канцерогенные вещества в окружающей среде

Содержание
стр.
1.Введение…………………………………………………………….
2.История изучения канцерогенных веществ……………………..
3.Классификация……………………………………………………..
4.Распространение канцерогенных веществ в окружающей среде
5.Нитрозоамины и нитрозоамиды…………………………………..
6.Полицикличе¬ские ароматические углеводороды ……………
7.Общая характеристика действия………………………………….
8.Методы определения……………………………………………….
9.Заключение………………………………………………………….
10.Литература…………………………………………………………..

канцерогенные вещества в окружающей среде

По значению для человека канцерогенные вещества разделяют на четыре группы. В пер­вую группу относят около двадцати канцерогенных веществ, онкогенное действие которых на человека доказано. Среди них бензидин, 2-нафтиламин, 4-амино-дифенил, вызывающие при попада­нии в организм в дозах, превышаю­щих предельно допустимые, рак мо­чевого пузыря. Различные опухоли также вызывают винилхлорид, сое­динения мышьяка, хрома, никеля, некоторые виды асбеста и др. Особенно сильной канцерогенной активностью оотличаются вещества из группы нитрозосоединений – нитрозоамины и нитрозоамиды.
Во вто­рую группу входят потенциально онкогенные для человека канцерогенные вещества, вызывающие в большом проценте случаев при разных путях введения опухоли у нескольких видов лабораторных жи­вотных. К ним относят многиевеще­ства преимущественно из групп полициклических ароматических углеводородов, азосоединений и флуоренов.
Третью группу составляют многие сотни веществ, проявивших сравнительно слабую онкогенную активность в экс­периментах на лабораторных животных, т. е. вызвавших опухоли в небольшом проценте случаев (до 30%) и в более поздние сроки.
В четвертую груп­пу входят вещества, онкогенное действие которых вызывает сомнение в связи с недостаточными или про­тиворечивыми экспериментальными данными.
Распространение канцерогенных веществ в окружающей среде
Канцерогенные вещества в окружающей человека среде могут иметь естественное и искусственное происхождение. Известны канцерогенные вещества естест­венного происхождения такие, как, например, продукты жизнедеятельности некоторых грибков — микотоксины, в частности афлатоксины, фузариотоксины, а также пиролизидиновые ал­калоиды крестовника. Была пока­зана возможность образования бензпирена в результате вулканической деятельности и обнаружено его при­сутствие в лаве, пепле, вулканиче­ской грязи, а также пробах почвы, воды и растительности в зоне вулка­нов Камчатки, Сахалина и Куриль­ских о-вов. Бензпирен обнаружен также в глубоких слоях почвы в зоне вечной мерзлоты. Другим источни­ком канцерогенных веществ естественного происхож­дения может быть синтез ПАУ, в частности бензпирена, растениями, например, при прорастании семян в усло­виях добавления к питательной среде веществ, содержащих углерод (аце­тата или фосфата).
Основными источниками канцерогенных веществ ис­кусственного происхождения в окру­жающей среде являются выбросы промышленных предприятий (главным образом нефте- и углеперерабатывающей, коксохимической, металлургической промышленности), отопительных си­стем и выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Индикато­ром присутствия в окружающей сре­де ПАУ считают бензпирен, который обнаружен в значительном количе­стве в смолах, пеках, дымах, вы­хлопных газах и вместе с ними в твердых частичках или капельках аэрозолей поступает в атмосферу. Частичное его разрушение происхо­дит под влиянием ультрафиолетовых лучей и озона, часть рассеивается, часть оседает на землю. В почве, особенно индустриальных районов, об­наруживают значительные концент­рации ПАУ. При этом в районах ста­рой застройки или давно существую­щих промышленных предприятий они выше, что свидетельствует о воз­можности накопления канцерогенных веществ в окру­жающей среде. Бензпирен в почве переходит в нижние слои, при этом количество его постепенно умень­шается. Под действием неспецифи­ческих оксидаз почвенных бакте­рий наблюдается разрушение канцерогенных веществ, что ведет к самоочищению почвы. При значительном загрязнении поч­вы ПАУ возрастает их количество в овощах, картофеле, капусте и других сельскохозяйственных культурах.
В результате седиментации из ат­мосферы, перехода из почвы и со сточными водами предприятий, лив­невыми стоками городов и отрабо­танными газами моторных судов ПАУ и другие канцерогенные вещества попадают в во­доемы. Моря и реки загрязняются также нефтью и продуктами ее пере­работки, содержащими канцерогенные вещества. Онкогенные вещества накапливаются в ви­де своеобразной пленки в поверх­ностном слое, а также в организмах рыб и моллюсков, планктоне, пере­носятся на дальние расстояния и, так же как и в почве, могут разру­шаться под влиянием физико-химтческих фак­торов и микроорганизмов.
Нитрозоамины и нитрозоамиды
Эти соединения используются в промышленности в качестве исходных продуктов при производстве некоторых видов топли­ва как антиоксиданты, растворите­ли и др.
Онкогенное действие 14-нитрозо-диметиламина (диметилнитрозамин) на печень крыс было установле­но в 1956 г. Маги и Барнсом. В 1964 г. Эндер и соавторы сообщили о наличии в рыбной муке, обработан­ной селитрой, нитрозодиметиламина (НДМА), вызвавшего массо­вую гибель овец. Позднее летучие нитрозоамины были обнаружены в различных пищевых продуктах. В дальнейшем НДМА были найдены в 10—30% изученных проб соленых и копче­ных мясных и рыбных продуктов в концентрации до 10 мкг/кг. Ку­линарная обработка некоторых пище­вых продуктов может способство­вать увеличению в них количества этих веществ. Нитрозосоединения на­ходят в воздухе некоторых производст­венных помещений, в табачном ды­ме, а также в желудочном содержи­мом, крови и моче.
Многие нитрозоамины и нитрозо­амиды после введения беременным животным могут вызывать опухоли у потомства, что объясняют их транс­плацентарным действием.
Важной особенностью этих ве­ществ является способность обра­зовываться в окружающей среде и в организме в результате нитрозации из нитритов и окислов азота, вто­ричных и третичных аминов или амидов (мочевины, карбамата, гуанидина и др.). Например, при копчении трес­ки дымом от костра из дров в ней по­является очень большое количество нитросоединений, тогда .как этого не происходит в случае бездымного копчения трески с помощью коптильной жидкости. Ана­логична связь содержания нитросоединений в пиве с технологией приготовления солода. Характерной особенностью нитросоединений явля­ется их способность довольно легко возникать (в том числе и в желудочно-кишечном тракте животных и чело­века) из их предшественников. Одной группой предшественников нитросоединений являют­ся нитрозирующие агенты: окислы азо­та, нитриты. Они во все больших ко­личествах поступают в окружающую среду, например, с удобрениями, вслед­ствие многих технологических процес­сов. Защита окружающей среды от поступления в нее (а также в техноло­гические процессы) чрезмерных коли­честв нитрозирующих агентов является одним из средств профилактики воз­действия на людей канцерогенных нитросоединений. Другой группой прешественников нитросоединений являются источники аминов. В этой роли выступают иногда лекарственные препараты. Сокращение контакта лю­дей с этими агентами является другим путем профилактики действия канце­рогенных нитросоединений. Наконец, важным про­филактическим средством может слу­жить усовершенствование технологиче­ских процессов.
Нитрозации могут способствовать микроорганизмы по­лости рта, желудка (особенно при повышенной рН), обладающие нит­рат-редуктазной активностью. Для уменьшения образования нитрозо­аминов и нитрозоамидов в организ­ме следует ограничивать поступле­ние с пищей и водой нитратов, нитри­тов, а также нитрозирующихся ами­нов и амидов. Некоторые вещества, например, аскорбиновая и галловая кислоты, танин и ряд других, способствуют ингибиции процесса нитрозации.
Благодаря клинико-эпидемиологическим данным и экспериментально-он­кологическим исследованиям из произ­водства и применения в РФ были изъяты такие активные канцерогены, как 2-нафтиламин, 4-аминодифенил, отолидин, дихлорбензидин. Запрещено производство такого сильного канце­рогенного агента, как диметилами-ноазобензол, ограничено производство бензидина. Предложены новые техно­логические приемы, позволяющие ве­сти синтез без участия канцерогенных промежуточных продуктов.
Полицикличе­ские ароматические углеводороды
Среди химических канцерогенов гло­бальной распространенностью в окру­жающей человека среде особенно выде­ляются канцерогенные полицикличе­ские ароматические углеводороды (ПАУ). Они образуются при некоторых технологических операциях, связанных с термической переработкой органиче­ских материалов, а также при сжига­нии топлива в энергетических и отопи­тельных системах и в транспортных средствах. Они возникают и при сжи­гании топлива в технологических це­лях, например, при дымовом копчении мясных и рыбных пищевых продуктов, при сушке сырья, в частности зерна, разбавленными воздухом дымовыми газами и т. п. Хорошо известно присут­ствие бензапирена и других ПАУ в табачном дыме. В РФ при изучении распространенности ПАУ принято ограничиваться определением (в качестве индикаторного соединения) наиболее типичного представителя этой группы канцерогенов — бензапирена. Мно­гочисленные экспериментальные дан­ные, свидетельствующие о способности бензапирена переходить из сферы деятельности человека в окружающую природную среду (атмосферный воздух, почву, во­ду, растения) и снова возвращаться к человеку с растительными пищевыми продуктами, с продуктами животновод­ства, рыбной продукцией и даже с пи­тьевой водой, дали Л. М. Шабаду основание для выдвижения концепции «циркуляции канцерогенов в окружа­ющей среде».
Окружающая человека среда не ос­тается, однако, индифферентной в от­ношении канцерогенов, поступивших в нее из сферы производства. Она обла­дает способностью самоочищения от канцерогенных веществ. Бензапирен техногенного происхождения может частично разрушаться в воздухе под влиянием УФ-света и атмосферных разрядов при грозах, превращаться в неканцероген­ные метаболиты в организме живот­ных, разрушаться почвенными микро­организмами. Сейчас невозможно определить, какая часть поступающего в атмосферу бензапирена разрушается в ней. Известно лишь, что даже в летние месяцы в атмосфере городов, промышленных районов и ав­томагистралей этот канцероген присут­ствует, хотя и в меньших концетрациях, чем в осенне-зимний период. В то же время имеются убедительные дока­зательства того, что поступление бензапирена в организм человека по цепочке: атмо­сфера — растения — корма живот­ных — сельскохозяйственные живот­ные — пищевые продукты животновод­ства практически полностью прерыва­ется. В организме животных бензапирен разру­шается. Это достаточно наглядно ил­люстрируется работами, в которых ис­следовали мясо и другие продукты жи­вотноводства. Из этих данных следует важ­ный вывод, что присутствие бензапирена и дру­гих полициклических углеводородов в кормах сельскохозяйственных живот­ных не представляет канцерогенной опасности для человека. Несколько иначе обстоит дело с рыбой и рыбными пищевыми продуктами. Экспериментальные данные показывают, что поступающий с кормами в организм рыбы бензапирен также метаболизируется и в мышечной ткани не накапливается. В то же время имеются и данные, что рыба из загрязненных бензапиреном водоемов содержит этот канцероген.
Следовательно, рыба способна ак­кумулировать бензапирен даже из не очень сильно загрязненной этим канцероге­ном воды. По-видимому, это связано с прямой диффузией его в мышечную ткань, метаболические процессы в ко­торой очень замедлены. Существую­щая в настоящее время ПДК для во­ды водоемов этого не учитывает.
Очень не простым оказался вопрос о судьбе и степени опасности для че­ловека бензапирена, поступившего в почву. Оп­ределенный оптимизм породили работы, показавшие, что некоторые виды почвенных микро­организмов способны разрушать бензапирен. Однако оказа­лось, что полного самоочищения почвы не происходит. Почва практически всегда содержит некоторые количества бензапирена даже в случае отсутствия поблизо­сти промышленных источников этого канцерогена. В подавляющем боль­шинстве случаев в РФ фоновый уро­вень бензапирена в почве находится в пределах 1—5 мкг/кг и зависит от типа почвы. На­личие фонового уровня бензапирена в почве, растениях, и вероятно, в грунтовых во­дах водоемов, обусловлено, по-видимо­му, существованием в природе источ­ников этого канцерогена неантропогенного характера. Однако важно то, что вблизи источников выброса бензапирена в ат­мосферу содержание его в почве на весьма значительных пространствах может повышаться в тысячи и десятки тысяч раз по сравнению с фоновым. Имеются основания считать, что боль­шая насыщенность промышленными объектами сопровождается повышен­ной загрязненностью бензапиреном почвы даже в масштабах целых стран.
Не все еще выяснено в вопросе о возможности поступления бензапирена из поч­вы в растения и пищевые продукты ра­стительного происхождения. Твердо установлено, что в картофеле содержа­ние бензапирена находится в прямой связи с его концентрацией в почве при очень низ­кой ее загрязненности. В то же время в зерне злаковых и семенах некоторых масличных культур его содержание не зависит от такового в почве вплоть до очень высокой ее загрязненности в 300—400 мкг/кг. Таким образом, по крайней мере для некоторых случаев содержание бензапирена в пищевых растениях находится в прямой связи с уровнем его в почве. Это означает, что наслаи­вающиеся на природный фон загрязне­ния окружающей среды канцерогена­ми, происхождение которых связано с деятельностью человека, оказывают дополнительное канцерогенное воздей­ствие на людей.
В повседневной жизни человек под­вергается относительно небольшому по интенсивности, но многообразному влиянию канцерогенных и модифици­рующих канцерогенный эффект некан­церогенных факторов. При этом следу­ет иногда оправданно, по-видимому, рассматривать действие одного и того же канцерогена (например, бензапирен) в со­ставе различных продуктов в качест­ве отдельных канцерогенных факторов. Дело в том, что канцерогенный эффект бензапирена может широко варьировать в зави­симости от того, в каком продукте он находится.
Непропорционально высокая канце­рогенность смол из табачного дыма по сравнению с содержанием в них бензапирена является причиной того, что до сих пор нет единого мнения о том, чем обусловлено канцерогенное действие курения. Оно может быть связано как с влиянием других (кроме бензапирена) канцерогенов, возможно, присутствую­щих в табачном дыме, так и с тем, что в нем содержатся компоненты, способ­ные резко усиливать действие извест­ных канцерогенов. Кроме того, эпиде­миологически доказано, что потребле­ние алкоголя резко увеличивает часто­ту опухолей пищевода, обусловленных курением. Алкоголь выступает здесь в роли типичного мо­дифицирующего фактора.
Таким образом, многочисленность относительно слабых канцерогенных воздействий, влиянию которых подвер­гается человек в повседневной жизни, в сочетании с различными модифици­рующими факторами, создает опреде­ленные трудности в комплексной оцен­ке степени их канцерогенной опасно­сти для человека в данной конкретной обстановке. В связи с этим простой мониторинг канцерогенов в окружаю­щей среде становится не вполне доста­точным, хотя и важным элементом в программе профилактики действия на человека канцерогенных факторов ок­ружающей среды.
Общая характеристика действия
Онкогенными свойствами обладают канцерогенные вещества различного химического строения. Достаточно сравнительно незначи­тельных изменений в химическом строении канцерогенных веществ, чтобы устранить их онкогенное действие или изменить его силу и на­правленность. Так, окисление мно­гих ПАУ ослабляет их онкогенную активность, изменение деривата бензидина может превратить вещество, вызывающее рак мочевого пузыря, в вещество, индуцирующее опухоли печени, и т. д. Одно и то же онко­генное вещество может вызывать развитие опухолей различного вида и локализации. Например, бензпирен и другие ПАУ при подкожном введе­нии вызывают саркомы, а после на­несения на кожу — рак кожи и опу­холи других органов. С другой сто­роны, один и тот же вид опухоли может быть вызван различными канцерогенными веществами. Так, первичная опухоль печени мо­жет быть получена в эксперименте в результате действия аминоазосоединений , производных бензидина и некоторых нитрозосоединений, что свидетельствует об относительной специфичности дейст­вия канцерогенных веществ.
В действии различных канцерогенных веществ имеет­ся ряд общих черт. Так, злокачест­венные опухоли возникают не сразу после начала действия канцерогенных веществ, а лишь через, определенный срок, называе­мый латентным периодом. В среднем он равен примерно 1/5—1/7 наиболь­шей продолжительности жизни орга­низма, что составляет, например, для мыши 4—6 месяцев и 15—20 лет для че­ловека. При этом злокачественные опухоли развиваются, как правило, постепенно на фоне предшествующих предопухолевых изменений тканей.
Важной закономерностью действия канцерогенных веществ является зависимость онкогенного эффекта от дозы и от длитель­ности действия канцерогенных веществ. Чем дольше и в большем количестве действуют канцерогенные вещества, тем короче латентный период и злокачественнее индуцируемые ими опухоли. При снижении дозы и времени действия канцерогенных веществ уменьша­ется число возникающих опухолей и они появляются позднее. Накопле­ние канцерогенных веществ в тканях, например, при введе­нии их с адсорбентами, усиливает онкогенный эффект. Канцерогенные вещества обычно не вызывают воспалительной реакции, а иногда даже подавляют или извра­щают течение воспалительного про­цесса.
Процесс превращения канцерогенных веществ в ор­ганизме с образованием активных метаболитов называют активацией. Активации подвергаются предста­вители всех групп канцерогенных веществ за исключе­нием лишь немногих веществ, обла­дающих сильным алкилирующим действием и непосредственно дейст­вующих на клетки и ткани. В про­цессе активации все канцерогенные вещества приобрета­ют выраженные электрофильные свойства и способность взаимодейст­вовать с нуклеофильными центрами макромолекул клеток. ПАУ, как правило, превращаются в эпоксиды дигидродиолов, непосредственно свя­зывающиеся с протеинами, нуклеи­новыми кислотами и другими макромоле­кулами клетки. Азосоединения и флуорены образуют в процессе метаболизма N-оксисоединения, которые превраща­ются в карбоний-катион, связываю­щийся с определенными компонен­тами ткани печени. 2-нафтиламин в результате метаболизма в печени превращается в 2-амино-1-нафтол и, выделяясь с мочой, превращается в мочевом пузыре под влиянием фер­мента глюкуронидазы в канцерогенные вещества.
Различия в онкогенном действии объясняют особенностями метабо­лизма канцерогенных веществ в организме. Известно, например, что азосоединения, индуцирующие опу­холи печени у крыс и мышей, не вызывают их у морских свинок или пеструшек, а 2-нафтиламин и бензи­дин, вызывающие у человека и собаки опухоли мочевого пузыря, у крыс вызывают опухоли печени. Приве­денные факты показывают, что в реа­лизации онкогенного эффекта канцерогенных веществ— в онкогенезе— важную роль играют организм и особенности об­мена веществ.
Специфической онкогенной струк­туры, общей для всех канцерогенных веществ, не най­дено. Некоторые закономерности от­мечены в каждой группе; например, вве­дение в молекулу азосоединения групп, которые придают им растворимость в воде, как правило, лишает эти вещества онкогенной активности. Зависимость между онкогенной активностью и химическим строением ПАУ связывали с по­зициями 5,6 или 9,10 в структуре дибензантрацена. Пулльман придавал особое значение зоне «К» этой молекулы, которая благодаря высокой электронной плотности мо­жет связываться с компонентами клет­ки. Другие ученые придают большее значение зоне так называемого залива — сту­пеньке в фенантреновой группиров­ке молекулы канцерогенных веществ, состоящей из трех бензольных колец. Считают, что именно эта часть молекулы канцерогенных веществ входит в связь с ДНК клеток орга­низма.
Методы определения