Повседневные канцерогены - рак: эксперименты и гипотезы
Все наше окружение загрязнено веществами, вызывающими рак. Мы прикасаемся к ним, едим их, дышим ими. Раньше с канцерогенными веществами контактировали лишь ограниченные профессиональные группы населения:
трубочисты в Англии (сажа из узких дымоходов)- рабочие, занятые на производстве анилиновых красок (нафтиламин в прежних фабриках красок)- шахтеры медных и урановых шахт (радиационные повреждения, а также канцерогенное воздействие пыли некоторых металлов)- рабочие асбестовых предприятий.
Теперь же канцерогенные агенты представляют опасность для всего населения в глобальном масштабе. Узкие дымоходы перестали быть единственными «поставщиками» канцерогенных углеводородов. 3,4-Бензпирен, хорошо известный представитель этого класса соединений, обнаружен в воздухе больших городов в концентрации 600 мкг/1000 мм3. Его концентрация в воздухе постоянно увеличивается за счет дыма из труб и выхлопных газов автомобилей.
Из этого следует, что бензпирен следует искать и в нашей пище: уровень концентрации, превышающий 25 мкг/кг, был найден в овощах. Кулинарные жиры и растительные масла содержат 5—20 мкг/кг этого вещества. Не должно вызывать удивления, что бензпирен обнаруживается и в копченых продуктах и даже в жареном мясе. Лижински и Шубин обнаружили 5—50 мкг/кг бензпирена на поверхности бифштексов, поджаренных на углях. Это позволило им сделать вывод, что полициклические углеводороды образуются в результате расщепления жира, стекающего на горячие угли. Этим объясняется, почему бензпирен не обнаруживается в бифштексах, приготовленных в духовке. Приведенный пример иллюстрирует также проблему соотношения затрат и доходов, с которой сталкивается каждый фабрикант пищевых приправ, пестицидов или лекарств. Американцу, живущему в пригороде, предоставляется возможность жарить бифштексы без опасения, что образуется бензпирен, но при этом он лишится удивительного аромата, которым обладает поджаренное на углях мясо
Появляются и новые опасности: мы не только поглощаем «свежеиспеченные» канцерогены, но, возможно, способны производить их в нашем организме из безвредных предшественников. К такому заключению недавно привели исследования нитрозаминов — класса соединений, которые уже свыше десяти лет привлекают внимание химиков и онкологов.
Нитроз амины очень легко синтезируются при простом смешивании вторичных аминов с азотистой кислотой в кислой среде (азотистая кислота является кислотным компонентом нитритов):
В простейшем случае при реакции диметиламина с азотистой кислотой получается диметилнитрозамин—желтоватая жидкость с ароматным запахом. В химической промышленности предполагалось использовать ее в качестве растворителя, но от этой мысли пришлось отказаться, так как выяснилось, что диметилнитрозамин токсичен для печени и даже вызывает рак этого органа (Мейджи).
Это сообщение заинтересовало онкологов- они синтезировали серию нитрозаминов и изучили их канцерогенную активность. Оказалось, что многие из исследованных соединений являются такими же сильными канцерогенами, как и диметилнитрозамин, а некоторые поражали органы и ткани, ранее неуязвимые для других канцерогенов. Такая удивительная многосторонность побудила ученых подвергнуть новые канцерогены самому тщательному изучению (Друкри, Пройссманн). Однако это не было единственной целью исследований. Проводились также полевые испытания, чтобы установить, не являются ли нитрозамины частью нашего химического окружения. Последнее не должно казаться удивительным: нитрозамины все еще используются в химической промышленности в качестве промежуточных продуктов (в частности, диметилнитрозамин применяют при изготовлении диметилгидразина — компонента ракетного топлива).
К счастью, как показали предварительные результаты, нитрозамины содержатся в пищевых продуктах в крайне незначительных концентрациях. Но позже эти вещества снова вышли на сцену, и вот тут обнаружилась довольно мрачная картина.
Поскольку нитрозамины легко синтезируются в лабораторных условиях, ученые задумались над вопросом: не могут ли они с такой же легкостью образовываться в организме животного? Важной предпосылкой образования нитрозаминов из аминов и нитритов является кислая среда. Не означает ли это, что желудок животного — превосходный реакционный сосуд? После первых безуспешных попыток ряд исследователей (Зандер, Гринблат, Мирвиш) вызвали рак у животных, скармливая им амины вместе с нитритами.
Таким образом, не исключено, что, съедая «безвредные» нитриты (их много в сосисках и некоторых видах консервированного мяса) вместе с вторичными аминами, которые могут содержаться в нашей пище, мы сами синтезируем канцерогены в ощутимых количествах. (Кроме того, превращению нитратов в нитриты способствует деятельность некоторых бактерий, «населяющих» наш кишечный тракт.) Особое внимание ученые уделили некоторым лекарствам, содержащим амины, которые могут быть превращены в нитрозамины. Отрезвляющим примером служит пиперазин, используемый для борьбы с глистными инвазиями.
Специалист-химик может точно предсказать, с какой легкостью нитрозамин будет синтезирован из предшественников (Мирвиш), Н0 он не может знать a priori степень опасности данной комбинации для животного. В настоящее время начаты разработки эффективных программ, позволяющих выяснить, насколько велика истинная опасность.
Мор индюшек и история с афлатоксином
В 1960 г. от острого некроза печени в Англии погибло свыше 100 000 индюшат. Удалось быстро обнаружить, что корни таинственного заболевания птиц следует искать впитании: как оказалось, идущие им в корм земляные орехи, импортируемые из Бразилии и Африки, были поражены плесенью. Эта ядовитая плесень была идентифицирована как Aspergillus flams. Продуцируемые плесенью токсины были изолированы и очищены. Они получили название афлатоксинов. Афлатоксины очень ядовиты (1 мг/кг достаточно, чтобы убить собаку, молодую крысу или индюшку).
Но афлатоксин не просто токсичен- выяснилось, что если крыс кормить заплесневелыми земляными орехами, то у них развивается гепатома (рак печени). Люди, как правило, не употребляют в пищу покрытые плесенью земляные орехи, но Aspergillus flavus может расти на различных продуктах. Афлатоксины иногда обнаруживают и на булках, в заплесневелой муке и покрытом плесенью картофеле и даже в вине. Правда, мягкие сорта сыра с плесенью (камамбер, рокфор, горгонцола) не вызывают подозрений. Видимо, культура плесени, добавляемая к сыру в процессе его созревания (например, Penicillium roqueforti), защищает сыр от инфицирования опасным Aspergillus flavus.
Афлатоксины, по-видимому, повинны в высоком уровне заболеваемости первичной карциномой печени среди населения некоторых частей Африки. Прежде считали, что болезнь вызывается бедной белком пищей, а также некоторыми алкалоидами растений из семейства Senecio. Но теперь выяснилось, что в условиях влажного тропического климата Aspergillus flavus иногда обильно прорастает на различных зерновых во время их хранения.
В США и Европе причину рака следует искать не в испорченных продуктах. Однако, по иронии судьбы, меры, которые мы принимаем для защиты наших пищевых запасов, повышают риск заболеть раком. Так, тиоацетамид, добавляемый к пищевым продуктам в качестве фунгицида, вызывает рак печени у крыс. Но, пожалуй, наиболее гротескный пример являет собой использование инсектицидов.
Пестициды или гуманициды
Пестициды уже давно причиняют вред не только насекомым. Что же касается ДДТ, то его, безусловно, можно причислить к разряду инсектицидов, вышедших из-под контроля человека. Получив распространение во всем мире, он сконцентрировался в пищевой цепи планктон — рыба — человек и, что самое страшное, откладывается на длительные периоды времени в жировой ткани. Более того, каждая новая доза ДДТ добавляется к общей, полученной ранее. По этому поводу Тейлор [40] саркастически заметил: «Американцы не годятся более в пищу человеку, ибо в их жировой ткани содержится свыше 0,00001%0 ДДТ, то есть вдвое больше, чем позволяют законы о пищевых продуктах. По тем же соображениям не удовлетворяет государственным стандартам и молоко американских матерей (разве что в естественной упаковке)».
В опытах с животными ДДТ не проявил себя как особо сильный агент, но его, безусловно, следует причислить к канцерогенам. А теперь завершим краткий перечень случаев загрязнения окружающей нас среды еще одним довольно свежим примером.
Асбест и рак легкого
Асбест стал важным сырьевым материалом в современной технике. Благодаря хорошим изоляционным свойствам его используют в качестве электроизолятора, а также для выстилки полов, при изготовлении прокладок тормозов и трансмиссий автомобилей. В больших сооружениях асбест наносят на необработанную внешнюю поверхность путем распыления под высоким давлением. За последние 60 лет мировое потребление асбеста возросло с 30 тыс. до 4 млн. т.
У людей, работающих с асбестом, асбестоз описан давно: рентгеноскопия обнаруживает характерные изменения в пораженных легких. Асбестоз признан профессиональным заболеванием, но он не является единственным следствием продолжительного контактирования с асбестом. Как показал Долл, англичане, работающие на производстве асбеста свыше 20 лет, поражаются раком легкого в 11 раз чаще, чем все остальное население.
Асбестоз, развивающийся под влиянием голубого асбеста, вызывает особый тип злокачественной опухоли, ранее редко встречавшейся. Речь идет о так называемой мезотелиоме- при которой поражаются как плевра, так и брюшина. «Асбестовые тельца» часто обнаруживаются в легких людей, работающих с асбестом- они являются результатом инкапсуляции асбестовых волокон желто-коричневым веществом. Однако в последнее время мезотелиомы и асбестовые тельца обнаруживаются у людей, никогда не работавших с асбестом.
Значит ли это, что рак, вызванный асбестом, является не только профессиональным заболеванием? Трудно сказать, насколько увеличилась опасность для всего населения, однако, по-видимому, весьма весомый «вклад» в проблему вносит большое число срабатывающихся тормозных прокладок. Как предсказывает Томпсон, специалист по проблеме асбеста, рак легкого, вызываемый асбестом, может очень скоро обогнать рак легкого, вызываемый курением.
