Геном человека и окружающая среда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геном человека и окружающая среда

Окружающая среда против человека.

Рассматривая проблемы экологии и здоровья человека, следует иметь в виду два разных их аспекта - биологический и социальный.

Биологический аспект основан на взаимосвязи проблем здоровья людей и загрязнения окружающей среды. Другой аспект - социальный - отражает взаимосвязь здоровья человека и его образа жизни в обществе с учетом условий трудовой деятельности, быта, питания, водопотребления, условий получения образования, воспитания здорового потомства, техногенных факторов среды обитания и производственной деятельности.

При изучении проблемы «экология и здоровье человека» используют объективные методы, которые включают в себя мониторинг окружающей среды, оценку удаленности жилья от вредных предприятий и транспортных потоков, статистические материалы с показателями здоровья популяций, смертности, рождаемости, продолжительности жизни, загрязнения окружающей среды.

В последние годы здоровье человека вошло в ряд насущных глобальных проблем современности. Оно закладывается в детстве и, как представляют ученые, наполовину зависит от образа жизни и только на 20% определяется наследственно. Кроме того, большое значение для здоровья людей играют окружающая среда, а также возможности медицины, здравоохранения, развитие физической культуры и спорта.

В широком смысле слова понятие здоровье человека включает в себя не только отсутствие болезней и физических дефектов, а соответствует состоянию полного физического, душевного и социального благополучия.

В данной статье мы более основательно рассмотрим проблему здоровья человека в связи с наследственной составляющей и загрязнением окружающей среды.

Токсичность и мутагенность среды.

К абиотическим факторам любой экосистемы относятся ионизирующее излучение и загрязняющие вещества. Токсичность и мутагенность среды - это два взаимосвязанных понятия. Одни и те же факторы среды могут оказывать и токсичное, и мутагенное действие. Токсичное действие проявляется вскоре после контакта с фактором, не более чем через месяц. Оно может выражаться в виде аллергии, ослабления иммунной системы, отравления, развития неврозов, возникновения неизвестных ранее патологий.

Гораздо чаще токсичность среды проявляется в виде устойчивых отклонений от нормального физиологического состояния организма у большого количества людей, которые заняты на вредном производстве или живут в прилегающих к предприятию районах.

Загрязняющие вещества чаще всего - это отходы производства и автомобильного транспорта: сернистый ангидрид, оксиды азота и углерода, углеводороды, соединения меди, цинка, ртути, свинца.

Загрязняющими веществами также могут быть химические соединения, созданные человеком, например пестициды, используемые для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

Мутагенность окружающей среды никогда не проявляется сразу после контакта с фактором. Опасность мутагенов для человека состоит в том, что их многократное и длительное контактное действие приводит к возникновению мутаций - стойких изменений в генетическом материале. С накоплением мутаций клетка приобретает способность к бесконечному делению и может стать основой развития онкологического заболевания (раковой опухоли).

Возникновение мутаций - процесс длительный и сложный, поскольку в клетках имеется надежная защитная система, которая противостоит мутационному процессу.

Развитие мутации зависит от дозы мутагена и длительности его действия, а также от того, насколько часто мутаген действует на организм, т.е. от ритма его действия. Процесс развития мутаций может быть растянут на годы. Например, резкое увеличение количества людей с лейкозами среди жителей Хиросимы и Нагасаки, подвергшихся атомной бомбардировке, отмечалось только через 8 лет. Другим примером может служить химический мутаген бензопирен - компонент табачного дыма и угольной смолы. По данным статистики для курильщиков, чья дыхательная система постоянно контактирует с бензопиреном, вероятность возникновения рака легкого, в основе которого лежат мутации, резко возрастает не сразу, а через 10 -20 лет курения.

Радиация как мутаген.

На первом месте среди воздействий, вызывающих глубокие изменения генетического аппарата, стоит радиация. Наглядный пример мутагенного действия окружающей среды - развитие прогрессирующей лучевой болезни, которая заканчивается смертельным исходом у людей, получивших высокую дозу радиации. Такие случаи встречаются редко. Обычно они обусловлены аварийными ситуациями, нарушением технологических процессов.

Радиационный распад, или явление радиоактивности, связан со способностью атомов отдельных химических элементов испускать частицы, несущие энергию. В зависимости от того, какие частицы испускаются, выделяют корпускулярные (а-, b-) и волновые (у-) типы излучения.

B-лучи представляют собой поток электронов. Этот тип излучения обладает незначительной проникающей способностью. Их воздействию подвергается слой клеток, равный толщине слоя кожи человека, ос-частицы есть не что иное, как поток ядер гелия. Проникающая способность а-частиц небольшая, их задерживает даже простой лист бумаги. Они очень опасны при попадании внутрь организма через органы дыхания, пищеварения, открытые раны, ожоги, у-лучи представляют собой электромагнитные волны определенной длины. Они обладают большой проникающей способностью, для защиты от них не всегда эффективен даже металлический экран.

Основной характеристикой излучения, определяющей степень его воздействия на организм, является доза. Доза - это количество переданной организму энергии. Однако, при одинаковой поглощенной дозе, разные типы излучения могут иметь разный биологический эффект.

Под действием радиоактивного излучения в клетках происходит ионизация атомов и молекул, в том числе и молекул воды, что вызывает цепь каталитических реакций, приводящих к функциональным изменениям клеток. Наиболее радиочувствительны клетки постоянно обновляющихся органов и тканей: костного мозга, половых желез, селезенки. Изменения касаются механизмов деления, наследственного материала в составе хроматина и хромосом, регуляции процессов обновления и специализации клеток.

Радиация как мутагенный фактор вызывает повреждение генетического аппарата клеток: молекул ДНК, изменение кариотипа в целом. Мутации в соматических клетках облученного человека приводят к развитию лейкозов или других опухолей разных органов. Мутации в половых клетках проявляются в последующих поколениях: у детей и более отдаленных потомков человека, подвергшегося облучению.

Генетические дефекты мало зависят от дозы и кратности облучения. Даже сверхмалые дозы радиации могут стимулировать мутации, иначе говоря, пороговая доза радиации отсутствует.

Опасность радиационного облучения связана с тем, что органы чувств человека не могут улавливать ни один из видов излучения. Установить факт радиоактивного заражения местности можно только приборами.

Радиационную опасность представляют старые захоронения, относящиеся к тому времени, когда радиационным проблемам еще не уделяли должного внимания. Опасные ситуации могут возникать при утилизации отработанного ядерного топлива от АЭС и атомных подводных лодок, при захоронении радиоактивных отходов, которые образовались после уничтожения ядерного оружия. Кроме того, радиоактивные отходы имеют множество промышленных предприятий, научных и медицинских учреждений.

Радиация, связанная с развитием ядерной энергетики, составляет лишь малую долю, порождаемую деятельностью человека. Применение рентгеновских лучей в медицине, сжигание угля, длительное пребывание в хорошо герметизированных помещениях могут привести к значительному увеличению уровня облучения.

Избежать облучения ионизирующим излучением невозможно. Жизнь на Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного естественного облучения. Помимо техногенных радионуклидов свой вклад в радиационный фон Земли вносят космическое излучение и излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах природных радиоактивных компонентов.

Приспособленность живых организмов к условиям ионизирующей радиации зависит прежде всего от того, насколько в клетках активно работают ферментные системы, обладающие антимутагенным действием. Известны генетические патологии человека, связанные с нарушением работы таких систем. В основном эта генные мутации, затрагивающие структуру молекул ДНК. Люди, имеющие такие наследственные патологии, обычно умирают в молодом возрасте от раковых заболеваний.

Мутагенными свойствами обладают не только различного типа излучения, но и многие химические соединения: естественные неорганические вещества (окислы азота, нитраты, соединения свинца), переработанные природные соединения (продукты сжигания угля, нефти, древесины, соединения тяжелых металлов), химические продукты, не встречающиеся в природе (пестициды, некоторые пищевые добавки, промышленные отходы, часть синтетических соединений).

Выраженным мутагенным действием в атмосфере городов обладают оксиды азота (III) и (V), которые при взаимодействии с атмосферной влагой образуют азотистую и азотную кислоты, а также выбросы дизельных двигателей; бензопирен, пыль асбеста, диоксины, - образующиеся при неконтролируемом сжигании твердых бытовых и промышленных отходов.

В составе гидросферы наиболее выраженным мутагенным действием обладают соли тяжелых металлов (никель, марганец) и пестициды.

В почве к числу химических мутагенов относятся соли тяжелых металлов и ме-таллорганических соединений, которыми почва загрязнена вдоль автомагистралей и в районах свалок мусора. Например, свинец - один из максимально опасных загрязнителей почв среди металлов. Он может накапливаться в организме человека, вызывая хронические отравления, проявляющиеся в истощении организма, нарушении работы почек, мышечной слабости, тяжелых расстройствах нервной и кровеносной систем.

Употребление в пищу растений, грибов и ягод, собранных вблизи автомагистралей, может привести к пищевому отравлению свинцом, а через несколько лет эффект может проявиться в виде мутации.

В отличие от радиоактивного излучения химические мутагены оказывают действие только при непосредственном контакте с клетками организма. Они могут попасть на кожу, слизистые оболочки дыхательных путей, с продуктами питания оказываться в пищеварительной системе, а затем с питательными веществами перейти в кровь.

Появление детей с врожденными пороками развития может быть связано с воздействием токсических факторов окружающей среды на эмбрион на ранних этапах его формирования. Действие этих факторов чаще всего осуществляется через организм матери (через плаценту). Роль мутагенных факторов могут играть вирусные инфекции матери, лекарственные препараты, содержащие гормоны, химические соединения с противоопухолевым действием, успокаивающие и противосудорожные средства. Фактором риска может стать рентгеновское обследование матери. Эмбрион наиболее уязвим в первые три месяца развития. Так, если женщина заболеет краснухой между 3-9 неделями беременности, то возникает риск развития у плода порока сердца, катаракты, глухоты.

Причины, вызывающие врожденные пороки развития, не всегда генетические. Известно около десяти тяжелых наследственных патологий с грубыми пороками развития, которые обусловлены недостатком или избытком одной из хромосом в кариотипе человека. Кариотип при избытке 18-й хромосомы (так называемая трисомия по 18-й хромосоме).

Возникает тяжелая картина наследственной патологии с множественными пороками развития. Обычно дети погибают в течение нескольких» месяцев после рождения. Это касается 21-й, 13-й, 18-й хромосом и Х-хромосомы. Причина таких наследственных патологий - неправильное расхождение хромосом к противоположным полюсам клетки во время мейоза при образовании половых клеток или в течение первого и второго деления митоза. К основным механизмам развития пороков на тканевом уровне относятся гибель отдельных клеточных масс, замедление распада и рассасывания отмирающих клеток, нарушение взаимодействия тканей. В результате тот или иной орган недоразвивается или развивается неправильно. Например, смещается устье аорты и развиваются врожденный порок сердца или пороки, связанные с незакрытием нервной трубки, деформацией ушей, укорочением рук, ног и др.

В последние годы все большее внимание к себе привлекают наследственные патологии, проявление которых зависит от согласованной работы многих параллельных генов и факторов окружающей среды. В данном случае под факторами среды имеется в виду не ее токсичность, а образ жизни человека: питание, стрессовые ситуации, аллергены и др. К числу таких патологий относятся сахарный диабет, бронхиальная астма, алкоголизм, гипертоническая болезнь и др. О подобных патологиях говорят, что к ним имеется генетическая предрасположенность. Чаще всего они не проявляются в раннем детстве. Вероятность их развития возрастает по мере прохождения жизни человека, так как значительную роль в развитии названных патологий играет окружающая среда. О возможности развития заболеваний с наследственной предрасположенностью судят на основе анализа родословной семьи на протяжении нескольких поколений.

В качестве примера рассмотрим, как проявляется генетическая предрасположенность к алкоголизму.

Для детей алкоголиков характерны тяжелые умственные поражения, нарушения речи, повышенная расторможенность, неспособность удерживать внимание.

Основу алкоголя составляет этиловый спирт. После попадания в кровь под действием ферментов в процессе обмена веществ он превращается в уксусный альдегид. Именно это соединение воздействует на нервную систему человека, вызывая состояние расторможенности, освобождения от проблем, легкую эйфорию. Под действием другого фермента уксусный альдегид превращается в уксусную кислоту и эффект алкоголя прекращается. У потомственных алкоголиков активность фермента, разрушающего уксусный альдегид, в несколько раз ниже, чем у здоровых людей. Фермент работает более медленно, нейротропное соединение накапливается в крови, и человек быстрее привыкает к алкоголю при регулярном его потреблении. Таким образом, риск стать алкоголиком среди детей алкоголиков в несколько раз выше чем среди ведущих трезвый образ жизни. Знание о предрасположенности к конкретному заболеванию поможет человеку организовать свой образ жизни так, чтобы максимально уменьшить роль факторов окружающей среды в развитии патологии.

Получение таких конкретных знаний вполне реально в ближайшем будущем. В настоящее время в основном завершена международная программа «Геном человека». Одна из ее задач - узнать тонкую структуру генов, отвечающих за развитие наследственных патологий. Это: необходимо для того, чтобы любой человек из семьи с наследственными патологиями еще в детстве мог сделать анализ ДНК для выяснения предрасположенности к семейным наследственным заболеваниям и при необходимости разработать меры борьбы с ними.

Осенью минувшего года Международное агентство по исследованию рака включило в список «возможных канцерогенных факторов» магнитные поля низкой частоты (50-60 Гц). Теперь они оказались в одном ряду с выбросами труб металлургических заводов и выхлопными газами автомобилей.

Электромагнитные поля окружают нас буквально всюду: дома, на работе, в поезде метро, в салоне троллейбуса или трамвая. Тронулся за стеной лифт, загудел компрессор холодильника, щелкнуло реле обогревателя - все это означает, что по проводам побежал ток и вокруг него, следовательно, возникло электромагнитное поле. А его магнитная составляющая, как стало известно, хорошо проникает через любые преграды, в том числе и внутрь нашего тела. Практически в каждой квартире имеются сегодня электробытовые приборы - телевизоры, холодильники, электроутюги и стиральные машины. Немало домов оборудовано уже и электроплитами, а во многих семьях появились компьютеры и микроволновые печи. Помимо этого - кофемолки, кофеварки, миксеры, электрочайники, электросоковыжималки, кухонные комбайны и т.д. и т.п. Все они работают на промышленной частоте и окружены соответствующим магнитным полем. Поэтому очень важно знать, на каком расстоянии от них безопасно находиться.

Надо сказать, что магнитное поле у большинства этих приборов невелико и измеряется в микротеслах (мкТл). А до недавних пор считалось, что столь слабые поля просто не могут причинять нам хоть какой-нибудь вред. Выяснилось, однако, что это не совсем так.

С конца 70-х годов в десятках стран мира велись исследования: ученые выявляли связь разных видов болезней с влиянием на организм электромагнитных полей. В Швеции, например, к 1992 году были закончены наблюдения за здоровьем 500 000 человек, проживавших в условиях повышенных значений магнитного поля промышленной частоты. Результаты оказались неутешительными.

Статистика показала, что увеличение индукции магнитного поля от 0,1 мкТл до 4 мкТл в несколько раз повышает риск развития лейкемии у детей. И что вообще там, где значение этой индукции составляет 0,3 мкТл и выше, онкологические заболевания встречаются в два раза чаще.

На основании этих данных шведы ввели в своей стране гигиенический норматив низкочастотного магнитного поля величиной в 0,2 мкТл. А поскольку аналогичные результаты получены в США, Канаде, Франции, Дании и Финляндии, то сегодня уже во многих странах принято считать безопасным уровнем низкочастотного магнитного поля именно эту величину - 0,2 мкТл.

И именно ею следует отныне руководствоваться при проектировании городской застройки, при планировке квартир, а также при разработке бытовой техники. И хотя это уже достаточно широко известно, но у нас - увы! - пока вовсе не всегда применяется на практике.

Между тем магнитные поля способны, по словам ведущего научного сотрудника Центра электромагнитной безопасности ГНЦ РФ - Института биофизики РАН профессора Ю. Григорьева, стать причиной не одних только онкологических заболеваний. В результате проведенных специалистами института клинических и экспериментальных исследований установлено, что следствием воздействия электромагнитных полей может, например, стать синдром раннего старения организма. Его признаками служат ухудшение памяти и работоспособности, снижение иммунитета, нарушение репродуктивной функции и развитие иной возрастной патологии в ранние годы. Но каковы же основные источники опасных магнитных полей в наших квартирах?

При этом главное значение имеет не столько величина магнитного поля прибора, сколько расстояние до него (пропорционально квадрату этого расстояния падает интенсивность магнитного поля), а также время работы с ним. Достаточно сильное магнитное поле, например, у телевизора, но ведь вряд ли придет кому-то в голову сидеть ближе, чем в метре от него. Но вот, казалось бы, практически безопасная настольная лампа может часами гореть буквально в нескольких сантиметрах от вашей головы. А это уже совсем не безопасно.

Понятно, что наибольший вред здоровью может нанести электроплита, возле которой некоторые активные хозяйки простаивают часами. Но ведь можно по крайней мере так расставить все в кухне, чтобы никто зря не находился в зоне риска.

Таблица зоны риска некоторых электробытовых приборов (по данным Центра электромагнитной безопасности)

А, чтобы до минимума снизить воздействие магнитных полей в доме, стоит воспользоваться приведенной таблицей, а также советами специалистов все того же Центра электромагнитной безопасности.

Необходимо следить за тем, чтобы дети находились на достаточном расстоянии от работающих электробытовых приборов.

Не следует включать одновременно несколько мощных источников.

Нельзя делать из проводов «кольца» и «петли».

По возможности желательно использовать принятую за рубежом трехпроводную схему домашней проводки с заземленным кожухом вокруг проводов.

Сегодня в магазинах, торгующих всякого рода «экологической» продукцией, встречаются приборы, способные, по утверждению их создателей, ограничивать опасное влияние магнитных полей на человека. На самом же деле таких приборов нет, и относиться к подобным поделкам следует, как к обычному шарлатанству.

А для ограничения вредного влияния этих полей надо всего лишь переставить мебель и бытовые приборы так, чтобы места сна и отдыха и места постоянного пребывания детей не попадали в зону повышенного магнитного поля электроприборов, то есть находились от них на расстоянии не менее 1,5 метра. Нельзя не заметить, кстати, что ни внутри квартирные перегородки, ни даже несущие стены не служат защитой от низкочастотного магнитного поля. Поэтому желательно учитывать и то, какие источники магнитного поля установлены у соседей за стеной.

Нередко источники могут располагаться и вне дома и притом действовать независимо от воли жильцов и круглосуточно. Замеры, проведенные в ряде домов специалистами Центра электромагнитной безопасности, показали, что уровень магнитного поля в некоторых комнатах превышает допустимый в 1,2-2 раза. В одном из случаев источником вредного воздействия оказался проложенный в подъезде по внешней стене комнаты силовой кабель лифта, в другом - расположенный в смежном нежилом помещении распределительный щит.

Так что же делать с такими квартирами? По мнению директора Центра электромагнитной безопасности О. Григорьева, надо либо переводить их в нежилой фонд, либо срочно ликвидировать источники магнитного поля по соседству. Ведь защититься от магнитного поля промышленной частоты чрезвычайно сложно.

геном экология мутагенность токсичность

Размещено на Allbest.ru