikogrenze und daher auch bereits karzinogen. Sichtbares Licht ist aufgrund der geringen elektromagnetischen Energie ungefährlich. ⓘ

In zubereiteten Lebensmitteln

Chemikalien, die in verarbeitetem und gepökeltem Fleisch verwendet werden, wie z. B. in einigen Speck-, Wurst- und Schinkenmarken, können krebserregend sein. Nitrite, die als Konservierungsmittel in gepökeltem Fleisch wie Speck verwendet werden, gelten ebenfalls als krebserregend und werden demografisch mit Dickdarmkrebs in Verbindung gebracht, sind aber nicht ursächlich dafür. Das Garen von Lebensmitteln bei hohen Temperaturen, z. B. das Grillen von Fleisch, kann ebenfalls zur Bildung winziger Mengen vieler starker Karzinogene führen, die mit denen im Zigarettenrauch vergleichbar sind (z. B. Benzo[a]pyren). Das Verkohlen von Lebensmitteln ähnelt dem Verkoken und der Pyrolyse von Tabak und führt zur Bildung von Karzinogenen. Es gibt mehrere krebserregende Pyrolyseprodukte, wie z. B. mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe, die von menschlichen Enzymen in Epoxide umgewandelt werden, die sich dauerhaft an die DNA anlagern. Das Vorgaren von Fleisch in einem Mikrowellenherd für 2 bis 3 Minuten vor dem Grillen verkürzt die Zeit in der heißen Pfanne und entfernt Vorstufen heterozyklischer Amine (HCA), was dazu beitragen kann, die Bildung dieser krebserregenden Stoffe zu minimieren. ⓘ

Aus Berichten der Food Standards Agency geht hervor, dass das bekannte tierische Karzinogen Acrylamid in frittierten oder überhitzten kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln (wie Pommes frites und Kartoffelchips) entsteht. Die FDA und die europäischen Aufsichtsbehörden führen derzeit Studien durch, um das potenzielle Risiko für den Menschen zu bewerten. ⓘ

In Zigaretten

Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen Rauchen und Lungenkrebs; das Risiko, an Lungenkrebs zu erkranken, steigt bei Rauchern erheblich. Im Zigarettenrauch findet sich eine große Anzahl bekannter Karzinogene. Zu den potenten Karzinogenen im Zigarettenrauch gehören polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAH, wie Benzo(a)pyren), Benzol und Nitrosamine. ⓘ

Mechanismen der Karzinogenität

Karzinogene können als genotoxisch oder nicht genotoxisch eingestuft werden. Genotoxine verursachen irreversible genetische Schäden oder Mutationen durch Bindung an die DNA. Zu den Genotoxinen gehören chemische Stoffe wie N-Nitroso-N-Methylharnstoff (NMU) oder nicht-chemische Stoffe wie ultraviolettes Licht und ionisierende Strahlung. Bestimmte Viren können ebenfalls als Karzinogene wirken, indem sie mit der DNA interagieren. ⓘ

Nichtgenotoxine wirken nicht direkt auf die DNA, sondern fördern auf andere Weise das Wachstum. Dazu gehören Hormone und einige organische Verbindungen. ⓘ

Einstufung

Annähernde Äquivalenzen
zwischen den Klassifizierungssystemen ⓘ

IARC	GHS	NTP	ACGIH	EU
Gruppe 1	Kat. 1A	Bekannt	A1	Kat. 1A
Gruppe 2A	Kat. 1B	Begründet Verdacht	A2	Kat. 1B
Gruppe 2B
	Kat. 2		A3	Kat. 2
Gruppe 3
			A4
Gruppe 4			A5

Internationale Agentur für Krebsforschung

Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) ist eine 1965 gegründete zwischenstaatliche Einrichtung, die Teil der Weltgesundheitsorganisation der Vereinten Nationen ist. Sie hat ihren Sitz in Lyon, Frankreich. Seit 1971 hat sie eine Reihe von Monographien zur Bewertung des Krebsrisikos für den Menschen veröffentlicht, die für die Einstufung möglicher krebserregender Stoffe von großer Bedeutung sind.

• Gruppe 1: Der Stoff (das Gemisch) ist definitiv krebserregend für den Menschen. Die Expositionsumstände führen zu Expositionen, die für den Menschen krebserregend sind.
• Gruppe 2A: Der Stoff (das Gemisch) ist wahrscheinlich (das Produkt ist wahrscheinlicher) krebserregend für den Menschen. Der Expositionsumstand führt zu Expositionen, die wahrscheinlich krebserzeugend für den Menschen sind.
• Gruppe 2B: Der Stoff (das Gemisch) ist möglicherweise (Wahrscheinlichkeit, dass das Produkt krebserregend ist) für den Menschen krebserregend. Die Expositionsumstände führen zu Expositionen, die möglicherweise krebserregend für den Menschen sind.
• Gruppe 3: Der Stoff (das Gemisch oder der Expositionsumstand) ist hinsichtlich seiner Karzinogenität für den Menschen nicht einstufbar.
• Gruppe 4: Der Stoff (das Gemisch) ist wahrscheinlich nicht krebserregend für den Menschen. ⓘ

Global harmonisiertes System

Das Global Harmonisierte System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS) ist eine Initiative der Vereinten Nationen, die darauf abzielt, die verschiedenen Systeme zur Bewertung des chemischen Risikos, die derzeit (Stand März 2009) weltweit existieren, zu harmonisieren. Es teilt Karzinogene in zwei Kategorien ein, von denen die erste auf Wunsch der zuständigen Regulierungsbehörde nochmals in Unterkategorien unterteilt werden kann:

• Kategorie 1: bekanntes oder vermutetes krebserzeugendes Potenzial für den Menschen
  • Kategorie 1A: die Bewertung beruht in erster Linie auf Nachweisen beim Menschen
  • Kategorie 1B: Die Bewertung beruht in erster Linie auf Erkenntnissen aus Tierversuchen
• Kategorie 2: Verdacht auf Karzinogenität beim Menschen ⓘ

Nationales Toxikologisches Programm der Vereinigten Staaten

Das National Toxicology Program des U.S. Department of Health and Human Services ist beauftragt, alle zwei Jahre einen Bericht über Karzinogene zu erstellen. Im Juni 2011 war die letzte Ausgabe der 12. Bericht (2011). Darin werden krebserregende Stoffe in zwei Gruppen eingeteilt:

• Bekannt als krebserregend für den Menschen
• Mit einiger Wahrscheinlichkeit krebserregend für den Menschen ⓘ

Amerikanische Konferenz der staatlichen Industriehygieniker (American Conference of Governmental Industrial Hygienists)

Die American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) ist eine private Organisation, die vor allem für die Veröffentlichung von Grenzwerten für die berufliche Exposition und von Monografien über chemische Gefahren am Arbeitsplatz bekannt ist. Sie bewertet die Karzinogenität als Teil einer umfassenderen Bewertung der beruflichen Gefahren von Chemikalien.

• Gruppe A1: Bestätigte Karzinogenität beim Menschen
• Gruppe A2: Verdacht auf Karzinogenität beim Menschen
• Gruppe A3: Bestätigter krebserzeugender Stoff für Tiere mit unbekannter Bedeutung für den Menschen
• Gruppe A4: Nicht als krebserzeugend für den Menschen einstufbar
• Gruppe A5: Nicht als krebserzeugend für den Menschen verdächtigt ⓘ

Europäische Union

Die Einstufung von Karzinogenen in der Europäischen Union ist in der Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 enthalten. Sie besteht aus drei Kategorien:

• Kategorie 1A: Krebserregend
• Kategorie 1B: Kann Krebs erzeugen
• Kategorie 2: Verdacht auf krebserzeugende Wirkung ⓘ

Die frühere Einstufung von Karzinogenen in der Europäischen Union war in der Richtlinie über gefährliche Stoffe und der Richtlinie über gefährliche Zubereitungen enthalten. Sie bestand ebenfalls aus drei Kategorien:

• Kategorie 1: Stoffe, von denen bekannt ist, dass sie krebserregend für den Menschen sind.
• Kategorie 2: Stoffe, die als krebserregend für den Menschen angesehen werden sollten.
• Kategorie 3: Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkungen beim Menschen Anlass zur Besorgnis geben, über die jedoch keine ausreichenden Informationen vorliegen, um eine zufriedenstellende Bewertung vornehmen zu können.

Dieses Beurteilungsschema wird schrittweise durch das GHS-Schema ersetzt (siehe oben), das in den Kategoriendefinitionen sehr ähnlich ist. ⓘ

Sicheres Arbeiten in Australien

Unter dem früheren Namen NOHSC veröffentlichte Safe Work Australia 1999 die Approved Criteria for Classifying Hazardous Substances [NOHSC:1008(1999)]. In Abschnitt 4.76 dieses Dokuments werden die von der australischen Regierung genehmigten Kriterien für die Einstufung krebserregender Stoffe beschrieben. Diese Klassifizierung besteht aus drei Kategorien:

• Kategorie 1: Stoffe, von denen bekannt ist, dass sie krebserregend für den Menschen sind.
• Kategorie 2: Stoffe, die als krebserregend für den Menschen angesehen werden sollten.
• Kategorie 3: Stoffe, die möglicherweise krebserregend für den Menschen sind, über die jedoch keine ausreichenden Informationen vorliegen, um eine Bewertung vorzunehmen. ⓘ

Gewöhnliche Karzinogene

Berufliche Karzinogene

Berufliche Karzinogene sind Stoffe, die an bestimmten Arbeitsplätzen ein Krebsrisiko darstellen:

Karzinogen	Assoziierte Krebsorte oder -arten	Berufliche Verwendungen oder Quellen ⓘ
Arsen und seine Verbindungen	Lunge Haut Hämangiosarkom	Nebenprodukt der Verhüttung Bestandteil von: Legierungen Elektrische und Halbleitergeräte Medikamente (z. B. Melarsoprol) Unkrautbekämpfungsmittel Fungizide Tiertränken Trinkwasser aus kontaminierten Grundwasserleitern.
Asbest	Lunge Asbestose Gastrointestinaltrakt Pleura-Mesotheliom Peritoneal-Mesotheliom	Nicht weit verbreitet, aber gefunden in: Bauwesen Dachpappe Bodenfliesen Feuerbeständige Textilien Reibbeläge (Bremsbeläge) (nur außerhalb Europas) Ersatz-Reibbeläge für Kraftfahrzeuge können noch Asbest enthalten
Benzol	Leukämie Hodgkin-Lymphom	Leichtes Heizöl Frühere Verwendung als Lösungsmittel Chemischer Grundstoff
Beryllium und seine Verbindungen	Lunge	Leichte Legierungen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt Kernreaktoren
Cadmium und seine Verbindungen	Prostata	Gelbe Pigmente Leuchtstoffe Lötmittel Batterien Metallbilder und Beschichtungen
Hexavalente Chrom(VI)-Verbindungen	Lunge	Anstriche Pigmente Konservierungsmittel
Nitrosamine	Lunge Speiseröhre Leber	Zigarettenrauch mit Nitrit behandelte Lebensmittel (Pökelfleisch)
Ethylenoxid	Leukämie	Chemischer Grundstoff Sterilisationsmittel für Krankenhausgeräte
Nickel	Nase Lunge	Nickel-Beschichtung Eisenhaltige Legierungen Keramiken Batterien Nebenprodukt beim Schweißen von rostfreiem Stahl
Radon und seine Zerfallsprodukte	Lunge	Uran-Zerfall Steinbrüche und Bergwerke Keller und schlecht belüftete Räume
Vinylchlorid	Hämangiosarkom Leber	Herstellung von Polyvinylchlorid
Schichtarbeit, die mit Störung des Tagesrhythmus	Brust
Unfreiwilliges Rauchen (Passivrauchen)	Lunge
Radium-226, Radium-224, Plutonium-238, Plutonium-239 und andere Alphateilchen Strahler mit hohem Atomgewicht	Knochen (sie sind Knochensucher) Leber	Verarbeitung von Kernbrennstoff Herstellung von Radium-Zifferblättern
Wenn nicht anders angegeben, ist ref:

Andere

• Benzin (enthält Aromaten)
• Blei und seine Verbindungen
• Alkylierende antineoplastische Mittel (z. B. Mechlorethamin)
• Styrol
• Andere Alkylierungsmittel (z. B. Dimethylsulfat)
• Ultraviolette Strahlung von der Sonne und UV-Lampen
• Alkohol (verursacht Krebs im Kopf- und Halsbereich)
• Andere ionisierende Strahlung (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen usw.) ⓘ

Die wichtigsten Karzinogene, die bei den vier weltweit häufigsten Krebsarten eine Rolle spielen

In diesem Abschnitt werden die Karzinogene, die als Hauptverursacher der vier weltweit am häufigsten auftretenden Krebsarten gelten, kurz beschrieben. Bei diesen vier Krebsarten handelt es sich um Lungen-, Brust-, Dickdarm- und Magenkrebs. Zusammen sind sie für etwa 41 % der weltweiten Krebsinzidenz und 42 % der Krebstodesfälle verantwortlich (nähere Informationen zu den Karzinogenen, die bei diesen und anderen Krebsarten eine Rolle spielen, finden Sie unter Referenzen). ⓘ

Lungenkrebs

Lungenkrebs (Lungenkarzinom) ist weltweit die häufigste Krebsart, sowohl was die Zahl der Fälle (1,6 Millionen Fälle; 12,7 % aller Krebsfälle) als auch die Zahl der Todesfälle (1,4 Millionen Todesfälle; 18,2 % aller Krebstodesfälle) betrifft. Lungenkrebs wird weitgehend durch Tabakrauch verursacht. Schätzungen des Lungenkrebsrisikos in den Vereinigten Staaten zeigen, dass Tabakrauch für 90 % der Lungenkrebsfälle verantwortlich ist. Andere Faktoren sind an der Entstehung von Lungenkrebs beteiligt, und diese Faktoren können synergetisch mit dem Rauchen zusammenwirken, so dass sich das zurechenbare Gesamtrisiko auf mehr als 100 % summiert. Zu diesen Faktoren gehören die berufsbedingte Exposition gegenüber Karzinogenen (etwa 9-15 %), Radon (10 %) und Luftverschmutzung im Freien (1-2 %). Tabakrauch ist ein komplexes Gemisch aus mehr als 5.300 identifizierten Chemikalien. Die wichtigsten Karzinogene im Tabakrauch wurden durch einen "Margin of Exposure"-Ansatz ermittelt. Nach diesem Ansatz waren die wichtigsten tumorerzeugenden Verbindungen im Tabakrauch - in der Reihenfolge ihrer Bedeutung - Acrolein, Formaldehyd, Acrylnitril, 1,3-Butadien, Cadmium, Acetaldehyd, Ethylenoxid und Isopren. Die meisten dieser Verbindungen verursachen DNA-Schäden, indem sie DNA-Addukte bilden oder andere Veränderungen in der DNA hervorrufen. DNA-Schäden unterliegen einer fehleranfälligen DNA-Reparatur oder können Replikationsfehler verursachen. Solche Reparatur- oder Replikationsfehler können zu Mutationen in Tumorsuppressorgenen oder Onkogenen führen, die wiederum Krebs verursachen. ⓘ

Brustkrebs

Brustkrebs ist die zweithäufigste Krebsart [(1,4 Millionen Fälle, 10,9 %), liegt aber als Todesursache an fünfter Stelle (458 000, 6,1 %)]. Ein erhöhtes Brustkrebsrisiko wird mit anhaltend hohen Östrogenspiegeln im Blut in Verbindung gebracht. Östrogen scheint durch drei Prozesse zur Brustkrebsentstehung beizutragen: (1) den Metabolismus von Östrogen zu genotoxischen, mutagenen Karzinogenen, (2) die Stimulierung des Gewebewachstums und (3) die Unterdrückung von Phase-II-Entgiftungsenzymen, die ROS verstoffwechseln, was zu einer erhöhten oxidativen DNA-Schädigung führt. Das wichtigste Östrogen des Menschen, Östradiol, kann in Chinonderivate umgewandelt werden, die Addukte mit der DNA bilden. Diese Derivate können eine Dupurinierung verursachen, d. h. die Entfernung von Basen aus dem Phosphodiester-Grundgerüst der DNA, gefolgt von einer ungenauen Reparatur oder Replikation der apurinischen Stelle, was zu Mutationen und schließlich zu Krebs führt. Dieser genotoxische Mechanismus kann in Synergie mit der durch den Östrogenrezeptor vermittelten, anhaltenden Zellproliferation zusammenwirken und letztlich Brustkrebs verursachen. Auch der genetische Hintergrund, Ernährungsgewohnheiten und Umweltfaktoren tragen wahrscheinlich zum Auftreten von DNA-Schäden und zum Brustkrebsrisiko bei. ⓘ

Dickdarmkrebs

Darmkrebs ist die dritthäufigste Krebsart [1,2 Millionen Fälle (9,4 %), 608.000 Todesfälle (8,0 %)]. Tabakrauch kann für bis zu 20 % der Darmkrebserkrankungen in den Vereinigten Staaten verantwortlich sein. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass Gallensäuren einen wichtigen Faktor bei Darmkrebs darstellen. Zwölf Studien (zusammengefasst in Bernstein et al.) weisen darauf hin, dass die Gallensäuren Desoxycholsäure (DCA) oder Lithocholsäure (LCA) die Produktion von DNA-schädigenden reaktiven Sauerstoffspezies oder reaktiven Stickstoffspezies in menschlichen oder tierischen Dickdarmzellen induzieren. Darüber hinaus zeigten 14 Studien, dass DCA und LCA DNA-Schäden in Dickdarmzellen hervorrufen. Außerdem berichteten 27 Studien, dass Gallensäuren den programmierten Zelltod (Apoptose) auslösen. Eine verstärkte Apoptose kann zu einem selektiven Überleben von Zellen führen, die gegen die Induktion von Apoptose resistent sind. Dickdarmzellen mit eingeschränkter Fähigkeit zur Apoptose als Reaktion auf DNA-Schäden neigen dazu, Mutationen zu akkumulieren, und aus solchen Zellen kann Dickdarmkrebs entstehen. Epidemiologische Studien haben ergeben, dass die Konzentration von Gallensäuren im Stuhl in Bevölkerungsgruppen mit einem hohen Vorkommen von Dickdarmkrebs erhöht ist. Eine Erhöhung des Gesamtfettgehalts oder der gesättigten Fettsäuren in der Nahrung führt zu erhöhten DCA- und LCA-Konzentrationen im Stuhl und zu einer erhöhten Exposition des Dickdarmepithels gegenüber diesen Gallensäuren. Wurde die Gallensäure DCA der Standarddiät von Wildtyp-Mäusen zugesetzt, wurde bei 56 % der Mäuse nach 8 bis 10 Monaten invasiver Dickdarmkrebs ausgelöst. Insgesamt deuten die vorliegenden Erkenntnisse darauf hin, dass DCA und LCA zentrale DNA-schädigende Karzinogene bei Dickdarmkrebs sind. ⓘ

Magenkrebs

Magenkrebs ist die vierthäufigste Krebsart [990.000 Fälle (7,8 %), 738.000 Todesfälle (9,7 %)]. Die Infektion mit Helicobacter pylori ist der Hauptverursacher von Magenkrebs. Eine chronische Gastritis (Entzündung), die durch H. pylori verursacht wird, dauert oft lange an, wenn sie nicht behandelt wird. Die Infektion von Magenepithelzellen mit H. pylori führt zu einer erhöhten Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). ROS verursachen oxidative DNA-Schäden, einschließlich der wichtigsten Basenveränderung 8-Hydroxydeoxyguanosin (8-OHdG). 8-OHdG, das durch ROS entsteht, ist bei chronischer Gastritis erhöht. Die veränderte DNA-Base kann bei der DNA-Replikation Fehler verursachen, die ein mutagenes und karzinogenes Potenzial haben. Somit scheinen die durch H. pylori verursachten ROS die wichtigsten Karzinogene bei Magenkrebs zu sein, da sie oxidative DNA-Schäden verursachen, die zu karzinogenen Mutationen führen. Man geht davon aus, dass die Ernährung einen Beitrag zur Entstehung von Magenkrebs leistet - in Japan, wo sehr salzige, eingelegte Lebensmittel beliebt sind, ist die Inzidenz von Magenkrebs hoch. Konserviertes Fleisch wie Speck, Würstchen und Schinken erhöht das Risiko, während eine Ernährung mit viel frischem Obst und Gemüse das Risiko verringern kann. Das Risiko nimmt auch mit dem Alter zu. ⓘ

Geschichte

1775 wurde von dem englischen Arzt Percivall Pott erkannt, dass bei Schornsteinfegern durch Kontakt mit Ruß der sogenannte Schornsteinfegerkrebs entstand, zurückzuführen auf aromatische Kohlenwasserstoffe im Ruß. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde über Hautkrebs bei Arbeitern in Kupferschmelzen und Zinngießereien in Cornwall berichtet. Hier waren Arsenverbindungen die Ursache. Jonathan Hutchinson diagnostizierte 1888 bei Patienten Hautkrebs als Folge von Anwendungen mit arsenhaltigen Salben. Ab etwa 1925 wurden Arsenverbindungen in Schädlingsbekämpfungsmitteln im Wein- und Obstbau verwendet. Später beobachtete man dann bei Winzern eine Häufung von für Arsenverbindungen typischen Krebsarten, so dass es zu einem Verbot dieser Präparate kam. Der Chirurg Ludwig Rehn stellte 1895 das gehäufte Auftreten von Blasenkrebs bei Arbeitern in Anilinfabriken fest, zurückzuführen auf verschiedene aromatische Amine. Ab Beginn der Kunststoffproduktion von PVC in den 1930er Jahren traten bei Arbeitern bestimmte Formen von Leberkrebs auf, was zur Folge hatte, dass der MAK-Wert von Vinylchlorid mehrmals drastisch herabgesetzt wurde. Unterschiedliche Krebsarten traten auch bei Arbeitern in Betrieben auf, in denen Beryllium-, Cobalt- und Nickelverbindungen, Chromate oder Asbest verarbeitet wurden, sowie in Teer- und Farbenfabriken. ⓘ

Grundlagen

Karzinogene kann man in zwei Gruppen unterteilen:

• Initiierende Karzinogene sind Stoffe, die Krebs erzeugen können.
• Promovierende Karzinogene hingegen fördern die (Weiter-)Entwicklung des Krebses. ⓘ

Weiterhin spricht man von Co-Karzinogenen, wenn ein Stoff selbst nicht krebserzeugend ist, jedoch in bestimmten Kombinationen mit anderen Stoffen, die ebenfalls nicht krebserzeugend sind, Krebs erzeugen kann. ⓘ

Viele Karzinogene sind erst nach einer Metabolisierung im Körper wirksam. Beispielsweise ist 3,4-Benzpyren erst nach enzymatischer Umwandlung in Epoxybenzpyren karzinogen. Ähnliches gilt für Nitrosamine, die in die entsprechenden Aldehyde und reaktive Carbeniumionen metabolisiert werden. Nitrosamine können nicht nur aus der Umwelt aufgenommen (z. B. Zigarettenrauch), sondern auch im Magen aus Aminen und Nitriten gebildet werden. Die Wirkung der Karzinogene beruht im Wesentlichen auf genotoxischen Veränderungen der DNA und führt damit zu einer Entartung der Zelle. ⓘ

Chemische Karzinogene

Bis zur Einführung des globalen harmonisierten Systems zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS) wurden Karzinogene in der Europäischen Union entsprechend der Richtlinie 67/548/EWG eingestuft – in Deutschland umgesetzt nach § 1.4.2.1 GefStoffV Anhang 1. Die folgende Tabelle stellt die Einstufungen gegenüber:

Richtlinie 67/548/EWG	GHS ⓘ
Carc. Cat. 1; R45 Kann Krebs erzeugen	Carc. 1A – H350 Kann Krebs erzeugen
Carc. Cat. 2; R45 Kann Krebs erzeugen	Carc. 1B – H350 Kann Krebs erzeugen
Carc. Cat. 1; R49 Kann Krebs erzeugen beim Einatmen	Carc. 1A – H350i Kann bei Einatmen Krebs erzeugen
Carc. Cat. 2; R49 Kann Krebs erzeugen beim Einatmen	Carc. 1B – H350i Kann bei Einatmen Krebs erzeugen
Carc. Cat. 3; R40 Verdacht auf krebserzeugende Wirkung	Carc. 2 – H351 Kann vermutlich Krebs erzeugen

Einstufung nach IARC

Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) veröffentlicht regelmäßig Untersuchungsergebnisse in umfangreichen Monographien und teilt anhand der bekannten Daten bisher (Stand April 2022) 1035 Substanzen und Mischungen in 4 Gruppen ein: ⓘ

Gruppe 1: karzinogen für Menschen

In die Gruppe 1 wurden bisher (Stand April 2022) 121 Substanzen/Stoffgruppen eingestuft, unter anderem alkoholische Getränke, sowie Ethanol und Acetaldehyd im Zusammenhang mit deren Konsum, Busulfan, Benzol, Dieselmotorabgase, der Verzehr von verarbeitetem Fleisch (Wurst, Schinken), Formaldehyd, Helicobacter pylori (Infektion), Holzstaub, Lederstaub, Plutonium, Sonnenlicht, Tabakrauch (direkt und indirekt und rauchloser Tabakkonsum), Vinylchlorid. ⓘ

Gruppe 2A: wahrscheinlich karzinogen

In die Gruppe 2A wurden bisher (Stand April 2022) 93 Substanzen/Stoffgruppen eingestuft, darunter Acrylamid, anorganische Bleiverbindungen, Chloral, Diazinon, der Verzehr von rotem Fleisch (z. B. von Rind, Schwein oder Schaf stammendes Fleisch), sehr heiße Getränke (mehr als 65 °C), Glyphosat, Malathion, Schichtarbeit (Nachtarbeit). ⓘ

Gruppe 2B: möglicherweise karzinogen

320 Substanzen/Stoffgruppen wurden bisher (Stand April 2022) in die Gruppe 2B eingestuft, darunter Acetaldehyd, Benzofuran, Blei, Carbazol, Dieselkraftstoff (Schifffahrt), Furan, Melamin, Mobilfunkstrahlung, Parathion, Pyridin, Tetrachlorvinphos, Titandioxid. ⓘ

Kritik an gefährdungsbasierten Klassifizierungssystemen

Klassifizierungssysteme, die auf der Identifizierung von Gefährdungen beruhen (wie die der IARC oder GHS), sind nach Auffassung von Boobis et al. (2016) veraltet und dienen daher weder Wissenschaft noch Öffentlichkeit. Derartige Systeme führten zur Klassifizierung von Stoffen mit unterschiedlicher Potenz und Wirkungsweise in derselben Kategorie, beispielsweise der Konsum von Fleischprodukten und Senfgas. Eine Charakterisierung von Gefährdungen und Risiko hingegen böte eine ausgewogenes Bild von Gefährdungen, Dosis-Wirkungs-Kurven und Exposition, und ermögliche so besser informierte Risikomanagemententscheidungen. Auf die Identifizierung von Gefährdungen ausgelegte Systeme würden nach deren Meinung dagegen Panikmache, unnötige wirtschaftliche Kosten, den Verlust nützlicher Produkte, höhere Gesundheitskosten und eine Förderung überflüssiger Forschung befördern. ⓘ

Alan Boobis wird jedoch Lobbyismus nachgesagt. So wird seine enge Verbindung mit dem International Life Sciences Institute (ILSI) und gleichzeitige Mitgliedschaft im Joint FAO/WHO Meeting on Pesticide Residues (JMPR) kritisiert. Insbesondere die Bekanntgabe der Unbedenklichkeit von Glyphosat durch das JMPR ist insofern kritisch zu hinterfragen, als dass ILSI Spenden in Millionenhöhe von Monsanto erhielt. Wegen seiner Industrienähe wurde Boobis aus der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) ausgeschlossen. ⓘ

Natürliche Karzinogene

Zahlreiche Karzinogene kommen in der Natur vor. Beispielsweise wird Aflatoxin B1, eine der potentesten krebserzeugenden Verbindungen überhaupt, vom Schimmelpilz Aspergillus flavus gebildet. Dieser befällt häufig fett- und stärkehaltige Samen wie Nüsse, Getreide, Mais oder Pistazien. ⓘ

Karzinogene Viren

Tumorviren, z. B.:

• Epstein-Barr-Viren
• HP-Viren ⓘ