Многие опухоли у человека возникают в результате воздействия токсичных химических веществ. Поскольку эти химические канцерогены обычно мутагенны, можно думать, что повреждение ДНК лежит в основе и канцерогенеза, и мутагенеза. Эти соединения важно идентифицировать и оценить их потенциальную биологическую активность, чтобы свести к минимуму то воздействие, которое они оказывают на человека. Брюс Эймс (Bruce Ames) разработал простой и чувствительный тест для выявления химических мутагенов. На чашку Петри помещают тонкий слой агара, содержащий около клеток специально сконструированного тест-штамма Salmonella. Эти бактерии не способны расти в отсутствие гистидина, поскольку они несут мутацию в одном из генов биосинтеза этой аминокислоты. Добавление мутагена в центр чашки индуцирует появление множества новых

Рис. 26.14. Аналог тимина -бромурацил иногда спаривается с гуанином вместо аденина. Присутствие атома брома при увеличивает долю редкого таутомера, образующегося при сдвиге протона от к атому кислорода при

мутаций. Небольшая часть этих мутаций приводит к реверсии исходной мутации (возврат к дикому типу), так что клетки приобретают способность синтезировать гистидин. Эти ревертанты размножаются в отсутствие экзогенного гистидина и появляются в виде отдельных колоний на чашке после инкубации чашки в течение двух дней при 37°С (рис. 26.15). Например, -аминоан-трацена дают 11.000 колоний ревертантов по сравнению всего лишь с 30 спонтанными ревертантами в отсутствие этого мутагена. Можно легко поставить опыт с различными концентрациями исследуемого соединения, чтобы получить кривую доза-ответ. Обычно эта зависимость имеет линейный характер; отсюда следует, что пороговой концентрации в процессах мутагенеза нет.

Некоторые тест-линии чувствительны к заменам пар оснований, тогда как другие можно использовать для выявления делеций или вставок пар оснований (сдвигов рамки). Чувствительность этих штаммов, сконструированных специально для оценки мутагенов, увеличена генетически: они лишены системы эксцизионной репарации. Кроме того, у них нет липополисахаридной оболочки, которая обычно окружает клетки Salmonella. Отсутствие этого барьера облегчает проникновение в клетку потенциальных мутагенов. Еще одна важная особенность этой системы выявления мутагенов - добавление гомогената печени млекопитающих. Напомним, что некоторые потенциальные канцерогены превращаются в активную форму под действием ферментативных систем печени или других тканей млекопитающих (разд. 20.21). В бактериях эти ферменты отсутствуют, в связи с чем на чашку наносят несколько миллиграммов гомогената печени, чтобы активировать подобные мутагены. Например, соединение

Рис. 26.15. Тест на мутагены с использованием сальмонеллы. На чашку Петри посеяно примерно 109 бактерий, неспособных синтезировать гистидин. На чашку помещен кружок фильтровальной бумаги, пропитанный мутагеном. В результате возникает множество ревертантов, способных синтезировать гистидин. Эти ревертанты видны в виде ореола колоний вокруг белого кружочка. Небольшое число колоний на чашке спонтанные ревертанты.

с реакционноспособной боковой цепью (дающее ему возможность образовать ковалентную связь с ДНК) и с ароматической группой (которое позволяет ему интеркалировать) обладает значительно большей мутагенностью, чем такое же соединение, состоящее из одной ароматической группы.

В настоящее время тест с использованием Salmonella широко используется для оценки опасности мутагенного и канцерогенного действия множества разнообразных химических соединений. Эта быстрая и недорогая бактериологическая проба на мутагенность дополняет эпидемиологические обследования и пробы на животных, которые всегда оказываются более трудоемкими, медленными и дорогими. Тест на мутагенность с использованием Salmonella - ответвление исследований взаимосвязи гена и белка у бактерий. Это - удивительный пример того, как фундаментальные исследования в области молекулярной биологии могут непосредственно внести важный вклад в здравоохранение.

Заключение

Последовательность оснований гена коллинеарна аминокислотной последовательности полипептидного продукта. Генетический код - это взаимосвязь между последовательностью оснований в ДНК (или соответствующего РНК-транскрипта) и последовательностью аминокислот в белках. Аминокислоты кодируются группами по три основания (они называются кодонами), начиная с фиксированной точки. 61 кодон из 64 кодирует определенную аминокислоту, а остальные три кодона и служат сигналами терминации. Таким образом, для большинства аминокислот имеется более одного кодового слова. Другими словами, код вырожден. Кодоны, определяющие одну и ту же аминокислоту, называются синонимами. В большинстве случаев синонимы различаются только последним основанием триплета. Некоторые последовательности вирусных ДНК кодируют более одного белка, так как их транскрипты транслируются в различных рамках считывания.

Генетический код един у всех живых организмов. Он был расшифрован в результате экспериментов трех типов. Во-первых, синтетические полирибонуклеотиды (полученные с помощью полинуклеотид-фосфорилазы) были использованы в качестве мРНК в бесклеточных системах синтеза белка, после того как было открыто, что кодирует фенилаланин. Во-вторых, тринуклеотид (подобный кодону в мРНК) специфически связывается с определенной тРНК, для которой он является кодовым словом. Были синтезированы все 64 трину-клеотида и проверена их способность стимулировать связывание определенных тРНК с рибосомами. В-третьих, в качестве мРНК были использованы синтетические полирибонуклеотиды с известной последовательностью. Например, на матрице синтезировался

Многие гены высших эукариот имеют «разорванное» строение. Кодирующие последовательности (экзоны) в таких генах разделены вставочными последовательностями (интронами), которые удаляются в ходе превращения первичного транскрипта в мРНК. Например, ген в-глобина млекопитающих содержит два интрона. Прерывистые гены, как и непрерывные гены, коллинеарны своим полипептидным продуктам.

Мутации обусловлены изменениями в последовательности оснований ДНК. Основные типы мутаций - замены, делеции и включения. Самый распространенный тип мутаций - замена одной пары оснований на другую. Замена одного пурина другим или одного пиримидина другим пиримидином называется транзицией. Трансверсия - замещение пурина пиримидином и наоборот. Мутации могут возникать вследствие спонтанной таутомеризации оснований или под действием аналогов оснований (например, -бромурацила) или других химических мутагенов (например, азотистой кислоты). Потенциальную канцерогенную активность многих веществ можно выявить по их мутагенному действию на бактерии.

Многочисленные эпидемиологические, лабораторные и клинические наблюдения свидетельствуют о наличии причинно-следственных связей между загрязнением окружающей среды и повреждением генетической информации организма человека.

Мутаген -- это фактор окружающей среды или фактор эндогенной природы, способный нарушать генетические программы клеток и вызывать в организме изменения наследственных свойств. Мутагенной активностью обладают многочисленные и широко распространенные загрязнители химической и физической природы, а также вирусы, бактерии и пр. Обширная группа наследственных болезней обусловлена либо отклонениями от нормального содержания хромосом, либо генетическими дефектами в результате мутаций в отдельных участках хромосом.

Опасность для генетического аппарата половых и соматических клеток представляют радионуклиды, которые могут провоцировать наследственные заболевания и злокачественные новообразования. На сегодняшний день радиация является наиболее полно изученным мутагенным фактором риска здоровья человека.

Все большее признание получает модель допорогового влияния мутагенов на организм, особенно в период активного роста и созревания. Одной триллионной доли грамма диоксина достаточно, чтобы нарушить работу иммунной системы человека, внести искажения в его генетический аппарат. Мутагенной активностью обладают и низкие допороговые дозы радиационных загрязнителей.

Мутагены, действуя в минимальных допороговых дозах или концентрациях загрязнителя, снижают общую резистентность организма, что вызывает разнообразные биологические эффекты.

По происхождению химические мутагены можно разделить на три основные группы:

1) органические и неорганические соединения естественного происхождения (оксиды азота, нитриты, нитраты, алкалоиды и др.);

2) продукты переработки природных соединений на энергоемких производствах (полициклические ароматические углеводороды, соли тяжелых металлов и др.);

3) продукты химического синтеза, прежде не встречавшиеся в природе, а потому очень опасные для здоровья, так как к ним не выработаны естественные эволюционные механизмы защиты: пестициды, полихлорбифенилы, некоторые лекарственные препараты.

Опасность загрязнения окружающей среды мутагенами состоит в том, что большинство вновь возникающих мутаций, не прошедших шлифовку эволюцией, отрицательно влияют на жизнеспособность всего живого на земле. В случае поражения зародышевых клеток последствия выражаются в возрастании частоты носительства мутагенных генов или хромосом, т.е. в увеличении объема мутационного груза популяции. При повреждении соматических клеток возможно возрастание частоты злокачественных новообразований.

С загрязнением окружающей среды связывают увеличение частоты бесплодных браков, самопроизвольных абортов, особенно в ранние сроки беременности (до 12 нед), мертворождений и врожденных пороков развития.

Несмотря на очевидность мутагенной активности загрязнителей природной среды, эта проблема все еще изучается, поскольку чистого моновоздействия на организм практически не встречается. Повреждения генетического аппарата человека могут быть вызваны не только экологическими факторами, но и факторами риска социальной природы; существует также большой перечень наследственных болезней, эволюционно передающихся из поколения в поколение.

Канцерогенным называется вещество (фактор), воздействие которого достоверно увеличивает частоту возникновения доброкачественных и/или злокачественных опухолей в популяции человека и/или животного и/или сокращает период развития этих опухолей.

Мировой опыт по изучению канцерогенной опасности различных веществ суммируется в монографиях Международного агентства по изучению рака (МАИР).

МАИР ранжирует изученные соединения по 4 группам.

Группа 1 -- вещества, роль которых в возникновении опухолей у человека безусловно доказана. В эту группу включено 66 веществ, в том числе мышьяк, никель, асбест, хром (VI), винилхлорид, бензол, радон и продукты его распада.

Группа 2 разделена на две подгруппы:

к подгруппе 2А отнесено 60 веществ, канцерогенный эффект которых для животных имеет высокую степень доказательства, а для человека -- ограниченные доказательства (например, бенз(а)-пирен, бериллий и его соединения, формальдегид, кадмий);

к подгруппе 2В отнесено свыше 230 веществ, с определенной степенью вероятности вызывающих рак у человека, т.е. их канцерогенность для человека убедительно не доказана при отсутствии свидетельств, полученных в результате опытов на животных (кобальт, ацетальдегид, бензин автомобильный, четыреххлористый углерод и др.).

К группе 3 относятся вещества, которые не могут быть классифицированы в отношении их опухолеродной активности для человека.

К группе 4 относятся неканцерогенные для человека вещества.

Важно отметить, что отнесение веществ к группе 3 или 4 по классификации МАИР не означает, что они не обладают канцерогенной активностью. Возможно, на сегодняшний день учеными еще не получены достоверные данные, поэтому перечни и классификации постоянно пересматриваются и пополняются.

Заключения экспертов МАИР носят информационный, рекомендательный, а потому не обязательный для государств характер. В связи с этим практически все развитые страны готовят или уже приняли свои национальные перечни канцерогенных веществ, которые на их территории имеют юридическую силу.

Следует подчеркнуть, что признание вещества канцерогенным еще не означает неизбежности возникновения опухоли в результате контакта с ним. Канцерогенность химических соединений может существенно различаться, и для организма человека далеко не безразлично, воздействию какого канцерогена он подвергнется. Реальная же опасность зависит от многих факторов, важную роль среди которых играют два: канцерогенная активность этого соединения и концентрация (доза) вещества, с которым контактирует человек.

Значительную канцерогенную опасность представляют полициклические ароматические углеводороды. Индикатором этой группы признан бенз(а)пирен, обладающий высокой канцерогенной активностью и стабильностью в окружающей среде. Канцерогенные полициклические ароматические углеводороды широко распространены в окружающей среде, их образование связано с чрезвычайными ситуациями -- вулканической деятельностью, пожарами, а также процессами нефте-, угле- и сланцеобразования. Основными техногенными источниками полициклических ароматических углеводородов являются промышленность и транспорт.

Полициклические ароматические углеводороды вызывают опухоли кожи, легких, бронхов, молочной железы, желудка и других органов. При поступлении в организм бенз(а)пирена в комбинации с некоторыми веществами (сернистым газом, оксидами азота) происходит усиление канцерогенного эффекта.

Ароматические амины-- еще одна группа химических канцерогенов. Три представителя этой группы -- бензидин, 2-на-фтиламин, 4-амидофенил -- оказались канцерогенными для человека и служат причиной возникновения опухолей мочевого пузыря. К группе ароматических аминов принадлежат азокрасители. Один из них -- масляный желтый -- использовался в некоторых странах как пищевой краситель. Выяснилось, что у крыс или мышей при добавлении в их пищу это соединение вызывает опухоли печени. Вовремя обнаружив это свойство, употребление красителя запретили.

Особого внимания среди канцерогенных веществ заслуживают канцерогенные N-нитрозосоединения (нитрозамины). Проведено тестирование на канцерогенность более 320 нитрозаминов, для 280 она подтверждена. Установлено, что они вызывают опухоли у 40 видов животных -- от простейших до человекообразных обезьян. Нитрозамины оказывают как политропное, так и выраженное органотропное действие, но у большинства из них отмечается гепатотоксичность и гепатоканцерогенность. Эксперты МАИР считают, что нитрозамины следует рассматривать как канцерогенные для человека.

В окружающую среду эти вещества попадают в основном с выбросами и сточными водами промышленных предприятий (производство различных видов топлива, взрывчатых веществ, анилиновых красителей, фармацевтических препаратов), с продуктами сгорания топлива, табачным дымом.

Для нитрозаминов характерна еще одна неблагоприятная особенность: они легко образуются и в природе, и в организме животных, и в растениях путем синтеза из предшественников -- нитратов, нитритов, оксидов азота, аминов, амидов, которые широко распространены в окружающей среде и содержатся в организме человека. Выявлено, что образование нитрозаминов может происходить в органах пищеварения, мочевом пузыре, легких и других органах. В организме всегда присутствует достаточное количество аминов и амидов, поэтому поступление в организм повышенных концентраций нитратов (например, с овощами и фруктами) может привести к эндогенному образованию канцерогенных нитрозаминов и развитию опухолей.

Слово «канцероген» широко распространено и многие люди слышали его не раз. «Мутагены» и «тератогены» растиражированы меньше, но имеют не менее пугающее значение. «ЛИВЕНЬ. Living Asia» рассказывает, что вообще значат эти слова, какую опасность они несут, и как защитить себя от их воздействия.

КАНЦЕРОГЕНЫ

Это факторы окружающей среды, воздействие которых на организм человека или животного повышает вероятность возникновения злокачественных опухолей. Другими словами, факторы, которые способствуют появлению и развитию рака. Сегодня известно около 400 таких факторов химической, физической и биологической природы.

Как обезопасить себя от канцерогенов в овощах?

Нитраты – это химический канцероген, о котором многие так или иначе слышали. Основной источник их поступления в организм - овощи, которые выращивали с чрезмерным применением азотных удобрений.

Такие овощи можно определить:

• по внешнему виду: слишком ровные или крупные плоды, яркий цвет у зелени, белые прожилки внутри помидоров.
• и по вкусу: пресные дыни и арбузы, отсутствие сладости у персиков.

Минимизировать опасное воздействие нитратов можно с помощью очистки кожуры, вымачивания овощей в воде, их жарки, тушения и закваски.

Где еще могут встретиться канцерогены?

Некоторые пищевые добавки также могут быть химическими канцерогенами. Такие добавки запрещены законом во многих странах. Например, Е123-Амарант и Е121-Цитрусовый красный. Обращайте внимание на то, что написано на этикетках продуктов!

Другой химический канцероген – пероксид – вы рискуете получить при сильном нагревании растительного масла.

Большие дозы солнечных лучей, ионизирующее излучение, ожоги, травмы также могут привести к раку. Это физические канцерогены.

МУТАГЕНЫ

Это факторы, которые могут вызвать наследственные изменения - мутации.

Мутагены разделяют на физические, химические и биологические. Сейчас такие вещества обнаружены среди химических веществ, использующихся в промышленности и сельском хозяйстве, в косметике и лекарствах, в продуктах переработки нефти и органических растворителях.

Например

Мутагенность является побочным действием некоторых лекарственных средств – цитостатиков и антиметаболитов, используемых для лечения онкологических заболеваний и в качестве иммунодепрессантов.

Мутагенной активностью обладает также ряд противоопухолевых антибиотиков (актиномицин Д, адриамицин, блеомицин и другие).

Мутагенным воздействием обладает стирол, использующийся в производстве полиэфирных пластмасс, и хлорпрен, применяемый в производстве полихлорпреновых эластомеров.

ТЕРАТОГЕНЫ

Это химические, физические и биологические факторы, которые способствуют появлению аномалий и пороков развития эмбриона.

Какие они бывают и чем грозят?

• Алкоголь – задержка развития до и после рождения, задержка умственного развития, микроцефалия, недоразвитие лицевых структур с формированием характерного алкогольного лица, почечные и сердечные дефекты.
• Свинец – выкидыши и мертворождения.
• Витамин А и его производные (изотретиноин, этретинат, ретиноиды) – выкидыши, микрофтальмия, расщелина верхней губы и нёба, умственная отсталость.
• Радиация – микроцефалия, умственная отсталость.
  Обратите внимание – большинство канцерогенных, мутагенных и тератогенных факторов имеют химическую природу.

Каждый год в мире синтезируется около 250 тысяч новых химических веществ , многие из которых (особенно при крупномасштабном производстве) попадают в окружающую среду. Немалое количество этих соединений оказывает негативное воздействие на здоровье человека.

Тератогены действуют в течение определенных критических периодов. Разные органы имеют различные критические периоды. Существует очень много тератогенов. Одни факторы вызывают генные мутации. Другие врожденныезаболевания обусловлены наличием лишних хромосом. К тератогенам можно отнести некоторые вирусы. У женщин, перенесших краснуху в первой трети беременности, в каждом из шести случаев рождались дети с катарактой, пороками сердца и глухотой. Чем раньше вирус краснухи поражает беременную женщину, тем больше риск, что пострадает зародыш.

Не меньшую опасность для здоровья представляютканцерогены , вызывающие злокачественные новообразования. Среди них кадмий, свинец, мышьяк, бенз(а)пирен и др.

Канцерогенами называются химические вещества, воздействие которых достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей или сокращает период их развития у человека или животных. По химической природе различают природные канцерогенные вещества (например, афлатокснны) и возникшие в результате человеческой деятельности. Ко второй группе относятся вещества, производимые человеком (винилхлорид для выпуска поливинилхлорида (ПВХ) и вещества, возникающие как нежелательный побочный продукт (например, ПЛУ при неполном сгорании).

МУТАГЕННОСТЬ - способность вызывать мутации, т.е. изменения химической структуры молекул ДНК, которое передается по наследству.[ ...]

Химические отравляющие вещества, покоящиеся у побережья трех Скандинавских стран - Норвегии, Швеции и Дании, обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Для нынешнего поколения это грозит всплеском онкологических заболеваний. Для будущих - передаваемыми по наследству умственными и физическими уродствами.[ ...]

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие. Рассмотрим влияние некоторых из них на организм человека.[ ...]

Химическими мутагенами являются органические и неорганические кислоты, щелочи, перекиси, соли металлов, этиленамины, формальдегид, фенолы, акридиновые красители, алкилирующие соединения, аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований и др. Одни химические мутагены действуют как на реплицирующуюся, так и покоящуюся ДНК, тогда как другие только на реплицирующуюся ДНК. К мутагенам, действующим на реплицирующуюся ДНК, относят аналоги азотистых оснований и акридиновые красители.[ ...]

Для химической завивки (перманента) используют меркаптано-вые соединения для создания дисульфидных мостиков в волосах. Уже при небольших концентрациях, около 0,04%, наблюдается раздражение кожи. Однако признаков серьезных недомоганий при этом не наблюдается. При химической завивке и крашении волос часто используют пероксид водорода, который также может вызвать раздражение кожи, а при попадании брызг в глаза - раздражение конъюнктивы. О мутагенном действии Ы2О2 здесь вряд ли приходится говорить, так как при попадании в клетки пероксид водорода разрушается ферментом каталазой.[ ...]

Из-за химической устойчивости ДДТ в конце концов оказывался в пище человека. Были выявлены также канцерогенный, мутагенный и тератогенный эффекты воздействия веществ, подобных ДДТ, на человека1.[ ...]

Метод химического индуцированного мутагенеза применялся, например, при работах с казахстанским карпом. Эти соединения, избирательно воздействуя на ДНК хромосом, повреждают ее, что может привести к возникновению мутаций.[ ...]

Многие химические вещества, с которыми контактирует человек в условиях большого города, обладают опухолевым, сенсибилизирующим, мутагенным и токсическим действием. В этой связи обращают внимание работы ряда авторов (Ю.И.Прокопенко и др.), в которых показано антимутагенное, противоопухолевое, десенсибилизирующее и детоксическое действие эритемного ультрафиолетового излучения.[ ...]

Выбросы химических предприятий в атмосферу фтористых соединений приводят к возникновению флюороза зубов у детей; выбросы антибиотиков и соединений бериллия - аллергозы; выбросы 3,4-бензпирена и других канцерогенов приводят к увеличению количества новообразований; тетраэтилсвинец, входящий в состав моторного топлива, кроме общетоксического, обладает мутагенным эффектом, что может привести к возникновению заболеваний и изменению генетического фонда биосферы в целом.[ ...]

Наконец, химический синтез сопровождается бесконтрольным выбросом в среду побочных продуктов химии в огромных количествах, часть которых обладает мутагенными (канцерогенными) свойствами. Некоторые химические соединения в обычных условиях кажутся безвредными. Однако попав в организм, гидролируются там и превращаются в мутагены.[ ...]

Однако эти химические вещества, среди которых многие являются мутагенами, загрязняют среду (почву и воду), проникают в клетки растений и животных, а затем с пищей растительного и животного происхождения попадают в организм людей, вызывая нарушения в здоровье.[ ...]

Отмечаются мутагенное, канцерогенное, аллергенное, атеросклеротическое, эмбриотоксическое воздействие химических веществ на организм человека, вплоть до половой мутации. Установлено, что в районах, в которых интенсивность применения пестицидов выше в 3-4 и в 9 раз, уровень заболевания сердечно-сосу-дистой системы возрастает в 1,2 и 2,2 раза. Существует прямая достоверная связь между количеством применяемых средств защиты растений и числом случаев заболевания печени и желчевыводящих путей. В будущем прогнозируется значительное увеличение заболеваемости в результате использования пестицидов, и в частности рост спонтанных абортов, бронхитов, бронхиальной астмы, авитаминозов и др. Причина бронхитов, бронхиальной астмы, других легочных заболеваний, сердечно-сосудистых болезней в значительной степени заключается в загрязнении атмосферного воздуха. В последние годы усилились острые респираторные заболевания верхних дыхательных путей (ОРЗ), которые приводят к развитию хронического бронхита.[ ...]

Количество химических элементов и их соединений, требующих нормирования, постоянно возрастает. При этом люди могут подвергаться воздействию не одного, а сразу нескольких загрязняющих компонентов, совместное действие которых может вызывать следующие эффекты воздействия на организм человека: независимое воздействие, интегральное воздействие, антагонизм, синергизм (эффект, превышающий суммирование), а также изменение характера действия (например, проявление мутагенных свойств) .[ ...]

Мутагены - химические вещества, вызывающие наследственные изменения в организме (мутации). Часть мутаций приводит к летальному исходу, бесплодию или врожденным уродствам. Под влиянием мутаций могут возникать новые виды болезнетворных бактерий, по отношению к которым человек, фауна и флора не имеют иммунитета. Мутагенным действием обладают многие пестициды, выхлопные газы автомобилей, углеводороды.[ ...]

Воздействие химических соединений способно вызывать практически все патологические процессы и состояния, известные в общей патологии.[ ...]

Загрязнение химическое - увеличение количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение (введение) в нее химических веществ, не свойственных ей или в концентрациях, превышающих норму. Особенно опасными компонентами для природных экосистем и человека являются техногенные аэрозоли, химические вещества, тяжелые металлы, пестициды, пластмассы, детергенты, СПАВ и пр. В настоящее время в природной среде находится около 7-8 млн химических веществ, причем их арсенал ежегодно пополняется еще 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны 200 наименований (список составлен экспертами ЮНЕСКО). По оценкам ВОЗ, в мире около 600 млн человек подвержены воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд человек - с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц.[ ...]

Под суммарной мутагенной активностью (СМА) понимается характеристика мутагенной активности всей суммы химических загрязнений воды при использовании в качестве индикаторов различных биологических тест-объектов. Биологической основой подхода является высокая корреляция канцерогенной и мутагенной активности химических соединений, связанная с тем, что мутации являются необходимым событием на этапе инициации в процессе канцерогенеза. Уровень СМА является биоиндикатором ее качества, позволяющим дать интегральную оценку ее загрязнения мутагенами и канцерогенами.[ ...]

Индикатором природы мутагенов является соотношение хромосомных нарушений разного типа (Бочков, 1993). Среди хромосомных аберраций во всех точках преобладают аберрации хроматидного типа (64,9-94,7 %), в основном одиночные фрагменты, что характерно для спонтанного и химического кластогенеза. Однако у мышей, отловленных в Ботаническом саду и на Уралмаше, встречались в значительной степени аберрации хромосомного типа (25,5 и 35,1 % соответственно) - в первую очередь парные фрагменты и хромосомные транслокации, что позволяет предполагать наличие радиационного воздействия на их хромосомный аппарат.[ ...]

По мнению токсикологов, ядом называется химический компонент среды обитания, поступающий в организм в количестве (реже в качестве), не соответствующем врожденным или приобретенным свойствам организма, и поэтому несовместимый с жизнью. Яды могут оказывать на организм как общетоксическое, так и специфическое действие: сенсибилизирующее (вызывающее повышенную чувствительность), бластомогенное (образование опухолей), гонадотропное (действие на половые железы), эмбриотропное (действие на зародыш и плод), тератогенное (вызывает уродства), мутагенное (действие на генетический аппарат). Яды могут вызывать как острые, так и хронические отравления.[ ...]

В почве протекают различные физические, химические и биологические процессы, которые в результате загрязнения нарушаются. Загрязнение почвы связано с загрязнением атмосферы и гидросферы. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими веществами являются металлы и их соединения, удобрения и пестициды, радиоактивные отходы. По пищевым цепям эти загрязнения попадают в организм человека, оказывая токсическое, канцерогенное, мутагенное действие, подавляя иммунитет.[ ...]

Помимо этого, возрастающее использование химических веществ вызвало беспокойство относительно побочных воздействий на людей и другие организмы, не являющиеся мишенями, а также на окружающую среду в целом. Некоторые споры стали уже достоянием общественности, как споры вокруг ДДТ и 2,4,5-Т, хотя, несмотря на запрещение ДДТ во многих странах, это вещество используется в настоящее время в Африке в количестве более 30 ООО т в год. Другие химические вещества подвергаются строгой проверке или запрещаются. Допустимый уровень этилендибромида (ЭДБ) для хранящихся зерновых, цитрусовых и других плодов был уменьшен. Сейчас ЭДБ заменяют метилбромидами, для которых показаны онкогенный и мутагенный эффекты.[ ...]

Следует отметить еще одну важную особенность некоторых химических мутагенов - вместе с увеличением изменчивости селекционных признаков они вызывают небольшой сдвиг в сторону правой части гистограммы (см. рисунок). Последнее обстоятельство является очень важным, так как среди индуцированных рекордистов могут оказаться рыбы с наследственными задатками более высокого темпа роста. Отбор таких особей будет способствовать повышению эффективности мутационной селекции белого толстолобика, направленной на повышение продуктивности.[ ...]

После описанной катастрофы диоксин нередко стали называть также и как Севезо-Д. В результате аварии у нескольких сотен людей развилось тяжелое кожное заболевание - хлоракне, десятки тысяч отравившихся животных были забиты. По оценкам специалистов-экологов, действие диоксина будет проявляться еще в течение двух-трех десятилетий, поскольку это вещество способно длительно сохранять свою токсичность.[ ...]

Одной из задач эколого-генетического мониторинга загрязненных мутагенами территорий является оценка генетического риска для населения, проживающего на них. Выявление мутагенного эффекта непосредственно по отношению к человеку сопряжено с рядом методологических трудностей. Поэтому в качестве индикатора мутагенного потенциала среды удобным и чувствительным объектом исследований являются синантропные грызуны, например домовые мыши (Mus musculus), поскольку они близки к человеку по реакции генома на генотоксическое воздействие, а также по способам поступления мутагенов в организм (Гилева, 1997). На Урале домовые мыши успешно применялись при эколого-генетическом мониторинге радиоактивного и химического загрязнений окружающей среды во многих населенных пунктах (Гилева, 1997; Полявина, 2002).[ ...]

Индуцированными являются те мутации, которые возникают после обработки клеток (организмов) мутагенными факторами. Различают физические, химические и биологические мутагенные факторы. Большинство этих факторов либо прямо реагирует с азотистыми основаниями в молекулах ДНК, либо включается в нуклеотидные последовательности.[ ...]

В последнее время появились сообщения о возможной генетической опасности пестицидов различного химического строения. В лабораторных экспериментах на животных было показг;но, что ДДТ, гексахлорбутадиен могут оказывать вредное воздействие на потомство. По данным некоторых исследователей, изучивших действие 126 пестицидов, 99 вызывали мутагенный эффект. Однако различные пестициды изучались на разных моделях - микроорганизмах, насекомых, растениях, млекопитающих, культуре клеток человека.[ ...]

В руководствах по теории риска в отдельную методику выделяются расчеты оценки величины риска канцерогенных, мутагенных и тератогенных эффектов при радиационном воздействии, хотя общие принципы их расчета остаются такими же, как и в случае воздействия химических загрязнителей. Отличие состоит в следующем. Излучение порождает дозу даже при отсутствии непосредственного контакта тела с загрязнением. При оценках полученной дозы учитывается вторичное излучение от зараженных объектов. Суммарная доза, определяемая в единицах активности, а не массы, рассчитывается как взвешенная сумма доз, полученных отдельными частями организма человека. Отдельные виды излучения нормируются (приводятся к общей шкале) с учетом их опасности для организма человека. Учитываются также специфические характеристики излучения (активность в единицу времени, период полураспада для отдельных радионуклидов и другие).[ ...]

Предельно допустимые сбросы (ПДС) устанавливаются для соответствующих мест водопользования с учетом ПДК сбрасываемых химических компонентов, данных о наличии мутагенного эффекта и иных вредных последствий по каждому источнику загрязнения, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы соответствующих загрязняющих веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. При этом в качестве контрольных створов принимаются: для водных объектов хозяйственно-питьевого и коммунальнобытового назначения - створ в 1 км выше первого по течению пункта водопользования; для водных объектов рыбохозяйственного назначения - створ на расстоянии не более 500 м ниже места сброса сточных вод .[ ...]

В настоящее время важна комплексная система мероприятий по генетическому мониторингу популяций в сочетании со скринингом химических соединений на мутагенную активность. Выше приведена в наиболее общей форме ее схема. В основу схемы положен принцип мониторинга - непрерывного слежения. На уровне глобальных и локальных загрязнений биосферы выделяется интегральный мониторинг за ростом врожденных дефектов в популяциях человека. Эта часть задачи может частично решаться с помощью уже известных методов учета числа врожденных заболеваний и аномалий в популяциях, путем биохимического скрининга по изоморфным белкам и цитогенетического скрининга. Известную пользу могут принести данные о динамике злокачественных новообразований и изменений в продолжительности жизни. Параллельно необходимо оценивать генетический груз в популяциях животных и растений.[ ...]

Комплекс функций организма, направленных на воспроизводство потомства и передачу наследственной информации, называют репродуктивной функцией. При интоксикации химическими веществами репродуктивная функция организма может нарушаться как в результате мутагенного действия этих веществ на половые и соматические клетки организма, так и в результате прямого (или опосредованного) воздействия химических веществ на эмбриональное развитие особей нового поколения.[ ...]

Непосредственное неблагоприятное влияние ксенобиотиков проявляется в общетоксическом, раздражающем и сенсибилизирующем действии. Отдаленные последствия воздействия химических факторов обусловлены их гонадотропным (бензол, хлорпрен, капролактам, свинец и др.), эмбриотроп-ным, мутагенным и канцерогенным действием. Общей чертой воздействия химических факторов на организм является то, что все они иммунодепрессанты.[ ...]

Опасные отходы называют «бомбой замедленного действия» в силу их кумулятивного воздействия на окружающую среду. При их складировании происходят многочисленные вторичные химические процессы, и в среду поступают не только известные химикам токсиканты, но и совершенно новые, непредсказуемые по своему воздействию на человека и экосистемы вещества. Установлено, например, что в шлам ах азотного производства при некоторых условиях образуется целый букет нитрозаминов - сильнейших мутагенов и канцерогенов. В промышленных зонах вблизи больших городов скопления отходов вместе с аэрогенными выпадениями образуют значительные техногенные геохимические аномалии многих металлов, которыми загрязняются не только почвы, грунты, но и растительность и подземные воды. Зоны влияния крупных промышленных агломераций простираются на сотни километров, например: Среднеуральской - 300 км. Московской - 200 км, Тульской - 120 км.[ ...]

Применение ДДТ и его аналогов в разных районах мира имело множество серьезных.экологических и экономических последствий от исчезновения целых популяций полезных насекомых, рыб, птиц, браковки больших партий пищевых продуктов, сильного химического загрязнения почв до прямого отравления людей и домашних животных. По имеющимся данным отравление пестицидами каждый год поражает в мире более двух млн. чел. и уносит до 50 тыс. жизней. Длительное действие и накопление пестицидов в организме дает спектр канцерогенных, мутагенных и тератогенных эффектов. В 70-х гг. в грудном молоке значительного процента сельских жительниц отдельных районов Молдавии, Кубани и Узбекистана обнаруживались ДДТ, ГХЦГ и другие пестициды; регистрировались многие случаи нарушения беременности и родов, уродства младенцев.[ ...]

Следующая группа загрязнителей-полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) - могут быть как первичными, так и вторичными загрязнителями атмосферы и обычно адсорбируются на твердых частицах. Многие из ПАУ отличаются выраженным канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием и представляют серьезную угрозу для человека. Основным источником эмиссии ПАУ являются ТЭС, работающие на нефти или каменном угле, а также предприятия нефтехимической промышленности и автотранспорта. Из нескольких миллионнов известных в настоящее время химических соединений лишь около €000 были проверены на канцерогенную активность. В настоящее время установлено, что 1500 химических соединений, являющихся потенциальными загрязнителями атмосферы, обладают выраженными канцерогенными свойствами (ПАУ, нитрозамины, галогенуглеводороды и др.). Содержание ПАУ и других канцерогенных веществ, попадающих в атмосферу с выбросами промышленных предприятий, составляет в крупных индустриальных центрах около 80% от общего загрязнения окружающей среды.[ ...]

Подняв на новый уровень биотехнологию, генетическая инженерия нашла также применение в разработке способов определения и устранения загрязнений окружающей среды. В частности, сконструированы штаммы бактерий, которые являются своеобразными индикаторами мутагенной активности химических загрязнителей. С другой стороны, генно-инженерным способом сконструированы штаммы бактерий, которые содержат плазмиды, под контролем которых происходит синтез ферментов, способных разрушать многие химические соединения-загрязнители среды обитания. В частности, некоторые плазмидосодержащие бактерии способны разлагать до безвредных соединений нефть и нефтепродукты, оказавшиеся в среде в результате различных аварий или других неблагоприятных причин.[ ...]

Многие из обнаруже ных соединений обладают выраженным канцерогенным и мутагенным дей вием. Идентификация этих загрязнений городского воздуха осуществлялась помощью отождествления масс-спектров. Такие анализы очень важны оценке качества воздуха и экологической опасности, связанной с работой тотранспорта и промышленных предприятий химического профиля.[ ...]

Серьезную опасность для загрязнения окружающей среды представляют подводные захоронения отравляющих веществ в Балтийском море (недалеко от островов Готланд и Борнхольм) и проливе Скагеррак (между Скандинавским полуостровом и Ютландией) времен войны. В 1945-1948 гг. по Потсдамскому соглашению в этих местах Англией, США и СССР было затоплено около 270 т химических боеприпасов на глубине от 70 до 700 м. Из них около 30-35 т составляли только боевые отравляющие вещества (иприт, зарин и др.), являющиеся сильнейшими мутагенными компонентами, одной молекулы которых достаточно для того, чтобы вызвать мутацию у рыб или других морских организмов. За прошедшее время контейнеры были сильно поражены ржавчиной и при малейшем сотрясении из них вытекает отравляющее вещество. Начиная с июля 1969 г. у рыбаков, проживающих вблизи побережья средней части Балтийского моря, стали все чаще отмечаться отравления ипритом.[ ...]

Мутационная селекция рыб в качестве конечной цели предполагает получение гетерозисного эффекта на основе скрещиваний различных селекционных линий. Из опыта селекции известно, что гетерозисный эффект прямо связан со степенью генетической удаленности компонентов скрещивания. В своих исследованиях структуры осевого скелета мы попытались оценить генетические расстояния между сравниваемыми мутагенными линиями (НЭМ, ДАБ, НМБ) и контрольной по результатам компонентного анализа, проведенного на основе матриц ковариации. Полученные данные не отражают всей картины изменений, происходящих в различных локусах и генных системах, но в то же время свидетельствуют о достаточно высокой избирательности действия различных химических мутагенов и дают основания считать, что скрещивания между указанными 1руппами будут сопровождаться максимальным эффектом гетерозиса. Многочисленные данные, накопленные к настоящему времени, указывают на специфические спектры вызываемых физическими факторами видимых и летальных мутаций с повторяющимся преобладанием определенных типов, иногда чрезвычайно характерных (2, 14].[ ...]

Несмотря на перечисленные выше трудности в международном масштабе уже давно проводятся работы по унификации ПДК и других природоохранных нормативов. Необходимость единообразия стала особенно очевидной после того, как ООН и ВОЗ начали осуществлять программы по оценке безопасности окружающей среды, пищевых продуктов и лекарственных средств для человека. За последние 20 лет издан ряд руководств по медико-санитарным аспектам контроля окружающей среды и выявлению вредного действия токсичных химических соединений , оценке их тератогенного, мутагенного и канцерогенного действия и др. В настоящее время предприняты попытки унификации основных терминов и понятий, классификаций токсичности и опасности химических веществ, а также требований к методикам анализа и качеству аналитических измерений Сотрудничество показало, что выработка общих позиций методологического и методического плана служит надежной базой для обоснования безопасных уровней воздействия суперэкотоксикантов.[ ...]

Прежде при обосновании ПДК вредных веществ в водоемах учитывалось их поступление в организм экспериментальных животных лишь с питьевой водой без учета поступления с воздухом и пищей. Такое нормирование считается нерациональным . ВОЗ подчеркивает, что теперь при обосновании международных стандартов питьевой воды учитывалось поступление в организм токсических веществ всеми путями, а не только с питьевой водой, из расчета ее потребления 2 л/сут/человеком, масса которого 70 кг. Принималось во внимание общее содержание нормируемых веществ во внешней среде, влияние их на физиологические и биохимические показатели организма, учитывалась возможность канцерогенного, мутагенного и тератогенного действия, влияния на организм продуктов распада нормируемых соединений во внешней среде и организме, вероятность появления в организме при деструкции токсических веществ новых вредных соединений. Рекомендовано изучать токсичность химических веществ на нескольких видах теплокровных животных.[ ...]

На фоне идущих с переменной скоростью процессов геологической эволюции земной коры и географической среды работают механизмы биологической эволюции, которые, по-видимому, достаточно универсальны, но в зависимости от условий, в которых они протекают, могут давать различные результаты. В основе изменчивости лежит мутационный процесс. Мутации - это изменения в структуре молекул вещества - носителя генетической информации, ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). На молекулярном уровне они вызываются воздействиями, энергия которых сравнима с энергией ковалентных связей, удерживающих тот или иной мономер - нуклеотид на своем месте в полимерной молекуле ДНК. К числу таких воздействий относятся различные мутагенные факторы - радиация, рентгеновское и жесткое ультрафиолетовое излучения, космические лучи, тепловой шум, некоторые химические вещества. Мутации имеют принципиально случайный характер.[ ...]

Мутации - это изменения в генном аппарате клетки, которые сопровождаются изменениями контролируемых этими генами признаков. Различают макро- и микроповреждения ДНК, ведущие к изменению свойств клетки. Макроизменения, а именно: выпадение участка ДНК (деления), перемещение отдельного участка (транслокация) или поворот определенного участка молекулы на 180° (инверсия) -у бактерий наблюдаются сравнительно редко Гораздо более характерны для них микроповреждения, или точечные мутации, т. е. качественные изменения в отдельных генах, например замена пары азотистых оснований. Мутации бывают прямые и обратные, или реверсивные. Прямые - это мутации организмов дикого типа, например утрата способности самостоятельно синтезировать факторы роста, т. е. переход от прото- к ауксотрофности. Обратные мутации представляют собой возвращение, или реверсию, к дикому типу. Способность к реверсии характерна для точечных мутаций. В результате мутаций изменяются такие важнейшие признаки, как способность самостоятельно синтезировать аминокислоты и витамины (ауксотрофные мутанты), способность к образованию ферментов. Эти мутации называют биохимическими. Хорошо известны также мутации, ведущие к изменению чувствительности к антибиотикам и другим антимикробным веществам. По происхождению мутации разделяют на спонтанные и индуцированные. Спонтанные возникают самопроизвольно без вмешательства человека и носят случайный характер. Частота таких мутаций очень низка и составляет от 1 X Ю“4 ло 1 X 10-10. Индуцированные возникают при воздействии на микроорганизмы физических или химических мутагенных факторов. К физическим факторам, обладающим мутагенным действием, относятся ультрафиолетовое и ионизирующие излучения, а также температура. Химическими мутагенами являются ряд соединений и среди них наиболее активны так называемые супермутагены. В природных условиях и эксперименте изменения в составе бактериальных популяций могут возникать в результате действия двух факторов - мутаций и автоселекции, происходящей в результате адаптации некоторых мутантов к условиям среды обитания. Такой процесс, очевидно, наблюдается в среде, где преобладающим источником питания является синтетическое вещество, например, ПАВ или капролактам.