Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Биологические мутагены

Физические мутагены

  • ионизирующее излучение;
  • радиоактивный распад;
  • ультрафиолетовое излучение;
  • моделированное радиоизлучение и электромагнитные поля;
  • чрезмерно высокая или низкая температура.

Химические мутагены

  • окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода);
  • алкилирующие агенты (например, иодацетамид);
  • пестициды (например гербициды, фунгициды);
  • некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты);
  • продукты переработки нефти;
  • органические растворители;
  • лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты).
  • К химическим мутагенам условно можно отнести и ряд вирусов (мутагенным фактором вирусов являются их нуклеиновые кислоты — ДНК или РНК).

Биологические мутагены

  • специфические последовательности ДНК — транспозоны;
  • некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);
  • продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);
  • антигены некоторых микроорганизмов.


1. 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

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.

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.

Мономер винилхлорида производится промышленностью более 50 лет. Свыше 95% его используется для производства синтетических смол. Винилхлорид вызывает мутации у различных тест-организмов. Мутагеном является не сам винилхлорид, а его метаболиты, в первую очередь, хлорэтиленоксид. Последний обладает сильнейшими мутагенными и канцерогенными свойствами для млекопитающих.

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.

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.

Мутагенной активностью обладает стирол, использующийся в производстве полиэфирных пластмасс, и хлорпрен, применяемый в производстве полихлорпреновых эластомеров.

Соединения 6-валентного хрома вызывают мутации во многих прокариотических и эукариотических тест-системах как in vivo, так и in vitro.

 

2. ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ


Интенсивная химизация сельского хозяйства привела к повышению урожайности и одновременно к загрязнению окружающей среды пестицидами и другими химическими соединениями. Анализ результатов изучения генетической активности ядохимикатов показал, что многие из них являются мутагенами

Из 400 изученных пестицидов 262 вещества (65%) показали мутагенную активность на каком-либо тест-объекте.

Проводится генетическое обследование лиц, имеющих профессиональный контакт с пестицидами. При этом изучается частота цитогенетических нарушений в лимфоцитах периферической крови. Пестициды цирам, цинеб и ТМТД достоверно повышали частоту клеток с аберрациями хромосом у рабочих, занятых производством или их применением.
Большинство пестицидов являются синтетическими органическими веществами. 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.

3. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ И ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В МЕДИЦИНЕ

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. Даже у медицинского персонала онкологических отделений, не соблюдающего мер предосторожности при расфасовке цитостатиков, может быть небольшой мутагенный риск.
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.
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, 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.

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, некоторые психотропные средства, 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.

4. АЭРОЗОЛИ ВОЗДУХА

Существует ряд подходов к испытанию и определению мутагенных компонентов загрязняющих частиц воздуха. Все они сводятся к следующему: определенный объем воздуха пропускают через стекловолоконные фильтры для осаждения взвешенных частиц; собранные частицы экстрагируют растворителями, затем растворители удаляют упариванием, и сухой экстракт растворяют для последующего тестирования.

В экстрактах загрязнителей воздуха содержатся мутагены как прямого действия, так и нуждающиеся в метаболической активации. К ним относятся соединения свинца и серы. Кроме того, прямой мутагенной активностью обладают и такие нитроароматические соединения, как нитропирены, нитронафтацены, нитрофлуорены и др.

Основными источниками загрязнений воздуха являются промышленные предприятия, автотранспорт и теплоэлектростанции

Экстракты загрязнителей воздуха вызывают хромосомные аберрации в культурах клеток человека и млекопитающего.

Полученные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что аэрозоли воздуха, особенно в задымленных районах, представляют собой источники мутагенов, поступающих в организм человека через органы дыхания.


5. МУТАГЕНЫ В БЫТУ И ПИЩЕ.

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.

Результаты эпидемиологических исследований показали, что в этиологии рака легкого наибольшее значение имеет курение. В настоящее время большое внимание уделяется изучению мутагенной активности табачного дыма и его компонентов. Были получены многочисленные данные о том, что табачный дым содержит генотоксичные соединения, способные индуцировать мутации в соматических клетках, что может привести к развитию опухолей, а также в половых клетках, что может быть причиной наследуемых дефектов. Большинство исследователей связывали мутагенную активность табачного дыма с содержанием в нем высокомутагенных продуктов пиролиза белков и аминокислот, а также нитрированных ароматических углеводородов. Кроме того, в табачном дыму обнаружены специфичные нитрозамины, представляющие собой нитрозированные производные алкалоидов табака.


Слабыми мутагенными свойствами обладают такие пищевые добавки, как сахарин, производное нитрофурана АР-2 (консервант), краситель флоксин и др. Данные о мутагенности алкоголя противоречивы. По-видимому, он обладает слабым мутагенным действием.
Большое внимание уделяют проверке на мутагенность красителей для волос.

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

Один из поставщиков натуральных генотоксических продуктов - наша пища. Анализ показал, что источниками мутагенов и канцерогенов являются продукты, образующиеся в мясе и рыбе при жарении, в сахаре - при его карамелизации, а также некоторые натуральные компоненты пищи растительного и животного происхождения.

В современных условиях интенсивного развития промышленности и загрязнения окружающей среды резко повысилась опасность для человека подвергнуться воздействию значительных доз нитрозаминов.

Содержание нитрозосоединений в продуктах питания довольно сильно варьирует и обусловлено, по-видимому, применением азотсодержащих удобрений, а также особенностями технологии приготовления пищи и использованием нитритов в качестве консервантов.

Считают, что около 80% нитратов, поступающих в организм, – растительного происхождения. Из них около 70% содержится в овощах и картофеле, а 19% – в мясных продуктах. С пищей человек получает в среднем около 100 мг нитратов в день (рассчитано по иону NO3). Немаловажным источником нитрита являются консервированные продукты. Окислы азота из атмосферного воздуха служат источником образования нитрита в слизи верхних дыхательных путей и легких.

Таким образом, в организм человека постоянно вместе с пищей поступают как нитрозируемые, так и нитрозирующие предшественники мутагенных и канцерогенных нитрозосоединений. Если нитрозирующие вещества, такие как нитриты и нитраты имеют антропогенное происхождение, то нитрозируемые соединения имеют природное происхождение.

Растения в процессе эволюции выработали способность синтезировать вещества, которые защищают их от болезней и вредителей. Эти вещества являются натуральными пестицидами, они необходимы для нормальной жизнедеятельности растений. Однако когда эти токсические вещества, присутствующие в пище в определенных концентрациях, попадают в организм человека, они могут вызвать мутации. То же происходит в организме животных, получающих с растительными кормами генотоксические продукты из числа природных пестицидов.

Мутагенны и канцерогенны многие природные химические вещества. Например, некоторые лекарственные и пищевые растения содержат сафрол, эстрагол, проявляющие мутагенные свойства. Черный перец наряду с эстраголом содержит значительное количество пиперина, которому также присущи генотоксические свойства. Другой источник пищевых мутагенов и канцерогенов - гидрозины, содержащиеся в большом количестве в съедобных грибах. Сельдерей, пастернак, петрушка, цитрусовые масла содержат псорален, превращающийся на свету в мутаген и канцероген.

Мутагенность пища может приобретать в процессе приготовления. Жир, составляющий в некоторых странах до 40% и более калорийности всей пищи, в процессе кулинарной обработки окисляется с образованием множества токсичных продуктов (гидропероксиды холестерола, эпоксиды жирной кислоты, альдегиды и др.). Повреждающие ДНК продукты образуются в гренках, мясе, рыбе при их интенсивном нагревании.
Недавно подсчитано, что человек с пищей получает невероятное количество натуральных веществ, способных вызвать генетические нарушения, - несколько граммов в день, что в 10 тыс. раз больше остатков синтетических пестицидов, содержащихся в тех или иных продуктах. Такое количество должно бы вызывать весьма существенные поражения наследственных структур, но этого не происходит, так как наряду с мутагенами пища содержит также антимутагены, которые нейтрализуют эффект первых.

6.АНТИМУТАГЕННЫЙ ЭФФЕКТ

Одна из наиболее изученных групп пищевых антимутагенов - витамины и провитамины. Конечно, их эффективность неодинакова, так же как и степень их изученности, но несомненны сведения об антимутагенности витамина А и его провитамина-каротина, токоферола (витамин Е), аскорбиновой кислоты (витамин С), филлохинона (витамин. К), фолиевой кислоты (витамин В).

Большинство антимутагенов неспецифично. Многие антимутагены универсальны. Это значит, что один и тот же антимутаген может снижать уровень природных (спонтанных) и индуцированных различными факторами аберраций хромосом и генных мутаций на различных объектах. В связи с этим введено понятие индекса универсальности антимутагенов. За единицу индекса универсальности принимают антимутагенный эффект по каждому из мутационных тестов (генные мутации и аберрации хромосом) на различных типах объектов (микроорганизмы, растения, млекопитающие и культура клеток человека), в условиях индукции мутаций факторами различной природы (спонтанный, радиационный, химический). Полученная в результате суммирования величина характеризует степень универсальности того или иного антимутагена.

Наиболее высокие индексы универсальности свойственны таким антимутагенам, как токоферол, аскорбиновая кислота, селенит натрия и др. Они подавляют мутабильность у бактерий, грибов, высших растений, в культуре лейкоцитов человека и млекопитающих, снижают уровень аберраций хромосом и генных мутаций, вызванных действием радиации, химических соединение и возникающих спонтанно. Индексы универсальности этих антимутагенов имеют максимальное значение. Отметим, когда говорят об универсальности антимутагена, это вовсе не означает, что это вещество, или фактор, обязательно будет уменьшать частоту мутаций при использовании любого генотоксиканта. Индекс лишь характеризует степень универсальности и может быть использован при сравнении различных антимутагенов.

Все известные антимутагены - лишь стабилизаторы мутационного процесса.

Сейчас установлено, что степень влияния на мутагенез разных антимутагенов различна, но не известен ни один антимутаген, полностью подавляющий мутационный процесс
Отметим и такую весьма важную характеристику антимутагенов, как физиологичностьдействия.

Было установлено, что, проявляя антимутагенные свойства в низких концентрациях, некоторые из этих веществ в высоких дозах могут действовать как мутагены, а также вызывать другие нарушения в структуре и функции клеток. Это типично для аргинина, глутаминовой кислоты, селенита натрия, стрептомицина, производных галловой кислоты и др. Например, селенит натрия имеет очень высокий индекс универсальности, достаточно эффективен для снижения частоты мутирования. Вместе с тем высокие концентрации этого соединения обладают сильными мутагенными свойствами. А это означает вероятность возникновения побочных эффектов в тех случаях, когда может произойти передозировка препарата. Другой антимутаген - ионол, хотя и не проявляет в высоких концентрациях мутагенных свойств, тем не менее вызывает различные нарушения в процессе деления клеток. Отсутствие физиологичности резко ограничивает перспективу некоторых антимутагенов. Вместе с тем увеличение концентраций других антимутагенов (токоферола, каротина, филлохинона и др.) даже на несколько порядков не изменяет характера их действия.

Заметим, что ингибиторы образования нитрозо-соединения не всегда однозначно эффективны. В частности, некоторые фенолы предотвращают образование нитрозосоединений, но проявляют при соответствующих условиях самостоятельные мутагенные и канцерогенные свойства.
Еще одна форма действия антимутагенов - повышение активности ферментных систем, обезвреживающих мутагены, канцерогены и другие генотоксические соединения. В отличие от дисмутагенов они не связывают генотоксические продукты, а лишь активируют естественные системы, функционально значимые для детоксикации поступающих в организм извне инородных токсических веществ. К этой группе антимутагенов, называемых также блокирующими агентами, относятся глутатион, некоторые оксидазные ферменты.

Особой группой антимутагенов являются вещества, влияющие на окислительно-восстановительный потенциал организма. Многие мутагены и канцерогены генерируют генотоксические свободные радикалы, в частности, кислородные радикалы в процессе окисления жирных кислот, содержащихся в пище. Их активность возрастает в результате воздействия на организм таких экстремальных факторов, как радиация, химические токсиканты, вирусная и бактериальная инфекция. А противостоят им антиокислители - являющиеся высокоэффективными антимутагенами, сдерживающими окислительные процессы в организме, в ходе которых и образуются свободные радикалы.

 

 

7. ПУТИ ПРОФИЛАКТИКИ МУТАГЕННЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ

В процессе эволюции живых организмов формировались различные приспособления, направленные на защиту организмов от влияния экстремальных факторов среды. Защита осуществляется на разных уровнях. На популяционном работают отбор, миграция и скрещивание. На организменном сформировались различные покровные ткани и специфические физиологические реакции детоксикации и регуляции. На клеточном и молекулярном важная роль в защите принадлежит клеточной оболочке, репарации ДНК - специализированному процессу "ремонта" этой важнейшей молекулы и др.
Однако темпы технической революции внесли свои коррективы в биологическую эволюцию. Ныне среда обитания загрязнена столь многочисленными факторами, обладающими мутагенными, тератогенными и канцерогенными свойствами, что естественные системы, обеспечивающие устойчивость организмов к экстремальным условиям, могут оказаться недостаточно надежными.

В связи с этим ясно, что одну из важнейших задач - профилактику генетических последствий загрязнения среды - можно решать различными путями.
Технологический подходтребует применения (хотя бы на мутационно опасных производствах) безотходной технологии, замкнутых (экологизированных) циклов всего производства, чтобы опасные вещества не выходили в окружающую среду и чтобы сырье и конечная продукция не были вредными для генетического аппарата.

Компенсационный принцип профилактики генетических последствий загрязнения среды мутагенами становится основным.
Компенсационный принцип на современном этапе предполагает две группы мероприятий по предотвращению генетических последствий загрязнения среды. Во-первых, предотвращение или снижение вероятности возникновения мутаций и, во-вторых, устранение уже возникших и закрепленных в ДНК изменений путем ее "реставрации" или перестройки наследственного аппарата методами генетической инженерии.
Профилактику профессиональных болезней осуществляют различными путями, включая технологические и гигиенические. Один из гигиенических путей предупреждения профессиональных болезней - лечебно-профилактическое питание.

Несмотря на сложность проблемы, уже разработаны обобщенные рекомендации. Так, по данным экспертной группы Международной комиссии по защите окружающей среды от мутагенов и канцерогенов, достоверно понижается риск поражения генетического аппарата токсическими продуктами, если придерживаются диеты, богатой высоковолокнистыми хлебными злаками, овощами и фруктами при одновременном снижении потребления высококалорийных продуктов, богатых жирами, а также алкоголя. Если производственная среда на том или ином предприятии содержит нежелательные продукты, обладающие мутагенными свойствами, то рационы лечебно-профилактического питания для соответствующих работников должны быть дополнены антимутагенами. Дополнения эти могут быть в виде натуральных пищевых продуктов, прежде всего овощей и фруктов, а также в виде чистых витаминов.

 

Однако одного лечебно-профилактического питания для борьбы с техногенным мутагенезом, по-видимому, будет мало. По всей вероятности, понадобятся и медицинские препараты принципиально нового класса - с антимутагенными свойствами. Эти препараты будут эффективны в случаях эпизодического контакта людей с мутагенами в производственной или бытовой среде или когда пациент вынужден принимать лекарства с побочными генотоксическими свойствами. В этих случаях постоянный профилактический прием антимутагенов может быть заменен ограниченным по времени, но более интенсивным приемом их в лекарственной форме.
Еще одна сфера возможного применения антимутагенов - это снижение генотоксического действия пестицидов на сельскохозяйственные культуры - выведение специальных сортов с высоким содержанием антимутагенов и тем самым приспособленных к интенсивной химизации сельскохозяйственного производства.
Охрана генофонда ныне живущих популяций и природы в целом стала теперь одной из наиболее важных и острых проблем всего человечества. Она требует комплексного решения, но уже сегодня ясно, что без развития методов антимутагенеза ее решение невозможно.


 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.