Suurin osa ihmiskehon geeneistä voi häiritä ihmisen aiheuttamia kemikaaleja. Göran Andersson / Getty Images
Nykyään ihmiset altistuvat tuhansille ihmisen aiheuttamille kemikaaleille. Silti vaikutuksia ihmisten terveyteen ei vieläkään ymmärretä täysin.
Vuonna 2020 rekisteröityjen kemikaalien määrä saavutettiin 167 euroa. Ihmiset altistuvat heille päivittäin ruoan, veden, saastuneen ilman, huumeiden, kosmetiikan ja muiden ihmisen tekemien aineiden kautta. Vähemmän kuin 1% näistä kemikaaleista testattiin myrkyllisyyden suhteenja testatut osoittavat kyvyn häiritä melkein kaikki kehomme biologiset prosessit. Voimmeko päätellä, kuinka kumulatiiviset altistukset muokkaavat terveyttämme?
Olen ympäristötoksikologi ihmisen tekemien kemikaalien vaikutusten tutkiminen terveydelle. Päätin kehittyä laskennallinen lähestymistapa verrata objektiivisesti kaikkien geenien herkkyyttä kaikkiin kemikaaleihin ja tunnistaa haavoittuvimmat biologiset prosessit.
Puolueeton lähestymistapa
Meidän tutkimuksemme, tutkimuskollegani ja minä käytimme Vertaileva toksikogeeninen tietokanta. Vertaileva toksikogeenitietokanta kerää tietoja tuhansista julkaistuista tutkimuksista siitä, miten kemikaalit muuttavat geenien aktiivisuutta. Geenit ovat DNA-osia, jotka koodaavat proteiineja, jotka suorittavat monenlaisia toimintoja soluissa kudosten rakentamisesta ravinteiden metaboloitumiseen. Kun kemikaalit vaikuttavat geeneihin, se johtaa lisääntyneeseen tai vähentyneeseen proteiinien tuotantoon.
Nykyaikaiset molekyylibiologiset menetelmät voivat havaita muutoksia genomin kaikkien geenien aktiivisuudessa vastauksena kemialliseen loukkaukseen. Olen kehittänyt lähestymistavan, joka peittää luettelot muuttuneista geeneistä eri tutkimuksista sen laskemiseksi, kuinka monta kertaa kukin geeni vaikutti. Tuloksena olevat luvut heijastavat geenien herkkyyttä kemikaaleille yleensä.
Käyttämällä 2,169 tutkimusta hiirillä, rotilla, ihmisillä ja niiden soluilla tutkimusryhmäni luokitteli 17,338 1,239 geenin herkkyyden kemiallisille altistuksille. Näissä tutkimuksissa testattiin XNUMX XNUMX erilaisten kemikaalien vaikutuksia reseptilääkkeistä ympäristön pilaaviin aineisiin.
Seuraavassa vaiheessa teimme testejä varmistaaksemme, että tämä yli 1,000 kemikaalia sisältävä näyte oli riittävän suuri edustamaan luotettavasti kaikkia ihmisen aiheuttamien kemikaalien luokkia. Tätä varten mitasimme geenien herkkyyden puolelle tästä luettelosta ja sitten toiselle testataksemme, pystyykö jopa pienemmällä määrällä kemikaaleja tunnistamaan luotettavasti herkät geenit. Tulokset olivat rohkaisevia - geeniherkkyyden arvot olivat melkein identtiset kahdessa kokeessa.
Solupuolustusjärjestelmä reagoi kemikaaleihin
Solumme eivät ole täysin avuttomia altistettaessa kemiallisille loukkauksille. Itse asiassa he oltava strategioita kemikaalien aiheuttaman stressin ja vahingon käsittelemiseksi. Tietomme vahvistavat, että nämä suojatoimet aktivoituvat vasteena altistuksille.
Tämä puolustuslinja sisältää entsyymejä, jotka eliminoivat myrkyllisiä kemikaaleja, lievittävät oksidatiivista stressiä (reaktiivisten radikaalien kertymistä soluihin), korjaavat vaurioituneen DNA: n ja proteiinit ja tunnistavat voimakkaasti vaurioituneet solut laukaisemaan kuolemansa ja estämään niitä muuttumasta syöpään.
Voisiko altistuminen ihmisen aiheuttamille kemikaaleille lisätä liikalihavuutta ympäri maailmaa? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images
Lipidien ja hiilihydraattien metabolia on haavoittuvaa
Yllättäen havaitsimme, että solujen aineenvaihdunnan säätelyyn osallistuvat molekyyliverkot ovat herkempiä kemiallisille altistuksille. Yksi niistä on PPAR-signalointi. PPAR-proteiinit ovat ryhmä proteiineja, jotka säätelevät energiatasapainoa ja lipidien ja glukoosin metaboliaa.
PPAR-aktiivisuuden nousu tai lasku vaikuttaa siihen liikalihavuus, metabolinen oireyhtymä, diabetes ja rasva-maksasairaus. Joidenkin kyky ympäristökemikaalit PPAR-arvoihin, osoitettiin aiemmin. Emme kuitenkaan odottaneet näkevän PPAR-herkkyyttä hyvin laajalle yhdisteiden ryhmälle.
Huomasimme myös, että suurin osa luettelossamme olevista kemikaaleista tukahduttaa haiman beetasolujen kehittämiseen osallistuvat geenit, jotka erittävät insuliinia ja joilla on keskeinen rooli glukoosimetaboliassa. Beetasolujen toimintahäiriö johtaa diabetekseen. Kumulatiiviset kemialliset altistukset voivat siten olla merkittävä diabeteksen riskitekijä.
Metabolisen taudin epidemia on nykyään merkittävä kansanterveyskysymys. Esiintyvyys liikalihavuus lähes kolminkertaistui vuosien 1975 ja 2016 välillä. suunnilleen 40% amerikkalaisista kehittää tyypin 2 diabetesta elämänsä aikanaja 33-88%: lla on rasvamaksa. Altistumisen ja aineenvaihduntasairauksien välinen yhteys osoitettiin aiemmin joillekin kemikaaleille, joilla oli hormonitoimintaa häiritseviä ominaisuuksia. Laajimman ihmisen tekemien kemikaalien roolia tässä epidemiassa ei kuitenkaan tunnustettu aiemmin, mutta se voi olla merkittävä.
Kasvu, ikääntyminen ja immuunijärjestelmä
Kemikaaleille altistuminen vaikuttaa myös kahteen kasvuun osallistuvaan hormoniin - kasvuhormoniin (GH) ja insuliinin kaltaiseen kasvutekijään (IGF1).
IGF1 on hormoni erittyy enimmäkseen maksassa. Se on tunnustettu merkittäväksi sääntelyviranomaiseksi kehon kasvu. Lisäksi useat hiirikokeet osoittavat, että GH-IGF1-signalointi on vähentynyt johtaa pidempään käyttöikään. Tämä reitti määrittää myös, tekevätkö solut käyttää energiaa uusien kehon tarvitsemien molekyylien rakentamiseentai jos ne hajottavat olemassa olevat molekyylit vapauttaakseen energiaa organismin käytettäväksi. Kemikaalien kyky vaikuttaa tähän kasvun ja ikääntymisen keskeiseen säätelijään on uusi löytö. Mitä terveysongelmia voi johtua GH-IGF1: n herkkyydestä, ei ole vielä paljastettu.
Analyysimme osoittaa, että immuunivastetta säätelevät geenit ovat myös erittäin herkkiä kemikaaleille.
Kaksi suurta toimintahäiriöisen immuunijärjestelmän lopputulosta ovat allergia ja autoimmuniteetti. Molempien olosuhteiden esiintyvyys seuraa nousutrendiä. Ruoka-aineallergiat lisääntyivät vuodesta 3.4% - 5.1% vuosina 1997-2011 lasten keskuudessa Yhdysvalloissa Ihoallergiat lisääntyivät vuodesta 7.4–12.5% samalla ajanjaksolla. Toinen tutkimus osoitti a 5%: n nousu autoimmuunisairauden verimerkissä amerikkalaisilla vuosina 1988-2012.
Kaikki molekyylireitit ovat herkkiä kemikaaleille
Kaiken kaikkiaan havaitsimme, että kemikaalit voivat vaikuttaa melkein jokaiseen tunnettuun reittiin. Tällä havainnolla on merkittäviä vaikutuksia sääntelyn toksikologiaan.
Kun ihmisen kemikaaleja on yhä enemmän, yhteiskunnan on kehityttävä nopeita ja kustannustehokkaita menetelmiä myrkyllisyystestaus.
Yksi tärkeä kysymys, joka on edelleen vastaamatta, on se, mitkä reitit tulisi testata, jotta sääntelyviranomaiset eivät hyväksy kemikaaleja, jotka vahingoittavat tai häiritsevät kriittisiä molekyylipiirejä. Tietojemme mukaan meidän on kehitettävä testejä, jotka kattavat kaikki tunnetut molekyylireitit poikkeuksetta.
Tutkimuksessamme hahmotellaan toksikologisen tutkimuksen uudet painopisteet, mukaan lukien kemiallisten altistusten merkitys aineenvaihdunnan terveydelle, immuunijärjestelmälle, kehitykselle ja ikääntymiselle.
kirjailijasta
Apulaisprofessori Alexander Suvorov, Massachusettsin yliopisto Amherst
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Ympäristöä käsitteleviä kirjoja Amazonin bestseller-luettelosta
"Hiljainen kevät"
Kirjailija: Rachel Carson
Tämä klassikkokirja on maamerkki ympäristönsuojelun historiassa, ja se kiinnittää huomion torjunta-aineiden haitallisiin vaikutuksiin ja niiden vaikutuksiin luontoon. Carsonin työ auttoi inspiroimaan modernia ympäristöliikettä ja on edelleen ajankohtainen, kun jatkamme kamppailua ympäristöterveyden haasteiden kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Asuinkelvoton maa: Elämä lämpenemisen jälkeen
kirjoittanut David Wallace-Wells
Tässä kirjassa David Wallace-Wells antaa jyrkän varoituksen ilmastonmuutoksen tuhoisista vaikutuksista ja kiireellisestä tarpeesta puuttua tähän maailmanlaajuiseen kriisiin. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja tosielämän esimerkkeihin antaakseen raittiin näkemyksen tulevaisuuteen, jonka kohtaamme, jos emme ryhdy toimiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Puiden piilotettu elämä: mitä he tuntevat, miten he kommunikoivat? Löytöjä salaisesta maailmasta"
Kirjailija: Peter Wohlleben
Tässä kirjassa Peter Wohlleben tutkii puiden kiehtovaa maailmaa ja niiden roolia ekosysteemissä. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja Wohllebenin omiin kokemuksiin metsänhoitajana ja tarjoaa oivalluksia monimutkaisiin tavoihin, joilla puut ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja luonnon kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Talomme on tulessa: kohtauksia perheestä ja planeetalta kriisissä"
Greta Thunberg, Svante Thunberg ja Malena Ernman
Tässä kirjassa ilmastoaktivisti Greta Thunberg ja hänen perheensä tarjoavat henkilökohtaisen selostuksen matkastaan lisätäkseen tietoisuutta ilmastonmuutoksen kiireellisestä tarpeesta. Kirja tarjoaa voimakkaan ja liikuttavan selostuksen kohtaamistamme haasteista ja toiminnan tarpeesta.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Kuudes sukupuutto: luonnoton historia"
esittäjä (t): Elizabeth Kolbert
Tässä kirjassa Elizabeth Kolbert tutkii meneillään olevaa ihmisen toiminnan aiheuttamaa lajien massasukupuuttoa hyödyntäen tieteellistä tutkimusta ja todellisia esimerkkejä tarjotakseen raikastavan kuvan ihmisen toiminnan vaikutuksista luontoon. Kirja tarjoaa pakottavan toimintakehotuksen maapallon elämän monimuotoisuuden suojelemiseksi.
al
