Воздействие на генетический аппарат клетки

Под действием промышленных выбросов, выбросов автотранспорта, радиации в клетках растений наблюдается резкое увеличение частоты хромосомных аберраций (хромосомные мосты, фрагментация хромосом, их отслаивание) (Позолотина, 2003; Agrawal et al., 1989). Сегодня установлено, что мутагенной активностью обладают большинство из тех 70 тыс. химических веществ и соединений, которые поступают в окружающую среду и с которыми человек сталкивается в повседневной жизни.

Мутагенная активность — это способность химических веществ или иных физических факторов вызывать изменение генетической структуры клетки. Под воздействием мутагенов могут возникнуть следующие дефекты:

  • • изменение числа хромосом (геномные мутации);
  • • нарушение структуры хромосом (хромосомные мутации);
  • • изменения внутри наследственных структур (ДНК, РНК).

Различают доминантные мутации, способные проявиться уже в первом поколении или в первой генерации клеток, и рецессивные мутации, при которых эффект может проявиться лишь спустя несколько поколений. Рецессивные мутации по этой причине трудно диагностировать в кратковременном исследовании.

Воздействие мутагенов на геном соматических клеток и накопления в тканях хромосомных нарушений могут привести к онкологическим заболеваниям.

Воздействие на геном половых клеток может привести к наследственным заболеваниям, а также к таким последствиям, как внутриутробная гибель плода, тератогенные проявления, спонтанные аборты и мертворождение.

Большой материал получен в зоне Чернобыльской аварии по проявлению генетических эффектов у растений. Четко прослеживается в этих условиях повышенный уровень мутагенеза, который коррелирует с мощностью дозы хронического облучения. Начиная со второго года после аварии появились растения с измененным кариотипом, и их частота коррелирует с частотой хромосомных аберраций в клетках корневой мерисистемы. Интересно, что ряд авторов отмечает относительно большую эффективность низких доз хронического облучения хлореллы, пшеницы, бобов и эмбрионов вьюна (Генетические эффекты..., 2006).

Способностью вызывать мутации обладают многие обычные вещества: красители, перекиси, формальдегиды, некоторые металлы (Cd, Pb, Сг и другие) и даже некоторые лекарственные препараты. К этому добавим ряд физических факторов среды (жесткое ионизирующее и ультрафиолетовое излучения). (Подробно об экотоксикантах говорилось в главе 2.) Особо остро стоит проблема с применением пестицидов, 90 % которых обладают мутагенным эффектом (Федоров и др., 1999). Сложность выявления мутагенной активности этих соединений связана с тем, что часто активностью обладает не сам первичный препарат (пестицид), а продукт его трансформации во внешней среде или внутри живого организма. Например, атразин и цианозин (гербициды) не обнаруживают мутагенного эффекта, но в листьях кукурузы при их распаде образуются активные мутагены. В этом случае использование листьев кукурузы в качестве кормов может вызвать поражение организма животных.

Для широко применявшегося до недавнего времени пестицида ДДТ характерна высокая мутагенность его метаболитов (ДДТ, ДДЕ, ДДД, ДДА). Именно это обстоятельство привело к запрету на использование этого препарата в сельском хозяйстве.

Сильным мутагенным действием обладают нитраты-нитроза- мины. Проблема нитратов рождена в XX в. По данным ООН, только с 1962 по 1975 г. мировое производство азотистых удобрений возросло с 16 до 42 млн т. В последующие годы использование этого вида минеральных удобрений продолжало расти.

Известно, что в результате поверхностного стока свыше 50 % применяемых удобрений смывается в речную сеть. Другим мощным источником нитратов является животноводство. Современный животноводческий комплекс на 100 тыс. голов продуцирует количество нитратов, равное сбросу в канализацию этих соединений населением 300-тысячного города.

Нитраты и нитриты вызывают метаглобулинанемию, замедляют тканевое дыхание, воздействуют на щитовидную железу, вызывают мутации и развитие опухолей. В пищевом тракте теплокровных нитраты за счет ферментов переходят в нитриты, в результате метаболизма которых образуется нитрозамин, обладающий высокими канцерогенными свойствами. В большинстве стран допустимый уровень ежедневного поступления ниторозаминов не превышает 10 мкг.

Отметим, что образованию нитритов способствует длительное хранение сельскохозяйственной продукции.

Высокой токсичностью обладают химические примеси, содержащиеся в пестицидах. Наиболее опасны из них так называемые диоксины (2,4-Д; 2,4,5-Т), неизбежно входящие в состав готовой пестицидной продукции. Диоксины никогда не являлись целевой продукцией человека, они всегда присутствуют в химической продукции в виде примесей. Именно микропримеси диоксинов характеризуются особыми физикохимическими свойствами и уникальной биологической активностью, делающими их опаснейшими супертоксикантами. Эти соединения исключительно техногенного происхождения непрерывно и во все возрастающих объемах генерируются современной цивилизацией. Поступление диоксинов в окружающую среду осуществляется следующими источниками:

  • • ряд экологически опасных производств (химических, целлюлозно-бумажных, металлургических), в отходах которых содержатся диоксины или происходит их выброс при аварийных ситуациях;
  • • продукция химических производств, содержащая диоксины в качестве примесей (пестициды, боевые отравляющие вещества);
  • • несовершенные технологии уничтожения бытовых отходов: при сжигании мусора при температуре 750—900 °С из хлорфенольных соединений (современная бытовая упаковка) образуются диоксины, разложение которых возможно только при 1200—1400 °С (современные мусоросжигающие заводы используют только высокотемпературный режим утилизации);
  • • выхлопные газы транспорта;
  • • хлорирование питьевой воды: при содержании в воде фенолов хлорирование ведет к образованию диоксинов.

Токсичность диоксинов обусловлена их высокой стабильностью в кислых и щелочных средах, прочной фиксацией в почвах за счет связи с гуминовыми и фульвокислотами. Период полураспада этих соединений в почвах свыше 20 лет. Высокая устойчивость диоксинов во внешней среде сочетается с высокой их токсичностью. При хроническом воздействии возникают мутагенный и тератогенный эффекты, высокая эмбриотоксичность, онкологические поражения печени и ЖКТ. По этой причине допустимая норма суточного поступления диоксинов для человека чрезвычайно мала и в развитых странах не превышает 10 10 г/сут. Проблема этих супертоксикантов усложнена высокой дороговизной аналитических методов определения диоксинов в объектах внешней среды (стоимость отдельной пробы свыше 900 долл.).

Особая опасность мутагенов заключается в том, что все они не обладают порогом токсического действия. Любые, даже самые малые дозы этих соединений вызывают мутагенный эффект. Это обстоятельство необходимо учитывать, когда мы говорим об общей мутагенности среды обитания, которая может быть оценена по количеству хромосомных нарушений в клетках животных, обитающих в конкретных условиях. Если такой мутагенный мониторинг ведется на синантроп- ных животных, близких по биохимическим, физиологическим и иным параметрам к человеку и обитающих рядом с ним (например, домовая мышь), то можно говорить о мутагенной опасности для населения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >