и здоровье человека Г.А.Софронов Экосистемныеяды

Экотоксикология - междисциплинарное научное направление, связанное с токсическими эффектами химических веществ на живые организмы, преимущественно на популяции организмов и биоценозы, входящие в состав экосистем. Она изучает источники поступления вредных веществ в окружающую среду, их распространение в этой среде, действие на живые организмы. Человек, несомненно, является наивысшей ступенью в ряду биологических мишеней.

долгоживущие в окружающей среде химические вещества, включающиеся в биологические циклы обмена и трансформации веществ в экосистемах и негативно влияющие на отдельные виды, сообщества в целом и вызывающие стойкие изменения экосистемных характеристик. Экосистемные яды (экотоксиканты) -

СВОЙСТВА ЭКОТОКСИКАНТОВ Проникновение в организм через все известные пути поступления, включаятрансплацентарный и с молоком матери Миграция по пищевым цепям, накопление и длительная циркуляция в организме животных и человека Потенцированиебиологическойактивности даже условных патогеновВысокаятоксичность Накопление и сохранение в биотических и абиотических компонентах природной среды и перенос с этими среды и перенос с этими компонентами на значительные расстояния

Наиболее опасные стойкие органические загрязнители Нежелательные побочные продукты Полихлорированные дибензо-p-диоксины (ПХДД) Полихлорированные дибензо-p-диоксины (ПХДД) Полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) Полихлорированные дибензофураны (ПХДФ) Промышленные продукты Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Полихлорированные бифенилы (ПХБ) Гексахлорбензол Гексахлорбензол Пестициды Алдрин Алдрин Гептахлор Гептахлор Диэлдрин Диэлдрин Дихлордифенилтрихлорметан (ДДТ) Дихлордифенилтрихлорметан (ДДТ) Мирекс Мирекс Токсафен Токсафен Хлордан Хлордан Эндрин Эндрин

« Эти химические вещества сейчас широко известны как «экологические гормоны», потому что они вторгаются в сложные системы природных гормонов, которые регулируют половое развитие и другие процессы развития эмбриона – и разрушают их. Эти рукотворные вещества в самых минимальных количествах могут совершенно изменить природные биохимические процессы, определяющие пути развития, роста и поведения живых существ.» «…диоксин и диоксиноподобные соединения представляют наиболее опасную химическую угрозу для здоровья и биологической целостности человечества и окружающей среды.»

Активация диоксинового рецептораНачальные биохимические эффекты ДР - ТХДД -ЦИТОПЛАЗМА Цитозольный комплекс ДР с партнерными белками цДРК БТШ 90 Другие партнерные белки Активация белков цДРК Активация протеинкиназного фосфорилирования Инициация стрессового ответа Повышение уровня Са 2+ ЯДРО Ядерный комплекс ДР с партнерными белками яДРК Диоксинчувствительные элементы ДНК -5'-TT/GCGTGA/GA-3'- -3'-AAC/GCACT/CT-5'- ЯПДР Другие партнерные белки Изменение конфигурации ДНК Потеря нуклеосомной структуры хроматина Активация транскрипции генов ДР-локуса Повышение доступности промоторов других генов Подавление связывания других регуляторов транскрипции с ДНК

Специфические молекулярные и биохимические реакции запускают сложные каскады развития клеточных эффектов, которые включают нарушения пролиферации, дифференцировки и чувствительности клеток к физиологическим регуляторам их жизнедеятельности, дестабилизируют геном, активируя апоптоз и трансформацию. Начальные молекулярные, биохимические и клеточные эффекты диоксинов инициируют развитие последующих этапов патогенеза интоксикации и создают биологическую основу для формирования и создают биологическую основу для формирования разнообразных тканевых и системных последствий экспозиции.

ТХДДOO CL CL CL CL РегионыПлощадь, гаНаселениеПоражено, % V1CT V2CT V3CT V4CT

Регион разрушенной экосистемы первичного тропического леса Первичный тропический лес Первичный тропический лес

В качестве примеси «Оранжевый агент» содержал так называемые содержал так называемые диоксиноподобные соединения и среди них наиболее токсичный и среди них наиболее токсичный конгенер 2, 3, 7, 8 – ТХДД (диоксин) Суммарно над территорией Южного Вьетнама было распылено не менее было распылено не менее 170 кг диоксина

Расчеты показывают, что в годы войны загрязнение почвы диоксином загрязнение почвы диоксином могло составить порядка 50 нг/кг, что в 150 раз выше стандарта безопасности, принятого в РФ. Величина суточной нагрузки человека диоксином могла достигать могла достигать 4 мкг/кг массы тела Нормативы: Россия – 10 пг/кг, Россия – 10 пг/кг, США – 0,1 пг/кг, США – 0,1 пг/кг, ВОЗ – 2-4 пг/кг. ВОЗ – 2-4 пг/кг.

Почва и донные отложения 1,7 - 15,2 Продукты питания 2, ,9 Кровь человека (ОА+) 0,01 - 2,7 (ОА-) 0 - 0,006 Грудное молоко 0,9 СОДЕРЖАНИЕ ДИОКСИНОВ [(ТЭ - нг/кг (л)] В ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ (данные экспедиций г.г.)

Суммарное количество диоксинов в донных отложениях залива Ня Чанг ( Смуров А.В., 2003) ( Смуров А.В., 2003) пробы ПХДД + ПХДФ (нг/кг) в I-TEQ

Прибрежные сообщества коралловых рифов залива Ня Чанг Экосистемные изменения прибрежных сообществ залива Ня Чанг: Массовая гибель кораллов; Заиление дна; Диоксины в иле и донных гидробионтах.

ГРЭ 1 - ГРЭ 2 - ГРЭ 3 - ГРЭ 4 -- Соматическая патология

ГРЭ 1 - ГРЭ 2 - ГРЭ 3 - Медико-генетическая патология

Частота нарушений репродукции (на 1000 беременностей /родов), провинция Бинь Зыонг,

Встречаемость клеток с высокими показателями сестринских хроматидных обменов (СХО) при цитогенетическом анализе лимфоцитов in vitro

Встречаемость клеток с нарушениями ядерных структур у жителей деревнь с разной степенью загрязнения диоксинами I – Север Вьетнама (контроль) II – Юг Вьетнама (не обрабатывался ОА) III – Юг Вьетнама (обрабатывался ОА)

Встречаемость больных детей (%) в семьях ветеранов войны (г. Ханой, 2001) и спектр основных патологических проявлений

Частота встречаемости (%) ВМГВ у детей южного Вьетнама ( по данным 2003 г.) Паттерны ВМГВ Чань Ми Бинь Ми Треугольное лицо Треугольное лицо2,1 5,1 * Асимметрия лица Асимметрия лица2,7 5,3 * Зубы (гипоплазия эмали, тремы, макродонтия) Зубы (гипоплазия эмали, тремы, макродонтия)12,5 18,6 * Крупные суставы Крупные суставы0 4,8 * Рубцовые изменения Рубцовые изменения0,2 2,6 * Гипогонадизм Гипогонадизм4,9 8,5 * Лимфатические узлы Лимфатические узлы3,0 9,0 *

Эколого-генетические проявления диоксиновой патологии Повышенный уровень нестабильности генома (дестабилизация хромосомного аппарата, усиление апоптоза, накопление клеток с нарушениями); Изменение чувствительности клеток к воздействию сопутствующих, локальных факторов риска; Проявление индивидуальной (наследственной) предрасположенности, определяющей изменения гомеостаза; Повышение частоты нарушений репродукции и эмбриогенеза (ВМГВ); Связь повышенной частоты нарушений развития с генотипом (по системе метаболической активации и детоксикации ксенобиотиков).

Одно из концептуальных положений, следующих из полученных результатов, заключается в следующем: Диоксин, присутствующий в окружающей среде и модифицированный под ее влиянием, способен воздействовать на человеческий организм прямо, а также опосредованно через нарушенные им же экосистемы. Вследствие этого токсические эффекты диоксина в природной среде и в лабораторных условиях могут существенным образом отличаться.

30 За более чем 30-летний период не произошло естественного восстановления поврежденных наземных экосистем. У людей, пострадавших при распылении «Оранжевого агента» или длительно проживающих (более 10 лет) на загрязненных территориях, сформировались отдаленные последствия интоксикации диоксином - ДИОКСИНОВАЯ ПАТОЛОГИЯ

Диоксиновая патология - это совокупность патологических состояний от достаточно специфических проявлений в виде поражений кожных покровов (хлоракне), неходжкинской лимфомы, саркомы мягких тканей и др. до широкого спектра заболеваний различных органов и систем с достоверно установленной причинной связью с острым или хроническим воздействием диоксина.

Особенности экспозиции Уровень, продолжительность и условия экспозиции Биологические Биологические факторы факторы Гено- и фенотипические детерминанты хемобиокинетики и токсикодинамики. Компенсаторные и адаптационные реакции организма. Внешнесредовые Внешнесредовые факторы факторы Эффект-модифицирующие воздействия места проживания. Факторы риска и патогены. Временной Временной фактор фактор Динамические характеристики воздействий. Продолжительность развития эффектов. Факторы, участвующие в формировании диоксиновой патологии

В.И.Вернадский «Я думаю, что есть времена, когда без вреда для научного знания нельзя стоять в стороне от кипучих вопросов жизни. Особенно теперь, когда вопросы науки тесно связаны со всем мирозданием и даже с самой техникой жизни.»