Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Химические канцерогены и онкоэкологический мониторинг



Ежегодно на Земле регистрируется около 6 млн. случаев рака, и цифра эта постоянно увеличивается. При сохранении существующих тенденций, количество новых случаев рака в 2000 году по расчетам специалистов достигнет 11 млн. В СССР число больных с впервые установленным диагнозом злокачественных новообразований в 1970 г. составило 430 тысяч, в 1980 г. – 544 тысячи, а в 1989 г. – уже 676,5 тысяч человек. В России, население которой на 1 января 1992 г. ис­числялось цифрой в 148704800 человек, в 1991 г. зарегистрировано 391300 новых онкологических больных, в 1993 г. – 409312, а в 1994 г. – 411848. Чем объясняется столь печальная статистика?

Ответ был дан Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). По ее оценкам 75-90% случаев возникновения грозной болезни свя­зано с воздействием различных факторов среды. Известные специа­листы в области онкоэпидемиологии Р. Долл и Р. Пито в своей книге "Причины рака" опубликовали таблицу смертности от злокачествен­ных опухолей, в которой указан удельный вес канцерогенных факто­ров и которую мы в несколько модифицированном виде приводим в таблице 19. Однако из этой таблицы нетрудно видеть, что такие факторы, как курение, потребление алкоголя, диета и др. по сути своей являются факторами химического происхождения.

Таблица 19 – Смертность от онкологических заболеваний, обусловленных различными факторами

Причина Процент всех случаев смерти от онкологических заболеваний
   
Курение 25-40
Диета (без химических добавок) 10-70
Неблагоприятные условия работы 2-8
Спиртные напитки  
Геофизические факторы (ультрафиолет, природная радиоактивность, космические лучи) 1-4*
Общее загрязнение воздуха и воды 1-5
Лекарственные препараты, лечебно-диагностические процедуры 0,5-3
Пищевые добавки 2-(-5; т.е. защитное действие)
Потребительские товары (например, асбест в шпаклевочных смесях, красители для волос и т.п.) 1-2
Причины, не связанные с окружающей средой (инфекции, беременность, репродуктивная и сексуальная активность и т.п.) 1-2

Начиная с 1775 года, когда английский врач Персиваль Потт ус­тановил, что рак кожи у трубочистов вызывается действием сажи, на­копилось огромное количество доказательств роли химических веществ в происхождении рака у людей и животных. Часть из химических ве­ществ, с которыми человек контактирует на производстве, в быту и повседневной жизни, способны вызвать рак, т.е. обладают канцеро­генными свойствами.

В настоящее время эксперты Международного Агентства Изуче­ния Рака (Франция), проанализировав почти 900 химических факто­ров, составили перечень канцерогенных агентов. Кроме отдельных хи­мических веществ и их смесей, применяющихся в быту, на производ­стве, в медицине и сельском хозяйстве, в этот перечень включены также и вредные привычки (потребление алкогольных напитков, табакокурение и т.д.). Особо следует отметить, что в число опухолеродных химических факторов включены и промышленные условия (газифика­ция угля, производство фуксина, аурамина, изопропилового спирта). Это характеризует новый, интегральный подход к оценке степени кан­церогенной опасности в тех случаях, когда конкретный причинный агент выделить не представляется возможным, так как реальный риск обу­словлен, очевидно, суммой или взаимоотношением различных веществ и экспозицией к ним.

Ряд химических канцерогенов, будучи космохимической, вулка­нической, геохимической или растительной природы, мало зависят от деятельности человека. Следует привести лишь два наиболее ярких примера. Еще в 1556 году Агрикола описал необычно высокую частоту заболевания легких (рака) у шахтеров в Карпатах. Знаменитый врач средневековья Парацельс также отметил связь между частотой рака легких и работой на рудниках Шнееберга и Иохимшталя. Лишь гораз­до позже была установлена причина – экспозиция к радону, который является естественным источником радиации.

Другой пример – афлатоксины. История их открытия напоминает детектив. В 1961 году в одном английском журнале появилось сооб­щение об "икс-болезни" индюшек, приводившей к гибели птиц. Учиты­вая большой материальный урон, к выяснению причин болезни и ги­бели индюшек были привлечены агенты Скотленд-Ярда. В это же вре­мя таможенные службы на границе штатов Калифорнии и Орегона кон­фисковали партию искусственно выращенной форели по причине того, что у многих рыб был обнаружен рак печени. После тщательного рас­следования удалось установить, что причиной "икс-болезни" индюшек и опухолей у форелей являются продукты жизнедеятельности плесне­вого грибка Aspergillus – афлатоксины, которые поселяются на зла­ках, арахисе, хлопковом семени, входящих в состав кормов для жи­вотных. Афлатоксины – одни из самых сильных, известных науке кан­церогенов; даже их незначительные примеси способны вызывать рак. Эпидемиологическими исследованиями установлено, что эти агенты также способны вызывать рак и у человека, прежде всего у населения ряда африканских стран и Юго-Восточной Азии.

Эра же загрязнения биосферы искусственно созданными канце­рогенами, началась примерно 500 тысяч лет назад, когда первобытные люди научились добывать и использовать огонь для приготовления пищи (продукты пиролиза пищевых белков – гетероциклические амины об­ладают канцерогенными свойствами). За прошедшие тысячелетия количество искусственных канцерогенов увеличивалось очень медленно, однако после осуществления целенаправленного синтеза органичес­ких соединений, т.е. примерно 160 лет назад, обстановка существенно изменилась, а в последние десятилетия получила резкое ускорение за счет введения в сферу обитания человека новых химических соедине­ний (индустрия полимеров, красителей, упаковочных материалов, фар­мацевтика, пестициды). Так, производство бензола – вещества, вы­зывающего у людей лейкозы, составляет ежегодно 12 млн. тонн. Сегодня загрязнение природной среды принимает глобальный характер. Еще несколько десятилетий назад существовали районы, где население не соприкасалось с синтетическими химическими соединениями. Сейчас подобных районов уже нет. Так, даже в Антарктиде об­наружены загрязнения пестицидами, солями тяжелых металлов и другими химическими агентами.

Подавляющее большинство канцерогенных соединений может попадать в воду, воздух, почву и продукты питания, с ними человек контактирует и на производстве и в быту. Например, гидросферу за­грязняют сточные воды промышленных предприятий, коммунальные и бытовые стоки, выбросы двигателей судов, захоронения радиоактив­ных контейнеров, разливы нефти при аварии танкеров или ее добыче в прибрежной зоне и т.п. Согласно последним данным Ленкомэкологии в Ладожское озеро – основной резервуар для питьевой воды пя­тимиллионного Санкт-Петербурга объем поступающих загрязненных стоков составляет 400 млн. куб.м. Сбросы загрязняющих веществ в акваторию города составили в 1992 г.: нефтепродукты – 1,28 тыс. т, СПАВы – 321,4 т, фенолы – 3,5 т, никель – 42,3 т, хром – более 100 т, формальдегид – 31 т. В том же Санкт-Петербурге выброс вредных веществ в атмосферу составил 320 тыс. т, причем на долю автотранс­порта пришлось 55%, а выброс углеводородов составил 25 тыс. т., Фенолы, СПАВ, углеводороды – многие из них способны вызывать рак.

Наиболее демонстративны печально известные примеры хими­ческих катастроф. О трагедии в Севезо в 1976 г. уже упоминалось выше при обсуждении диоксиновой опасности. Пожар на складе швей­царской фирмы "Сандоз" (1986 г.) привел к смыву в Рейн более 30 тонн токсичных веществ (пестициды, ртуть). Положение усугубилось еще и тем, что ряд западногерманских фирм "под шумок" слили в Рейн и свои отходы (а среди них и дихлорфенол, диоксины, метанол, хлорбензол), создав тем самым в реке своеобразный химический реактор. Учитывая длительный латентный период развития рака, последствия этого в отношении канцерогенной опасности трудно прогнозировать.

Подобные катастрофы носят глобальный характер, сопровождаются трансграничными переносами выбросов и сбросов. Академик В.Лега­сов, предупреждая о нарастании риска для здоровья и жизни челове­чества экологических катастроф, писал: "Для сегодняшнего мира ха­рактерна тенденция: при уменьшении вероятности каждого отдельно взятого события (будь то железнодорожная катастрофа или морская катастрофа, разрушение химического производства, либо ядерного объекта) масштабы последствий, если оно все же случается, как пра­вило, возрастают".

Относительно недавно стали достоянием общественности сведе­ния о затоплении в Балтийском море в 1945-1947 гг. войсками союз­ников сотен тысяч тонн боеприпасов, среди которых табун, зарин, гор­чичный газ – канцерогенный иприт. Металлическая упаковка боепри­пасов имеет срок годности 60-70 лет. Что произойдет, если их содер­жимое попадет в воду? Немедленная гибель всей фауны и флоры Бал­тийского моря или же постепенное вымирание всего живого, в том числе и населения прибрежных регионов от хронических отравлений и злокачественных опухолей?

Вместе с тем, химические войны и катастрофы носят экстремаль­ный характер. Гораздо более опасно постоянное воздействие некото­рых химических соединений, находящихся в среде обитания человека. В Западной Европе ежегодно расходуется 1 млн. тонн асбеста (безус­ловный канцероген для людей), причем с ним контактируют не только рабочие асбестодобывающей промышленности, но и занятые в других областях (дорожное строительство, производство шин и т.д.). В про­изводстве полимерных материалов широко применяется другой кан­цероген той же группы – винилхлорид.

Сегодняшние показатели заболеваемости раком отражают (с учетом латентного периода развития опухолей) то состояние окружаю­щей среды, которое было полтора-два десятилетия и более назад.

Эксперты ВОЗ подсчитали, что прекращение контакта с опухолеродными химическими факторами, недопущение канцерогенов в сфе­ру жизни человека или удаление подобных веществ из окружающей среды, оценка ее онкологических характеристик, могут привести к рез­кому (до 70%) снижению заболеваемости людей опухолями основных локализаций.

Знания о канцерогенности химических соединений крайне необ­ходимы для осуществления мероприятий по первичной профилактике рака. Вместе с тем, даже специалистам, занятым в области охраны здоровья населения весьма трудно получить информацию о канцерогенности тех или иных соединений. Наиболее авторитетными источни­ками подобной информации являются монографии Международного Агенства Изучения Рака (МАИР, Лион, Франция), которое еще в 1969 г. разработало программу и критерии оценки канцерогенной опасности для человека химических соединений. За период 1972—1996 гг. МАИР опубликовало 66 томов и 8 приложений по оценке канцерогенного рис­ка для человека, где даны заключения почти о 900 химических агентах, сложных смесях и производственных процессах. К сожалению, эти уни­кальные монографии МАИР практически недоступны широкому кругу отечественных специалистов. В 1987 г. в московском отделении изда­тельства "Медицина" тиражом 700 экземпляров под редакцией экспер­та МАИР, руководителя отдела химического канцерогенеза Онкологи­ческого Центра РАМН, проф. В.С.Турусова, вышел однотомный спра­вочник, суммирующий информацию МАИР, изложенную в первых 36 мо­нографиях. Однако, при всей нужности указанного издания, сегодняш­ние запросы, обусловленные обеспокоенностью широкого круга специ­алистов экологически неблагоприятной обстановкой в России, диктуют необходимость публикации более полного перечня химических веществ, которые прошли экспертную оценку МАИР и ранжированы по степени канцерогенной опасности для человека.

В основу настоящего раздела положены сведения МАИР по суммарной оценке канцерогенного риска химических факторов, изложенные в изданиях МАИР (тт. 1-66 и 8 приложениях).

Для облегчения пользования перечнем канцерогенов, целесообразен ряд пояснительных замеча­ний. Прежде всего необходимо понять, что отсутствие в этом списке того или иного вещества не является свидетельством безопасности. Главными критериями отбора химических соединений и комплексных воздействий для включения в монографии МАИР (и, следовательно, в настоящее издание) являются:

а) наличие контакта с ними человека;

б) экспериментально полученные данные о канцерогенности или подозрения относительно их способности вызывать опухоли. Доказа­тельства канцерогенности для человека обоснованы комплексной экспертной оценке имеющихся результатов в эпидемиологических исследованиях, опытов на животных и краткосрочных тестах.

Особое значение имеют эпидемиологические данные, полученные, в основном, в когортных исследованиях, по методу "случай-контроль" и корреляционных анализах и разделенные на четыре категории:

1) убедительные – если установлена причинная связь между воз­действием и развитием рака у человека;

2) ограниченные – если на основании исследований предполага­ется канцерогенный эффект (т.е. имеется положительная связь), но нельзя с уверенностью исключить возможность случайности или воз­действия дополнительных факторов;

3) неадекватные – относятся к исследованиям, результаты кото­рых указывают как на положительную, так и на отрицательную связи и означают качественно-количественную недостаточность имеющихся данных или роли дополнительных факторов;

4) отсутствие канцерогенности – наличие адекватных исследова­ний, не показавших канцерогенного эффекта.

Доказательства канцерогенности для животных также подразде­лены на четыре категории:

1) достаточные – если при воздействии изучаемого агента по­вышена частота злокачественных или комбинации доброкачественных и злокачественных опухолей у: а) двух или более видов животных;

б) в двух или более независимых исследованиях на одном виде живот­ных, проведенных в различное время или в различных лабораториях или при различных протоколах эксперимента;

2) ограниченные – если результатами опытов обнаружен канце­рогенный эффект, но имеются ограничения т.е.: а) единичные экспе­рименты; б) наличие нерешенных вопросов относительно корректнос­ти описания, постановки или интерпретации опыта; в) агент увеличи­вает частоту только доброкачественных опухолей или трудно диффе­ренцируемых изменений или высокой частоты опухолей, встречающихся спонтанно у некоторых линий животных;

3) неадекватные – результаты этих данных нельзя интерпретиро­вать в отношении наличия или отсутствия канцерогенности вследст­вие существенных качественных и/или количественных погрешностей;

4) отсутствие доказательств – если результаты по крайней мере двух адекватно проведенных экспериментов не показали в рамках этих исследований канцерогенной активности.

Важно указать, что в отношении достоверности доказательств канцерогенности того или иного агента для человека и животных, оценка может измениться по мере накопления новых данных. Принципы оцен­ки канцерогенности химических соединений на животных отражены в специальной литературе, опубликованной, в частности, под эги­дой МАИР или ВОЗ, также Агентства по охране окружающей среды (США) и Национальной Токсикологической Программы (США).

Общая суммарная оценка степени канцерогенного риска, прове­денная экспертами МАИР, основана на ранжировании изученных со­единений по 4 группам. К 1-ой группе отнесены вещества (факторы), которые имеют безусловные доказательства опасности возникнове­ния опухолей у человека. Их всего 66 - соединения мышьяка, никеля, кадмия, бериллия, 2-нафтиламин, асбест, бензол, афлатоксины, и т.д. (в это число включены не только факторы химического, но и иного происхождения).

Более обширен список веществ (факторов) группы 2, которая по степени доказательности на основе эпидемиологических, эксперимен­тальных данных и результатов краткосрочных тестов разделена на под­группы 2А и 2Б. К группе 2А (около 60 факторов) отнесены агенты с весьма высокой степенью доказательности, т.е. если они (вещества/ факторы) имеют ограниченные для человека и убедительные для жи­вотных свидетельства канцерогенности. Также в эту группу включены агенты, которые имеют ограниченные доказательства канцерогенного риска для человека или убедительные данные для животных, но при этом поддержанны положительными результатами краткосрочных тес­тов. К агентам подобного рода относятся акрилонитрил, азотистый иприт, формальдегид и др. Группа 2Б (свыше 230 факторов) включает вещества, вероятно вызывающие рак у человека, т.е. имеющие либо ограниченные или неадекватные доказательства канцерогенности для человека при отсутствии убедительных свидетельств в опытах на жи­вотных. В некоторых случаях при неадекватных данных (или вообще отсутствии результатов) в исследованиях людей при ограниченных доказательствах канцерогенности для животных и при наличии досто­верно положительных сведений в краткосрочных пробах изучаемое соединение причисляют к группе 2Б. К указанной категории отнесен акриламид, азотолуол, кобальт и некоторые другие вещества.

К группе 3 (около 500 наименований) отнесены агенты (факто­ры), которые не могут быть классифицированы в отношении их опухолеродной активности для человека (катехол, хлордан, фуразолидон, клофибрат и др.).

Группу 4 составляют агенты, очевидно не канцерогенные для че­ловека (из оцененных экспертами МАИР, к таковым отнесен лишь капролактам).

Более подробную интерпретацию результатов оценки канцеро­генности химических соединений заинтересованный читатель найдет в рекомендуемой специальной литературе.

В окружающей человека среде (в гидросфере, воздухе, почве, а также продуктах питания и лекарственных препаратах), как указыва­лось выше, находится большое количество химических соединений с установленными (или не установленными) канцерогенными свойствами.

Источником их является не только непосредственно химическая про­мышленность, но и производство кокса, алюминия, выплавка чугуна и стали, резиновая, текстильная и фармацевтическая промышленность, добыча ряда полезных ископаемых, газификация угля и многие другие отрасли народного хозяйства, отдельные производства и промышлен­ные процессы, а также бытовые и индустриальные стоки, выбросы двигателей автомобилей и т.д. Свою лепту в происхождение опухолей вносят и различные условия жизни и привычки (табакокурение, упот­ребление алкоголя, жевание бетеля и т.п.). Естественно, что челове­чество не намерено отказываться от несомненных достижений циви­лизации, поэтому так важна и действенна первичная профилактика рака.

Во многих странах есть свои национальные перечни канцероге­нов, которые в деталях могут не совпадать со списком МАИР. Госсанэпиднадзор РФ в июне 1995 г. утвердил "Перечень веществ, продук­тов производственных процессов, бытовых и природных факторов, кан­церогенных для человека", подготовленный членами комиссии по кан­церогенным веществам. В отличие от списка МАИР в него вошли БП (группа 2А классификации МАИР), технический 1-нафтиламин, содер­жащий более 0,1% 2-нафтиламина, медеплавильная промышленность, производство технического углерода, производство угольных и гра­фитовых изделий.

Говоря об экологическом значении химических канцерогенов це­лесообразно остановиться на проблемах онкоэкологического монито­ринга. Под последним понимают систему наблюдений, оценки и про­гноза состояния окружающей среды в связи с загрязнением ее канце­рогенами и влиянием последних на биоценозы. Как биологический мо­ниторинг вообще разделяют на диагностический и прогностический, так и онкоэкологический мониторинг следует ранжировать подобным же образом (рисунок 1).

Организмы-индикаторы – группа особей одного вида или сооб­щество, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изме­нениях в среде, в том числе о присутствии и количествах загрязните­лей. Очевидно, что наиболее адекватными состоянию качества окру­жающей среды являются такие виды, которые могут служить интег­ральными индикаторами ее загрязнения канцерогенными агентами. Например, для гидросферы подобными организмами индикаторами могут служить некоторые виды рыб и моллюсков, в частности, различ­ные представители камбаловых, у которых развиваются папилломы и рак кожи, треска (новообразования печени), устрицы и мидии (опухо­ли жабер, гемобластозы). Вместе с тем необходимо отметить, что индикаторные виды являются действительно индикаторами лишь для определенных регионов. Так, упомянутые опухоли печени у трески наблюдались лишь в эстуарии реки Гудзон, но не обнаружены у по­бережья Виргинии.

Рисунок 1

Другим важным показателем канцерогенной опасности является наличие в объектах среды и биоте, например, в тканях животных и расте­ний, в пищевых продуктах и т.д. заведомо опухолеродных соединений, для чего используется широкий набор современных методов физико-химического анализа. В частности, это касается контроля канцерогенных мышьяка, асбеста, ПАУ, нитрозаминов и др. Вместе с тем необходимо отметить отсутствие для ряда канцерогенов достаточно удобных экспрес­сных и экономичных методов определения. В этих условиях возрастает роль биомониторинга, поскольку многие виды-индикаторы, используе­мые для выявления изменений в окружающей среде, могут быть исполь­зованы и как организмы-мониторы, то есть для количественного опреде­ления относительного уровня загрязнений. Кроме непосредственного обнаружения опухолей, а также выявления в объектах окружающей среды опухолеродных веществ, для диагностического мониторинга ис­пользуют некоторые другие показатели, имеющие косвенное значе­ние, но обусловленные биологической активностью химических загряз­нителей, связанной с канцерогенными свойствами. В данном случае имеется в виду их токсические, тератогенные и мутагенные эффекты.

Токсическое действие загрязняющих канцерогенных веществ в его экстремальных проявлениях часто доступно глазу даже сторонне­го наблюдателя, не специалиста. Весьма показателен пример с ава­рией танкера "Амоко Кадис", когда вследствие разлива нефти 90 ки­лометров побережья Бретани было усеяно трупами птиц, моллюсков и рыб. Обычно определение токсических воздействий проводят в лабо­раторных условиях, используя разнообразные объекты в зависимости от конкретных задач изучения определенного загрязнителя. Разработа­ны биотесты, учитывающие этологические реакции организмов (реакции избегания), биохимические, морфологические, физиологи­ческие и иные эффекты. Отметим, что проявления токсикозов у раз­личных организмов под действием разных факторов химической при­роды чрезвычайно многообразны, и потому их регистрация и оценка для корректной индикации весьма сложна. Тератогенные эффекты канцерогенных загрязнителей изучаются достаточно широко с использованием как полевых, так и лабораторных исследований. Подобные вещества способны вызывать аномалии и по­роки развития. Так, среди 25000 миксин, выловленных в Швеции в 1972-1975 гг., отмечены разнообразные пороки развития, которым нередко сопутствовали опухоли печени, поджелудочной железы, кожи, мягких тка­ней. Установлено, что непосредственно перед 1972 г. в районе вылова был произведен сброс значительных количеств стоков промышленных предприятий. Основными экотоксикантами в этих стоках были полихлорированные бифенилы и хлорорганические пестициды, известные как активные канцерогены для животных. В популяции неотенических личинок тигровой саламандры Amblystoma tigrinum, обитающей в лагуне Рис (штат Техас), куда сливали отходы горючего реактивных двигателей расположенной поблизости военно-морской воздушной базы, обнару­жено значительное количество (до 40%) аномалий развития и опухолей.

В последние годы интенсивно разрабатывается проблема обнару­жения химических соединений с потенциальными мутагенными свойст­вами в воздухе, почве, воде и биоте, а также проявления специфичес­ких эффектов мутагенов. Мутагенные эффекты химических загрязните­лей определяют по индукции обратных мутаций у гистидин-дефицитных штаммов бактерий Salmonella typhimurium, торможению репарации ДНК, хромосомным аномалиям. В качестве объекта часто используют традесканцию, у которой по индукции микроядер определяют мутагенную опасность и, учитывая связь между мутагенезом и канцерогенезом, пред­сказывают и канцерогенность. Другой удачный объект – корневая сис­тема лука Allium. Естественно, что особо ценная информация может быть получена при регистрации специфических аномалий, вызванных мутагенами у представителей того или иного биогеоценоза.

Таким образом, проведение диагностического мониторинга с ис­пользованием организмов-индикаторов позволяет обнаруживать кан­церогенные загрязнения в биотической компоненте и выявлять их спе­цифические эффекты.

К компетенции прогностического мониторинга относятся иссле­дования, направленные на получение прогноза состояния биоты. В плане обсуждаемой проблемы это предполагает экотоксикологичес-кий анализ, и в первую очередь, изучение движения канцерогенов по трофическим цепям, а также характера накопления и выведения кан­церогенов из организмов и биотестирование.

Сейчас установлено, что в круговороте канцерогенов принимают участие огромное количество живых организмов. Некоторые из них ак­кумулируют конкретные канцерогены, являясь для последних как бы "ловушками". Например, устрицы накапливают до 0,25 мг/кг массы тела полихлорированных бифенилов, рыбы – до 0,57 мг/кг, а накопление бензо(а)пирена достигает 70 мг/кг в случае устриц и до 400 мг/кг у рыб прибрежных районов шельфа. Один из наиболее ярких фактов – пос­ледствия использования ДДТ для уничтожения комаров на одном из озер Калифорнии был приведен ранее. Эти примеры отражают очень важный аспект – трофическую передачу и биоконцентрирование канце­рогенов. Было установлено, что у виргинских устриц из залива Блэк-Харбор (штат Коннектикут) высока частота опухолей, происходящих из жаберного и почечного эпителия. В лабораторных условиях помещение устриц в аквариумы с осадками из этого залива также приводило к возникновению подобных новообразований. Физико-химическими мето­дами в этих осадках и тканях моллюсков обнаружены полихлорированные бифенилы, полициклические ароматические углеводороды и хлориро­ванные пестициды. У обитающих в заливе камбал, питающихся этими моллюсками, оказалась высока частота опухолей почек, поджелудоч­ной железы и печени, что указывает на очевидную роль трофической передачи экотоксикантов в канцерогенезе.

Исследования по биотестированию имеют важное значение для выяснения механизмов активации и дезактивации канцерогенных за­грязнителей, точек приложения и клеточно-молекулярных мишеней воздействия канцерогенов, зависимости "доза-эффект", определения минимально-эффективных концентраций и т.д.

Между воздействием канцерогена и проявлением заболевания обычно проходит довольно значительное время. Например, пример­ная длительность латентного периода в случае развития лимфом со­ставляет 2-5 лет, рака мочевого пузыря, вызванного контактом с аро­матическими аминами – 18 лет, рак легких и мезотелиомы плевры развиваются через 20-40 лет после вдыхания асбестовой пыли. По­скольку последствия контакта с канцерогенами выявляются значи­тельно позже самого контакта, то необходима проверка возможной канцерогенности тех веществ, которые поступают в окружающую сре­ду и с которыми соприкасается человек в своей жизни.

Используемые тест-организмы должны отвечать определенным требованиям, таким как высокая чувствительность, специфичность от­клика, возможность быстрой регистрации ответа, простота содержа­ния в лабораторных условиях, идентичность или близость физиологи­ческих и иных биохимических параметров тест-организмов к индика­торным или мониторным объектам. Однако главной проблемой био­тестирования канцерогенов является максимальная адекватность при­меняемых систем реальным условиям экспозиции к факторам окру­жающей среды или корреляции регистрируемых ответов системы с опухолеродными эффектами.

Основным методом биотестирования в классической онкологии до последнего времени являлись испытания канцерогенной активности хи­мических веществ в хронических экспериментах на животных (главным образом, грызунах). Несмотря на большие преимущества подобного под­хода, эти исследования имеют ряд существенных недостатков – дли­тельность (опыты на мышах и крысах занимают 2-3 года), исключитель­ная дороговизна (до 1,5-2 миллионов долларов США на тестирование лишь одного вещества) и самое важное – низкая пропускная способ­ность таких систем. Известные американские ученые и популяризаторы экологических знаний П. Ревель и Ч. Ревель считают, что "для выявления вещества, вызывающего рак, может потребоваться очень большое число животных. Предположим, например, что какой-то химикат вызывает за­болевание раком лишь у одного из 10000 человек, подвергавшихся его воздействию. Если бы такому воздействию подвергалось все население США, то рак развился бы у 20000 человек, а это весьма большое число случаев. При проверке на животных потребовалось бы 10000 крыс, чтобы выявить один случай рака. По меньшей мере 30000 крыс необходимы, чтобы результаты считались статистически достоверными." Немногим бо­лее 6000 химических веществ были испытаны на канцерогенность в хрони­ческих опытах на лабораторных животных. Почти тысяча из них оказались способными вызывать у этих животных злокачественные опухоли. Именно поэтому в настоящее время наиболее широкое применение для быстрого выявления канцерогенности получили тесты, основанные на регистрации некоторых биологических эффектов, коррелирующих или причинно свя­занных с канцерогенезом. Среди них наиболее распространены и теоре­тически обоснованы пробы на мутагенность. Это связано с представле­ниями о том, что в основе развития большинства опухолей, индуциро­ванных канцерогенами (по крайней мере, на стадии инициации), лежит генотоксический эффект, под которым понимают повреждения наследст­венного аппарата клетки, фенотипически выражающиеся в мутациях.

Тестами для определения мутагенов регистрируются, главным об­разом, генные, геномные и хромосомные мутации. Эти пробы харак­теризуются простотой, краткосрочностью, высокой "пропускной" спо­собностью и экономически выгодны. С помощью проб на мутагенность в различных лабораториях Западной Европы, США и Японии было ис­пытано около 20000 химических веществ, в том числе практически все соединения, канцерогенность которых установлена для животных. При этом удалось предсказать канцерогеннную активность алкилнитрозо-мочевин, этиленоксида, фенацетина, пищевого консерванта AF-2, син­тезированных на основе ароматических аминов красителей для волос, содержащихся в дизельных выхлопах нитропиренов, некоторых белко­вых пиролизатов пищевых продуктов и ряда других соединений. Вмес­те с тем сами по себе отдельно взятые краткосрочные тесты (КСТ) дают хотя и важную, но ограниченную информацию.

Информативность краткосрочного тестирования существенно по­вышается созданием батарей ускоренных методов. Батареи должны отвечать следующим принципам:

1) взаимодополняемость проб, включаемых в батарею;

2) каскадность в применении различных методов;

3) интегральность оценки результатов.

Это диктует необходимость комплектования батарей из КСТ, от­личающихся как по конечному эффекту (ДНК-повреждения, точковые мутации, хромосомные аберрации, митотические рекомбинации, ин­дукция микроядер, обмен сестринских хроматид, анеуплоидия, до­минантные летали, клеточная трансформация, ингибирование межклеточных коммуникаций), так и по филогенетическому уровню (прокариоты, низшие эукариоты, растения, насекомые, клеточные культуры млекопитающих и человека, целостные организменные сис­темы). Такой подход позволяет выявлять агенты, различающиеся по механизмам действия.

Рассматривая проблему онкоэкологического мониторинга в це­лом, отметим, что опасные в канцерогенном отношении вещества на­ходятся в окружающей среде, как правило, в незначительных количе­ствах, но действуют совместно; при этом наблюдаются аддитивные эффекты, а также их пролонгация и кумуляция. Кроме того, в среде содержатся и различные модификаторы, оказывающие влияние на канцерогенез и связанные с ним процессы. Укажем и на важность та­ких аспектов проблемы онкоэкологического мониторинга, как наличие запрещенных геохимических ассоциаций, образование так называе­мых микропровинций и дисбаланса элементов. В этих случаях отнюдь не ПДК является показателем опасности, а наличие комбинаций ряда элементов, например, цинка и никеля, цинка и марганца, железа и кадмия, содержание которых в среде может быть даже ниже установ­ленных ПДК, но обладает повышенной биологической, в том числе и канцерогенной активностью. Это подчеркивает необходимость учета и, анализа комбинированных эффектов загрязнителей, которые в значи­тельной степени определяют и реальный канцерогенный риск.

В заключение следует еще раз отметить, что проблема выявления канцерогенов во внешней среде и оценки канцерогенного риска является комплексной. Поэтому она и требует интегрального подхода учитывающего весь набор данных о канцерогенах, включающих сведе­ния о физико-химических свойствах, источниках попадания в биосферу и циркуляции в ней, уровнях экспозиции, особенностях и разнооб­разных проявлениях их действия на различные биологические объек­ты. Именно такой подход позволит провести адекватную оценку онко­экологического состояния биотической компоненты окружающей сре­ды и прогнозировать канцерогенную опасность.





Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 1198 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.015 с)...