Докторбиологических наук С. ЗАРУБИН.

Почемувзрывы атомных бомб в Хиросиме иНагасаки не привели кзначительному ростунаследственных отклонений? Больше всегомутагенов - веществ, повреждающихнаследственность, - мы"съедаем" с пищей Мыши, выросшие встерильной среде, лишеныиммунитета и беззащитны передмутагенами Табачныйдым усиливает работу гена,ответственного за повреждениенаследственного вещества клетки.

История открытияи исследования мутагенов - веществ,изменяющих наследственную природуклеток - очень похожа на историювзаимоотношений человека имикроорганизмов. Когда разработалиметоды обнаружения мутагенов,выяснилось, что они сопровождаютлюдей повсюду: образуются приприготовлении пищи, входят в составкосметических и лекарственныхсредств, препаратов бытовой химии,обрушиваются на нас на улице в видевыхлопных газов автомобилей ипромышленных выбросов, мыконтактируем с ними напроизводстве. А уж как возрастаетконцентрация мутагенов в случаяхаварий на химических комбинатахили атомных электростанциях,известно всем. Но после каждойаварии жизнь постепенно входит вколею. И даже ядерные бомбы,взорванные над Хиросимой иНагасаки, не привели к заметномуувеличению наследственных уродству населения Японии.

Вскоре после того,как Антони ван Левенгук изобрелмикроскоп, люди осознали: они живутв мире мельчайших живых существ -микробов. Только в одномчеловеческом организме их такмного, что на каждую клеткуприходится около десяти микробов.Среди них немало болезнетворных.Почему же человек не так уж частоболеет инфекционнымизаболеваниями? К счастью, у людейесть специальные механизмы,обеспечивающие защиту от микробов.Более того, выяснилось, что многиемикроорганизмы необходимы длянормальной жизни и успешногоразвития каждого человека.

Из чего жескладывается эта система защиты?

Все этозаставляет предположить, что ворганизме имеется особая системазащиты наследственности,препятствующая чрезмерномуувеличению частоты мутаций. Не будьее, жизнь на Земле давно бы угасла.

В каждом живомсуществе, от простейших дочеловека, работает особая системазащиты генов. Она осуществляется науровне клеток, организмов ипопуляций - природных сообществ.

Три уровнязащиты

Но прежде,чем начнется отсев, то есть вступитв действие "меч", организмвыставляет вперед "щит":системы, которые не дают мутагенампроникнуть в организм. Эти системызадерживают передвижение мутагенаи обезвреживают его до того, как онуспевает "добраться" домолекул наследственности (ДНК).

На клеточномуровне работает система"починки" повреждений в генах.На уровне организма"выбраковку" клеток с мутациейосуществляет иммунная система. Науровне популяции включается иноймеханизм: особи с мутациями чащевсего погибают, выживают лишь те,которые обладают какими-топреимуществами.

Первыми встречаютмутагены кожа или слизистыеоболочки. В зависимости от своейхимической структуры мутагенымогут "просачиваться" междуклетками кожи, проходить сквозьклетки глубокого слоя кожи -эпидермиса, потовые и сальныежелезы или через волосяныефолликулы. Поры кожи - специальныеканалы, через которые кожа дышит -мало участвуют в этом процессе, таккак их площадь очень невелика (10-3 м2).

Первый щит -кожа

Водорастворимыемутагены проходят через кожу струдом, жирорастворимые -сравнительно легко. Известно, чторастительные масла по-разномупроникают сквозь кожу: быстрее всех"просачивается" касторовое,потом подсолнечное, скипидарное,эвкалиптовое, грушевое, лимонное,сосновое, лавандовое, коричное и,наконец, масло перечной мяты. Еслимутагены растворяются в маслах илижирах, они минуют первый "щит"легче.

Уже в глубокихслоях кожи часть мутагенов оседает,задерживается - благодаря тому, чтоони соединяются с белками клетокэпидермиса или с клетками жировойткани. Такое связывание играетдвоякую роль: с одной стороны,продвижение мутагеновприостанавливается, и ихконцентрация в крови нарастает нестоль стремительно. Но с другойстороны, в коже создается депомутагенов, откуда они в течениедлительного времени могутпереходить в кровь. Некоторыезаболевания или стрессы приводят квнезапному выбросу из такого депобольшого количества мутагенов, итогда организм уже не в состояниипротивостоять ихмощному натиску.

По-разномуработает "пропускная система"и на разных участках кожи. В такназываемых активных точках, широкоиспользуемых в восточной медицинекак точки для иглоукалывания, - онанаибольшая. Попав в такую зону,мутагены гораздо легче проникают ворганизм.

Скоростьпрохождения веществ через кожузависит во многом от еефизиологического состояния.Проницаемость кожи резкоповышается при увеличениитемпературы, изменениикислотности, увлажнении, приоблучении, смазывании кожираздражающими препаратами,усиливающими кровоток.

Через дыхательныепути в организм поступают выбросыхимических и других промышленныхпредприятий, выхлопные газыавтомобилей, распыляемые надполями пестициды, табачный дым,бытовые препараты в виде аэрозолейи просто бытовая пыль. В нихсодержатся разного родагазообразные мутагены, которые ужев носу начинают взаимодействоватьсо слизистой оболочкой. Слизистаяоболочка носа хорошо снабжаетсякровью. Поэтому часть мутагеновпроникает в кровь сразу изслизистой, а часть их попадает влегкие и только оттуда - в кровь.

Второй щит -слизистая

Мутагены,растворяясь в слюне,взаимодействуют с ее компонентами.В некоторых случаях слюна человекаих обезвреживает, а в других -усиливает вредное действие.Всасывание мутагенов, так же как илекарственных препаратов, можетпроисходить и через слизистую рта.При этом концентрации препарата,эффективно влияющие на организм,оказываются меньшими, чем припоступлении из желудка иликишечника. Так, таблеткунитроглицерина при болях в сердцекладут под язык, а не глотают, чтобылекарство быстрее достигло цели.

Основные жеворота поступления в организмбольшинства мутагенов -желудочно-кишечный тракт. Остаткипестицидов, которыми обрабатывалисельскохозяйственные растения,токсины грибков, развивающиеся напищевых продуктах, вещества,образующиеся при тепловойобработке, соли тяжелых металлов -все это попадает в организм вместес пищей.

Когда мутагенпопадает в желудок, с ним начинаютвзаимодействовать желудочный сок,ферменты панкреатического икишечного сока, а также желчь. Желчьс нормальным соотношением желчныхкислот обладает антимутагеннымдействием, а вот изменениесоотношения содержащихся в нейкислот зачастую усиливает вред отмутагенов. Различия в составе желчиу разных людей - одно из объяснений,почему мы по-разному реагируем назагрязнение окружающей среды: уодних желчь обезвреживаетмутагены, у других, наоборот,облегчает их губительное действие.

Спасительныебактерии

Отсутствиеестественной микрофлорысказывается уже на развитииживотных, но не только.Безмикробные крысы беззащитны иперед мутагенами: вместо того,чтобы избавляться от вредныхвеществ в организме, животныенакапливают их. Исследователиобнаружили, что обычные крысывыделяют продукты обмена веществвместе с мутагенами, а безмикробныекрысы - только безвредные вещества.

Бактериальнаяфлора кишечника также активизируетодни и обезвреживает другиемутагены. Это стало ясно, когдаученые исследовали искусственнополученных в лабораториибезмикробных животных. Такиеживотные рождаются с помощьюкесарева сечения, чтобы непроисходило зараженияматеринскими микробами во времяпрохождения плода по родовым путям.Сразу послерождения детенышей помещают встрого стерильные условия, где онии живут в дальнейшем. Животных поятстерильной водой и кормятстерильной пищей. Они получают всенеобходимое для жизни иполноценного развития, но лишенымикробов. В результате вырастаютслабые, нежизнеспособные существа.Многие системы организма у нихнедоразвиты.

Кровеносная илимфатическая системы служат той"судоходной рекой", по котороймутагены доставляются к клеткаморганов и тканей. Во времяпередвижения вредные веществаактивно соединяются с веществамикрови, чаще всего с белками -альбуминами. В результатеконцентрация мутагена в кровиснижается. Но соединяясь сальбуминами, мутаген защищает себяот разрушения, и иногда в такой"связке" он быстрее проходитчерез оболочку внутрь клетки.Преодолев плазматическую мембрануклетки, мутаген оказывается вжидкой среде - цитоплазме, гдевступает вразличные химические реакции,которые приводят к снижению либо кповышению его активности.

Покровеносному руслу

Цитохромы Р-450играют важную роль в обмене многихлекарственных препаратов,мутагенов и канцерогенов. Иногдапродукты превращения таких веществв организме оказываются болеетоксичными, чем исходные продукты.

Дело в том, чтомногие химические соединенияпоступают в организм человека ввиде инертных веществ,промутагенов. Но под влияниемособых ферментов клетки происходитих активизация и превращение вактивные мутагены. Ферменты,получившие название цитохромовР-450, осуществляют превращениепромутагенов в очень активныесоединения, которые обладаютспособностью взаимодействовать сбелками и нуклеиновыми кислотамиклетки и повреждать их.

Внутри ядра

Активностьцитохромов Р-450, как и всех другихферментных систем организма,регулируют гены, но активностьферментов зависит и от условийжизни. Большую роль играют курение,алкоголизм и другие токсикомании, атакже то, какими косметическими илекарственными препаратамипользуется человек. Многиевещества не только сами по себевызывают мутации, но и определяют"поведение" мутагенов вокружении других химическихсоединений. Например, табачный дымусиливает активность одного изгенов цитохрома Р-45 Афенобарбитал, входящий в составмногих лекарственных препаратов,влияет на сам цитохром Р-45 Широкоприменяемые в современной медицинелекарства, влияющие на уровеньвнутриклеточного кальция(например, верапамил), такжеизменяют чувствительностьчеловека к мутагенам, активизируяцитохромы Р-45

Особые ферментынемедленно вырезают поврежденныйучасток, а на образовавшуюся брешьставят "заплатку". Такаявнутриклеточная "операция"сопровождается срочным синтезомДНК, поставляющим материал длязаплатки. У разных людей системарепарации работает с неодинаковойэффективностью, что определяетсяспециальными генами. Некоторыелюди, например, страдаютнаследственными заболеваниями,связанными с дефектами в системерепарации ДНК. Наиболее известноесреди них - пигментная ксеродерма. Убольных повышена чувствительностьк ультрафиолетовому излучению: приизбытке солнечных лучей быстропоявляются ожоги, приводящие кразвитию рака кожи.

Мутагенстановится по-настоящему опасендля организма после того, как онпроник в ядро клетки, где хранитсяее наследственное вещество. Саммутаген, активные продукты егоразрушения или возникшие под еговлиянием свободные радикалыначинают повреждать ядерныеструктуры - как непосредственноДНК, так и "обслуживающие" еебелки. Продоложиваналогию, мы можем сравнить мутагенсо стрелой, которая наконецдостигла цели и пробила брешь вдоспехах. Но еще не все потеряно -при повреждении ДНК автоматическизапускается служба ее защиты, такназываемая система репарации.

Исследованиядоктора биологических наук Е. Ю.Москалевой с соавторамиподтвердили, что пациенты своспалительными заболеваниями,получавшие антибиотики, обладаютповышенной чувствительностью комногим химическим мутагенам, тоесть составляют группу риска.

Не так давнодоктор биологических наук Н. В.Умнова с соавторами показала, что улюдей с хроническимивоспалительными заболеваниямилегких в иммунных клетках кровиуровень репарации ДНК также снижен.Это свидетельствует об ослаблениисистемы защиты наследственности.Если такие люди лечатсяантибиотиками, то число мутаций вих клетках возрастает.

Завершив свойпуть внутри организма, мутагенывыделяются с каловыми массами или смочой. Некоторые продуктынеобратимо связываются смутагенами в кишечнике и не дают имвсасываться в кровь. К такимпродуктам относят отруби (вособенности кукурузные) иразнообразные пищевые волокна,содержащиеся в капусте, моркови,свекле и других овощах. Онисущественно ослабляют действиемногих мутагенов.

На скоростьрепарации у человека влияютнеионизирующие и ионизирующиеизлучения, химическое загрязнениеокружающей среды, а также состояниеего иммунитета и тесновзаимосвязанной с ним гормональнойсистемыгипоталамус-гипофиз-надпочечники.И, конечно, состояние его психики.Поэтому-то люди, имеющие различнуюнаследственность и живущие вразличных условиях, по-разномуреагируют на одинаковуюконцентрацию загрязняющих веществ.

Иммуннаясистема и мутагены

С мочойвыделяются водорастворимыепродукты обмена. Если у человеканарушена выделительная функцияпочек, то это замедляет выделениемутагенных продуктов, что делаетего более уязвимым. В этом случаемогут помочь мочегонные средства,которые действуют в качествеантимутагенов и очищают организм.

Установлено, что улюдей с резко сниженнымиммунитетом, например у больныхспидом, повышается частота мутаций.

Иммунная системапо-разному взаимодействует сдругими системами, вовлеченными впревращения мутагенов внутриорганизма. Так, повышениеактивности цитохромов Р-450 приводитк снижению иммунитета. У людей сослабленным иммунитетом действиемутагенов приводит к выбросуактивных веществ - свободных радикалов,которые одновременно способствуютвозникновению новых мутаций иснижают иммунитет. Порочный кругзамыкается. Поэтому люди спониженной активностью иммуннойсистемы входят и в группу риска почувствительности к мутагенам.

Лавинообразномунарастанию мутаций в условияххимического загрязненияпротивостоит механизм, открытыйотечественными учеными доктороммедицинских наук И. Е. Ковалевым икандидатом медицинских наук О. Ю.Полевой. Ученые установили:загрязнение организма, с однойстороны, усиливает активностьсистемы цитохрома Р-450, а с другой -"запускает" выработкусвободных радикалов. Однако, когдаопределенный уровень концентрациисвободных радикалов уже достигнут,они начинают повреждать различные"детали" клетки, в том числе ите, которые ответственны завыработку цитохромов Р-45 Врезультате активность цитохромовпадает, и выработка свободныхрадикалов уменьшается, всевозвращается на круги своя.

СПИД - наиболеегрозная и поэтому наиболееизвестная форма иммунодефицита,которая, к счастью, покавстречается еще довольно редко.Другие же формы иммунодефицитасвязаны с загрязнением окружающейсреды ионизирующими инеионизирующими излучениями, атакже с разнообразными химическимимутагенами. В журналистских кругахвозникло даже такое понятие, как"химический СПИД".



Какизвестно, главная роль в регуляциивсех функций организма принадлежитнервной системе. Поэтому логичнопредположить, что и она влияет наактивность процессов мутагенеза.Это подтверждается исследованиямидоктора медицинских наук А. Д.Дурнева и его коллег, которыеизучали антимутагенное действиенекоторых транквилизаторов.Оказалось, что у детей, которые помедицинскимпоказаниям принимали сильныймутаген - диоксидин, успокаивающиепрепараты существенно уменьшалипоявление мутаций.Транквилизаторы, по мнению ученых,снижают уровень свободныхрадикалов в организме. Однако влаборатории доктора медицинскихнаук Ю. А. Ревазовой наблюдалидругую закономерность: умеренныйстресс у экспериментальныхживотных снижал частоту мутаций.Так что зависимость мутаций отстресса не так проста, как кажетсяна первый взгляд.

Мутаген можетвызвать мутации как в клеткахмакроорганизма, так и в клеткахмикроорганизмов. Микроорганизмы жесвоей жизнедеятельностью такизменяют иммунологические иобменные процессы вмакроорганизме, что этосущественно сказывается напроцессах мутагенеза. Всевзаимосвязано, все организовано вединую стройную систему. Еслирассматривать человеческийорганизм как маленькую вселенную,то вспоминаются слова Т. Элиота:"Не тронь цветок, чтоб не качнутьзвезду и не обрушитьмирозданье..."

В современнойлитературе все чаще употребляюттермин "экология человека",правда, вкладывают в него различныйсмысл. На наш взгляд, чрезвычайноважно рассматривать человека какпостоянно существующее сообществомакроорганизма с населяющими егомикроорганизмами, тесновзаимодействующее с окружающейсредой. Мутагены, влияющие начеловека, каким-то образом изменяюти живущие внутри негомикроорганизмы. А от этого влияниявоздействие мутагена тоже можетусиливаться и ослабляться.

В начале ХХ векамногие генетики стали высказыватьпредположения о том, что можноискусственно вызывать изменения внаследственном аппарате - мутации.Американский ученый Меллер,удостоенный Нобелевской премии в1937 году, показал, что рентгеновскоеизлучение увеличивает частотумутаций у плодовой мушки дрозофилы.В сороковые годы И. А. Рапопорт внашей стране и Ш. Ауэрбах вВеликобритании открыли, чтомутагенным действием обладают имногие химические соединения.


И з истории мутагенов

Мутации всоматических клетках могут бытьуничтожены иммунными силамиорганизма или с помощью"клеточного самоубийства",апоптоза (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " №12, 1996 г.). Но иногда такие мутациисохраняются, что приводит либо кпоявлению мозаицизма (например, учеловека один глаз голубой, адругой карий), либо к развитиюопухолей. Такие мутации играютважную роль в жизни одной особи, нобезразличны для потомков.

Известно, чтомутации могут возникать как вполовых клетках, так и в клеткахтела - соматических. Значимостьсоматических и половых мутаций дляорганизма и его потомков различна.



Напротив, мутация,возникшая в половой клетке, какправило, проходит бесследно для еевладельца. Но она может привести кбесплодию или врожденным уродствами сокращению продолжительностижизни его потомков.

К АК ОБЕЗВРЕДИТЬМУТАГЕНЫ

Вашездоровье

Ешьте большекапусты, зелени, круп, хлеба сотрубями.

Употребляйтебольше натуральных продуктов,избегайте мясных консервов,копченостей, сладостей, соков игазированной воды с синтетическимикрасителями.

Если у вас не впорядке печень, регулярно пейтежелчегонные сборы.

Если у вас естьпризнаки дисбактериоза, принимайтебифидумбактерин, лактобактерин идругие препараты с "полезными"бактериями. Они обеспечат вамнадежную защиту от мутагенов.

Не откладывайте в"долгий ящик" лечениехронических воспалительныхзаболеваний, это ослабляет вашиммунитет и открывает дорогумутагенам.

Поменьшеупотребляйте бытовой химии. Смоющими средствами работайте вперчатках.


Словарик

Не принимайте безсовета с врачом незнакомыелекарственные препараты, особенноантибиотики.

Антимутагены -вещества, подавляющие действиемутагенов.

Мутагены -химические вещества, вызывающиеизменения в наследственномвеществе (мутации).

Промутагены -неактивные вещества, которые врезультате химических реакций ворганизме могут превратиться вмутагены.

Мутагенез -процесс появления мутаций.

Геном -совокупность всех генов организма.

Репарация -исправление повреждений внаследственном веществе.



Ядро -клеточная структура, в которойхранится наследственное вещество.