Az emberi test legtöbb génjét az ember alkotta vegyszerek képesek megzavarni. Göran Andersson / Getty Images
Manapság az embereket ezer mesterséges vegyi anyagnak teszik ki. Ennek ellenére az emberek egészségére gyakorolt hatások még mindig nem teljesen ismertek.
2020-ban elérte a regisztrált vegyi anyagok számát 167 millió. Az embereket mindennap élelmiszer, víz, szennyezett levegő, gyógyszerek, kozmetikumok és más ember által előállított anyagok teszik ki. Kevesebb, mint Ezeknek a vegyi anyagoknak 1% -át tesztelték toxicitással, és a teszteltek azt mutatják, hogy képesek megzavarni testünk szinte minden biológiai folyamatát. Következtethetünk arra, hogy a kumulatív expozíció hogyan alakítja az egészségünket?
Környezeti toxikológus vagyok az ember által előállított vegyi anyagok egészségünkre gyakorolt hatásainak tanulmányozása. Úgy döntöttem, hogy fejlődök számítási megközelítés objektíven összehasonlítani az összes gén érzékenységét az összes vegyi anyaggal és azonosítani a legkiszolgáltatottabb biológiai folyamatokat.
Elfogulatlan megközelítés
Tanulmányunkhoz, kutató kollégáimmal a Összehasonlító toxikogenomikai adatbázis. Az összehasonlító toxikogenomikai adatbázis több ezer publikált tanulmányból gyűjt információkat arról, hogy a vegyi anyagok hogyan változtatják meg a gének aktivitását. A gének a DNS olyan szakaszai, amelyek olyan fehérjéket kódolnak, amelyek a sejtekben a funkciók széles skáláját látják el, a szövetek felépítésétől a tápanyagok metabolizálásáig. Amikor a vegyi anyagok befolyásolják a géneket, ez fokozott vagy csökkenő fehérjetermelést eredményez.
A molekuláris biológia modern módszerei képesek kimutatni a genomban található összes gén aktivitásának változását kémiai sértésre reagálva. Kidolgoztam egy megközelítést, amely átfedi a különböző vizsgálatok megváltozott génjeinek listáját annak kiszámításához, hogy az egyes gének hányszor érintettek. Az így kapott számok a gének vegyszerekkel szembeni érzékenységét tükrözik.
2,169 egéren, patkányon, emberen és sejtjükön végzett vizsgálat felhasználásával kutatócsoportom 17,338 1,239 gén kémiai expozícióval szembeni érzékenységét rangsorolta. Ezek a tanulmányok XNUMX különféle vegyi anyag hatását tesztelték, a vényköteles gyógyszerektől kezdve a környezeti szennyezőkig.
A következő lépésben teszteket hajtottunk végre annak biztosítására, hogy ez a több mint 1,000 vegyi anyagból álló minta elég nagy legyen ahhoz, hogy megbízhatóan képviselje az ember által előállított vegyi anyagok minden osztályát. Ehhez mértük a gének érzékenységét a felsorolás egyik felén, majd egy másikon, hogy teszteljük, képes-e még kisebb számú vegyszer is megbízhatóan azonosítani az érzékeny géneket. Az eredmények biztatóak voltak - a générzékenység érzékenységének értéke majdnem azonos volt a két vizsgálatban.
A sejtvédelmi rendszer reagál a vegyi anyagokra
Sejtjeink nem teljesen tehetetlenek, ha kémiai sértéseknek vannak kitéve. Valójában ők stratégiákkal rendelkeznek a vegyi anyagok okozta stressz és károk kezelésére. Adataink megerősítik, hogy ezek a biztosítékok a kitettségre reagálva aktivizálódnak.
Ez a védelmi vonal olyan enzimeket tartalmaz, amelyek eltávolítják a mérgező vegyi anyagokat, enyhítik az oxidatív stresszt (a reaktív gyökök felhalmozódását a sejtekben), helyreállítják a sérült DNS-t és fehérjéket, és azonosítják az erősen károsodott sejteket, hogy kiváltsák halálukat és megakadályozzák őket a rákos megbetegedésekben.
Növelheti-e az ember által előállított vegyi anyagoknak való kitettség az elhízás arányát szerte a világon? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images
A lipidek és szénhidrátok anyagcseréje sérülékeny
Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a sejtszintű anyagcsere szabályozásában szerepet játszó molekuláris hálózatok a legérzékenyebbek a kémiai expozícióra. Az egyik ilyen PPAR jelzés. A PPAR-k a fehérjék egy csoportja, amelyek szabályozzák az energiaegyensúlyt, valamint a lipidek és a glükóz anyagcseréjét.
A PPAR-aktivitás emelkedése vagy csökkenése hozzájárul ehhez elhízás, metabolikus szindróma, cukorbetegség és zsírmájbetegség. Egyesek képessége környezeti vegyszerek korábban már kimutatták, hogy befolyásolják a PPAR-okat. Arra azonban nem számítottunk, hogy a PPAR-ok érzékenységét a vegyületek nagyon széles skálájára mutatjuk be.
Azt is felfedeztük, hogy a hasnyálmirigy béta-sejtjeinek fejlesztésében részt vevő géneket, amelyek inzulint választanak ki és kulcsszerepet játszanak a glükóz anyagcserében, a listánkban szereplő vegyi anyagok többsége elnyomja. A béta-sejtek diszfunkciója cukorbetegséget eredményez. Így a kumulatív kémiai expozíció jelentős kockázati tényező lehet a cukorbetegség szempontjából.
Ma az anyagcsere-betegségek járványa a népegészségügy egyik fő kérdése. Az elterjedtsége az elhízás 1975 és 2016 között csaknem megháromszorozódott. Hozzávetőlegesen, körülbelül Az amerikaiak 40% -ának életében 2-es típusú cukorbetegség alakul kiés 33–88% -a zsírmájú. Korábban már kimutatták az expozíció és az anyagcsere-betegségek közötti kapcsolatot egyes endokrin rendszert károsító vegyi anyagokkal. A mesterséges vegyi anyagok legszélesebb körének szerepét ebben a járványban azonban korábban nem ismerték fel, de jelentős lehet.
Növekedés, öregedés és az immunrendszer
A növekedésben részt vevő két hormonra - a növekedési hormonra (GH) és az inzulinszerű növekedési faktorra (IGF1) - szintén hatással van a vegyi anyagoknak való kitettség.
Az IGF1 egy hormon többnyire a máj szekretálja. Elismerten a a test növekedése. Ezenkívül több egérkísérlet azt mutatja, hogy csökkent a GH-IGF1 jelátvitel hosszabb élettartamot eredményez. Ez az út határozza meg azt is, hogy a sejtek fognak-e energiát használjon a test számára szükséges új molekulák felépítéséhez, vagy ha lebontják a meglévő molekulákat, hogy energiát bocsássanak ki a szervezet számára felhasználásra. Újszerű megállapítás, hogy a vegyi anyagok képesek befolyásolni a növekedés és az öregedés ezen központi szabályozóját. Milyen egészségügyi problémákat okozhat a GH-IGF1 érzékenysége, még nem derült ki.
Elemzésünk azt mutatja, hogy az immunválaszt szabályozó gének nagyon érzékenyek a vegyi anyagokra is.
A diszfunkcionális immunrendszer két fő eredménye az allergia és az autoimmunitás. Mindkét állapot előfordulása növekvő tendenciákat követ. Az ételallergia a 3.4–5.1% 1997 és 2011 között az Egyesült Államokban élő gyermekek körében A bőrallergia fokozódott 7.4–12.5% ugyanebben az időszakban. Egy másik tanulmány kimutatta a Az autoimmun betegség vérmarkereinek 5% -os növekedése az amerikaiaknál az 1988-2012 közötti időszakban.
Minden molekuláris út érzékeny a vegyi anyagokra
Összességében azt tapasztaltuk, hogy a vegyi anyagok szinte minden ismert utat befolyásolhatnak. Ez a megállapítás jelentős hatással van a szabályozási toxikológiára.
Az egyre növekvő számú mesterséges vegyi anyaggal a társadalomnak fejlődnie kell gyors és költséghatékony módszerek a toxicitási tesztek.
Az egyik fontos kérdés, amely továbbra is megválaszolatlan, hogy milyen utakat kell lefednie a tesztekkel annak biztosítására, hogy a szabályozók ne fogadják el azokat a vegyi anyagokat, amelyek károsítják vagy megzavarják a kritikus molekuláris áramköröket. Adataink azt sugallják, hogy olyan teszteket kell kidolgoznunk, amelyek kivétel nélkül minden ismert molekuláris utat lefednek.
Vizsgálatunk a toxikológiai kutatás új prioritásait vázolja fel, beleértve a kémiai expozíció szerepét az anyagcsere-egészség, az immunrendszer, a fejlődés és az öregedés szempontjából.
A szerzőről
Alekszandr Szuvorov, egyetemi adjunktus, Massachusettsi Egyetem Amherst
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
Könyvek a környezetről az Amazon legjobb eladóinak listájáról
"Csendes tavasz"
írta Rachel Carson
Ez a klasszikus könyv mérföldkő a környezetvédelem történetében, felhívja a figyelmet a peszticidek káros hatásaira és a természeti világra gyakorolt hatásukra. Carson munkája hozzájárult a modern környezetvédelmi mozgalom inspirációjához, és ma is aktuális, mivel továbbra is küzdünk a környezet-egészségügy kihívásaival.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A lakhatatlan Föld: Élet a felmelegedés után"
írta David Wallace-Wells
Ebben a könyvben David Wallace-Wells határozott figyelmeztetést kínál az éghajlatváltozás pusztító hatásaira és a globális válság kezelésének sürgős szükségességére. A könyv tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodik, hogy kijózanító pillantást adjon arra a jövőre, amellyel szembe kell néznünk, ha nem teszünk lépéseket.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A fák rejtett élete: mit éreznek, hogyan kommunikálnak? Felfedezések egy titkos világból"
írta Peter Wohlleben
Ebben a könyvben Peter Wohlleben a fák lenyűgöző világát és az ökoszisztémában betöltött szerepüket tárja fel. A könyv tudományos kutatásokra és Wohlleben saját, erdészként szerzett tapasztalataira támaszkodik, hogy betekintést nyújtson a fák egymással és a természeti világgal való kölcsönhatásának összetett módjaiba.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A házunk lángokban áll: jelenetek egy családról és egy válságban lévő bolygóról"
Greta Thunberg, Svante Thunberg és Malena Ernman
Ebben a könyvben Greta Thunberg éghajlatvédő aktivista és családja személyes beszámolót nyújt be utazásukról, hogy felhívják a figyelmet az éghajlatváltozás elleni küzdelem sürgős szükségességére. A könyv erőteljes és megindító beszámolót nyújt az előttünk álló kihívásokról és a cselekvés szükségességéről.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A hatodik kihalás: természetellenes történelem"
Írta: Kolbert Elizabeth
Ebben a könyvben Elizabeth Kolbert a fajok emberi tevékenység által okozott tömeges kihalását vizsgálja, tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodva, hogy kijózanító pillantást nyújtson az emberi tevékenység természeti világra gyakorolt hatására. A könyv lenyűgöző cselekvésre ösztönöz a földi élet sokféleségének védelme érdekében.
al
