Лекция 3. Законы экологии человека

Задачи экологии человека – законы экологии человека – повреждающие факторы – физические, химические и биологические мутагены – канцерогенез и тератогенез – мутации

Основной задачей экологии человека является изучение влияния окружающей среды на его здоровье, трудоспособность и на продолжительность жизни. При этом под окружающей средой следует понимать весь сложный комплекс природных, социальных, бытовых, производственных и других факторов.

Другой важной задачей экологии человека является разработка средств и способов, направленных на повышения сопротивляемости организма к возможным неблагоприятным влияниям окружающей среды, улучшение состояния здоровья физического развития, повышение работоспособности и ускорение восстановительных процессов после тех или иных нагрузок. Для решения этих задач необходимо соблюдение законов экологии человека, которые включают в себя:

· правильный образ жизни,

· рациональное питание,

· физические упражнения,

· закаливание,

· правильно организованный режим труда и отдыха,

· соблюдение правил личной гигиены и т.п.

В экологии человека наиболее важным фактором являются профилактические меры для предупреждения и охраны здоровья. Профилактика предназначена изучить все свойства внешней среды, способные оказать как положительное, так и отрицательное влияние на человека.

Можно обозначить следующие законы экологии человека.

1. Нарушение уровня здоровья людей (болезнь, нарушение и снижение резистентности иммунного статуса, адаптационно-компенсаторных возможностей организма), вызванное физическими, химическими, биологическими, психическими факторами, может возникнуть только при наличии трех движущих сил:

· источника вредности;

· факторов или механизмов воздействия или передачи этого загрязнителя;

· восприимчивого организма.

Этот закон постулирует обоснование гигиенических нормативов, таких, как ПДК, ПДУ, МДН. Пределы влияния факторов внешней среды, когда не происходят отрицательные сдвиги здоровья, относительно небольшие. В случае если концентрации и уровни воздействия нарушают механизмы адаптации, при воздействии факторов окружающей среды за пределами адаптационных возможностей, включаются механизмы компенсации, противодействующие возникновению и прогрессированию патологического процесса.

2. Закон отрицательного воздействия на окружающую среду деятельности людей. Независимо от своей воли и сознания, а в связи с физиологической, бытовой и производственной деятельностью, люди оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду, которое тем опаснее, чем ниже научно-технический уровень производства, культура населения и социальные условия жизни.

3. Закон отрицательного влияния на окружающую среду природных экстремальных явлений. Природная окружающая среда загрязняется не только под влиянием физиологической, бытовой и производственной деятельности людей, но и во время природных экстремальных явлений, катаклизмов, т.е. вспышек на Солнце, вулканической деятельности, землетрясений и т.д. А.П. Виноградов в 1938 г. создал и развил учение В.И. Вернадского о биогеохимических принципах – о биогеохимических провинциях, которые положены в основу мониторинга за заболеваниями природного происхождения, связанными с избытком или недостатком какого-то элемента на этой территории. Такие заболевания получили название «эндемические». Наиболее известные: эндемический зоб, флюороз (крапчатая болезнь зубов) и т.д.

4. Закон положительного влияния на окружающую среду человеческого общества. Закон положительного влияния природной окружающей среды на здоровье человека. Природные факторы (солнце, чистый воздух, вода, пища) положительно влияют на здоровье людей и способствуют его сохранению и укреплению при разумном использовании.

5. Закон отрицательного воздействия загрязненной (денатурированной) окружающей среды на здоровье человека. При контакте человека с окружающей средой, загрязненной физиологическими выделениями, бытовыми и технологическими загрязнителями в количествах, превышающих нормативы, неизменно наступают изменения состояния здоровья. Под влиянием загрязненной окружающей среды учащаются случаи бронхиальной астмы, выраженных пороков развития, анемии, злокачественных новообразований.

Человеческая популяция подчиняется тем же законам, что и любая другая популяция, с той лишь разницей, что человек своими действиями снижает сопротивление среды, создавая искусственную экологическую нишу, распространился в ней и живет в самых разнообразных условиях, нарушив при этом практически все экологические балансы. С помощью техники и технологий человек эксплуатирует природные ресурсы вплоть до полного их истощения, при­водя к исчезновению видов и целых экосистем. В отличие от животных и растений человек, не встречая естествен­ных врагов, создает искусственные меры защиты, транс­формирующие окружающую природную среду.

Здоровье и принципы его сохранения также вытекают из законов природы. Здоровье – это труд самого человека под руководством врача как советчика и доброго друга – ведь ничто не дается даром.

Любые попытки вернуть здоровье при помощи различ­ных панацей – это, скорее, глупость, невежество или об­ман, что более вероятно, чем исключение из законов при­роды.

К числу повреждающих относятся факторы, обладающие мута­генным, канцерогенным и тератогенным действием. В основе этих влияний лежит повреждение генетического материала, т.е. образо­вание генных, хромосомных и геномных мутаций. В случае их воз­никновения и закрепления в соматических клетках они могут при­вести к опухолевому росту, преждевременному старению. Измене­ние наследственной информации, заключенной в геноме половых клеток, может передаваться по наследству и проявляться у последу­ющих поколений в виде наследственных болезней или болезней с наследственной предрасположенностью. Мутации, совершающиеся при внутриутробном развитии организма, могут стать причиной различных врожденных уродств, аномалий обмена веществ. Спон­танные (самопроизвольные) мутации всегда совершаются в живых организмах под воздействием естественного радиационного фона, ошибок в репликации и репарации ДНК. Частота спонтанного му­тирования различна для разных генов, но у каждого вида живых су­ществ она генетически обусловлена. В среднем на одну половую клетку приходится одна спонтанная генная мутация у человека.

Своеобразие среды, окружающей современного человека, заклю­чается в накоплении факторов, увеличивающих возможность воз­никновения мутаций. Такие мутации, частота которых превышает частоту спонтанного мутирования, называются индуцированными, а факторы, их вызывающие, мутагенами.

Физическими мутагенами являются ионизирующие излучения (источники их – медицинские приборы, атомная энергетика, изо­топы радиоактивных элементов, применяемых в промышленности), ультрафиолетовое излучение. Помимо технических источников большое значение имеет истончение озонового слоя Земли и про­никновение жестких ультрафиолетовых лучей в приземной слой атмосферы. Уменьшение лишь на 1 % толщины озонового экрана может увеличить число опухолевых болезней кожи на 3 %.

Химические мутагены, число которых на Земле очень велико, представлены в окружающей среде тремя основными группами Ш.П. Дубинин, 1978):

– естественные неорганические вещества (нитраты[2], нитриты[3], тяжелые металлы) и естественные органические вещества (алкало­иды[4], гормоны и др.);

– переработанные природные соединения (продукты переработ­ки нефти, сжигания угля и древесины, компоненты выхлопных га­зов, пищевые отходы и др.);

– химические продукты, не встречающиеся в природе, синтезированные человеком (пестициды, синтетические полимеры и др.). Это многие алкилирующие соединения, являющиеся источником свободных радикалов (метиловых, этиловых, пропиловых и др.), а также многие лекарственные и косметические средства.

Активными биологическими мутагенами являются вирусы, ток­сические продукты гельминтов.

Установлена тесная зависимость между мутагенными и канцеро­генными свойствами веществ. Любое вещество (или фактор), кото­рое может нарушить координацию и взаимообусловленность про­цессов в клетке, способно привести к формированию нуклеопротеидного комплекса, не подчиняющегося регуляторным влияниям. Такое превращение может прямо или косвенно нарушить функцию латентного онкогена – постоянного компонента генома каждой клетки, который влияет на клеточное деление. Многие факторы среды, окружающей человека в условиях техносферы, обладают та­кими свойствами. В группу наиболее активных канцерогенов вхо­дят радиоактивное, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения, бенз(а)пирен, асбест, некоторые алкалоиды. К числу биологических канцерогенов принадлежат вирусы (ДНК- и РНК-содержащие).

Тератогенез – возникновение уродств в результате наследст­венных изменений, вызванных повреждающими факторами в период внутриутробного развития. Действие тератогенных факторов (тератогенов) особенно опасно в критические периоды индивиду­ального развития (периоды включения и переключения генов и из­менения обмена веществ). С момента оплодотворения и до рожде­ния ребенка его формирующийся организм проходит через ряд таких периодов (самооплодотворение, имплантация, плацентация, органогенез, отдельные временные отрезки плодного периода).

Тератогенные факторы могут быть эндогенными и экзогенными. Эндогенные тератогены связаны с изменениями обмена веществ у матери, "перезреванием" половых клеток, возрастом родителей, т.е. с неполноценным гормональным статусом, различными заболева­ниями матери (инфекции, травмы – психические и физические, болезни сердца, легких, эндокринных желез, органов половой сфе­ры, токсикозы беременности). Экзогенные тератогены (как и все мутагены) могут иметь физическую, химическую и биологическую природу. Из физических факторов особенно опасно облучение в первые 6 недель внутриутробного развития. Существенное значе­ние может иметь механическое давление на плод. Тератогенное действие доказано для ряда лекарственных препаратов (талидомид, антибиотики ряда тетрациклина), алкоголя, веществ табачного ды­ма, наркотиков, химических веществ – бензола[5], фенола[6], формалина[7], бензина, солей тяжелых металлов (свинец, ртуть, мышьяк, хром, кадмий). Из биологических мутагенов тератогенным дейст­вием обладают вирусы (оспы, гриппа, краснухи, ветрянки, кори, паротита и др.), токсические продукты простейших (например, ма­лярийного плазмодия, токсоплазмы[8]), бледной спирохеты – возбу­дителя сифилиса, туберкулезной палочки.

Последствия воздействия тератогенных факторов не столько за­висят от природы фактора, сколько от периода беременности, на ко­торый пришлось их действие (сходные нарушения могут быть вы­званы разными факторами).

Воздействие тератогенных факторов способно вызвать формиро­вание больших пороков развития, приводящих обычно к самопроиз­вольным выкидышам, если фактор действовал до начала органоге­неза. При этом нарушается процесс закладки органов, дифференцировки. Малые пороки развития возникают при действии тератогенов в период закладки органов, в начале плодного периода. Внутриутробные инфекции часто вызывают фор­мирование таких пороков, как аномалии лицевого скелета, нару­шенный прикус, деформация ушных раковин, высокого нёба. Фун­кциональные нарушения могут стать результатом влияния тератогенов в плодный период. Ребенок может родиться здоровым, но че­рез некоторое время появятся симптомы поражения нервной систе­мы (косоглазие, асимметрия лица, расстройства глотания и др.) или других органов и систем (помутнение хрусталика, пороки сердца, почек, надпочечников[9], кишечника, скрытые аномалии скелета, тромбозы сосудов). Такие тератогенные нарушения особенно ха­рактерны для детей, перенесших внутриутробную инфекцию. В лю­бой из периодов внутриутробного развития, начиная с гаструляции, могут быть спровоцированы отставания в росте и развитии.

Следовательно, в основе явлений канцерогенеза и тератогенеза, в конечном счете, лежат мутации. Канцерогенное и тератогенное дей­ствия не исчерпывают всех последствий мутирования. Степень на­носимого мутациями вреда в значительной мере определяется ви­дом мутации (генная, хромосомная или геномная: две первые – из­менение структуры генов и хромосом, третья – изменение числа хромосом). Объем поломки генетического материала как следствие мутаций может быть различным. При точковой мутации может произойти замена одного азотистого основания на другое. Такие замены крайне редко приводят к усовершенствованию генетического кода. Некоторые из них могут стать летальными. Чаще встречаются нейтральные мутации, не приводящие к каким-либо последствиям благодаря наличию избыточной информации (явление вырожденности генетического кода, когда одной аминокислоте соответствует несколько кодонов). Но большинство мутаций вредны. Реализация в фенотипе[10] таких часто встречающихся мутаций, как сдвиг рамок считывания, возникающих в результате вставки или выпадения одного нуклеотида (или нескольких в количестве, не кратном трем), может вызвать значительные изменения в структуре кодируемого белка, особенно в том случае, если это явление происходит в начале или середине гена. Достаточно часто встречается также и такая мутация, как делеция, т.е. утрата части гена. Даже если по­добные изменения и не приведут к канцерогенному или тератоген­ному эффекту, то вполне вероятны нарушения, затрагивающие об­мен веществ. Это происходит в случае миссенс-мутаций (мутации, изменяющие смысл кодона, приводящие к фенотипическому изме­нению признака). Особенно опасны нонсенс-мутации (мутации, превращающие кодон в один из терминальных, – УАА, УАГ или УГА, из-за чего преждевременно прекращается синтез полипептидной цепи). Если такие мутации происходят в начале или середине гена, то, как и при сдвиге рамки считывания, полноценный белок не может быть синтезирован (Л. Зенгбуш, 1982).

Хромосомные мутации (аберрации) иногда могут не изменять наследственной информации, если структура гена окажется нена­рушенной. Но при этом могут измениться локализация гена, его "соседство" с другими генами, их взаимоотношения и отсюда – фенотипические проявления.

Геномные мутации приводят к изменению количества генетиче­ской информации. Нерасхождение хромосом при мейозе[11], как одна из главных причин их возникновения, в значительной мере обус­ловлено состоянием эндокринной системы родителей (отца – во взрослом состоянии, а матери – не только во взрослом, но и в пери­оде ее собственного внутриутробного развития – на первой стадии овогенеза). На течение беременности, на синтез и соотношение гор­монов в организме человека огромное влияние оказывают повреж­дающие факторы среды. Так, заболевания щитовидной железы, ко­торая является чувствительным индикатором наличия загрязнений в средах жизни, повышают вероятность таких мутаций. Установле­но также опосредованное влияние гормональных (оральных) конт­рацептивов на частоту появления геномных мутаций (Ф. Фогель, А. Мотульский, 1990).

Таким образом, в условиях антропогенного давления на среды жизни те защитные иадаптационные механизмы, которые были со­зданы эволюционным процессом, не всегда способны защитить ор­ганизм самого человека от обусловленного его деятельностью в био­сфере пагубного влияния.

Дата добавления: 2014-01-20