Информационный блок
Задания в тестовой форме
Цель занятия
Бытовые факторы мутагенеза
ЛИТЕРАТУРА
УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
Темы рефератов:
1. Оценка физиотерапии и бальнеологических методик с позиции мутагенеза.
2. Применение ультразвука в медицине
Основная литература:
1. Биология [Текст] / под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – Т. 1,2.
2. Биология: руководство к практическим занятиям [Текст]: учебное пособие для студентов стоматологического факультета / под ред. В.В. Маркиной. – М.: Гэотар-Медиа, 2010. – 448 с.
Дополнительная литература:
1. Мутагенные факторы окружающей среды [Электронный ресурс] // Биофайл. Научно-информационный журнал. http://biofile.ru/bio/4230.html
Ознакомиться с возможными источниками бытовых мутагенов, оценить их влияние на организм человека, составить примерные рекомендации по уменьшению вредного влияния используемых лекарств, пищи и косметики.
Выберите один правильный ответ:
1. Пример загрязнения продуктов питания химическими мутагенами
а) превышение дозы соли при засолке овощей и морепродуктов
б) превышение дозы красителей
в) загрязнение мяса или рыбы паразитами
г) недостаточная термическая обработка продуктов
2. Консервант, запрещенный на территории РФ
а) глутамат натрия
б) ДДТ
в) формальдегид
г) уксусная кислота
3. Краситель, запрещенный на территории РФ
а) цитрусовый красный
б) хлорофилл
в) кармин
г) рибофлавин
4. Гормон роста используют в сельском хозяйстве для
а) увеличения удоев
б) увеличения приплода
в) снижения расхода кормов
г) ускорения образования растительной биомассы
5. Вещества, повышающие вероятность появления опухолей
д) антиметаболиты
е) антибиотики
ж) канцерогены
з) цитостатики
6. Канцероген, образующийся в ходе копчения и жарки
а) бензпирен
б) ксилол
в) формальдегид
г) производные фенола
7. Вещества, подавляющие пролиферацию клеток
а) антиметаболиты
б) антибиотики
в) цитостатики
г) цитопротекторы
Эталоны ответов: 1б, 2в, 3а, 4а, 5в, 6а, 7в
В повседневной жизни нас окружает много факторов различной природы, которые могут оказывать мутагенный эффект (бытовые электрические приборы, лекарства, бытовая химия, косметика). Особую опасность представляют мутагены, содержащиеся в пищевых продуктах и воде.
Мутагенные соединения поступают в организм человека прямым путем (некоторые безалкогольные напитки и др.) или пройдя через пищевую цепь. Основные пути загрязненияпродуктов питания и продовольственного сырья:
1) использование неразрешенных красителей или превышение их дозы;
2) применение нетрадиционных технологий производства продуктов питания (химический или микробиологический синтез);
3) загрязнение сельскохозяйственных культур пестицидами и животных препаратами ветеринарии;
4) нарушение гигиенических правил использования удобрений, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, оросительных, коммунальных и других сточных вод;
5) использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных пищевых добавок, консервантов, стимуляторов роста, профилактических и лечебных медикаментов или применения разрешенных добавок в повышенных дозах;
6) миграция в продукты питания токсических веществ из пищевого оборудования, посуды, инвентаря и упаковок; использование неразрешенных полимерных, резиновых и металлических материалов;
7) образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия, кипячения, жарения, облучения и других способов технологической обработки;
8) несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов (микотоксины, ботулотоксины и т.д.);
9) поступление в продукты питания токсических веществ, в том числе радионуклидов, из окружающей среды – атмосферного воздуха, почвы, воды.
В частности, технология консервирования продуктов приводит человека к непосредственному контакту с мутагенами (формалин, пропилен, нитрат натрия). В своей совокупности современная мировая консервная промышленность представляет существенный источник мутагенов для человека в связи со слабым государственным санитарным контролем во многих странах. До недавнего времени в Японии в качестве консерванта широко использовался АF-2 (транс-2/фурин-3-/5-нитро-2-/фурил/-акриламид), подавляющий рост бактерий в соевом молоке и рыбных сосисках. Однако, на тест-системах (бактерий, культуры клеток человека) было установлено, что этот консервант вызывает широкий спектр мутаций. В Японии и США запрещено использование АF-2 в пищевой и фармацевтической промышленности.
В мясной промышленности широко использовался нитрат натрия, который обладал хорошими консервирующими свойствами и придавал мясу свежий, сочный, розовый цвет. Активное использование этого консерванта остановили генетики, обнаружившие у него способность повреждать геном соматических и половых клеток.
Пищевые добавки– вещества природного или искусственного происхождения, используемые для усовершенствования технологий получения продуктов питания, сохранения или придания им необходимых свойств, увеличения сроков хранения. Существует единая система обозначения пищевых добавок («Codex Alimentarius») – индекс «Е» (европейский) с цифрами. Например, тартразин придает продукту желтый и оранжевый цвет; глютамат натрия усиливает запах и вкус; хинин - входит в состав тоника; синтетические ароматизаторы. Доказано, что глютамат натрияможет провоцировать симптомокомплекс, называемый «синдром китайского ресторана». Он развивается через 15-20 минут после употребления в пищу продуктов с большим содержанием глютамата натрия в качестве консерванта. Этот синдром описан впервые в 1969 г, его симптомами являются ощущение жжения в затылочной области шеи, груди и предплечий, чувство тяжести в груди.
В России и Белоруссии запрещены: краситель цитрусовый красный (Е121), красный амарант (Е123) и консервант формальдегид (Е240).
Рекомбинантный гормон роста (бычий соматотропин) с 1993 г. применяется для увеличения удоев, может содержаться в коровьем молоке. Его использование у коров ведет к увеличению в организме животных инсулин-подобного фактора-1 (IGF-1), который имеет такую же первичную структуру, как и человеческий пептид. В присутствии казеина молока IGF-1 не подвергается разрушению при пастеризации. При поступлении в организм человека коровий IGF-1, а также собственный, образованный в тонком кишечнике, может вызывать рост опухолей в результате торможения апоптоза; повышать чувствительность тканей молочной железы к действию ионизирующей радиации; обладает эстрагенподобным действием; способен индуцировать акромегалию.
Весьма актуальными являются вопросы радио-стерилизации пищевых продуктов, при которой они не только предохраняются от преждевременной порчи, но и обезвреживаются (мясо кур от сальмонелл и т.п.). Корнеплоды после радиационной обработки даже в условиях тепла и влажности длительное время не подвергаются гниению и не прорастают. В США использовалось кратковременное мощное излучение кобальта-60 для обработки некоторых мясных продуктов, если нельзя использовать холодильные установки. Однако в результате облучения высокими дозами в продуктах могут появиться эпоксиды, пероксиды, гидроксиалкилпероксиды и др., которые являются мутагенами.
Некоторые мутагены образуются при приготовлении пищи. При жарении мяса и рыбы образуются такие вещества в результате пиролиза триптофана и некоторых других органических соединений. Известна так называемая «реакции Малларда»: при термической обработке возникают связи между карбонильными группами восстановленных сахаров и аминогруппами аминов, пептидов и белков. Эти соединения придают пище аромат, определенный вкус и специфическую окраску, но при этом возникают побочные токсические и мутагенные продукты. Мутагенным эффектом обладают и полициклические ароматические углеводы – в первую очередь, бензпирен. Он образуется при копчении продуктов или приготовлении пищи на гриле, если жир попадает на раскаленный древесный уголь.
Необработанные термически продукты также могут содержать мутагены. Так, они найдены в некоторых видах бобовых, неочищенном хлопковом масле, чёрном перце, грибах и некоторых других продуктах. Например, в США обнаружили одинаковые врожденные дефекты у новорожденного ребенка, выводка щенят и козлят. Исследования показали, что в период беременности женщина и собака употребляли молоко, полученное от домашних коз, которых кормили люпином. Анализ люпина показал наличие в нем мутагенов. В настоящее время используются новые сорта люпина, в которых мутагенов практически нет.
В последнее время особое внимание обращают на мутагенность питьевой воды. Вода, используемая для питья, содержит небольшое количество органической примеси. При обеззараживании воды к ней добавляют хлор. В результате реакции хлора с органическими веществами образуются хлорорганические соединения, обладающие мутагенной активностью (например, тригалометаны).
Лекарства стали необходимым компонентом нашей среды обитания. Большое распространение в лечебной практике получили антибиотики. Однако биомицин, стрептомицин обладают сильными мутагенными свойствами. Но даже антибиотики со слабыми мутагенными свойствами могут принести значительный вред при длительном употреблении, как при этом возникает суммарный мутагенный эффект.
Наиболее выраженным мутагенным действием обладают цитостатики и антиметаболиты, используемые для лечения злокачественных новообразований и как иммунодепрессанты. Многие цитостатики вызывают зависимое от дозы повышение частоты хромосомных аберраций и сестринских хроматидных обменов в лимфоцитах человека in vitro и in vivo. Даже у медицинского персонала онкологических отделений, не соблюдающего мер предосторожности при расфасовке цитостатиков, может быть небольшой мутагенный риск.
Наибольшую группу цитостатиков с мутагенным действием составляют препараты алкилирующего действия (производные этиленимина, дихлордиэтиламина, нитрозомочевины). Они непосредственно повреждают ДНК в процессе репликации. Некоторые из них (тиофосфамид, дегранол и др.) оказывают прямое мутагенное действие, для других (циклофосфамид) требуется метаболическая активация.
Противоопухолевые антибиотики (актиномицин О, адриамицин) индуцируют хромосомные аберрации в клетках человека в зависимости от дозы. Механизм мутагенного действия некоторых из них связан с внедрением их в ДНК в процессе синтеза.
Цитостатические препараты, действующие как ингибиторы веретена (винбластин и винкристин), вызывают анеуплоидию и полиплоидию чаще, чем хромосомные аберрации. Четкой дозовой зависимости для этих препаратов не установлено. Несмотря на мутагенный эффект, эти препараты широко применяются в лечебной практике по жизненным показаниям. Поскольку большинство пациентов, применяющие их, не имеют потомства, генетический риск от этих препаратов для будущих поколений небольшой.
Многие лекарства вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, используемых для лечения, 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 относят противосудорожные препараты (барбитураты), психотропные, гормональные (эстрадиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза, противовоспалительные средства (бутадион, ацетилсалициловая кислота, амидопирин). Например, ацетилсалициловая кислота (аспирин) и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.
Иногда более тщательная проверка снимает «мутагенное клеймо» с препарата, как это произошло с изониазидом и диэтиламидом лизергиновой кислоты.
Существует группа препаратов, обладающих слабым мутагенным эффектом. Механизмы их действия на хромосомы неясны. Не исключается опосредованное действие через изменение метаболизма каких-то соединений, являющихся ускорителями спонтанного мутагенеза. К таким слабым мутагенам относят метилксантины (кофеин, теобромин), психотропные средства (галоперидол), бактерицидные и дезинфицирующие средства (трипофлавин, этиленоксид, левамизол, фуросемид). Широкое применение этих лекарств требует тщательного наблюдения за их генетическими эффектами не только у больных, но и медицинского персонала, использующего препараты для дезинфекции, стерилизации, наркоза.
Известна роль алкоголя в возникновении рака рта, глотки и носоглотки. Процент возникновения рака этой локализации обычно высокий у содержателей баров, официантов и всех работающих с алкоголем. Однако остается не ясным сам ли алкоголь провоцировал возникновение опухолей или это были другие компоненты алкогольных напитков. Доказанным является факт, что у пьющих и курящих лиц риск заболеть на 50 % больше, чем у только пьющих или только курящих. Это подтверждается многочисленными исследованиями, что алкоголь усиливает мутагенную и канцерогенную опасность различных соединений. До сих пор имеются противоречивые данные по поводу мутагенности кофеина. Исследователи согласны в одном, большие дозы кофеина обладают мутагенным и канцерогенным действием.
Установлено, что большинство коммерческих красителей волос имеют значительный мутагенный потенциал. Опасность усугубляется тем, что кожа головы представляет собой идеальную всасывающую поверхность. Поэтому при обесцвечивании волос, например, перекисью водорода, значительная часть этих мутагенов попадает в организм, индуцируя различные повреждения в генетическом аппарате клеток. Следовательно, женщинам детородного возраста лучше не использовать это чрезвычайно опасное соединение.