Генетика и окружающая среда
Содержание:
- Роль наследственности и среды в наследственной патологии человека
- Основные принципы лечения генных болезней
- Генетические последствия загрязнения окружающей среды в Казахстане
- Список использованной литературы
Наследственные болезни и их классификация
Наследственные болезни— заболевания человека, обусловленные хромосомными и генными мутациями. Нередко ошибочно термины «наследственная болезнь» и «врожденная болезнь» употребляются как синонимы, однако врожденными болезнями называют те заболевания, которые имеются уже при рождении ребенка и могут быть обусловлены как наследственными, так и экзогенными факторами. Таковы, например, пороки развития, связанные с воздействием на эмбрион и плод ионизирующего излучения, химических соединений, лекарственных средств, принимаемых матерью, а также внутриутробных инфекций.
Однако далеко не все наследственные болезни относят к врожденным, поскольку многие из них проявляются уже после периода новорожденности (например, хорея Гентингтона клинически обнаруживается после 40лет).
Наследственные и врожденные болезни являются причиной госпитализации детей почти в 30% случаев и даже больше (с учетом болезней неизвестной природы, которые в значительной степени могут быть вызваны генетическими факторами).
В качестве синонима термина «наследственные болезни» не следует также рассматривать термин «семейные болезни», т.к.семейные заболевания могут быть обусловлены не только наследственными факторами, но и условиями жизни, национальными либо профессиональными традициями семьи.
В зависимости от соотношения роли наследственных и экзогенных факторов в этиологии и патогенезе различных заболеваний все болезни человека условно можно разделить на три группы.
Первая группа— собственно наследственные болезни, т.е. болезни, при которых проявление патологической мутации как этиологического фактора практически не зависит от влияния окружающей среды, которая в этом случае определяет лишь степень выраженности симптомов болезни. К болезням первой группы относятся все хромосомные и генные наследственных болезней с полным проявлением, например болезнь Дауна, фенилкетонурия, гемофилия и др.
К болезням второй группы относят так называемые мультифакториальные болезни, в основе которых лежит взаимодействие генетических и средовых факторов. К болезням этой группы относятся гипертоническая болезнь, атеросклероз, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, сахарный диабет, аллергические заболевания, многие пороки развития, определенные формы ожирения.
Генетические факторы, представленные определенной полигенной системой, обусловливают генетическую предрасположенность, которая может быть реализована при воздействии неблагоприятных или вредных факторов окружающей среды (физического или умственного переутомления, нарушения режима и сбалансированности питания ит.п.). Для одних из них влияние окружающей среды имеет большее, для других— меньшее значение.
К мультифакториальным болезням относят также состояния, при которых роль генетического фактора может играть один единственный мутантный ген, но проявляется это состояние также только при определенных условиях. Примером такого состояния может служить дефицит глюкозо-6-фосфат- дегидрогеназы.
Болезни третьей группы связаны исключительно с воздействием неблагоприятных или вредных факторов окружающей среды, наследственность в их возникновении практически не играет никакой роли. К этой группе относят травмы, ожоги, острые инфекционные болезни. Однако генетические факторы могут оказывать определенное влияние на течение патологического процесса, т. е. на темпы выздоровления, переход острых процессов в хронические, развитие декомпенсации функций пораженных органов. Наследственные болезни обычно подразделяют на три основные группы: моногенные, полигенные (мультифакториальные, или болезни с наследственным предрасположением) и хромосомные.
Общие принципы лечения генных заболеваний
Общие подходы к лечению генныхболезней сходны с подходами к лечению болезней любой другой этиологии. При лечении наследственной патологии полностью сохраняется принцип индивидуализированного лечения (лечить не болезнь, а болезнь у конкретного человека). Этот принцип особенно важен, поскольку наследственные болезни обладают гетерогенностью и с одной и той же клинической картиной могут протекать разные наследственные заболевания с разным патогенезом. В зависимости от генотипа, условий пре- и постнатального онтогенеза проявления мутаций у конкретного индивида могут модифицироваться. В лечении наследственных болезней и болезней с наследственной предрасположенностью выделяют следующие направления: симптоматическое, патогенетическое, этиотропное. В основном применяются патогенетические и симптоматические методы, которые нередко задерживают течение болезни, а иногда вызывают обратное развитие симптомов. Комплексная терапия наследственных болезней включает и хирургические методы. Такие врожденные уродства и дефекты, как расщепление верхней губы, мягкого и твердого неба, вывих бедра, пилоростеноз, дивертикул пищевода, полидактилия и другие можно устранить операционно (реконструктивная хирургия). Иногда хирургические методы дополняют другие методы лечения (удаление гинекомастии при синдроме Клайнфельтера). Трансплантация органов и тканей как метод лечения наследственных болезней все больше входит в практику. Аллотрансплантация может рассматриваться как передача нормальной генетической информации пациенту с нарушенным обменом веществ. Таким образом, трансплантацию можно рассматривать как метод генной терапии (подробнее метод генной терапии рассмотрен ниже). Такой подход предполагает пересадку клеток, тканей и органов, имеющих нормальную ДНК, для продукции активных ферментов или других продуктов гена у реципиента. Аллотрансплантация выполняется при разных наследственных болезнях и позволяет непрерывно восполнять недостаток ферментов, гормонов или предохранять орган от функциональных нарушений, обусловленных мутацией структурного гена. Примером может служить трансплантация надпочечников при адренокортикальной недостаточности, пересадка сердца при первичной кардиомиопатии. Огромные возможности хирургического лечения наследственных болезней, используются еще не в полной мере. В этом плане весьма перспективны микрохирургия и эндоскопическая хирургия.
Симптоматическое лечение применяется практически при всех наследственных болезнях, даже тогда, когда врач располагает методами патогенетической терапии. Для многих форм наследственной патологии симптоматическое лечение – единственно возможное. Лекарственная симптоматическая терапия – наиболее часто используемый метод. Например, симптоматическая терапия миопатии включает в себя – витамины С, В, антихолинэстеразные препараты, АТФ, аминокислоты, анаболические гормоны и другие средства, способствующие улучшению метаболизма в мышцах. Успехи этого раздела терапии связаны с прогрессом фармакологии, обеспечивающим все более широкий выбор лекарств. Вместе с тем расшифровка патогенеза каждой болезни позволяет понять причину возникновения симптома, а на этой основе становиться возможной более тонкая лекарственная коррекция. Симптоматическое лечение включает в себя не только терапию лекарственными средствами. Многие физические методы лечения (климатотерапия, бальнеолечение, разные виды электротерапии, теплолечение) применяются при наследственных болезнях нервной системы, обмена веществ, заболеваниях скелета. У больных после курсов такой терапии улучшается самочувствие, увеличивается продолжительность жизни. Практически при всех наследственных болезнях показано физиотерапевтическое лечение. Например, лекарственная терапия муковисцидозе постоянно дополняется многообразными физиотерапевтическими процедурами (ингаляции, массаж и другие). К симптоматическому можно отнести рентгенорадиологическое лечение при наследственно обусловленных опухолях. Симптоматическое лечение (особенно лекарственное и диетическое) широко применяется и будет использоваться в будущем наряду с самым совершенным патогенетическим и этиотропным лечением наследственных болезней.
Виды профилактики наследственных заболеваний Профилактика наследования заболеваний в здравоохранении
Широкое распространение планирования семьи в развитых странах делает чрезвычайно важным вопрос об исходе каждой беременности. В связи с этим профилактика наследственных болезней должна занимать ведущее место в системе здравоохранения. Различают следующие виды профилактики наследственной патологии: первичная, вторичная и третичная профилактика.
Под первичной профилактикой понимают такие действия, которые должны предупредить рождение больного ребенка. Это реализуется через планирование деторождения путем выбора оптимального репродуктивного возраста, который для женщин составляет 21-35 лет (более ранние и поздние беременности увеличивают вероятность рождения ребенка с врожденной патологией и хромосомными болезнями), и отказа от деторождения в случаях высокого риска наследственной и врожденной патологии (в том числе при браках с кровными родственниками и гетерозиготными носителями патологического гена). Около 20 % всех наследственных болезней в каждом поколении – болезни, обусловленные новыми мутациями. В связи с этим важным элементом профилактики является жесткий контроль содержания мутагенов и тератогенов в окружающей среде.
Вторичная профилактика осуществляется путем прерывания беременности в случае высокой вероятности заболевания плода или пренатально диагностированной болезни. Прерывание производится только с согласия женщины и в установленные сроки. Прерывание беременности – решение явно не самое лучшее, к сожалению, в настоящее время оно является единственным практически пригодным при большинстве тяжелых и смертельных генетических дефектов.
Под третичной профилактикой наследственной патологии подразумевают коррекцию проявления патологических генотипов. С ее помощью можно добиться полной нормализации или снижения выраженности патологического процесса. Предотвращение развития наследственного заболевания включает в себя комплекс лечебных мероприятий, которые можно осуществлять внутриутробно или после рождения. В данном случае профилактические мероприятия тесно связаны с лечением наследственных болезней, и четкой границы между ними нет.
Значение наследственной предрасположенности
Болезни с наследственной предрасположенностью – большая нозологически разнообразная группа заболеваний, развитие которых обусловлено взаимодействием определенных наследственных факторов (мутации, сочетания генов) и факторов среды. В основе наследственной предрасположенности лежит широкий полиморфизм человеческой популяции по ферментам, структурным и транспортным белкам, антигенам, обеспечивающий генетическую уникальность каждого человека. Это генетическое разнообразие выражается не только в физических отличиях, но и в реакциях организма на патологические факторы окружающей среды. Болезни с наследственной предрасположенностью возникают у лиц с соответствующим “предрасполагающим” генотипом при провоцирующем действии факторов среды. Наследственная предрасположенность к болезни может иметь моногенную и полигенную основу. Генетическая основа моногенно обусловленных форм наследственной предрасположенности составляют мутации отдельных генов. Но для патологического проявления этих мутаций обязательно необходимо действие внешнесредового фактора (или нескольких факторов), который обычно можно точно идентифицировать. Учитывая важную роль среды в проявлении таких заболеваний, их рассматривают как патологические реакции на различные внешние воздействия, в основе которых лежит наследственная недостаточность некоторых ферментов (цитохром Р450, холинэстераза сыворотки, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, лактаза, ингибиторы протеаз). Например, у человека описана мутация, обусловливающая патологическую реакцию на загрязнение атмосферы, которая проявляется в раннем развитии эмфиземы легких (в возрасте 30-40 лет). Нежелательные реакции у генетически предрасположенных индивидов могут вызывать определенные пищевые продукты. Известна непереносимость молочного сахара – лактозы. У лиц с этим дефектом после употребления молока возникает ощущение дискомфорта в кишечнике и понос. Суть дефекта сводится к отсутствию выработки лактазы в кишечнике, в результате чего не расщепляется лактоза, что создает условия для размножения гнилостной микрофлоры. Мутантные формы гена лактазы широко распространены у восточных народов, среди американских индейцев и афроамериканцев. Некоторые дети страдают целиакией – синдромом нарушения полостного пищеварения в связи с непереносимостью глютена (белок пшеницы и других злаков). Дети начинают тяжело болеть, как только начинается прикорм манной кашей. Без продуктов из пшеницы такие дети развиваются нормально. Моногенные формы наследственной предрасположенности наследуются, как правило, по аутосомно-рецессивному или по Х-сцепленному рецессивному типу.
Полигенная наследственная предрасположенность определяется сочетанием аллелей нескольких генов. Именно их комбинация предрасполагает к болезням. Свой патологический потенциал они проявляют вместе с комплексом нескольких внешнесредовых факторов. Это мультифакториальные заболевания. Соотношение генетических и средовых факторов различно не только для данной болезни, но и для каждого больного. Болезни с наследственной предрасположенностью можно разделить на три группы: врожденные пороки развития (гидроцефалия, расщелина губы и неба, вывих бедра, спинномозговая грыжа); психические и нервные болезни (шизофрения, эпилепсия, рассеянный склероз) и соматические болезни среднего возраста (псориаз, бронхиальная астма, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца). Для проявления болезней с наследственной предрасположенностью необходимо конкретное сочетание наследственных и внешних факторов. Чем больше будут выражены наследственная предрасположенность и больше вредных воздействий среды, тем выше вероятность заболевания и тяжесть течения. При слабой наследственной предрасположенности и невыраженных неблагоприятных факторах организм успешно поддерживает гомеостаз и болезнь не развивается, но при усилении неблагоприятных воздействий определенный процент лиц все же заболеет. При большей выраженности генетической предрасположенности, при тех же факторах среды болезнь проявится раньше и тяжелее. Кроме того, клиническая картина болезней с наследственной предрасположенностью имеет принципиальное отличие от таковой при других формах наследственной патологии. В отличии, например, от генных болезней, при которых всех членов семьи пробанда можно разделить на здоровых и больных, клиническая картина болезней с наследственной предрасположенностью имеет непрерывные клинические переходы в пределах одной и той же нозологической формы. Механизмы популяционной распространенности таких болезней во времени сложны, поскольку в популяции могут меняться и факторы среды и генетическая предрасположенность. Механизмы развития мультифакториальных заболеваний во многом неясны. Учитывая, что ключевыми для гомеостаза являются ограниченное количество биохимических процессов, можно ожидать преимущественного участия в подверженности разным заболеваниям какого-то числа одних и тех же генов. Эти гены могут быть из разных систем – полигенные системы предрасположенности. Все многообразие клинических вариантов мультифакториальных заболеваний отражает количественное накопление полигенных факторов предрасположенности, взаимодействующих с разными по силе факторами среды.
Генетические последствия загрязнения окружающей среды в Казахстане
Воздействие испытательных полигонов
Семипалатинский ядерный испытательный полигон (СИЯП)
Система оценки ущерба, нанесенного здоровью населения Казахстана в результате испытаний ядерного оружия на СИЯП, окончательно не разработана. Существует методология, позволяющая оценить риск негативного влияния проведенных ядерных испытаний на здоровье населения через анализ возможного влияния на показатели заболеваемости отдельными нозологическими формами и на демографическую ситуацию, основываясь на суммарных дозах облучения и численности облученного контингента.
На основании рассчитанных эквивалентных дозовых нагрузок, выполненных в мае 1992
года в/ч 52 605 и принятых комиссией, организованной Министерством экологии и биоресурсов РК,
установлено, что в 711 населенных пунктах Семипалатинского региона эффективная доза облучения превысила годовую норму, равную 0.1 бэр. Максимальная эффективная доза превысила 448 бэр.
Исходя из реконструируемых доз, под их воздействием могли проявиться детерминированные эффекты в виде помутнения хрусталика у 17,000 человек, стерильности яичников у 10,000
человек, депрессии костного мозга у 4,000 человек. По расчетам республиканской СЭС коллективная доза населения в регионе СИЯП за период испытаний в атмосфере составила около 100 000
человек ЗВ, что привело к потере 100 000 человек лет жизни.
Кроме того, малые дозы облучения вызывают отдаленные эффекты, которые невозможно проследить на отдельном индивидууме, но можно прогнозировать их выход по коллективной дозе.
В качестве прогнозируемых эффектов сегодня признаны злокачественные опухоли и врожденные заболевания. Учитывая, что коллективная доза составляет 100 000 чел/ЗВ, испытания на СИЯП могли дать дополнительно к спонтанной смертности 5000 случаев рака и 1000 наследственных осложнений.
Малые дозы вызывают угнетение иммунной системы и снижение иммунитета у всей облученной группы населения и его потомства, приводят к повышению восприимчивости к действию всех патогенных факторов. Это приводит к росту заболеваемости по всем нозологическим формам и ухудшение демографических показателей. Выявлено выраженное снижение иммунного статуса населения Семипалатинского региона, иммунологические показатели находятся на нижней границе нормы. Кроме того, население имеет и повышенную аллергическую реактивность. Установлена высокая частота случаев анемии населения Абайского, Абралинского, Бескарагайского и Жанасемейского районов Восточно-Казахстанской области. Наиболее часто анемиям, лейко-лимфоцитопениям подвержены дети младших возрастных групп, в том числе дети до 3-х лет.
В Семипалатинском регионе высока частота диагнозов невроза и других психических расстройств. При этом, если в области за последние 10 лет число больных выросло на 30%, то в Абайском, Абралинском, Бескарагайском и Жанасемейском районах почти в 2 раза. В Законе о социальной защите граждан от 18.12.1992 года указано, что в результате дея-
тельности Полигона радиационному воздействию подверглись 1,2 млн. человек. Часть из них продолжает проживать в Восточном Казахстане (1,1 млн.), 0,048 млн. – в Карагандинской области и 0,052 млн. – в Павлодарской области. Из этой группы людей было выделено 67000 человек, которые подверглись наибольшему облучению (более 1 Зв), из которых выжило 27 000 человек, а также 39 600 представителей второго и 28 900 третьего поколений. Всего общая численность населения, наиболее сильно пострадавшего от действия Полигона, составляет 103 500 человек.
29 Эту группу людей условно можно назвать «группой лиц повышенного риска». Семипалатинский регион по основным показателям состояния здоровья и заболеваемости, характеризующим влияние полигона, остается одним из самых неблагополучных в регионе. Начиная с 1989 года, проводятся комплексные исследования состояния здоровья населения, от-
крыт КазНИИ радиационной медицины и экологии в г. Семипалатинске и лечебно-диагностичес кий центр в г. Курчатове. На территории полигона учреждениями Национального ядерного центра проведены исследования по уточнению радиоэкологической ситуации и оценке влияния на
здоровье населения. Эти материалы были использованы при подготовке резолюции 53 Ассамблеи
ООН и проектов реабилитации населения региона СИЯП.
Испытательные биологические полигоны
В советское время территория Казахстана использовалась как полигон для испытания не только ядерного, но и биологического оружия. Одним из таких мест являлся остров Возрождения в Аральском море. Испытания биологических объектов (бактерии, вирусы, токсины) и химических веществ, в том числе и аэрозольных, неизбежно привели к биологическому и химическому загрязнению почв, к заражению представителей животного мира (млекопитающих, птиц, насекомых и водных животных), возникновению антропогенных очагов бактериальных и вирусных инфекционных болезней и сохранению биологических объектов пространстве и во времени. Экспедиционные исследования 2002 г., проведенные Центром карантинных и зоонозных инфекций им. М. Айкимбаева, показывают, что остров Возрождения остается потенциально опасной территорией для населения Казахстана и Узбекистана. Особую опасность представляют споровые культуры, а также возбудители инфекционных болезней, не имеющие распространения в регионе. Штаммы возбудителей инфекционных болезней, предназначенные для использования как биологическое оружие, могут отличаться от типичных (природных):
измененной структурой, затрудняющей их лабораторную диагностику;
измененной устойчивостью к антибиотикам (полирезистентность);
измененной генетической структурой, путем введения в бактериальный геном генов других микроорганизмов для изменения типичных свойств или провоцирования второго заболевания при использовании типичной схемы лечения первого заболевания. Диагностика и лечение таких инфекционных болезней специалистами-медиками затруднены в связи с отсутствием опыта, необходимых условий для безопасной работы с возбудителями этих болезней и препаратов для их диагностики.
По данным участников работ, на острове проводились лабораторные и полевые испытания по оценке эффективности действия возбудителей чумы, сибирской язвы, лихорадки-Kу, натуральной оспы, туляремии, венесуэльского лошадиного энцефалита, ботулинического токсина на
различные биологические объекты.
В течение длительного времени остров служил местом захоронения отработанных материалов для других организаций и институтов подобного профиля СССР.
Влияние ракетных запусков и испытательных полигонов
Во многих случаях ракетные запуски оказывают прямое влияние на здоровье человека. Это, в первую очередь, атмосферные разливы топлива, вынос пыли, изменение погодных условий, отравление среды проживания. Также, в число угрожающих факторов ракетных запусков входят:
транспортировка и хранение ракетного горючего и компонентов;
загрязнение территорий, акваторий и атмосферы токсичными компонентами ракетных и иных топлив; падение ступеней ракет с невыработанным горючим, падение ракет, падение обломков и мишеней, аппаратов, возвращающихся из космоса; взрывы в воздухе и на земле; пожары;
облучение живых организмов из космоса через временные озоновые «дыры».
Эти факторы имеют долгосрочный временной эффект и вызывают отрицательные последствия, воздействуя на сельскохозяйственные угодья, биоценозы и население регионов. Одним из наиболее изученных факторов является загрязнение природно-хозяйственных комплексов ракетным топливом всех классов опасности. Это вещества первого класса опасности:
несимметричный диметилгидразин (НДМГ, нитрозодиметилгидразин, гептил), нитрозодиметиламин, азотный тетраоксид, формальдегид. Эти вещества имеют канцерогенные, мутагенные и тератогенные эффекты воздействия на биологические объекты. Вещества второго класса опаснос-
ти: окислы азота, тетраметилтетразен; четвертого класса опасности: керосиновые виды топлива.
Гептил опасен при любых путях поступления в организм человека – через желудочно-кишечный тракт, органы дыхания, кожу и слизистые. Клиническая картина отравления гептилом проявляется возбуждением, расстройством дыхания, тоническими и клиническими судорогами,
функциональными сдвигами со стороны центральной нервной системы, поражением печени, почек, изменением состава периферической крови. При поступлении в организм НДМГ быстро всасывается, равномерно распределяется по органам и тканям; выделяется он через почки и легкие.
Также, возможно его выделение с молоком. Пребывание в районах падения ракет чрезвычайно опасно для человека и домашнего скота, также как и употребление продуктов без специальной обработки.
Перед запуском, ввиду очень высокой опасности поражения людей падающими частями ракет, соответствующие военные службы эвакуируют население на 3 суток. После уборки упавших конструкций и детоксикации пятен пролива топлива, население возвращается в модифицированные воздействием ракетных запусков ландшафты, т.е. в среду, несущую угрозы жизни, проявляющиеся немедленно или спустя годы.
