Мутагенные факторы в среде обитания человека

Введение 

Изменение экологии нашей планеты вызывает обоснованную тревогу. Среда обитания человека в  широком смысле слова все больше и больше пополняется вредными факторами  физической, химической и биологической  природы. Несмотря на осознание опасности  загрязнения окружающей среды для  здоровья человека, гигиенические регламенты нередко нарушаются. Кроме того, далеко не все последствия действия новых факторов изучены. Это особенно касается генетических изменений, проявляющихся  не сразу и не имеющих порога воздействия. Между тем учитывать влияние  окружающей среды на наследственность человека крайне необходимо ввиду того, что мутационная изменчивость ведет  к наследственной патологии.

Груз наследственных болезней и без того большой за счет его накопления в ходе эволюции. Однажды возникнув, патологические мутации длительное время сохраняются  и передаются из поколения в поколение. Необходимость прогнозирования  мутагенной опасности факторов внешней  среды не может вызывать сомнений. Многочисленные экспериментальные  исследования по выявлению мутагенного  действия факторов внешней среды  привели к заключению, что среда  обитания человека в ходе научно-технического прогресса насыщается мутагенными  факторами (физическими, химическими, биологическими). Их обнаружили в коммунальной среде, на производствах, среди пищевых  продуктов и добавок, лекарств, химических веществ, применяемых в сельском хозяйстве.

Составить перечень всех мутагенных факторов практически  невозможно, т. к. он все время пополняется, а по некоторым имеются противоречивые заключения.  

1. Лекарственные  препараты и другие вещества, применяемые в медицине 

Непрерывно пополняющийся  арсенал лекарственных средств проходит биологическую проверку, в которую в последние годы включены и методы мутагенной проверки. Многие препараты, уже широко применяемые, специально исследовали в связи с их цитостатической активностью [Сучков И. И., Сазонова Л. А., 1983]. Список лекарственных средств, проверенных на мутагенную активность, постоянно пополняется и исправляется.

Наиболее выраженным мутагенным действием обладают цитостатики и антиметаболиты, используемые для лечения злокачественных новообразований и как иммунодепрессанты. Проверка их мутагенного действия на разных тестобъектах (на микроорганизмах, растениях, насекомых, культурах соматических клеток млекопитающих и человека, млекопитающих - на костном мозге и зародышевых клетках) показывают сходные результаты. Многие цитостатики вызывают зависимое от дозы повышение частоты хромосомных аберраций и сестринских хроматидных обменов в лимфоцитах человека in vitro и in vivo. Даже у медицинского персонала онкологических отделений, не соблюдающего мер предосторожности при расфасовке цитостатиков, может быть небольшой мутагенный риск.

Наибольшую группу цитостатиков с мутагенным действием составляют препараты алкилирующего действия, т. е. производные этиленимина, дихлордиэтиламина, нитрозомочевины. Как правило, они непосредственно повреждают ДНК в процессе репликации. Некоторые из препаратов (тиофосфамид, дегранол и др.) оказывают прямое мутагенное действие, для других (циклофосфамид) требуется метаболическая активация.

Противоопухолевые антибиотики (актиномицин О, адриамицин, блеомицин, дауномицин, митомицин С) индуцируют хромосомные аберрации в клетках человека в зависимости от дозы. Механизм мутагенного действия некоторых из них связан, по-видимому, с внедрением их в ДНК в процессе синтеза.

Цитостатические препараты, действующие как ингибиторы веретена, вызывают анеуплоидию и полиплоидию  в большей степени, чем хромосомные  аберрации. К ним относятся винбластин и винкристин. Четкой дозовой зависимости для этих препаратов не установлено. Мутагенное действие их, следовательно, выражено в меньшей степени, чем у цитостатиков алкилирующего действия. Хотя цитостатики и антиметаболиты сильно индуцируют хромосомные аномалии в клетках человека, они широко применяются в лечебной практике по жизненным показаниям.

Поскольку большинство  пациентов, применяющих эти препараты, не имеют потомства, как показывают расчеты, генетический риск от этих препаратов для будущих поколений небольшой.

Многие лекарственные  вещества вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации  в дозах, отражающих реальные, с которыми контактирует человек, но не показывают четкой дозовой зависимости. Эти  препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные  аберрации у «контактирующих» с  ними индивидов. В эту группу можно  отнести противосудорожные препараты (комплекс барбитуратов), психотропные (клозепин), гормональные (эстрадиол, прогестерон, депомедроксипрогестеронацетат, оральные контрацептивы), смеси для наркоза, хлоридин, хлорпропанамид, противовоспалительные средства (бутадион, ацетилсалициловая кислота, амидопирин).

В отличие от цитостатиков, нет уверенности, что препараты указанных групп действуют на зародышевые клетки. Результаты их проверки в экспериментах даже на соматических клетках не всегда совпадают. Например, ацетилсалициловая кислота и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.

Иногда более тщательная проверка снимает «мутагенное клеймо»  с препарата, как это произошло  с изониазидом и диэтиламидом лизергиновой кислоты.

Существует группа препаратов, обладающих слабым мутагенным эффектом. Механизмы их действия на хромосомы неясны. Не исключается  опосредованное действие через изменение  метаболизма каких-то соединений, являющихся как бы ускорителем спонтанного  мутагенеза. К таким слабым мутагенам  относят метилксантины (кофеин, теобромин, теофиллин, паракзантин, 1-, 3- и 7-метилксантины), психотропные средства (трифгорпромазин, мажептил, галоперидол), хлоралгидрат, антишистосомальные препараты (гикантон флюорат, мирацил О), бактерицидные и дезинфицирующие средства (трипофлавин, гексаметилен-тетрамин, этиленоксид, левамизол, резорцинол, фуросемид). Несмотря на их слабое мутагенное действие, из-за их широкого применения необходимо вести тщательные наблюдения за генетическими эффектами этих соединений. Это касается не только больных, но и медицинского персонала, использующего препараты для дезинфекции, стерилизации, наркоза.  

2. Мутагены производственной  среды 

Химические вещества на производстве составляют наиболее обширную группу антропогенных факторов внешней среды, в которую нередко  входят и весьма токсичные соединения. Проверка производственных факторов на мутагенность должна являться частью гигиены труда. В популяционном  плане это очень важно, потому что с химическими соединениями на производстве контактируют обширные контингенты людей в воспроизводительном  возрасте.

Наибольшее число  исследований мутагенной активности веществ в клетках человека проведено для синтетических материалов и солей тяжелых металлов. Часто в этих работах учитывались стаж работы на производстве, степень загрязненности рабочей зоны, состояние здоровья обследуемых. Противоречивость выводов по некоторым химическим факторам производственной сферы при изучении их цитогенетических эффектов в лимфоцитах у рабочих неизбежна из-за разных концентраций веществ в рабочей зоне, состояния вентиляции и тщательности уборки помещений.

Мутагены производственного  окружения могут попадать в организм разными путями: через легкие, кожу, пищеварительный тракт. Следовательно, доза получаемого вещества зависит  не только от концентрации его в  воздухе или на рабочем месте, но и от соблюдения правил личной гигиены. Большинство химических веществ, с  которыми контактирует человек на производстве, не показывает дозовой зависимости  по частоте хромосомных аберраций, т. е. их нельзя отнести к сильным  мутагенам.

Отмечается широкая  индивидуальная вариабельность в мутагенном ответе, поэтому заключения о мутагенной опасности можно делать только в  отношении всей группы работников, а не отдельных индивидов.

Наибольшее внимание привлекли синтетические соединения, для которых выявлена способность  индуцировать хромосомные аберрации и сестринские хроматидные обмены при экспозиции не только в культуре клеток человека, но и в организме. Такие соединения, как винилхлорид, хлоропрен, эпихлоргидрин, эпоксидные смолы и стирол, несомненно, оказывают мутагенное действие на соматические клетки.

Органические растворители (бензол, ксилол, толуол), соединения, применяемые  в производстве резиновых изделий (смесители, очистители, ускорители вулканизации), индуцируют цитогенетические изменения  в условиях in vitro и in vivo, особенно у курящих людей. У женщин, работающих в шинном и резинотехническом производствах, повышена частота хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови. То же относится и к плодам 8-, 12-недельного срока беременности, полученным при медицинских абортах у таких работниц.  

Комплексный характер некоторых производственных процессов (металлургическое производство, тепловые, угольные электростанции, лакокрасочное  производство, нефтеперерабатывающие  комбинаты, сварочные процессы) не позволяет  вычленить конкретный мутагенный фактор, хотя у работающих на этих предприятиях повышена частота хромосомных аберраций. Не вызывает сомнения мутагенное действие на соматические клетки человека тяжелых  металлов, их солей и других элементов (свинца, цинка, кадмия, ртути, хрома, никеля, мышьяка, меди).

Значение цитогенетических обследований рабочих не сводится только к оценке мутагенных эффектов от воздействия  факторов производственного окружения. С их помощью можно выявлять токсическое  действие на клетки и ткани. Медицинское обследование отдельных профессиональных групп рабочих должно включать и чувствительные цитогенетические методы, позволяющие судить о действительных или потенциальных токсических (в том числе мутагенных) опасностях промышленного производства. Этим обосновываются новые подходы к гигиене труда.  

3. Химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве 

Большинство пестицидов являются синтетическими органическими  веществами. Практически используется около 600 пестицидов, относящихся к  разным классам химических соединений. Поскольку они циркулируют в  биосфере, мигрируют в естественных трофических цепях, накапливаясь в  некоторых биоценозах и сельскохозяйственных продуктах, то к прогнозированию  последствий их применения привлекаются не только медики, гигиенисты, но и экологи.

Очень важны прогнозирование  и предупреждение мутагенной опасности  химических средств защиты растений. Причем речь идет о повышении мутационного процесса не только у человека, но и  в растительном и животном мире. Человек контактирует с химическими  веществами при их производстве, при  их применении на сельскохозяйственных работах, получает небольшие их количества с пищевыми продуктами, водой из окружающей среды.  

4. Мутагены в быту 

На мутагенную активность также проверяются вещества, входящие в состав пищевых продуктов и  применяющиеся в быту. Эта группа веществ была подвергнута изучению в связи с установлением существенной роли продуктов питания и бытовых  привычек (особенно курения) в возникновении  онкологических заболеваний.

Мутагенная активность пищи, приготовленной разными способами, различных пищевых продуктов  изучалась в опытах на микроорганизмах  и в экспериментах на культуре лимфоцитов периферической крови. Слабыми  мутагенными свойствами обладают такие  пищевые добавки, как сахарин, производное нитрофурана АР-2 (консервант), краситель флоксин и др. У курящих людей и у лиц, жующих табак и бетель, повышен уровень сестринских хроматидных обменов в лимфоцитах. При этом величина такого повышения зависит от числа выкуриваемых в день сигарет. Данные о мутагенности алкоголя противоречивы. По-видимому, он обладает слабым мутагенным действием.

Большое внимание уделяют  проверке на мутагенность красителей для волос. Многие компоненты красок вызывают мутации у микроорганизмов, а некоторые (2-нитро-п-фенилендиамин, резорцинол) - в культуре лимфоцитов.

Мутагенные вещества в продуктах питания, в средствах  бытовой химии выявлять трудно из-за незначительных концентраций, с которыми контактирует человек в реальных условиях. Однако если они индуцируют мутации в зародышевых клетках, то это приведет со временем к заметным популяционным эффектам, поскольку  каждый человек получает какую-то дозу пищевых и бытовых мутагенов. Было бы неправильно думать, что  эта группа мутагенов появилась  только сейчас. Очевидно, что мутагенные свойства пищи (например, афлатоксины) и бытовой среды (например, дым) были и на ранних стадиях развития современного человека. Однако в настоящее время в наш быт вводится много новых синтетических веществ, именно эти химические соединения должны быть безопасны.

Проведенные проверки веществ на мутагенность для прогнозирования  эффектов в будущих поколениях имеют  дополнительное значение и для охраны здоровья ныне живущих людей в  плане предупреждения онкологических заболеваний.

За последние годы в среде обитания человека обнаруживается все возрастающее число веществ  с мутагенной активностью. Эффекты  их действия привлекают внимание не только в связи с заботой об охране наследственности ради будущих поколений, но они также касаются и настоящего поколения, учитывая строгое соответствие между канцерогенным и мутагенным действием большинства химических веществ. Груз мутаций у человека складывался десятками тысячелетий. С накопленным в прошлом человечество живет в настоящем, которое характеризуется изменяющимися условиями в отношении пополнения и проявления мутационного груза. От динамики мутационного процесса зависит будущее груза мутаций. Именно поэтому генетики должны обеспечить разработку теоретических и прикладных проблем мутагенеза и вместе с гигиенистами и организаторами здравоохранения внедрять их результаты в практику.