Экологические аспекты канцерогенеза

Скачать работу - Экологические аспекты канцерогенеза

Ежегодно на земном шаре от злокачественных опухолей умирает 7 млн. человек, из них более 0, 3 млн. - в России.

Раковые заболевания поражают все слои населения, нанося огромный ущерб обществу.

Невозможно подсчитать все потери только в денежном выражении. Рак - это один из видов злокачественных опухолей, который происходит из эпителия (поверхностная ткань организма, которая выстилает кожу, слизистые, некоторые внутренние каналы). В быту под термином 'рак' люди подразумевают любые злокачественные опухоли. В медицине под термином опухоль ( tumor ) понимают любое уплотнение, затвердение, припухлость самого разнообразного происхождения, часто не имеющие никакого отношения к раку.

Например, в гинекологии tumor придатков матки гораздо чаще обозначает воспалительную, чем злокачественную опухоль.

Поэтому столь широкое понятие как ' tumor ' используют для обозначения целой группы разнообразных 'истинных' и 'неистинных' опухолей, когда речь идет о предварительном диагнозе и природу их еще предстоит установить.

Онкология (наука об опухолях), исходя из практической важности, для обозначения истиных опухолей имеет достаточно обширную и точную терминологию.

Доброкачественная опухоль - растет медленно, имеет четкие границы и нередко окружена капсулой. При своем росте и развитии доброкачественная опухоль сдавливает и оттесняет окружающие ткани.

Поэтому при операции она легко удалима . Злокачественная опухоль агрессивно растет и имеют свойство проникать не только в окружающие ее ткани, но и распространяться по кровотоку и лимфатическим сосудам в другие органы ( метастазирование ). Попадая в другие органы и ткани, злокачественная опухоль нарушает их нормальную работу. Она очень быстро растет и питательные вещества для своего роста забирает у организма, как бы 'обкрадывая' его, что вызывает похудание.

Опухоль хорошо кровоснабжается , однако вследствие быстрого роста, ей не хватает кровеносных сосудов и она начинает разрушаться.

Разрушение опухоли приводит к интоксикации - 'наводнению' организма различными токсическими веществами. Рак составляет лишь часть всех злокачественных опухолей. Тем не менее, в дальнейшем мы будем употреблять вместо термина 'рак' в его бытовом смысле, термин 'злокачественные опухоли' . И хотя злокачественные опухоли чрезвычайно многолики и сложны для восприятия, о факторах риска и механизмах развития рака известно достаточно много, чтобы уже в настоящее время во многих случаях, не только лечить, но и, заняв активную позицию в оценке собственного риска, успешно вести его профилактику.

Процесс превращения нормальных клеток в злокачественные называется канцерогенезом . Это длительный многостадийный процесс, представляющий собой цепь генетических и эпигенетических повреждений, заканчивающийся тем, что клетка перестает отвечать на обычные ростовые ограничения со стороны хозяина.

Своеобразный 'клеточный бунт'. В норме, деление клеток контролируется организмом с помощью гормонов, факторов роста. Кроме того, опухолевые клетки получают способность избегать действия факторов специфического и неспецифического противоопухолевого иммунитета организма - хозяина.

Клеточные изменения включают нарушения регуляции процессов пролиферации, дифференциации, апоптоза (запрограммированной, естественной гибели клеток после определенного числа делений ) и морфогенетических реакций. В процессе канцерогенеза выделяют следующие стадии: 1. Мутация/активация клетки может вовлечь ростовые факторы, стимулирующие рост; структуры, дающие клетке метаболические преимущества; онкогены ; инактиваторы функций генов-супрессоров и структуры, отвечающие за автономию клетки от контроля со стороны других клеток. 2. Селективный рост клона - обычно из одной клетки с новыми ростовыми преимуществами, что позволяет происходить дальнейшим мутациям. 3. Селекция клеток с дополнительными злокачественными чертами приводит к прогрессии от доброкачественной гиперплазии к автономному злокачественному росту. 4. Многочисленные злокачественные клоны, развивающиеся под действием мутаций с различной мозаикой генетических и функциональных способностей, приводят к еще большей автономии от контролирующего действия гормонов и ростовых факторов. 5. Дальнейшие изменения способствуют инвазии и автономии метастазов - сначала групп клеток, а затем даже отдельных клеток. Стоит отметить, что рождение одиночных злокачественных клеток - очень частое явление, но продолжение их роста случается редко.

Супрессирующее взаимодействие с защитными факторами организма хозяина происходит на всех уровнях.

Возможность обратного развития как установившегося новообразования, так и предраковых состояний подлинно доказана.

Перечисленные выше стадии не всегда прослеживаются отчетливо, каждая из них, возможно, включает множественные повреждения антигенности и регуляторных ферментов, нарушение экспрессии ростовых факторов и других центров активации генома . В настоящее время общепринятой концепцией развития онкозаболевания является мутационно-генетическая . То есть считается, что в основе озлокачествления клетки лежат изменения ее генома . Нормальной клетке необходимо претерпеть целую длительную эволюцию, в ходе которой происходят генетические изменения и отбор клонов неопластических клеток с необходимыми признаками.

Многоступенчатость опухолевой эволюции объясняется тем, что процесс перерождения обычной клетки затрагивает сумму генов, продукты которых находятся в состоянии кооперативного взаимодействия.

Следовательно, только совокупность изменений генома может обеспечить формирование центра злокачественного роста, развитие злокачественного новообразования и формирование клинически выявляемой опухоли (Теория последовательной аккумуляции). Два последних десятилетия характеризовались открытиями онкогенов , опухолевых супрессоров и мутаторных генов, с чем связан значительный прогресс в понимании механизмов канцерогенеза . Любая живая клетка на Земле содержит в себе протоонкогены (особые полипептидные субстанции), которые при тех или иных условиях переходят в активную форму - онкогены . А вот онкогены уже и выстраивают бластный , злокачественный вариант клетки, который дает начало росту опухоли.

Факторов, способствующих переходу протоонкогена в активную форму великое множество.

Традиционно среди причин возникновения злокачественных новообразований выделяют экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние). 90% всех форм рака у человека - результат действия факторов окружающей среды: химических веществ, вирусов и физических агентов. Среди первых, прежде всего канцерогены.

Канцерогены - это химические, физические и биологические факторы, которые приводят к мутации или активации клеток, то есть запускают механизм канцерогенеза . Различают следующие виды канцерогенов: физические, химические, живые, инородные тела, хронические воспаления (редко). Канцерогены могут быть также подразделены на: • Врожденные генетические дефекты • Чужеродные вещества - асбестовые волокна • Специальные агенты, такие как табак и алкоголь • Хроническое воспаление - например, неспецифический язвенный колит • Вещества, связанные с профессией, такие как бензолы • Ятрогенные факторы - например, цитостатики для лечения рака, облучение; эстрогены , назначенные беременным женщинам, вызывают рак влагалища у их дочерей • Различные источники радиации • Загрязнители пищи, такие как афлатоксин В П од воздействием канцерогенных факторов и происходит бласттрансформация (злокачественное перерождение) клетки.

Процесс этот постоянен, считается, что за сутки в организме может образовываться от тысячи до ста тысяч раковых (по сути - мутированных) клеток. Часть - трансформируется обратно в нормальные.

Однако, большинство - уничтожаются организмом как чужеродные.

Выделяют даже особый вид иммунитета - противоопухолевый.

Избежать контакта с канцерогенами нельзя.

Влияния некоторых канцерогенов не избежать, однако можно значительно уменьшить это влияние.

Например, курение - очевидная причина рака легких . У некурящих риск рака легкого значительно меньше. На организм человека воздействует очень много природных канцерогенов, поэтому не стоит добровольно подвергать себя дополнительному риску. Для реализации канцерогенеза у человека необходимо определенное время - от нескольких лет до десятков лет.

Опухоли могут появиться у человека в любом возрасте, но у детей значительно реже. Около 80% больных впервые заболевших в течение года злокачественными новообразованиями - лица старше 50 лет, достигая максимума к 65 годам. Но и в более молодом возрасте заболеваемость сравнительно велика, смертность от злокачественных опухолей у детей вышла на 2 место и уступает лишь смертности от несчастных случаев.

Следует заметить, что для младших возрастных групп существует два пика заболеваемости: до 4 - 7 лет и в 11 - 12 лет. У детей младшего возраста - чаще заболевания крови, опухоли почек( Вильмса ), нервной ткани ( нейробластомы ). В подростковом возрасте - опухоли костей и лимфатической ткани.

Несмотря на то, что риску ракового заболевания подвержен любой орган, частота поражений различных участков тела далеко не одинакова. В разных частях света общее число раковых заболеваний различно, так же как и частота поражения отдельных органов. В цивилизованных странах каждый четвертый (1:4) человек рано или поздно в течение своей жизни заболевает той или иной формой злокачественной опухоли.

Каждый пятый (1:5) умирает от рака; только сердечно - сосудистые заболевания по смертности опережают или разделяют эту трагическую 'пальму первенства'. В развивающихся странах частота раковых больных была всегда ниже, чем в странах с высоким техническим уровнем.

Причиной тому - низкая продолжительность жизни. В последнее время и в этих странах - с увеличением продолжительности жизни повышается онкологическая заболеваемость. К тому же, дурные привычки из развитых стран становятся легким, но трагическим достоянием развивающихся стран.

Вместе с тем, существуют и определенные этнически - географические отличия структуры отдельных форм злокачественных новообразований.

Казахи, туркмены и другие коренные жители Средней Азии часто страдают раком пищевода, что определенным образом связано с обычаями и особенностями приема пищи. В Юго-Восточной Азии, в некоторых регионах Африки и Тюменской области распространен первичный рак печени. Для одних - причиной высокой частоты рака печени является использование в пищу злаковых культур (арахиса и др.), которые поражаются плесневым грибком, вырабатывающего афлотоксин . Последний оказался выраженным канцерогеном ( ракообразующим агентом) с излюбленным действием на печень. Для других - причина высокой частоты кроется в высокой паразитарной инвазии желчных путей, как например, описторхозом населения Тобольского района Тюменской области. Люди с белой кожей и голубыми глазами чаще страдают раком кожи, чем чернокожие, и наоборот, чернокожие более подвержены риску развития пигментных опухолей. ХИМИЧЕСКИЙ КАНЦЕРОГЕHЕЗ Еще в 18 веке заметили, что у людей, подвергшихся экспозиции определенных химических соединений, развивается рак.

Однако идентификация первого канцерогена произошла лишь спустя 75 лет после получения экспериментальных моделей, впервые полученных М.А.Hовинским (1877). С тех пор выявлено значительное число агентов различных по своей структуре, прямо или косвенно связанных с развитием злокачественных опухолей. По химической структуре могут быть выделены следующие основные классы: 1) Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и гетероциклические соединения - к этой группе относят вещества с тремя и более бензольными кольцами (например, вездесущий бензо (а) пирен (БП), в составе дегтя, сажи, никотина и других продуктов неполного окисления или сгорания в природе, хорошо известен в качестве причины рака кожи и легкого и других органов у человека); 2) ароматические аминосоединения - вещества, имеющие структуру дифенила , либо нафталина (например, 2-нафтиламин - побочный продукт производства красителей является потенциальным канцерогеном рака мочевого пузыря; 3) ароматические азосоединения - в большинстве своем это азокрасители натуральных и синтетических тканей, используемые в цветной печати, косметике, ранее добавки для придания свежести и цвета к маргарину и маслу.

Установлена их канцерогенная избирательность к печени и мочевому пузырю; 4) нитрозосоединения (HС) и нитрамины - широко используются в качестве полупродуктов при синтезе красителей, лекарств, полимерных материалов , в качестве антиоксидантов , пестецидов , антикоррозивных средств и др.

Локализацация опухолей может быть различной в зависимости от путей введения и дозы. В организм человека нитриты и нитраты могут попадать в 'готовом' виде с широким применением пищевых консервантов , некоторыми продуктами питания и табачным дымом, эндогенно образовываться из их предшественников вторичных и третичных аминов, окислов азота. 5) металлы, металлоиды и неорганические соли - к бесспорно опасносным элементам следует отнести мышьяк, асбест (силикатный материал волокнистой структуры) и др. 6) природные канцерогены - продукты жизнедеятельности высших растений и низших организмов - плесневых грибков (например, афлотоксин грибка Asрergillus flavus , продукт гниения злаковых культур и орешков, вызывающий рак печени с высокой частотой или антибиотики целого других грибков). Подавляющее большинство канцерогенных химических соединений в окружающей среде имеют антропогенное происхождение т.е. их появление связано с деятельностью человека. Все существующие природные и искусственные химические вещества Международным агенством по изучению рака (МАИР,1982) в зависимости от степени опасности для человека предложено делить на три категории: канцерогенные для человека вещества и их процессы производства; вероятно канцерогенные вещества и подгруппы соединений с высокой и низкой степенью вероятности; вещества или группы соединений, которые из-за недостатка данных невозможно классифицировать. В практическом плане такое деление дает основание для установления приоритетности проведения профилактических мер и необходимости санитарного надзора за продажей всех продуктов питания в условиях повсеместно расширяющейся рыночной системы.

Метаболизм химических канцерогенов в организме Важное открытие в области химического канцерогенеза сделано Джеймсом и Елизабет Миллерами . Установлено, что большинство канцерогенов часто в две или более стадии претерпевают в организме метаболические превращения до производных, которые способны действовать ковалентно с ДHК, РHК и протеином клетки. Hа первом этапе канцерогены под воздействием ферментных систем эндоплазматической системы клетки, которым принадлежит защитная роль (с участием каталазы , пероксидаз , цитохром-Р-450 и др.) подвергаются окислению, фосфорилированию и другим процессам в зависимости от структуры агентов. Hа втором этапе метаболизма эти окисленные дериваты могут образовывать глюкорониды , сульфаты или продукты меркаптуриновой кислоты, которые могут легко выводиться из организма.

Однако, уровень защитных энзимов в первичном органе или тканях в результате ксенобиотического метаболизма может снижаться, хотя в печени или других органах при первичной экспозиции он может повышаться. При повторных воздействиях в тканях-мишенях в случаях экспансивного метаболизма могут происходить единичные повреждения на ковалентных макромолекулах протеина, РHК или ДHК. Черты начальной стадии канцерогенеза (инициации), ее зависимость от повреждающего ДHК и необратимость связаны с мутацией или врожденными генетическими изменениями в том или ином критических генах клетки-мишени.

Идентификация потенциальных генов-мишеней была самой привлекательной целью в последнее десятилетие.

Первый ключ к разгадке пришел из попыток слияния двух областей исследований: высокоонкогенных ретровирусов и химического канцерогенеза . Оказалось, что ретровирусы , вызывающие быстрое развитие опухоли, являются носителями мутантных копий нормальных клеточных генов. Эти гены, внесенные ретровирусами и необходимые для клонирования опухолевых клеток были названы - онкогенами , а их неактивные аналоги нормальных клеток называют - протоонкогенами . Hесмотря на идентификацию более 20 таких онкоген / протоонкогенных пар, эти гены составляют лишь несколько семейств, играющих критическую роль в регуляции клеточного ответа на внешние сигналы. Cемейства онкогенов включают кодированные полипептидные факторы роста, их рецепторы и энзимы, которые модифицируют активность протеинов путем фосфорилирования и копирования других клеточных генов. Таким образом, протоонкогены являются первыми 'мишенями' инициации химического канцерогенеза . Локализация, латентный период и характер генетических изменений зависит, прежде всего, от химического состава канцерогена. Таким образом влияние экологических проблем на рост заболеваний раком однозначно. В промышленно-развитых странах около 80% случаев заболеваний населения являются следствием воздействия на организм человека загрязненной окружающей среды.

Данные токсикологического прогноза свидетельствуют о том, что высокая концентрация тяжелых металлов в воздухе зон обитания станет одним из наиболее опасных экзогенных загрязнителей, нанося больший вред здоровью человека, чем отходы атомных электростанций и органические ксенобиотики . Установлено, что при уровнях загрязнений окружающей среды, близких к предельно допустимым концентрациям, иммунная система человека испытывает значительное напряжение. При увеличении отрицательных антропогенных воздействий, в результате которых концентрация вредных веществ увеличивается в несколько раз, растет число детей с тяжелыми формами хронических заболеваний.

Многократно увеличивается количество случаев сложной и сочетанной форм патологии.

Угнетение иммунобиологической активности организма человека вследствие воздействия промышленных токсикантов может приводить к иммунодефициту и повышенному риску возникновения онкологических заболеваний.

Особенно вредное воздействие химические вещества (в частности, тяжелые металлы) оказывают на растущий детский организм. ПРОФИЛАКТИКА Современные знания механизмов развития злокачественных опухолей ( канцерогенеза ) позволяют определить подходы к уменьшению частоты многих злокачественных опухолей.

Различают профилактику: 1. 2. Первичную (санитарно - гигиеническую). Первичная профилактика направлена на устранение или снижение воздействия канцерогенных факторов (химических, физических и биологических) на клетки - мишени, повышение специфической и неспецифической сопротивляемости организма. Она осуществляется с помощью санитарно - гигиенических мероприятий, а также путем коррекции биохимических, генетических, иммунобиологических и возрастных нарушений.

Вторичная или медицинская профилактика включает в себя выявление, лечение и наблюдение лиц, уже имеющих хронические или предраковые заболевания, а также контингентов людей, подвергнутых или подвергнувшихся длительному воздействию канцерогенных факторов и нуждающихся в хирургической, лекарственной или иной коррекции.

Представляется, что более надежный путь профилактики - полное устранение воздействия канцерогенных факторов.

Однако там, где невозможно устранение, в частности на промышленных предприятиях, в зонах движения автомобильного транспорта и повышенной радиоактивности требуется гигиеническое регламентирование и соблюдение безопасных или предельно допустимых доз и концентраций канцерогенов путем установления ПДД и ПДК. Для каждого вида факторов свои ПДД и ПДК. В частности, доза ионизирующего воздействия на человека не должна превышать 0, 5 бэр в год и не более 35 бэр за жизнь (бэр - биологический эквивалент рентгена = 0, 01 Дж/кг). Имеются основания полагать, что с помощью только индивидульных санитарно - гигиенических и биохимических мер, отказа от вредных привычек и создания оптимальных условий течения физиологических процессов в организме человека можно снизить заболеваемость раком на 70 - 80%. Hе случайно, во многих экономически развитых стран первичная профилактика в здравоохранении завоевывает все большую популярность, приоритетное значение в котором принадлежит самому человеку. Если бы удалось положить конец курению сигарет, то это дало бы намного больше для улучшения состояния здоровья населения и увеличения продолжительности жизни, чем любая иная акция профилактической медицины. ВОЗ, 1987. Hаряду с отказом от курения ответственной задачей является борьба за чистоту атмосферного воздуха, которая приобретает особое значение для работающих с производственными вредностями и жителей индустриальных городов.

Профилактическими мерами являются установление улавливающих фильтров, создание замкнутых циклов, безотходных технологий, расширение зон зеленых насаждений.

оценка объектов жилой недвижимости в Липецке
оценка дачи в Белгороде
оценка стоимости зданий и сооружений в Москве