Информационный блок. Кроме мутагенов физической и химической природы, в окружающей среде имеются биологические факторы мутагенеза

Кроме мутагенов физической и химической природы, в окружающей среде имеются биологические факторы мутагенеза. Мутагенами биологического происхождения являются бактерии (стафилококк) и бактериальные токсины (ботулотоксин); микотоксины (афлатоксин, образующийся плесневыми грибами Aspergilla flavus, растущими на орехах, пряностях и злаках, является гепатотоксином и канцерогеном; патулин, синтезирующийся грибами Penicillum expansum, которые растут на зрелых фруктах, зерне, орехах, содержится в испорченных фруктах и соках, оказывает гепато-, нефротоксическое и канцерогенное действие); гельминты; вирусы.

Факты мутагенных повреждений вирусами при заражении ими клеток были установлены в конце 30-х годов ХХ в. Позже установлено, что хромосомные разрывы могут индуцировать вирусы гриппа, оспы, кори, ветряной оспы и др. Непатогенные вирусы, присутствующие почти во всех клетках, создают поток чужеродной ДНК, который постоянно воздействует на клетки хозяина. Известно, что чужеродная ДНК обладает мутагенными свойствами.

Вирусы, так же, как организм их хозяина, подвергаются воздействию мутагенов среды, особенно в клетках с нарушенными репарационными механизмами, в результате чего возникают новые расы вирусов с измененными мутагенными свойствами. Обнаружена достоверная связь между эпидемиями некоторых вирусных заболеваний и последующим развитием рака носоглотки.

Гельминты-паразиты кишечника человека выделяют мутагенные продукты своего метаболизма. Стрептолизин-О, токсин гемолитического стрептококка, повышает частоту мутаций в культуре эмбриональных фибробластов человека.

В последнее время выявлено, что вакцинация людей и использование лечебных сывороток также может привести к повышению уровня хромосомных аберраций.

Доказан мутагенный эффект иммунологического стресса при пересадке и отторжении (в силу тканевой несовместимости) кожного лоскута у мышей.

Возрастающий уровень мутагенности среди побуждает к поиску факторов защиты генома. Первые работы, показавшие возможность снизить мутагенное повреждение генома относятся к 50-м годам 20 века. Вещества, снижающие уровень индуцированных мутаций называются антимутагенами. В настоящее время известно более 300 антимутагенов. По механизму действия их можно условно разделить на 4 группы.

1. Десмутагены – вещества, инактивирующие мутагены или предупреждающие их образование в химических реакциях in vivo. Такими веществами являются аскорбиновая кислота, глутатион, витамин Е, ряд природных и синтетических фенолов. Гуминовая кислота способна адсорбировать бензапирен, 3-аминоантрацен. Свойствами десмутагенов обладают многие овощные соки (капусты, редиса, сельдерея), содержащие особые термостабильные и термолабильные белки, действующие как антиокислительные ферменты.

Мутагены могут образовывать неактивные комплексы с пищевыми волокнами, которые представляют собой сложные углеводы двух типов – водорастворимые и водонерастворимые. Первые присутствуют в овощах, фруктах, некоторых злаках (овсе). Они ингибируют канцерогенез в кишечнике, вызываемый канцерогенами пищи, сдвигая метаболизм кишечника в сторону детоксикации. Напротив, нерастворимые в воде пищевые волокна, присутствующие в пшенице, рисе, не метаболизируются ферментами кишечной флоры, а действуют через другие механизмы, в частности путем задержки воды, «разбавляя» канцерогены и снижая, тем самым частоту возникновения рака кишечника. Пищевые волокна снижают частоту рака молочной железы у животных и людей. Таким образом, применение злаков, фруктов может предупреждать возникновение опухолей у человека.

2. Вещества, влияющие на метаболизм и транспорт мутагенов. Некоторые вещества снижают эффекты прямых мутагенов или ослабляют их повреждающее действие. Например, селен, ингибирующий метаболизм бензапирена, одновременно снижает его мутагенное действие.

3. Вещества, влияющие на процессы репарации и репликации. Нативный и рекомбинантный интерфероны стимулируют репарацию ДНК и защищают генетические структуры культивируемых клеток человека от радиационного и химического мутагенеза. Репарагенами являются пара-аминобензойная кислота (предшественник витамина В), мексамин, активирующий синтез лигаз (ферментов, участвующих в эксцизионной репарации), интерфероны, хлорид кобальта и др. Так, двухвалентный кобальт, в большом количестве содержащийся в плаценте человека и млекопитающих обуславливает высокую антимутагенную активность экстрактов плаценты.

4. Вещества с антиокислительной активностью. В основе повреждающего действия большинства мутагенов лежат свободно-радикальные механизмы. Это позволяет проводить направленный поиск фармакологических средств защиты генетических структур. Наиболее хорошо исследованы естественные компоненты антиоксидантной защиты: глутатион, аскорбиновая кислота, токоферол, витамин А. Витамин С способен к перехвату супероксидного анион-радикала в водной фазе клетки. «Ловушками» свободных радикалов являются витамин Е (его применение у мышей увеличивает продолжительность жизни), соединения группы витамина А и его предшественников - каротиноидов. Больше всего антиоксидантов содержится в овощах и фруктах, их употребление значительно снижает угрозу повреждения генетического аппарата клетки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ

1. Биологические мутагены. Примеры.

1. Вирусы как мутагенные организмы и объекты мутаций. Примеры.

2. Факторы защиты генома. Понятие антимутагенов. Их классификация.

3. Десмутагены. Характеристика. Примеры. Свойства.

4. Вещества, влияющие на метаболизм и транспорт мутагенов. Примеры.

5. Вещества, влияющие на процессы репарации и репликации. Характеристика. Примеры. Свойства.

6. Вещества с антиокислительной активностью. Характеристика. Примеры. Свойства.