Źródła substancji

genotoksycznych w środowisku

przyrodniczym

Substancje

genotoksyczne

Substancje genotoksyczne charakteryzują
się zdolnością wywoływania trwałych zmian
w zapisie lub realizacji (ekspresji) informacji
genetycznej zakodowanej w komórkach
w sekwencjach nukleotydów tworzących
łańcuchy kwasu dezoksyrybonukleinowego
(DNA) i w konsekwencji mogą inicjować
rozwój

nowotworów złośliwych.

Zmiany te

noszą w terminologii genetycznej nazwę

mutacji.

Skutki

Ich skutkiem może być zupełne wypadnięcie

funkcji niektórych genów komórkowych lub też

zmiany polegające na zamianie nukleotydów w

DNA, co powoduje zakłócenia w zdolności do

wiązania się

z odpowiednimi receptorami w komórce.

Wiele czynników zewnętrznych, takich jak:

różnego rodzaju promieniowanie (np. UV,

promienie RTG), czynniki biologiczne (np.

wirusy), różnorodne substancje chemiczne

wpływa mutagennie na komórki organizmu

ludzkiego zwiększając liczbę komórek

nieprawidłowych, a więc „ognisk” nowotworu.

Genotoksyczność czynników

środowiskowych

 

 

ozon

ruch

komunikacyjny

 

 

 

↓

↓

 

 

przemysł

chemiczny i in.

→

 

 
POPULACJA
LUDZKA

←

dym

papierosowy

materiały

budowlane

→

←

powietrze

w

pomieszczeniach

chemizacja

rolnictwa

→

←

mikotoksyny

i inne

zanieczyszczenia

żywności

 

 

↑

↑

 

 

 

 

leki

radon

 

 

Człowiek narażony jest na działanie kilku takich czynników
jednocześnie, a ponadto pewne substancje rakotwórcze są
kumulowane w organizmie. Objawy kliniczne mogą wystąpić po 10, 15
i więcej latach od narażenia organizmu na daną toksynę

Obecnie wiadomo, że ok. 80% nowotworów ma związek z czynnikami
środowiskowymi,
z czego ok. 35%, to czynniki tzw. żywieniowe

Zwiększające się z roku na rok występowanie chorób

nowotworowych wzbudza wielkie zaniepokojenie na

całym świecie. . .

W Polsce nowotwory złośliwe są przyczyną około

20%

zgonów.

Szczególnie wysoka zachorowalność

występuje
w województwach nadmorskich i Polski południowo-
zachodniej, co, obok czynników stylu życia (np.
palenie papierosów), może mieć związek ze
skażeniem środowiska przyrodniczego i częstością
narażeń przemysłowych.

Aby zminimalizować prawdopodobieństwo wystąpienia

choroby nowotworowej

należy poznać substancje

genotoksyczne.

Często w wielu artykułach spożywczych mogą także znajdować się
substancje rakotwórcze. Znajomość stopnia szkodliwości tych
substancji pozwoli na wyeliminowanie z diety substancji o silnym
działaniu kancerogennym
i ograniczenie do rozsądnych ilości spożycie substancji, które dopiero
w dużych dawkach stają się niebezpieczne. Substancje rakotwórcze
zawarte
w roślinach i w substancjach roślinnych przeznaczonych do
bezpośredniej konsumpcji, używanych jako pasze lub jako leki
naturalne są dotychczas rozpoznane w różnym stopniu.

Należy podkreślić, że wyniki badań przeprowadzonych na
zwierzętach nie zawsze można w sposób prosty przenosić na ludzi.
Substancje, które zostały uznane za rakotwórcze, wywołują bowiem
często schorzenia nowotworowe tylko u określonych gatunków
zwierząt (w tym u ludzi); niektóre z nich tylko
u określonej płci, w określonym wieku lub w określonym narządzie.

Wolne rodniki

Chemiczne substancje genotoksyczne należą do ksenobiotyków
zazwyczaj trudno rozpuszczalnych w wodzie. Po wniknięciu do
organizmu, pod wpływem różnych enzymów, przekształcają się w
aktywne metabolity, które oddziałują
z DNA. Detoksykacja i wydalanie tych związków z organizmu odbywa się
przez sprzęganie ich, na przykład z glutationem, przy czym tworzą się
rozpuszczalne
w wodzie koniugaty, wydalane następnie z moczem. Panuje pogląd, że
równowaga pomiędzy tymi procesami może warunkować osobniczą
wrażliwość na nowotwory zależne od wpływu zewnętrznych czynników
rakotwórczych. Dotyczy to np. raka płuc, rozwijającego się pod
wpływem dymu tytoniowego.

Badania ostatnich kilkudziesięciu lat wskazują na szczególną
szkodliwość wolnych rodników, czyli grup atomów mających
niesparowane elektrony, które generują działanie czynnika
mutagennego. Źródłem wolnych rodników są między innymi: WWA
(wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne)
z zanieczyszczeń powietrza, dymu papierosowego i pożywienia, a
także aminy heterocykliczne z pożywienia i dymu papierosowego,
ozon.

Źródła substancji genotoksycznych w
środowisku przyrodniczym – przykłady:

Chemizacja agroekosystemów

Insektycydy fosforoorganiczne (IFO)

IFO

są obecnie powszechnie stosowane jako insektycydy ze względu

na znaczną skuteczność oraz krótki okres karencji. Zostały
wprowadzone po stwierdzeniu ujemnych skutków wywoływanych
przez insektycydy o innej budowie chemicznej np.
chlorowcopochodne DDT, kumulujące się w organizmach żywych i
zanieczyszczające w sposób trwały ekosystemy. Okazało się
jednakże, że produkty rozpadu IFO (wtórne metabolity)
w środowisku przyrodniczym (glebach, wodach, powietrzu, płodach
rolnych, tkankach zwierząt) są bardziej toksyczne niż związki
wyjściowe. Związki te wywołują uszkodzenia DNA, wykazują
działanie mutagenne, teratogenne
i kancerogenne. Efekty genotoksyczne stwierdzono u ludzi
pracujących przy opryskiwaniu pól insektycydami
fosforoorganicznymi.

Herbicydy bipirydylowe i fenoksylowe

W Polsce jest stosowany parakwat (PQ), pochodna bipirydylowa oraz
najpowszechniej stosowany (48% wszystkich używanych w Polsce
herbicydów) kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy (2,4-D) i jego pochodne.
PQ i 2,4-D wchodzą
w skład wielu preparatów powszechnie stosowanych do niszczenia
niepożądanej roślinności na polach uprawnych, szkółkach leśnych, w
środowisku wodnym rzek, jezior, kanałów i innych zbiorników,
zwiększając w ten sposób wielkość narażenia środowiska
przyrodniczego na genotoksyczne związki chemiczne. Najbardziej
narażeni na te herbicydy są pracownicy zatrudnieni przy ich produkcji,
obrocie handlowym, pakowaniu i przepakowywaniu oraz osoby
wykonujące opryski i inne zabiegi ochrony roślin. Pestycydy te i ich
metabolity stanowią podstawowe źródło narażenia na zatrucie
żywności i wód.

U ludzi powoduje uszkodzenie płuc, nerek, nadnerczy, wątroby i
mózgu. Wykazuje działanie silnie genotoksyczne.

Konsekwencją uszkodzeń wywołanych przez 2,4-dichlorofenoksyoctowy
i pochodne jest przede wszystkim wzrost chorób genetycznych u
przyszłych pokoleń. U ludzi pracujących przy opryskach tymi
herbicydami stwierdzono wzrost częstości spontanicznych aberracji
chromosomalnych i zwiększoną wrażliwość komórek na mutagenezy
chemiczne. Stwierdzono również, że pod wpływem 2,4-D zachodzą
istotne zmiany w systemie nerwowym człowieka.

Okres aktywności dla 2,4-D wynosi średnio dwadzieścia kilka dni, mimo
to związek ten stosowany w najmniejszych dopuszczalnych dawkach
(0,06-0,1%) może się kumulować w roślinach, pozostając znacznie
dłużej np. w ziemniakach.

Uzdatnianie na cele wodociągowe wód
powierzchniowych
i infiltracyjnych

Ze względu na to, iż procesom uzdatniania poddawane są głównie wody
powierzchniowe, chlorowanie ich prowadzi do ubocznych produktów
dezynfekcji o potencjalnych właściwościach mutagennych i
kancerogennych.

Ponieważ nadrzędnym celem uzdatniania jest otrzymanie czystości
mikrobiologicznej wody nie zagrażającej zdrowiu czy życiu konsumentów
(WHO, 1998), stosowane są duże dawki utleniaczy chemicznych.
Dezynfekcja wody, zawierającej naturalne i antropogeniczne
zanieczyszczenia organiczne, utleniaczami chemicznymi, a szczególnie
chlorem

generuje powstawanie licznych chlorowcopochodnych

organicznych o właściwościach genotoksycznych.

W wyniku chlorowania mogą się tworzyć trójhalogenometany (THM),
pochodne metanu zawierające w jednej cząsteczce trzy atomy
chlorowców.

Badania prowadzone w Finlandii od połowy lat 70. ubiegłego wieku,
dowiodły związku pomiędzy aktywnością mutagenną chlorowanej wody
do picia,
a przypadkami zachorowań ludzi na nowotwory nerek i pęcherza
moczowego.

Migracja substancji genotoksycznych z
opakowania
do produktu

Migracja styrenu i etylobenzenu (polimeryzacja typu winylowego)
do produktów żywnościowych z naczyń polistyrenowych

Naczynia polistyrenowe są powszechnie stosowane jako kubki
jednorazowego użytku, opakowania jogurtów, lodów, deserów
mlecznych, margaryn itp.
Polistyren otrzymuje się w procesie polimeryzacji styrenu, którego
część pozostaje
w tworzywie na skutek niepełnej polimeryzacji. Styrenowi bardzo często
towarzyszy etylobenzen, gdyż styren otrzymuje się wskutek
katalitycznego odwodornienia tej substancji. Obecność wspomnianych
substancji w tworzywie jest także spowodowana procesami
depolimeryzacji, degradacji i destrukcji materiałów pod wpływem
takich czynników, jak: temperatura, promieniowanie, naprężenia
mechaniczne, oddziaływanie związków chemicznych.

Zarówno styren, jak i etylobenzen mają szkodliwy wpływ na organizmy
żywe.
U ludzi narażonych na działanie par tych substancji występują
podrażnienia skóry, błon śluzowych oczu, nosa i gardła. Styren
wykazuje również negatywne działanie na centralny układ nerwowy, a
także zwiększa częstotliwość aberracji chromosomalnych
obserwowanych w ludzkich limfocytach.

Migracja polichlorodibenzi-p-dioksyny (PCDD)

z bielonej tektury

W trakcie badań nadzorowanych przez amerykańskie Ministerstwo
Żywności
i Leków stwierdzono wśród substancji migrujących z bielonej tektury
obecność polichlorodibenzi-p-dioksyny (PCDD). Bielona tektura jest
stosowana między innymi do pakowania ryżu. Toksyczność PCDD jest
kilka tysięcy razy silniejsza od toksyczności cyjanku potasu [Biłyk,
Głomba 2000]. Z oddziaływaniem kancerogennym PCDD łączone jest
występowanie mięśniaków tkanki miękkiej
i raka wątroby [Safe, Hutzinger 1990].

Czas połowicznego trwania polichlorowanych dibenzodioksyn w
organizmie ludzkim wynosi 7-11 lat.

Migracja estrów kwasu ftalowego z worków (wykonanych z PCW)

stosowanych w medycynie do przechowywania krwi

Estry kwasu ftalowego stosowane są jako plastyfikatory podczas produkcji PCW.
W workach z PCW przechowywana jest krew do transfuzji. W krwi konserwowanej i
w jej preparatach oraz w tkankach pacjentów leczonych krwią pobieraną ze
wspomnianych pojemników wykryto ftalan di-2-etyloheksylu (DEHP). W tej samej
krwi stwierdzono również obecność produktów hydrolizy DEHP m.in. ftalano mono-
2-etyloheksylu.

Badania na zwierzętach wykazały, że związki te, w stężeniu występującym w krwi
przechowywanej w pojemnikach z PCW przez kilka tygodni, powodują, w
badaniach in vitro, 50% zahamowanie wzrostu komórek kultury tkankowej wątroby
myszy i szczurów, a w większych stężeniach także krwotoki płucne, powstawanie
niepłodności, mutagenność oraz teratogenność dla płodu. Informacje na temat
zanieczyszczenia płynów dożylnych substancjami migrującymi z pojemników i
przyrządów infuzyjnych z PCW zrodziły zrozumiałe wątpliwości co do bezpiecznego
stosowania tych wyrobów [Homorowski 1989]. Zwłaszcza dotyczy to pacjentów
obarczonych największym ryzykiem, tzn. noworodków, ludzi chronicznie chorych,
ze wskazaniem do wzmożonego odżywiania dożylnego, wymagających transfuzji
powtarzanych lub wymiennych.

Badania składu substancji obcych migrujących z PCW do płynów
parenteralnych wykazały, że chorzy otrzymujący infuzje dożylne są
narażeni na wprowadzenie tą drogą do krwioobiegu co najmniej

15

różnych związków chemicznych

, a ich zawartość w płynie podczas

infuzji przez 8 godzin waha się od kilku nanogramów do kilku
miligramów, w zależności od składu roztworu parenteralnego.
Opisano objawy nieswoistego zapalenia wątroby
u pacjentów po zabiegu hemodializy, wykonanym za pomocą
aparatu,
w którym dreny wykonane były z polichlorku winylu zmiękczonego
DEHP. Poważnym sygnałem alarmującym było doniesienie na temat
objawów żółtaczki i ciężkiego uszkodzenia wątroby u osób, w
leczeniu których zastosowano zestawy z PCW, w osoczu tych
chorych wykryto podwyższony poziom estrów kwasu ftalowego.

Leki

Brak selektywnego działania leków
przeciwnowotworowych jest powodem pojawiania się,
po latach, wtórnych nowotworów.
W wyniku nieselektywnego działania tych leków, mogą
one nieznacznie uszkodzić DNA również w innych,
nienowotworowych komórkach. Mechanizm działania
leków stosowanych w chemioterapii jest podobny do
działania mutagennego, prowadzącego często do zmian
nowotworowych. Zmiany w chromosomach limfocytów
krwi obwodowej obserwowano również u pracowników
szpitali, stykających się z lekami stosowanymi w
leczeniu onkologicznym.

Działanie genotoksyczne mają również leki stosowane
w innych schorzeniach. Na przykład rezerpina, która
jest bardzo skutecznym środkiem uspokajającym i
lekiem stosowanym przy nadciśnieniu oraz przeciw
arytmii serca. Preparaty zawierające rezerpinę znajdują
się pod ok. 250 nazwami. Rezerpina stosowana jest w
praktyce weterynaryjnej jako środek uspakajający i
usypiający. Także genotoksyczna tanina występująca
powszechnie w roślinach znajduje również
zastosowanie w lecznictwie, zwłaszcza w leczeniu
rozległych oparzeń.

Dziękuję za uwagę