Чому вибухи атомних бомб у Хіросімі і Нагасакі не призвели до значного зростання спадкових відхилень? Найбільше мутагенів - речовин, які пошкоджують спадковість, ми "з'їдаємо" з їжею. Миші, які виросли в стерильному середовищі, позбавлені імунітету і беззахисні перед мутагенами. Тютюновий дим підсилює роботу гена, відповідального за пошкодження спадкової речовини клітини.
Незабаром після того, як Антоні ван Левенгук винайшов мікроскоп, люди усвідомили: вони живуть у світі найдрібніших живих істот - мікробів. Тільки в одному людському організмі їх так багато, що на кожну клітину припадає близько десяти мікробів. Серед них чимало хвороботворних. Чому ж людина не так часто хворіє інфекційними захворюваннями? На щастя, у людей є спеціальні механізми, що забезпечують захист від мікробів. Більше того, з'ясувалося, що багато мікроорганізмів є необхідними для нормального життя і успішного розвитку кожної людини.
Історія відкриття і дослідження мутагенів - речовин, що змінюють спадкову природу клітин, дуже схожа на історію взаємин людини і мікроорганізмів. Коли розробили методи виявлення мутагенів, з'ясувалося, що вони супроводжують людей всюди: утворюються при приготуванні їжі, входять до складу косметичних та лікарських засобів, препаратів побутової хімії, обрушуються на нас на вулиці у вигляді вихлопних газів автомобілів і промислових викидів, ми контактуємо з ними на виробництві. А вже як зростає концентрація мутагенів у випадках аварій на хімічних комбінатах чи атомних електростанціях, відомо всім. Але після кожної аварії життя поступово входить в колію. І навіть ядерні бомби, що вибухнули над Хіросімою і Нагасакі, не привели до помітного збільшення спадкових каліцтв у населення Японії.
Усе це змушує припустити, що в організмі є особлива система захисту спадковості, що перешкоджає надмірному збільшенню частоти мутацій. Не було б її, життя на Землі давно б згасло.
З чого ж складається ця система захисту?
У кожній живій істоті, від найпростіших до людини, працює особлива система захисту генів. Вона здійснюється на рівні клітин, організмів і популяцій.
На клітинному рівні працює система "лагодження" ушкоджень у генах. На рівні організму "вибракування" клітин з мутацією здійснює імунна система. На рівні популяції включається інший механізм: особини з мутаціями найчастіше гинуть, виживають лише ті, які володіють якимись перевагами.
Але перш, ніж почнеться відсів, тобто вступить у дію "меч", організм виставляє вперед "щит": системи, які не дають мутагенам проникнути в організм. Ці системи затримують пересування мутагену і знешкоджують його до того, як він встигає "дістатися" до молекул спадковості (ДНК).
Першими зустрічають мутагени шкіра або слизові оболонки. Залежно від своєї хімічної структури мутагени можуть "просочуватися" між клітинами шкіри, проходити крізь клітини глибокого шару шкіри - епідермісу, потові і сальні залози або через волосяні фолікули. Пори шкіри - спеціальні канали, через які шкіра дихає, мало беруть участь в цьому процесі, так як їх площа дуже невелика (10-3 м2).
Вже в глибоких шарах шкіри частина мутагенів осідає, затримується завдяки тому, що вони з'єднуються з білками клітин епідермісу або з клітинами жирової тканини. Таке зв'язування грає двояку роль: з одного боку, просування мутагенів припиняється, і їх концентрація в крові наростає не так стрімко. Але з іншого боку, в шкірі утворюється депо мутагенів, звідки вони протягом тривалого часу можуть переходити в кров. Деякі захворювання або стреси призводять до раптового викиду з такого депо великої кількості мутагенів, і тоді організм вже не в змозі протистояти їх потужному натиску.
Водорозчинні мутагени проходять через шкіру важко, жиророзчинні - порівняно легко. Відомо, що рослинні олії по-різному проникають крізь шкіру: швидше за всіх "просочується" рицинова, потім соняшникова, скипидарна, евкаліптова, грушева, лимонна, соснова, лавандова, коричнева і, нарешті, олія перцевої м'яти. Якщо мутагени розчиняються в оліях або жирах, вони минуть перший "щит" легше.
Швидкість проходження речовин через шкіру залежить багато в чому від її фізіологічного стану. Проникність шкіри різко підвищується при збільшенні температури, зміні кислотності, зволоженні, при опроміненні, змазуванні шкіри препаратами, що підсилюють кровообіг.
По-різному працює "пропускна система" і на різних ділянках шкіри. У так званих активних точках, які широко використовуються у східній медицині як точки для голковколювання, вона найбільша. Потрапивши в таку зону, мутагени набагато легше проникають в організм.
Через дихальні шляхи в організм надходять викиди хімічних та інших промислових підприємств, вихлопні гази автомобілів, аерозолі пестицидів над полями, тютюновий дим, побутові препарати у вигляді аерозолів і просто побутовий пил. У них містяться різного роду газоподібні мутагени, які вже в носі починають взаємодіяти зі слизовою оболонкою. Слизова оболонка носа добре забезпечується кров'ю. Тому частина мутагенів проникає в кров одразу із слизової, а частина потрапляє в легені і тільки звідти - в кров.
Основні ж ворота надходження в організм більшості мутагенів - шлунково-кишковий тракт. Залишки пестицидів, якими обробляли сільськогосподарські рослини, токсини грибків, які розвиваються на харчових продуктах, речовини, що утворюються при тепловій обробці, солі важких металів - все це потрапляє в організм разом з їжею.
Мутагени, розчиняючись в слині, взаємодіють з її компонентами. У деяких випадках слина людини їх знешкоджує, а в інших - посилює шкідливу дію. Всмоктування мутагенів, так само як і лікарських препаратів, може відбуватися і через слизову рота.
Коли мутагени потрапляють в шлунок, з ними починає взаємодіяти шлунковий сік, ферменти панкреатичного і кишкового соку, а також жовч. Жовч з нормальним співвідношенням жовчних кислот має антимутагенну дію, а от зміна співвідношення кислот, що містяться в ньому, часто посилює шкоду від мутагенів. Відмінності в складі жовчі у різних людей - одне з пояснень, чому ми по-різному реагуємо на забруднення навколишнього середовища: в одних жовч знешкоджує мутагени, в інших, навпаки.
Бактеріальна флора кишечника також активізує одні і знешкоджує інші мутагени. Це стало ясно, коли вчені досліджували штучно отриманих в лабораторії безмікробних тварин. Такі тварини народжуються з допомогою кесаревого розтину, щоб не відбувалося зараження материнськими мікробами під час проходження плода родовими шляхами. Відразу після народження дитинчат поміщають в строго стерильні умови, де вони і живуть в подальшому. Тварин напувають стерильною водою і годують стерильною їжею. Вони отримують все необхідне для життя та повноцінного розвитку, але позбавлені мікробів. У результаті виростають слабкі, нежиттєздатні істоти. Багато систем організму у них недорозвинені.
Відсутність природної мікрофлори позначається вже на розвитку тварин, але не тільки. Безмікробні щурі беззахисні і перед мутагенами: замість того, щоб позбавлятися від шкідливих речовин в організмі, тварини накопичують їх. Дослідники виявили, що звичайні щури виділяють продукти обміну речовин разом з мутагенами, а безмікробні щурі - тільки нешкідливі речовини.
Кровоносна та лімфатична системи служать тією "судноплавною рікою", якою мутагени доставляються до клітин органів і тканин. Під час пересування шкідливі речовини активно з'єднуються з речовинами крові, частіше за все з білками - альбумінами. У результаті концентрація мутагену в крові знижується. Але з'єднуючись з альбумінами, мутаген захищає себе від руйнування, і іноді в такий "зв'язці" він швидше проходить через оболонку всередину клітини. Подолавши плазматичну мембрану клітини, мутаген опиняється в рідкому середовищі - цитоплазмі, де вступає в різні хімічні реакції, які призводять до зниження або до підвищення його активності.
Справа в тому, що багато хімічних сполук надходять в організм людини у виді інертних речовин, промутагенів. Але під впливом особливих ферментів клітини відбувається їх активізація та перетворення на активні мутагени. Ферменти, що отримали назву цитохромів Р-450, здійснюють перетворення промутагенів в дуже активні сполуки, які мають здатність взаємодіяти з білками і нуклеїновими кислотами клітини та пошкоджувати їх.
Цитохроми Р-450 відіграють важливу роль в обміні багатьох лікарських препаратів, мутагенів і канцерогенів. Іноді продукти перетворення таких речовин в організмі виявляються більш токсичними, ніж вихідні продукти.
Активність цитохромів Р-450, як і всіх інших ферментних систем організму, регулюють гени, але активність ферментів залежить і від умов життя. Велику роль відіграють куріння, алкоголізм та інші токсикоманії, а також те, якими косметичними і лікарськими препаратами користується людина. Багато речовин не тільки самі по собі викликають мутації, але й визначають "поведінку" мутагенів в оточенні інших хімічних сполук. Наприклад, тютюновий дим підсилює активність одного з генів цитохрому Р-450. А фенобарбітал, що входить до складу багатьох лікарських препаратів, впливає на сам цитохром Р-450. Широко застосовуються в сучасній медицині ліки, які впливають на рівень внутрішньоклітинного кальцію (наприклад, верапаміл), також змінюють чутливість людини до мутагенів, активізуючи цитохроми Р-450.
Мутаген стає по-справжньому небезпечним для організму після того, як проникне в ядро клітини, де зберігається її спадкова речовина. Сам мутаген, активні продукти його руйнування або виниклі під його впливом вільні радикали починають пошкоджувати ядерні структури - як безпосередньо ДНК, так і білки, що її "обслуговують". Продовживши аналогію, ми можемо порівняти мутаген зі стрілою, яка нарешті досягла мети і пробила пролом в обладунках. Але ще не все втрачено - при пошкодженні ДНК автоматично запускається служба її захисту, так звана система репарації.
Особливі ферменти негайно вирізують пошкоджену ділянку, а на пролом, що утворився ставлять "латочку". Така внутрішньоклітинна "операція" супроводжується терміновим синтезом ДНК. У різних людей система репарації працює з неоднаковою ефективністю, що визначається спеціальними генами. Деякі люди, наприклад, страждають спадковими захворюваннями, пов'язаними з дефектами в системі репарації ДНК. Найбільш відоме серед них - пігментна ксеродерма. У хворих підвищена чутливість до ультрафіолетового випромінювання: при надлишку сонячних променів швидко з'являються опіки, що призводять до розвитку раку шкіри.
На швидкість репарації у людини впливають неіонізуюче та іонізуюче випромінювання, хімічне забруднення навколишнього середовища, а також стан його імунітету і тісно взаємопов'язаної з ним гормональної системи гіпоталамус-гіпофіз-надниркові залози. І, звичайно, стан його психіки. Тому люди, що мають різну спадковість і живуть в різних умовах, по-різному реагують на однакову концентрацію забруднюючих речовин.
Завершивши свій шлях всередині організму, мутагени виділяються з каловими масами чи з сечею. Деякі продукти необоротно зв'язуються з мутагенами в кишечнику і не дають їм всмоктуватися в кров. До таких продуктів відносять висівки (особливо кукурудзяні) і різноманітні харчові волокна, що містяться в капусті, моркві, буряках та інших овочах. Вони суттєво послаблюють дію багатьох мутагенів.
Із сечею виділяються водорозчинні продукти обміну. Якщо у людини порушена видільна функція нирок, то це уповільнює виділення мутагенних продуктів, що робить його більш уразливим. У цьому випадку можуть допомогти сечогінні засоби, що діють у якості антимутагенних і очищають організм.
Імунна система по-різному взаємодіє з іншими системами, залученими в перетворенні мутагенів всередині організму. Так, підвищення активності цитохромів Р-450 призводить до зниження імунітету. У людей з ослабленим імунітетом дія мутагенів призводить до викиду активних речовин - вільних радикалів, які одночасно сприяють виникненню нових мутацій і знижують імунітет. Порочне коло замикається. Тому люди з пониженою активністю імунної системи входять і до групи ризику за чутливістю до мутагенів.
Встановлено, що у людей з різко зниженим імунітетом, наприклад у хворих СНІДом, підвищується частота мутацій.
СНІД - найбільш грізна і тому найбільш відома форма імунодефіциту, яка, на щастя, поки зустрічається ще досить рідко. Інші ж форми імунодефіциту пов'язані із забрудненням навколишнього середовища іонізуючого та неіонізуючого випромінювання, а також з різноманітними хімічними мутагенами. У журналістських колах виникло навіть таке поняття, як "хімічний СНІД".
Лавиноподібному наростанню мутацій в умовах хімічного забруднення протистоїть своєрідний механізм. Забруднення організму, з одного боку, посилює активність системи цитохрому Р-450, а з іншого - "запускає" вироблення вільних радикалів. Проте, коли певний рівень концентрації вільних радикалів вже досягнуто, вони починають пошкоджувати різні "деталі" клітини, в тому числі й ті, які відповідальні за вироблення цитохромів Р-450. У результаті активність цитохромів падає, і вироблення вільних радикалів зменшується, все повертається на назад.
Як відомо, головна роль у регуляції всіх функцій організму належить нервовій системі. Тому логічно припустити, що і вона впливає на активність процесів мутагенезу. Це підтверджується дослідженнями, які вивчали антимутагенну дію деяких транквілізаторів. Виявилося, що у дітей, які за медичними показаннями приймали сильний мутаген - діоксидин, заспокійливі препарати істотно зменшували появу мутацій. Транквілізатори, на думку вчених, знижують рівень вільних радикалів в організмі. Проте в лабораторії спостерігали іншу закономірність: помірний стрес у експериментальних тварин знижував частоту мутацій. Так що залежність мутацій від стресу не така проста, як здається на перший погляд.
На початку ХХ століття багато генетики стали висловлювати припущення про те, що можна штучно викликати зміни в спадковому апараті - мутації. Американський вчений Меллер, удостоєний Нобелівської премії в 1937 році, показав, що рентгенівське випромінювання збільшує частоту мутацій у плодової мушки дрозофіли. У сорокові роки вчені відкрили, що мутагенною дією володіють багато хімічних сполук.
Відомо, що мутації можуть виникати як в статевих клітинах, так і в клітинах тіла - соматичних. Значимість соматичних і статевих мутацій для організму і його нащадків різна.
Мутації в соматичних клітинах можуть бути знищені імунними силами організму або за допомогою "клітинного самогубства", апоптозу. Але іноді такі мутації зберігаються, що приводить або до появи мозаїцизму (наприклад, у людини одне око блакитне, а друге каре), або до розвитку пухлин. Такі мутації грають важливу роль в житті однієї особини, але байдужі для нащадків.
Навпаки, мутація, що виникла в статевій клітині, як правило, проходить безслідно для її власника. Але вона може призвести до безпліддя або до природженої потворності і скорочення тривалості життя його нащадків.
Для знешкодження мутагенів потрібно вживати більше натуральних продуктів, уникати м'ясних консервів, копченостей, солодощів, соків та газованої води з синтетичними барвниками.
Їжте більше капусти, зелені, круп, хліба з висівками.
Якщо у Вас є ознаки дисбактеріозу, приймайте біфідумбактерин, лактобактерин та інші препарати з "корисними" бактеріями. Вони забезпечать Вам надійний захист від мутагенів.
Якщо у Вас не все гаразд з печінкою, регулярно пийте жовчогінні збори.
Поменше вживайте побутової хімії. З миючими засобами працюйте в рукавичках.
Не відкладайте у "довгий ящик" лікування хронічних запальних захворювань, це послаблює Ваш імунітет і відкриває дорогу мутагенам.
Не приймайте без поради з лікарем незнайомі лікарські препарати, особливо антибіотики.
