3. Химическое загрязнение среды и мутагенез

Начиная с 60-х годов ХХ века проблема химических мутагенов стала привлекать большое внимание ученых и общественности в связи с накоплением данных о способности некоторых относительно нетоксичных соединений вызывать мутации. Появились первые данные о том, что мутагенные свойства нетоксичных или малотоксичных химических соединений могут выявиться с опозданием, то есть только после того, как обнаружатся генетические нарушения. По подсчетам специалистов, более 10% людей Земного шара подвергаются действию потенциально токсических и мутагенных соединений.

В США производится огромное количество синтетических органических соединений (более 10¹⁰ кг в год). Утечка в атмосферу и поступление в источники водоснабжения только полихлорбифенилов измеряются тысячами тонн в год. Тот факт, что химические соединения могут вызывать генетические повреждения, обнаружен более 50 лет назад. Однако важность химического мутагенеза для окружающей среды можно оценить только сейчас, в период интенсивного развития химической промышленности, тем более, что некоторые химические вещества могут быть опасными в такой же степени, как радиация, и даже еще больше.

В научной литературе утвердился термин «супермутагены» - вещества, обладающие огромной мутагенностью и не влияющие в заметной степени на жизнеспособность клеток и организмов. Супермутагены характеризуются в десятки раз большей мутагенной активностью, чем радиация, причем они вызывают широкий спектр точечных мутаций ДНК в концентрациях меньше тех, которые вызывают хромосомные аберрации (изменения), видимые под микроскопом. По сравнению с этиленамином супермутагены увеличивают частоту прямых и обратных мутаций на 2, а иногда на 3 порядка. Супермутагенной активностью обладают в основном нитрозосоединения: иприт, 1,4-бис-диазоцетилбутан, нитрозо-этилмочевина, нитрозо- метилуретан, метил- нитро- нитрозогуанидин. По числу активных групп алкилирующих соединений они делятся на монофункциональные (этилметансульфонат, диметилсульфонат, этиленамин и др.), бифункциональные (азотистые и сернистые иприты) и полифункциональные (дихлорэтил, метилдихлорэтиламин). Весьма опасны нитрозосоединения: оксиды азота, нитраты, нитриты, нитрозоамины. Мутагенная и канцерогенная активность нитрозосоединений установлена на различных тест-системах – на бактериях, растениях, насекомых.

Существенным источником мутагенов в окружающей среде служат отходы промышленности и «открытые» технологические процессы, при которых человек подвергается действию различных высокореакционноспособных соединений, в частности алкилирующих. Под их воздействием в молекулах ДНК, отвечающих за наследственные свойствпа и хранящих генетическую информацию, происходят реакции метилирования и этилирования. По биологическому действию, близкому к ионизирующему излучению, многие алкилирующие соединения являются радиометками. Алкилирование и депуринизация азотистых оснований ДНК могут приводить к летальному исходу или появлению генных или хромосомных мутаций.

Очень опасны как мутагены ртуть и ее соединения. Даже малые дозы ртути вызывают цитогенетический эффект. За один год в воздух, моря , почву планеты попадает более 10 тыс. т ртути. Малые концентрации ртути при хроническом воздействии накапливаются в репродуктивных органах.

На наследственность человека влияют и воздушные аэрозоли на основе винилхлорида, который обладает мутагенными и канцерогенными свойствами. У занятых на производстве винилхлорида рабочих были обнаружены хромосомные повреждения клеток.

Выхлопные газы автомобилей также вызывают мутагенный эффект: в их составе имеются свинец, оксиды азота и углеводороды.

Из углеводородов, оказывающих токсическое действие на организм человека, следует указать на формальдегид и акролеин – соединения с ярко выраженной мутагенной активностью.

В качестве антидетонационного компонента в различные марки бензина добавляют триметилфосфат. Он также входит в рецептуры горючих смесей для задержания воспламенения, применяется как растворитель красок, смол и полимеров. В химической промышленности триметилфосфат применяется как мктилирующий агент и катализатор. Установлена высокая мутагенность триметилфосфата, который вызывает хромосомные абберации в клетках человека и обладает не только мутагенным, но и канцерогенным эффектом.

Для изучения мутагенной опасности загрязнения окружающей среды в г. Уфе изучена динамика частоты встречаемости врожденных пороков развития в перинатальном периоде смертности с 1981 по 1989 гг. Врожденные пороки развития составили 14,3% в структуре перинатальной смертности, средний показатель – 4,49 на 1000 родов. Коэффициент линейной регрессии показал увеличение количества врожденных пороков развития. Частота встречаемости «модельных» пороков развития за 9 лет варьировала от 0,85 до 2,41 на 1000 родов. Мутагенные врожденные пороки развития, включая синдром Дауна, занимают первое место в структуре врожденной патологии – 28,78% (Сергейчик, 1997).

Техногенное загрязнение окружающей среды в г. Уфе способствует широкому распространению дислипопротеинемий, в частности атерогенных. При обследовании мужского населения города недифференцированные по фенотипу случаи дислипопротеинемий обнаруживались с частотой 37,8% в зоне размещения нефтехимических предприятий, 47,8% - в административном районе, система водоснабжения которого загрязнена отходами нефтехимической промышленности, и 16,4% - в чистом районе, а потенциально атерогенного характера – с частотой соответственно 20,4%, 32,8% и 4,9%.

Обследованы 165 детей в возрасте от 2 до 6,5 лет в г. Воскресенске Московской области, проживающих в экологически неблагоприятных зонах (выбросы химического комбината и цементного завода). Выявлены лимфоцитоз, эозинофилия, дисбаланс иммуноглобулинов в сыворотке крови, изменение фагоцитарной активности.

В г. Краснокамск с крайне неблагоприятной экологической ситуацией выявлены: у детей младшего возраста – выраженная эозинофилия, лимфо- и моноцитопения, повышение числа сегментноядерных нейтрофилов; у детей старшего возраста – менее выраженная эозинофилия и лимфоопения, нейтрофилез. Наблюдалось снижение иммунногог статуса организма.

Изучена заболеваемость детского и взрослого населения в г. Запорожье в течение 9 лет (1982-1990 гг.). Выявлена корреляционная связь загрязнения атмосферного воздуха и болезней крови, кроветворных органов, органов дыхания, уха и сосцевидного отростка, кожи и подкожной клетчатки, суммарной заболеваемости. Наряду с этим выявлен резкий рост онкологических заболеваний за счет увеличения опухолей легких, кожи, кровеносной и лимфатической систем.

Анализ экологической ситуации и ее нагрузок на население г. Перми показал, что наибольший ущерб здоровью людей наносят антропогенные загрязнители: тяжелые металлы и органические вещества. Наиболее часто встречаются: повышение уровня смертности у новорожденных, нарушение репродуктивной функции, рост гинекологических заболеваний.

Увеличение заболеваемости и смертности может служить количественной характеристикой действия техногенных загрязнителей на человеческую популяцию.

Японские ученые использовали Ахиллов рефлекс для определения ослабления функций периферической нервной системы у рабочих, подверженных воздействию свинца. Они установили, что у рабочих, у которых содержание свинца в крови превышает 30 мг/100 мл на 3-13% снижается скорость распространения сигнала по нервам.