Источником мутагенных соединений являются некоторые пищевые продукты. Мутагены поступают в организм человека прямым путем (некоторые безалкогольные напитки и др.), или пройдя через пищевую цепочку. Развитие технологии консервирования ставит потребителей в условия непосредственного контакта с мутагенами: формалином, пропиленом гликолем, гексаметилентетрамином, нитратом калия, нитратом натрия и др. В своей совокупности современная мировая консервная промышленность представляет существенный источник мутагенов для человека в связи со слабым государственным санитарным контролем во многих странах. До недавнего времени в Японии среди ряда широко распространённых пищевых консервантов широко использовался агент АF-2/транс-2/фурин-3-/5-нитро-2-/фурил/-акриламид, подавляющий рост бактерий в соевом молоке и в рыбных сосисках. В 1973 г. японские специалисты – члены «Японского общества мутагенов среды» сообщили, что этот консервант вызывает широкий спектр мутаций на ряде тест-систем, начиная от бактерий до культур клеток человека. Выявлены также и канцерогенные свойства этого соединения. Федеральное управление по качеству пищи и лекарств США запретило использование АF-2 и выразило большую озабоченность в связи с возможной мутагенной активностью многих лекарственных средств, консервантов и пищевых добавок, очень широко используемых фирмами медицинской и пищевой промышленности США (De Serres, 1974).

Так, например, на мясном рынке особым спросом пользовался нитрат натрия. Помимо того, что он обладал хорошими консервирующими свойствами, он ещё придавал мясу свежий, сочный, красный цвет. Такое, “аппетитно” выглядевшее мясо, быстро раскупалось. Парадное шествие этого консерванта по кухням мира остановили генетики, обнаружившие у него способность повреждать геном соматических и половых клеток.

Весьма актуальными являются вопросы радио-стерилизации пищевых продуктов. При этом продукты питания не только предохраняются от преждевременной порчи, но и обезвреживаются (как, например, мясо кур от сальмонелл и т.п.). Корнеплоды после радиационной обработки даже в условиях тепла и влажности длительное время не подвергаются гниению и не прорастают. После 1963 г. в США использовалось кратковременное, но мощное излучение кобальта-60 и др. источников для обработки некоторых мясных продуктов, когда нет возможности использовать для хранения холодильные установки. Однако в 1968-1971 гг. из-за отсутствия четких данных о полной безопасности такого облучения широкое применение этого метода было прекращено. В результате облучения высокими дозами лучевой энергии в продуктах могут появиться эпоксиды, хитоны, пероксиды, гидроксиалкилпероксиды и др., которые, как указывалось выше, являются мутагенами. Тем не менее, этот перспективный метод стерилизации продуктов заслуживает тщательного изучения, так как его использование равносильно значительному повышению урожайности сельскохозяйственных культур, увеличению производства мяса и др.

В последнее время особое внимание обращают на мутагенность питьевой воды. Вода, используемая для питья, содержит небольшое количество органической примеси. При обеззараживании воды к ней добавляют хлор. В результате реакции хлора с органическими веществами образуются хлорорганические соединения, обладающие мутагенной активностью (например, тригалометаны) [Ревазова Ю.А., 1994].

Мы уже подчёркивали, что в жаренном мясе и рыбе содержатся мутагены. Возникают они в результате пиролиза триптофана и некоторых других органических соединений. Необработанные термически продукты также могут содержать мутагены. Так мутагены найдены в некоторых видах бобовых, неочищенном хлопковом масле, чёрном перце, грибах и некоторых других продуктах.

В начале 80-х г. в фермерском хозяйстве США обнаружили одинаковые врожденные дефекты у новорожденного ребенка, выводка щенят и козлят. Тщательные исследования показали, что в период беременности женщина и собака употребляли молоко, полученное от домашних коз. которых кормили люпином. Анализ люпина показал наличие в нём мутагенов. В настоящее время внедрены новые сорта люпина, в которых мутагенов практически нет.

В целом по некоторым оценкам человек в день с пищей, водой и воздухом получает примерно 2-3 гр. мутагенов [Ревазова Ю.А., 1994]. В связи с ухудшающейся экологической обстановкой количество мутагенов способных попасть в организм человека, будет постоянно увеличиваться.

На международном съезде медицинских генетиков выступила исследовательница из Канады. Областью её интересов было изучение мутагенной активности лекарственных соединений. Она предложила участникам съезда прислать ей в президиум записки, с перечислением лекарственных веществ, находящихся в карманах у мужчин и сумочках женщин. Анализ присланных записок показал, что в карманах мужчин содержится одно какое-либо лекарство. Это были в основном сердечные препараты и препараты, уменьшающие табачный и алкогольный запах изо рта. В сумочках женщин оказалось по 3 препарата. Спектр их был очень разнообразен. Но чаще всего присутствовал аспирин и лекарства против головной боли. Всё это свидетельствует о том, что лекарства стали необходимым компонентом нашей среды обитания.

К числу лекарств обладающих мутагенным эффектом прежде всего необходимо отнести противоопухолевые препараты. Особенно опасны алкилирующие соединения. Есть сведения, что при лечении основных опухолей эти препараты способствуют возникновению вторичных раковых очагов. Такие антибиотики как пенициллин, стрептомицин и тетрациклин повышают уровень различных аберраций в опытах на животных, растениях и микроорганизмах. Мутагенную активность показали и широко применяемые аспирин и амидопирин.

В области косметики среди различных препаратов благодаря широкому применению высокочувствительных тестов было найдено, что большинство коммерческих красителей волос, поступающих в США, Англию, Японию имеют значительный мутагенный потенциал. Только в США 89% (150 из 169 исследованных рецептур) коммерческих красителей окислительного типа являются мутагенными для сальмонелл. В Японии их оказалось 82%. Опасность усугубляется тем, что кожа головы представляет собой идеальную всасывающую поверхность. Поэтому при обесцвечивании волос, например, перекисью водорода, значительная часть этого мутагена попадает в организм, индуцируя различные повреждения в генетическом аппарате клеток. Понятно, что женщинам детородного возраста лучше не употреблять это чрезвычайно опасное соединение.

Приведём некоторые данные из обзора Долла . На основании анализа большого числа фактов, автор считает доказанным причину возникновения около 20 различных форм рака. Так, выяснена связь между возникновением аденокарциномы у молодых женщин, матери которых принимали стильбэстрол. У женщин, которые использовали в качестве противозачаточных средств стероидные гормоны, наблюдались опухоли печени. Известна роль алкоголя в возникновении рака рта, глотки и носоглотки. Процент возникновения рака этой локализации обычно высокий у содержателей баров, официантов и всех работающих с алкоголем. Однако, остается не ясным сам ли алкоголь провоцировал возникновение опухолей или это были другие компоненты алкогольных напитков. Доказанным является факт, что у пьющих и курящих лиц риск заболеть на 50 % больше, чем у только пьющих или только курящих. Это подтверждается многочисленными исследованиями, что алкоголь усиливает мутагенную и канцерогенную опасность различных соединений. До сих пор имеются противоречивые данные по поводу мутагенности кофеина. Исследователи согласны в одном, большие дозы кофеина обладают мутагенным и канцерогенным действием.

Мутагены (от лат. mutatio - изменение и греч. -genes-рождающий, рожденный), химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения - мутации. Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количестве хромосом. Действие мутагенов, рассеянных в окружающей среде, вызывает увеличение частоты возникновения мутаций, что ведет к росту так называемого генетического груза, выражающегося в увеличении наследственной патологии, а также частоты онкологических заболеваний.

Еще в 1925 г. российские генетики Г.А.Надсон и Г.С.Филиппов показали, что при облучении дрожжей лучами радия возникают разнообразные новые формы, в 1927 г. Г.Меллер показал на дрозофиле, хорошо изученной к тому времени генетиками, что под действием рентгеновских лучей у дрозофил возникают мутации. Мутагенез - возникновение мутаций– внезапных качественных изменений генетической информации. Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н.de Vries) в 1901г.

Мишенью действия мутагенов в клетке являются главным образом ДНК и, возможно, некоторые белки. К последним относят в основном белки, играющие структурную роль в организации генома или принимающие участие в репликации (самовоспроизведении молекулы нуклеиновых кислот), рекомбинации (перераспределении генетического материала родителей в потомстве) или репарации (восстановлении поврежденной структуры ДНК).

Для устранения первичных повреждений генетических структур, вызванных мутагенами, в клетке существует ряд систем восстановления, или репарации, генетических повреждений. В настоящее время таких систем насчитывается более десяти. Однако в ходе репарации часть первичных повреждений может остаться и привести к возникновению мутаций.

Классификация мутагенов и их характеристика

По происхождению мутагены классифицируют на эндогенные, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма и экзогенные– все прочие факторы, в том числе и условия окружающей среды. По природе возникновения мутагены классифицирует на физические, химические и биологические. Физическими мутагенами называются любые физические воздействия на живые организмы, которые оказывают либо прямое влияние на ДНК или вирусную РНК, либо опосредованное влияние через системы репликации, репарации, рекомбинации. Первые физические мутагены, открытые учеными, - это разные виды излучений: ионизирующее излучение, радиоактивный распад, ультрафиолетовое излучение.

Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучений заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК. Ультрафиолет сильно поглощается тканями и вызывает мутации лишь в поверхностно расположенных клетках многоклеточных животных, однако на одноклеточных он действует эффективно. Мутагенное действие ультрафиолета было установлено в 1931 г. А.Н.Промптовым.

Другими физическими мутагенами являются частицы разной природы, имеющие высокую энергию: это альфа- и бета-излучения радиоактивных веществ и нейтронное излучение. В случае прямого влияния на ДНК основную роль играют два параметра: величина энергии воздействующей частицы и способность биологического материала поглощать эту энергию. Повреждения ДНК могут быть двух типов: двунитевые и однонитевые разрывы.

Мутации может вызывать также высокая или низкая температура. В 1928 г. Меллер показал, что повышение температуры на 10 градусов по С повышает частоту мутаций у дрозофил в 2-3 раза. Зная способ действия этих мутагенов, можно было предположить, что они должны действовать на ДНК любых организмов. И действительно, вскоре было обнаружено, что например, рентгеновские лучи вызывают мутации у самых разных животных, растений и микроорганизмов.

Выяснено, что мутации, вызванные излучениями, могут затрагивать любые признаки организма, так как квант излучения или частица с высокой энергией чисто случайно может повредить любой участок ДНК. Число возникающих мутаций тем больше, чем выше интенсивность излучения, то есть чем больше квантов или частиц попало в клетку в единицу времени. Также было показано, что физические факторы вызывают те же мутации, которые возникают и при спонтанном мутагенезе.

У высших живых существ есть вещества, ослабляющие действие излучения – фотопротекторы, а многие растения содержат алкалоиды и кумарины, они усиливают процессы, вызванные радиацией и эти вещества опасны для животных. Физические мутагены и их действие сильно зависит от предварительной эволюции организма. К постоянно действующим мутагенам виды выработали устойчивость. Физический мутагенез может не регистрироваться из-за быстрой гибели мутантных организмов.

К химическим мутагенам относятся многие химические соединения самого разнообразного строения. Наибольшую мутагенную активность проявляют различные алкилирующие соединения, а также нитрозосоединения, некоторые антибиотики, обладающие противоопухолевой активностью. Химические мутагены делят на мутагены прямого действия (соединения, реакционная способность которых достаточна для химической модификации ДНК, РНК и некоторых белков), и мутагены непрямого действия (промутагены - вещества, которые сами по себе инертны, но превращаются в организме в мутагены, в основном в результате ферментативного окисления).

Мишенью действия мутагенов в клетке являются ДНК и некоторые белки. Ряд мутагенов вызывают мутации, не связываясь ковалентно с ДНК. В этом случае матричный синтез на ДНК протекает с ошибками. В синтезируемой нити ДНК оказывается на один нуклеотид больше или меньше обычного и возникают мутации. Существуют мутагены, ингибирующие синтез предшественников ДНК. В результате происходит замедление или даже остановка синтеза ДНК. Мутагенные и канцерогенные свойства химических веществ тесно связаны между собой. Поэтому выявление возможных мутагенов в окружающей среде, испытание на мутагенность продуктов промышленного синтеза (красители, лекарственные средства, пестициды и др.) - важная задача современной генетики.

Установлено, что мутагенной активностью обладает несколько тысяч химических соединений. Однако в отличие от ионизирующего и ультрафиолетового излучений для химических мутагенов характерна специфичность действия, зависящая от природы объекта и стадии развития клетки. При взаимодействии химических мутагенов с компонентами наследственных структур (ДНК и белками) возникают первичные повреждения последних. В дальнейшем эти первичные повреждения ведут к возникновению мутаций.

Химические мутагены:

Окислители и восстановители;

Алкилирующие агенты и пестициды;

Некоторые пищевые добавки;

Продукты переработки нефти и органические растворители;

Лекарственные препараты.

К биологическим мутагенам относят ДНК- и РНК-содержащие вирусы, некоторые полипептиды и белки, например О-стрептолизин и ряд ферментов рестриктаз, а также препараты некоторых ДНК и определенные плазмиды. Механизмы образования мутаций при действии различных биологических факторов не вполне ясны, однако агенты, содержащие нуклеиновые кислоты, могут вызывать нарушение процессов рекомбинации, что приводит к возникновению мутаций. Действие рестриктаз сводится к «разрезанию» цепей ДНК в месте (локусе) определенной последовательности нуклеотидов, специфичном для каждой рестриктазы.

Биологические мутагены:

Специфические последовательности ДНК – транспозоны;

Некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа);

Продукты обмена веществ (продукты окисления липидов);

Транспозоны– один из классов мобильных элементов генома которые, встраиваясь в геном, могут вызывать мутации, в том числе и такие значительные как хромосомные перестройки. Они играют важную роль в процессах переноса лекарственной устойчивости среди микроорганизмов, рекомбинации, и обмена генетическим материалом между различными видами как в природе так и в ходе генно-инженерных исследований.

Опасность загрязнения окружающей среды мутагенами

Во второй половине ХХ века над биосферой нависла угроза загрязнения мутагенами. Любая популяция способна выдержать лишь определенный груз мутаций. Увеличение частоты мутаций может привести к снижению устойчивости популяций из-за нарушения генетического гомеостаза. Необходимо дальнейшее усиление эколого-генетического мониторинга – контроля за состоянием окружающей среды на популяционно-генетическом уровне. В качестве профилактических мер следует использовать развитие «безотходных» технологий, ограничение производства веществ с мутагенным действием, усиление всех видов контроля за состоянием потенциально опасных предприятий: АЭС, химические и микробиологические производства, научно-промышленные установки биотехнологического характера.

Существуют факторы, которые снижают частоту мутаций – антимутагены. К антимутагенам относятся некоторые витамины–антиоксиданты (например, витамин Е, ненасыщенные жирные кислоты), серосодержащие аминокислоты, а также различные биологически активные вещества, которые повышают активность репарационных систем. Установлено, что мутагены при определенных условиях оказывают канцерогенное и тератогенное действие.

Канцерогены – это факторы, провоцирующие развитие онкологических заболеваний; тератогены – это факторы, провоцирующие развитие различных аномалий, уродств. Тератогенный эффект дают многие лекарственные препараты. Например, в 1960-е гг. на Западе широко использовалось снотворное талидомид, применение которого привело к рождению большого числа детей с недоразвитыми конечностями. Наряду с тератами – уродствами – часто встречаются морфозы – изменения, которые не ведут к утрате органом его функций.

Отличить мутагенное действие от тератогенного сравнительно легко: тераты (уродства) являются ненаследственными модификациями, они предсказуемы (направлены) и не сохраняются в последующих поколениях. Например, серая окраска тела у дрозофилы – это нормальный признак. В то же время известна мутация yellow – желтое тело (эту мутацию легко получить искусственно, обрабатывая родительских особей различными мутагенами; при этом разные мутагены могут давать одинаковый фенотипический эффект). Если же личинкам дрозофилы добавлять в корм азотнокислое серебро, то все эти личинки разовьются в мух с желтым телом.

Но, если от этих желтых мух получить потомство и выращивать его на обычной питательной среде, то все потомки вновь станут серыми. Таким образом, в данном случае «пожелтение» тела мух – это не мутация, а модификация, или фенокопия (модификация, по фенотипу копирующая мутацию); азотнокислое серебро в данном случае является не мутагеном, а тератогеном.



Мутагены (от лат. mutatio - изменение и греч. -genes-рождающий, рожденный), химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения - мутации.

Мутагенами могут быть различные факторы, вызывающие изменения в структуре генов, структуре и количествехромосом.

Действие мутагенов, рассеянных в окружающей среде, вызывает увеличение частоты возникновения мутаций, что ведет к росту так называемого генетического груза, выражающегося в увеличении наследственной патологии, а также частоты онкологических заболеваний.

Мутагенез - возникновение мутаций – внезапных качественных изменений генетической информации. Термин «мутация» был предложен голландским ученым де Фрисом (Н. de Vries) в 1901 г.

Мишенью действия мутагенов в клеткеявляются главным образомДНКи, возможно, некоторыебелки. К последним относят в основномбелки, играющие структурную роль в организациигеномаили принимающие участие врепликации(самовоспроизведениимолекулынуклеиновых кислот),рекомбинации(перераспределении генетического материала родителей в потомстве) илирепарации(восстановленииповрежденной структурыДНК).

Для устранения первичных повреждений генетических структур, вызванных мутагенами, в клетке существует ряд систем восстановления, или репарации, генетических повреждений. В настоящее время таких систем насчитывается более десяти. Однако в ходе репарации часть первичных повреждений может остаться и привести к возникновению мутаций

Физическими мутагенами называются любые физические воздействия на живые организмы, которые оказывают либо прямое влияние на ДНК или вирусную РНК, либо опосредованное влияние через системы репликации, репарации, рекомбинации

Первые физические мутагены, открытые учеными,- это разные виды излучений: ионизирующее излучение, радиоактивный распад, ультрафиолетовое излучение.

Первичный эффект ионизирующих и ультрафиолетовых излучений заключается в образовании одиночных или двойных разрывов в молекуле ДНК. Ультрафиолетсильно поглощается тканями и вызывает мутации лишь в поверхностно расположенных клетках многоклеточных животных, однако на одноклеточных он действует эффективно. Мутагенное действие ультрафиолета было установлено в 1931 г.А.Н. Промптовым.

Другими физическими мутагенами являются частицы разной природы, имеющие высокую энергию: это альфа- и бета-излучения радиоактивных веществ и нейтронное излучение.В случае прямого влияния на ДНК основную роль играют два параметра: величина энергии воздействующей частицы и способность биологического материала поглощать эту энергию.

Повреждения ДНК могут быть двух типов: двунитевые и однонитевые разрывы.

Мутации может вызывать также высокая или низкая температура. В 1928 г. Меллер показал, что повышение температуры на 10 градусов по С повышает частоту мутаций у дрозофил в 2-3 раза.

Зная способ действия этих мутагенов, можно было предположить, что они должны действовать на ДНК любых организмов. И действительно, вскоре было обнаружено, что например, рентгеновские лучи вызывают мутации у самых разных животных, растений и микроорганизмов.

Выяснено, что мутации, вызванные излучениями, могут затрагивать любые признаки организма, так как квант излучения или частица с высокой энергией чисто случайно может повредить любой участок ДНК. Число возникающих мутаций тем больше, чем выше интенсивность излучения, то есть чем больше квантов или частиц попало в клетку в единицу времени.

Также было показано, что физические факторы вызывают те же мутации, которые возникают и при спонтанном мутагенезе.

У высших живых существ есть вещества, ослабляющие действие излучения – фотопротекторы, а многие растения содержат алкалоиды и кумарины, они усиливают процессы, вызванные радиацией и эти вещества опасны для животных.

Физические мутагены и их действие сильно зависит от предварительной эволюции организма. К постоянно действующим мутагенам виды выработали устойчивость. Физический мутагенез может не регистрироваться из-за быстрой гибели мутантных организмов.

2. Влияние физических мутагенов на живые клетки

2.1 Влияние ионизирующего облучения на живой организм

Мутациипри действии физических мутагенов возникают так же, как и при действии мутагенов химических. Вначале возникает первичное повреждениеДНК. Если оно не будет полностью исправлено в результатерепарации, то при последующем репликативном синтезеДНКбудут возникатьмутации. Спецификамутагенеза(процесса возникновениямутаций) при действии физических факторов связана с характером первичных поврежденийгенома, вызываемых ими.

Ионизирующее излучение – это поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды.

Ионизирующее излучение может вызвать мутации – внезапные естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Есть мутации спонтанные , возникающие под влиянием природных факторов внешней среды или в результате биохимических изменений в самом организме, и индуцированные , возникающие под воздействием мутагенных факторов, например, ионизирующего излучения химических веществ.

Мутации могут быть прямыми , если их проявление приводит к отклонению от признаков так называемого дикого типа и обратными , если они приводят к восстановлению дикого типа.

Мутации в половых клетках – генеративные – передаются следующим поколениям; мутации в любых других клетках организма – соматические – наследуются только дочерними клетками и оказывают воздействие лишь на тот организм, в котором возникли.

Ядерные мутации затрагивают хромосомы ядра, цитоплазматические – генетический материал, заключенный в цитоплазматических органоидах клетки – митохондриях, пластидах.

В зависимости от характера изменений в генетическом материале различают точечные мутации, геномные мутации и хромосомные аберрации (перестройки). Точечные мутации представляют собой результат изменения последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, являющейся носителем генетической информации и связаны с добавлением, выпадением или перестановкой оснований в ДНК. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом в клетке, кратным одинарному набору хромосом, а также увеличением или уменьшением числа отдельных хромосом.

Радиоактивные вещества могут воздействовать на организм человека внешне и внутренне. Внешнее облучение характеризуется воздействием ионизирующего излучения извне и обусловлено различной проникающей способностью частиц. Внутреннее облучение связано с попаданием радиоактивного вещества внутрь человеческого организма с пищей, с вдыхаемым воздухом или через открытую рану.

Воздействие радиоактивного излучения на организм человека зависит от многих факторов и определяется:

Скоростью радиоактивного распада радионуклида;

Скоростью выведения РВ из организма;

Типом радиоактивного излучения;

Острые последствия проявляются в первые несколько дней (недель) после облучения. Отдаленные последствия – последствия, которые развиваются не сразу после облучения, а спустя некоторое время.

Острая лучевая болезнь возникает после тотального однократного внешнего равномерного облучения. Между величиной поглощенной дозы в организме и средней продолжительностью жизни существует строгая зависимость.

При воздействии ионизирующего излучения в дозах, не вызывающих острую или хроническую лучевую болезнь, происходит изменениях в основных регуляторных системах организма и функциональные изменения деятельности основных физиологических систем чаще всего носят полисиндромный характер. Это проявляется в развитии донозологических состояний, переходящих с ростом дозы к клинической патологии.

В структуре неврологической заболеваемости особое место занимает синдром вегетативной дистонии, повышения тревожности как устойчивой личностной черты, отмечается ускорение перехода психофизиологических расстройств в стойкие психосоматические.

При дополнительном воздействии других неблагоприятных факторов существует вероятность роста общесоматических заболеваний. Радиационный фактор выступает лишь как одно из условий этого роста.

В повседневной жизни нас окружает много факторов различной природы, которые могут оказывать мутагенный эффект (бытовые электрические приборы, лекарства, бытовая химия, косметика).

К химическим мутагенам относятся все химические вещества (кислоты, щелочи, перекиси, соли металлов, формальдегид, пестициды, гербициды, колхицин), которые делятся на 2 группы: органические и неорганические.

Мутагеныорганическойприроды в основном вызывают генные мутации, неорганической природы - хромосомные аберрации.Химические мутагены могут изменять коллоидное состояние хромосом, вступать в реакции с ДНК, угнетать ее синтез. Химические мутагены обладают определенной специфичностью действия - можно предвидеть, какие именно гены будут мутировать. Например, колхицин - митотический яд, разрушает веретено и останавливает деление клетки на метафазе; селекционеры используют его для получения полиплоидных форм; формальдегид и его производные (формалин), пестициды, гербициды, кофеин, фотореактивы, консерванты, ракетное топливо.

Химические мутагены условно подразделяются на:

Мутагены промышленного производства

Мутагены сельскохозяйственного производства

Бытовые мутагены.

Для человека особую опасность представляют химические мутагены, содержащиеся в пищевых продуктах и воде. Мутагенные соединения поступают в организм человека прямым путем (некоторые безалкогольные напитки и др.) или пройдя через пищевую цепь. Основные пути загрязненияпродуктов питания и продовольственного сырья:

1. использование неразрешенных красителей или превышение их дозы;

2. применение нетрадиционных технологий производства продуктов питания (химический или микробиологический синтез);

3. загрязнение сельскохозяйственных культур пестицидами и животных препаратами ветеринарии;

4. нарушение гигиенических правил использования удобрений, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, оросительных, коммунальных и других сточных вод;

5. использование в животноводстве и птицеводстве неразрешенных пищевых добавок, консервантов, стимуляторов роста, профилактических и лечебных медикаментов или применения разрешенных добавок в повышенных дозах;

6. миграция в продукты питания токсических веществ из пищевого оборудования, посуды, инвентаря и упаковок; использование неразрешенных полимерных, резиновых и металлических материалов;

7. образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия, кипячения, жарения, облучения и других способов технологической обработки;

8. несоблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию бактериальных токсинов (микотоксины, ботулотоксины и т.д.);

9. поступление в продукты питания токсических веществ, в том числе радионуклидов, из окружающей среды – атмосферного воздуха, почвы, воды.

Использование химических веществ в пищевой промышленности . К непосредственному контакту человека с мутагенами (формалин, пропилен, нитрат натрия) приводит, в частности, технология консервирования продуктов. В своей совокупности современная мировая консервная промышленность представляет существенный источник мутагенов для человека в связи со слабым государственным санитарным контролем во многих странах. До недавнего времени в Японии в качестве консерванта широко использовался АF-2 (транс-2/фурин-3-/5-нитро-2-/фурил/-акриламид), подавляющий рост бактерий в соевом молоке и рыбных сосисках. Однако, на тест-системах (бактерий, культуры клеток человека) было установлено, что этот консервант вызывает широкий спектр мутаций. В Японии и США запрещено использование АF-2 в пищевой и фармацевтической промышленности.

В мясной промышленности широко использовался нитрат натрия, который обладал хорошими консервирующими свойствами и придавал мясу свежий, сочный, розовый цвет. Активное использование этого консерванта остановили генетики, обнаружившие у него способность повреждать геном соматических и половых клеток.

Пищевые добавки – вещества природного или искусственного происхождения, используемые для усовершенствования технологий получения продуктов питания, сохранения или придания им необходимых свойств, увеличения сроков хранения. Существует единая система обозначения пищевых добавок («Codex Alimentarius») – индекс «Е» (европейский) с цифрами. Например, тартразин придает продукту желтый и оранжевый цвет; глютамат натрия усиливает запах и вкус; хинин - входит в состав тоника; синтетические ароматизаторы. Доказано, что глютамат натрияможет провоцировать симптомокомплекс, называемый «синдром китайского ресторана». Он развивается через 15-20 минут после употребления в пищу продуктов с большим содержанием глютамата натрия в качестве консерванта. Этот синдром описан впервые в 1969 г, его симптомами являются ощущение жжения в затылочной области шеи, груди и предплечий, чувство тяжести в груди.

В России и Белоруссии запрещены: краситель цитрусовый красный (Е121), красный амарант (Е123) и консервант формальдегид (Е240).

Рекомбинантный гормон роста (бычий соматотропин ) с 1993 г. применяется для увеличения удоев, может содержаться в коровьем молоке. Его использование у коров ведет к увеличению в организме животных инсулин-подобного фактора-1 (IGF-1), который имеет такую же первичную структуру, как и человеческий пептид. В присутствии казеина молока IGF-1 не подвергается разрушению при пастеризации. При поступлении в организм человека коровий IGF-1, а также собственный, образованный в тонком кишечнике, может вызывать рост опухолей в результате торможения апоптоза; повышать чувствительность тканей молочной железы к действию ионизирующей радиации; обладает эстрагенподобным действием; способен индуцировать акромегалию.

Весьма актуальными являются вопросы радио-стерилизации пищевых продуктов , при которой они не только предохраняются от преждевременной порчи, но и обезвреживаются (мясо кур от сальмонелл и т.п.). Корнеплоды после радиационной обработки даже в условиях тепла и влажности длительное время не подвергаются гниению и не прорастают. В США использовалось кратковременное мощное излучение кобальта-60 для обработки некоторых мясных продуктов, если нельзя использовать холодильные установки. Однако в результате облучения высокими дозами в продуктах могут появиться эпоксиды, пероксиды, гидроксиалкилпероксиды и др., которые являются мутагенами.

Некоторые мутагены образуются при приготовлении пищи . При жарении мяса и рыбы образуются такие вещества в результате пиролиза триптофана и некоторых других органических соединений. Известна так называемая «реакции Малларда»: при термической обработке возникают связи между карбонильными группами восстановленных сахаров и аминогруппами аминов, пептидов и белков. Эти соединения придают пище аромат, определенный вкус и специфическую окраску, но при этом возникают побочные токсические и мутагенные продукты. Мутагенным эффектом обладают и полициклические ароматические углеводы – в первую очередь, бензпирен. Он образуется при копчении продуктов или приготовлении пищи на гриле, если жир попадает на раскаленный древесный уголь.

Необработанные термически продукты также могут содержать мутагены . Так, они найдены в некоторых видах бобовых, неочищенном хлопковом масле, чёрном перце, грибах и некоторых других продуктах. Например, в США обнаружили одинаковые врожденные дефекты у новорожденного ребенка, выводка щенят и козлят. Исследования показали, что в период беременности женщина и собака употребляли молоко, полученное от домашних коз, которых кормили люпином. Анализ люпина показал наличие в нем мутагенов. В настоящее время используются новые сорта люпина, в которых мутагенов практически нет.

В последнее время особое внимание обращают на мутагенность питьевой воды . Вода, используемая для питья, содержит небольшое количество органической примеси. При обеззараживании воды к ней добавляют хлор. В результате реакции хлора с органическими веществами образуются хлорорганические соединения, обладающие мутагенной активностью (например, тригалометаны).

Мутагенным действием обладают так же лекарства, являющиеся необходимым компонентом нашей среды обитания - фармакологические мутагены . Большое распространение в лечебной практике получили антибиотики. Однако тетрациклин, левомицитин, биомицин, стрептомицин обладают сильными мутагенными свойствами, т.к. связываясь с молекулой ДНК, вызывают репрессию генов и процесс биосинтеза белка. Но даже антибиотики со слабыми мутагенными свойствами могут принести значительный вред при длительном употреблении, как при этом возникает суммарный мутагенный эффект. Некоторые лекарственные вещества сами не являются мутагенами, но мутагенами становятся продукты их метаболизма.

Наиболее выраженным мутагенным действием обладают цитостатики и антиметаболиты , используемые для лечения злокачественных новообразований и как иммунодепрессанты. Многие цитостатики вызывают зависимое от дозы повышение частоты хромосомных аберраций и сестринских хроматидных обменов в лимфоцитах человека in vitro и in vivo. Даже у медицинского персонала онкологических отделений, не соблюдающего мер предосторожности при расфасовке цитостатиков, может быть небольшой мутагенный риск. Наибольшую группу цитостатиков с мутагенным действием составляют препараты алкилирующего действия (производные этиленимина, дихлордиэтиламина, нитрозомочевины). Они непосредственно повреждают ДНК в процессе репликации. Некоторые из них (тиофосфамид, дегранол и др.) оказывают прямое мутагенное действие, для других (циклофосфамид) требуется метаболическая активация.

Противоопухолевые антибиотики (актиномицин О, адриамицин) индуцируют хромосомные аберрации в клетках человека в зависимости от дозы. Механизм мутагенного действия некоторых из них связан с внедрением их в ДНК в процессе синтеза.

Цитостатические препараты, действующие как ингибиторы веретена (винбластин и винкристин), вызывают анеуплоидию и полиплоидию чаще, чем хромосомные аберрации. Четкой дозовой зависимости для этих препаратов не установлено. Несмотря на мутагенный эффект, эти препараты широко применяются в лечебной практике по жизненным показаниям. Поскольку большинство пациентов, применяющие их, не имеют потомства, генетический риск от этих препаратов для будущих поколений небольшой.

Многие лекарства вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, используемых для лечения, но не показывают четкой дозовой зависимости. Эти препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные аберрации у «контактирующих» с ними индивидов. В эту группу относят противосудорожные препараты (барбитураты), психотропные, гормональные (эстрадиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза, противовоспалительные средства (бутадион, ацетилсалициловая кислота, амидопирин). Например, ацетилсалициловая кислота (аспирин) и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней.

Иногда более тщательная проверка снимает «мутагенное клеймо» с препарата, как это произошло с изониазидом и диэтиламидом лизергиновой кислоты.

Существует группа препаратов, обладающих слабым мутагенным эффектом. Механизмы их действия на хромосомы неясны. Не исключается опосредованное действие через изменение метаболизма каких-то соединений, являющихся ускорителями спонтанного мутагенеза. К таким слабым мутагенам относят метилксантины (кофеин, теобромин), психотропные средства (галоперидол), бактерицидные и дезинфицирующие средства (трипофлавин, этиленоксид, левамизол, фуросемид). Широкое применение этих лекарств требует тщательного наблюдения за их генетическими эффектами не только у больных, но и медицинского персонала, использующего препараты для дезинфекции, стерилизации, наркоза.

Известна роль алкоголя в возникновении рака рта, глотки и носоглотки. Процент возникновения рака этой локализации обычно высокий у содержателей баров, официантов и всех работающих с алкоголем. Однако остается не ясным - сам ли алкоголь провоцировал возникновение опухолей или это были другие компоненты алкогольных напитков. Доказанным является факт, что у пьющих и курящих лиц риск заболеть на 50 % больше, чем у только пьющих или только курящих. Это подтверждается многочисленными исследованиями, что алкоголь усиливает мутагенную и канцерогенную опасность различных соединений. До сих пор имеются противоречивые данные по поводу мутагенности кофеина. Исследователи согласны в одном, большие дозы кофеина обладают мутагенным и канцерогенным действием.

Установлено, что большинство коммерческих красителей волос имеют значительный мутагенный потенциал. Опасность усугубляется тем, что кожа головы представляет собой идеальную всасывающую поверхность. Поэтому при обесцвечивании волос, например, перекисью водорода, значительная часть этих мутагенов попадает в организм, индуцируя различные повреждения в генетическом аппарате клеток. Следовательно, женщинам детородного возраста лучше не использовать это чрезвычайно опасное соединение.

Загрязнение атмосферы квартиры химическими мутагенами может быть вызвано следующими факторами:

· мебель, лако-красочные, клеевые, отделочные и строительные материалы часто являются источником испарений канцерогенных веществ (фенола, формальдегида, радона). Так известным эффектом воздействия радона является рак легких.

· газовые плиты поставляют в атмосферу продукты неполного сгорания газа, возможна утечка газа.

· табачный дым представляет собой смесь газов и аэрозолей (углеводородов, спиртов, фенолов, никотина, угарного газа, аммиака, оксида азота, синильной кислоты, сероводорода, бензпирена, кадмия, мышьяка, хрома, формальдегида, радиоактивного полония и др.). Вызывает заболевания у «пассивных курильщиков».

· моющие и чистящие средства, в основе которых – поверхностно активные вещества (ПАВ), фосфаты, дезинфекционные средства (с содержанием формальдегида, соединений хлора и др.).

Какие меры могут быть предприняты для улучшения экологического качества жилища?

Ионизация воздуха повышает устойчивость организма к недостатку кислорода, холоду, физической нагрузке.

Достаточное освещение солнечным светом (за счет ориентации фасадов, плотности застройки и др.), оказывающим бактерицидное действие на микрофлору в помещении

Правильная организация спального места - не ближе 10 см от железобетонной стены и не ближе 2 м от кабельных подводок и 1,5 м от холодильника или телевизора.

На волне очередной порции любви и обожания к волшебным суперзверям встал вопрос, может ли человек обладать такими же суперспособностями, как персонаж комиксов. Или стать таким же неубиваемым, как Грэм, которому вообще всё пофиг (австралийский манекен человека, способный выжить в аварии). Оказалось - можно, и более того, такие люди есть. А самое интересное, что они в своем роде тоже мутанты.

Стальная косточка

Сломанная кость - это фантастический способ испортить себе несколько месяцев. Не нужно большого ума, чтобы сломать себе самое твердое вещество в человеческом теле, правда, только не если у тебя обнаружится крайне редкая мутация гена LRP5. Раньше репутация у гена была так себе, поскольку его недостаток приводил к снижению плотности костной ткани или остеопорозу. Однако недавно было обнаружено, что мутация может привести и к обратному эффекту. У одной семьи из Коннектикута с мутировавшим LRP5 кости настолько крепкие, что их практически невозможно сломать. Ясное дело, что у членов семьи таких проблем никогда не было. Их скелеты практически такие же прочные, как адамантий Россомахи. А может быть, они уже начали превращаться в Грэма, которому всё пофиг? Остается надеяться, что в один прекрасный день ученые смогут использовать мутаген для лечения болезни костей.

Легкоатлетическая ачивка

Во многом благодаря своей скорости, человек разумный сумел таки стать единоличным представителем своего вида на планете, сжив со свету кривоногих, неповоротливых увальней неандертальцев. Ноги у нас длинные, иногда красивые, а организм устроен так, что мы единственные из всех живых существ можем бежать в течение долгого времени подряд. Никто - ни гепард, ни лошадь - марафонским бегом заниматься не могут. Однако есть люди, которые совершенно точно бегают лучше большинства землян. Речь не о чернокожих грабителях из неблагополучных районов и кенийских бегунах, а обо всех.

И дело тут не только в стероидах и тренировках, а в гене ACTN3, который присутствует в организме каждого человека. Иногда он мутирует, в результате чего производится весьма интересное вещество - белок Альфа-актинин-3, который отвечает за контроль быстро сокращающихся мышечных волокон. Увеличение количества белка приведет к взрывным всплескам мышечной силы, которые гарантируют максимальную производительность во всех видах спорта, особенно в беге. Интересно, что мутаген представлен в двух видах. И в обоих случаях это одинаково сильно влияет на мышечные сокращения.

Невосприимчивость к ядам

Когда в организм любым путем попадает яд, то во многих случаях приходится готовить гроб, а не капельницу. Попал в твое нутро цианид или рицин - покорчишься немного и , выглядя совершенно неприлично.

Яды окружают нас всюду, так что не нужно искать своего Сальери, который подсыпет тебе порошок. Высокое содержание токсинов хоть в контрафактной бутылке водки, хоть в горном роднике делает тебя похожим на Ильича в нынешнем его состоянии.

Но на протяжении тысячелетий жители Сан-Антонио-де-Лос-Кобрес в Аргентине пили горную воду, в которой содержание мышьяка превышало безопасный уровень в 80 раз. Удивительно, что Сан-Антонио-де-Лос-Кобрес - это всё еще населенный пункт. Жителям по барабану на ежедневное экстремальное воздействие смертоносного металла. Это всё из-за отточенного тысячелетиями гена, который не позволил жителям стать жертвами естественного отбора. Имя ему AS3MT или южно-американский спаситель. Его владельцы могут есть мышьяк ложками, и им ничего не будет. Подсчитано, что в общей сложности в настоящее время только 6000 человек имеют этот ген.

Для тех, кто не спит

Тяжела жизнь супергероя. Работы выше крыши, постоянно приходится иметь дело с какими-то больными на голову людьми, утром - эпичная битва со злодеем, ночью - дежурство, и в результате совершенно не остается времени для сна.

Генов, участвующих в процессе сна, много и все они невероятно сложные. Однако один из них выделяется - DEC2, который регулирует количество сна, в котором мы нуждаемся каждую ночь. Большинству из нас требуется целых восемь часов, а то и больше. Однако 5% населения мутировавший ген позволяет высыпаться за жалкие 4-6 часов каждую ночь. Простые смертные начнут испытывать негативные последствия спустя всего несколько дней подобной ночевки, а эти мутанты живут, совершенно не беспокоясь. Исследователи надеются выудить этот ген и с его помощью облегчить жизнь военным и полиции.

Волшебная электростойкость

Электричество забрало в Вальхаллу немало достойных мужей. Коварная вещь, без которой мы как слепые котята. Однако вся проблема в том, что мы не всегда воспринимаем его всерьез. А потом бац - и тебя поджаривает вольтами, буквально испепеляя все твои внутренние органы. Однако сербу Славише Пайкичу этого не понять. У парня уникальный генетический состав, который делает его практически неуязвимым к электричеству. Обычный человек покрыт миллионами потовых желез, которые, как правило, являются отличным проводником для электричества. Но из-за редкого генетического заболевания у Славиши их нет. Поэтому электричество не имеет возможности проникнуть в его тело и скользит по нему, не причиняя вреда. За это его и прозвали Биба-электричество.

Сам Славиша рассказывает, что может быть не только проводником энергии, но и, как бы это ни звучало невероятно, источником энергии. А вообще, есть в этом что-то символическое - что такие фокусы с электричеством показывает земляк великого Теслы.

Ген рок-звезды

Рок-звездой уготовано быть не каждому. Настоящий творец постоянно подвергает себя излишествам рок-н-ролльной жизни. Поэтому не каждый способен выдержать декалитры алкоголя и тонны наркотиков. Поэтому слабаки вроде и Хендрикса умирали в 27, а настоящие атланты выдерживали даже тогда, когда их ангелы-хранители разводили руками и начинали звонить в похоронное бюро. Даже Сатана, поразившись их стойкости, махнул на них рукой и перестал их ждать у себя в царстве для потрясающего рок-концерта.

Такие титаны, как почивший Лемми, бухали долго и до последнего. Килмистер, узнав про свой страшный диагноз, завязал с виски и бухал исключительно водку, но в двойном размере, потому что она вкусная и полезная. Скончавшийся на днях единственный адекватный рокер Константин Ступин шел к этому не менее целенаправленно, но в условиях отечественных реалий и отсидок сошел с дистанции быстрее.

А Оззи Осборн… он должен был умереть как минимум раз 578484867, но ему повезло, потому что он от природы мутант. Супермутант с суперспособностью - он бессмертен. Суть в том, что в его организме полно мутировавших генов. Не один, а несколько. Большинство из них работают в одной сфере - расщепляют алкоголь и другие химические вещества, которых за годы героиново-спидовых диет было немало. Например, мутация гена ADH4 дала ему повышенное содержание белков, которое позволяет алкоголю поскорее выходить из организма. Так что природа буквально сама создала мегадельфина, ныряющего из бассейна с кислотой в бассейн с морфием. Гениальный музыкант, чего уж там.

Способность жрать что попало

Если вдруг ты увидишь человека, который ест в овраге мопед «Карпаты», не спеши обзывать его придурком - может быть, человек просто голодный. Вот был же Мишель Лотито, который за свою жизнь сожрал самолет, телевизор, тележку, кровать и много-много всего. Глотая осколки стекла и металла, он не корчился в агонии, а спокойно шел в туалет. Обычного человека раскурочило бы изнутри, а ему было вкусно и сытно. Считается, что талант Лотито был результатом весьма специфических генетических дефектов. Он родился с невероятно толстой подкладкой в желудке и кишечнике, его пищеварительная система была достаточно прочной, чтобы не обращать внимание на осколки. Однако несколько глотков смазочного минерального масла он на всякий случай делал.

Как Мистер Фантастик

На тему нечеловеческой гибкости в свое время отменно высказались авторы «Фантастической четверки». Со временем пластичных людей стало так много, что многие стали воспринимать чрезмерную гуттаперчевость как что-то нереальное, как очередной проект поп-культуры. Однако есть люди, родившиеся с генетическим заболеванием, известным как синдром Марфана. Суть его в том, что сухожилия и связки у человека становятся гибкими как резина. Мутации в гене, ответственном за подготовку белка фибриллина-1, заставляют организм создавать соединительные ткани нечеловеческой гуттаперчевости. Для таких больных выворачивать себя руки и суставы, как Мистер Фантастик — это раз плюнуть. Однако на этом веселье заканчивается. У больных развиваются неестественно длинные конечности и увечья на лицах, проблемы со скелетом, нервной системой и даже сердцем. Некоторые дефекты фатальны.

Огромная сила

Что такое суперсила? Это когда ты открываешь маме банку с огурцами или спасаешь город от злодея, разнося его на мелкие кирпичики. Такие герои вдохновляют не одно поколение, и каждый хоть раз мечтал стать таким же сильным и срывать крышки с банок и головы с преступных плеч. Для таких есть две новости: хорошая и плохая. Хорошая новость: такое в принципе возможно. Плохая новость: с этим даром нужно родиться. А ведь не так много счастливчиков, рождающихся с мутациями генов, ответственных за производство белка миостатина. Миостатин заставляет мышцы увеличиться в размере в два раза вместе с жировой прослойкой. Считается, что изучая эти мутагены, мы можем в один прекрасный день разработать лекарство для лечения мышечной дистрофии.

Боль. Гадостное ощущение различных диапазонов, которое легко получить и от которого не так просто избавиться. Фармацевтические компании зарабатывают миллиарды, предлагая способы избежать ее, но секрет истинной безболезненности скрыт в искаженных и очень редких генах. Ген SCN11A определяет количество натрия в клетках организма. Звучит не особенно впечатляюще, пока ты не поймешь, что нервные клетки используют натрий, чтобы послать болевой сигнал. Мутаген понижает уровень натрия, и нервным клеткам попросту не хватает сырья, чтобы отправить эти сигналы, что делает тело нечувствительным к боли. Только люди с таким, казалось бы, завидным умением, склонны к переломам костей и случайному членовредительству. Они, конечно, боли не чувствуют, но от сломанной ноги толку не особенно много. Тем не менее, их мутагены очень редки и ценны, так как они могут быть ключом к новым революционным обезболивающим препаратам.