Die meeste gene in die menslike liggaam kan deur mensgemaakte chemikalieë ontwrig word. Göran Andersson / Getty Images
Mense word vandag blootgestel aan duisende mensgemaakte chemikalieë. Die gevolge vir mense se gesondheid word steeds nie ten volle verstaan nie.
In 2020 is die aantal geregistreerde chemikalieë bereik 167 miljoen. Mense word daagliks aan hulle blootgestel deur voedsel, water, besmette lug, dwelms, skoonheidsmiddels en ander mensgemaakte middels. Minder as 1% van hierdie chemikalieë is op toksisiteit getoets, en diegene wat getoets is, toon die vermoë om byna elke biologiese proses in ons liggaam te ontwrig. Kan ons aflei hoe kumulatiewe blootstelling ons gesondheid vorm?
Ek is 'n omgewingstoksikoloog die uitwerking van mensgemaakte chemikalieë op ons gesondheid te bestudeer. Ek het besluit om te ontwikkel 'n berekeningsbenadering om sensitiwiteit van alle gene vir alle chemikalieë objektief te vergelyk en die kwesbaarste biologiese prosesse te identifiseer.
Onbevooroordeelde benadering
Vir ons studie, het ek en my navorsingsgenote data van die Vergelykende toksikogenomiese databasis. Die vergelykende toksikogenomiese databasis versamel inligting uit duisende gepubliseerde studies oor hoe chemikalieë die aktiwiteit van gene verander. Gene is gedeeltes van DNA wat proteïene kodeer wat 'n wye verskeidenheid funksies in selle verrig, van die bou van weefsels tot metaboliserende voedingstowwe. Wanneer chemikalieë gene beïnvloed, lei dit tot verhoogde of verminderde produksie van proteïene.
Moderne metodes van molekulêre biologie kan veranderinge in die aktiwiteit van alle gene in die genoom opspoor in reaksie op 'n chemiese belediging. Ek het 'n benadering ontwikkel wat lyste van veranderde gene uit verskillende studies oorlê om te bereken hoeveel keer elke geen geraak is. Die resultate weerspieël die sensitiwiteit van gene vir chemikalieë in die algemeen.
Met behulp van 2,169 studies oor muise, rotte, mense en hul selle, het my navorsingsgroep die sensitiwiteit van 17,338 gene vir chemiese blootstelling beoordeel. Hierdie studies het die impak getoets van 1,239 XNUMX verskillende chemikalieë wat wissel van voorskrifmedisyne tot omgewingsbesoedeling.
In die volgende stap het ons toetse gedoen om te verseker dat hierdie monster van meer as 1,000 XNUMX chemikalieë groot genoeg was om alle klasse mensgemaakte chemikalieë waaraan mense blootgestel word, betroubaar voor te stel. Om dit te doen, het ons die sensitiwiteit van gene vir die helfte van hierdie lys gemeet en daarna vir 'n ander om te toets of selfs 'n kleiner aantal chemikalieë sensitiewe gene betroubaar kan identifiseer. Die resultate was bemoedigend - die waardes van geengevoeligheid was byna identies in die twee proewe.
Sellulêre verdedigingstelsel reageer op chemikalieë
Ons selle is nie heeltemal hulpeloos as hulle aan chemiese beledigings blootgestel word nie. In werklikheid het hulle beskik oor strategieë vir die hantering van spanning en skade wat deur chemikalieë veroorsaak word. Ons data bevestig dat hierdie voorsorgmaatreëls aktief raak in reaksie op blootstelling.
Hierdie verdedigingslinie bevat ensieme wat giftige chemikalieë uitskakel, oksidatiewe spanning verlig (die ophoping van reaktiewe radikale in selle), beskadigde DNA en proteïene herstel, en selle wat baie beskadig is, identifiseer om hul dood te veroorsaak en te verhoed dat hulle kanker word.
Kan blootstelling aan mensgemaakte chemikalieë die vetsugkoers regoor die wêreld verhoog? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images
Metabolisme van lipiede en koolhidrate is kwesbaar
Verbasend genoeg het ons gevind dat molekulêre netwerke wat betrokke is by die regulering van sellulêre metabolisme, die sensitiefste is vir blootstelling aan chemiese stowwe. Een daarvan is PPAR-sein. PPAR's is 'n groep proteïene wat die energiebalans en metabolisme van lipiede en glukose reguleer.
Stygings of dalings in PPAR's-aktiwiteite dra by tot vetsug, metaboliese sindroom, diabetes en vetterige lewer siekte. Die vermoë van sommige omgewingschemikalieë om PPAR's te beïnvloed, is voorheen getoon. Ons het egter nie verwag om sensitiwiteit van PPAR's vir 'n baie wye verskeidenheid verbindings te sien nie.
Ons het ook ontdek dat gene wat betrokke is by die ontwikkeling van pankreasbeta-selle, wat insulien afskei en 'n sleutelrol speel in glukose-metabolisme, onderdruk word deur 'n meerderheid chemikalieë in ons lys. Disfunksie van betaselle lei tot diabetes. Dus kan kumulatiewe blootstelling aan chemiese stowwe 'n belangrike risikofaktor vir diabetes wees.
Vandag is 'n epidemie van metaboliese siektes 'n groot probleem vir die openbare gesondheid. Die voorkoms van vetsug het tussen 1975 en 2016 byna verdriedubbel. ongeveer 40% van die Amerikaners sal tydens hul lewens tipe 2-diabetes ontwikkel, en 33% -88% het vetterige lewer. Die verband tussen blootstelling en metaboliese siektes is voorheen getoon vir sommige chemikalieë met endokriene ontwrigtende eienskappe. Die rol van 'n wye verskeidenheid mensgemaakte chemikalieë in hierdie epidemie is egter nog nie voorheen erken nie, maar kan wel beduidend wees.
Groei, veroudering en die immuunstelsel
Twee hormone wat betrokke is by groei - groeihormoon (GH) en insulienagtige groeifaktor (IGF1) - word ook beïnvloed deur blootstelling aan chemikalieë.
IGF1 is 'n hormoon meestal deur die lewer afgeskei. Dit word erken as 'n belangrike reguleerder van liggaamsgroei. Daarbenewens toon veelvuldige muiseksperimente dat die GH-IGF1-sein verminder het lei tot langer lewensduur. Hierdie weg bepaal ook of selle wil gebruik energie om nuwe molekules te bou wat die liggaam nodig het, of as hulle bestaande molekules sal afbreek om energie vry te stel wat die organisme kan gebruik. Die vermoë van chemikalieë om hierdie sentrale reguleerder van groei en veroudering te beïnvloed, is 'n nuwe bevinding. Wat gesondheidsprobleme kan wees as gevolg van die sensitiwiteit van GH-IGF1, moet nog ontdek word.
Ons analise dui aan dat gene wat die immuunrespons beheer, ook baie sensitief is vir chemikalieë.
Twee belangrike uitkomste van 'n disfunksionele immuunstelsel is allergie en outo-immuniteit. Die voorkoms van albei toestande volg opwaartse neigings. Voedselallergieë het toegeneem vanaf 3.4% tot 5.1% tussen 1997 en 2011 onder kinders in die VSA Velallergieë het toegeneem vanaf 7.4% tot 12.5% gedurende dieselfde tydperk. 'N Ander studie het getoon dat a 5% toename in bloedmerker van outo-immuun siekte in Amerikaners gedurende die periode 1988-2012.
Alle molekulêre weë is sensitief vir chemikalieë
Oor die algemeen het ons gevind dat byna elke bekende baan deur chemikalieë beïnvloed kan word. Hierdie bevinding het beduidende gevolge vir regulatoriese toksikologie.
Met die toenemende aantal mensgemaakte chemikalieë, die samelewing moet ontwikkel vinnige en koste-effektiewe metodes van toksisiteitstoetsing.
'N Belangrike vraag wat nog nie beantwoord word nie, is watter paaie deur toetsing gedek moet word om te verseker dat reguleerders nie chemikalieë goedkeur wat kritieke molekulêre stroombane beskadig of ontwrig nie. Ons data dui daarop dat ons toetse moet ontwikkel wat elke bekende molekulêre baan sonder uitsondering dek.
Ons studie skets nuwe prioriteite vir toksikologiese navorsing, insluitend die rol van chemiese blootstelling vir metaboliese gesondheid, immuunstelsel, ontwikkeling en veroudering.
Oor die skrywer
Alexander Suvorov, assistent-professor, Universiteit van Massachusetts Amherst
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
Boeke oor die omgewing van Amazon se lys met topverkopers
"Stille lente"
deur Rachel Carson
Hierdie klassieke boek is 'n landmerk in die geskiedenis van omgewingsbewustheid en vestig die aandag op die skadelike uitwerking van plaagdoders en hul impak op die natuurlike wêreld. Carson se werk het gehelp om die moderne omgewingsbeweging te inspireer en bly vandag relevant, aangesien ons aanhou worstel met die uitdagings van omgewingsgesondheid.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die onbewoonbare aarde: lewe na opwarming"
deur David Wallace-Wells
In hierdie boek bied David Wallace-Wells 'n skerp waarskuwing oor die verwoestende gevolge van klimaatsverandering en die dringende behoefte om hierdie wêreldkrisis aan te spreek. Die boek maak gebruik van wetenskaplike navorsing en werklike voorbeelde om 'n ontnugterende blik te gee op die toekoms wat ons in die gesig staar as ons versuim om op te tree.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die verborge lewe van bome: wat hulle voel, hoe hulle kommunikeer? Ontdekkings uit 'n geheime wêreld"
deur Peter Wohlleben
In hierdie boek verken Peter Wohlleben die fassinerende wêreld van bome en hul rol in die ekosisteem. Die boek steun op wetenskaplike navorsing en Wohlleben se eie ervarings as bosbouer om insigte te bied oor die komplekse maniere waarop bome met mekaar en die natuurlike wêreld omgaan.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Ons huis is aan die brand: tonele van 'n gesin en 'n planeet in krisis"
deur Greta Thunberg, Svante Thunberg en Malena Ernman
In hierdie boek bied klimaataktivis Greta Thunberg en haar gesin 'n persoonlike weergawe van hul reis om bewustheid te verhoog oor die dringende behoefte om klimaatsverandering aan te spreek. Die boek bied 'n kragtige en roerende weergawe van die uitdagings wat ons in die gesig staar en die behoefte aan aksie.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die sesde uitsterwing: 'n onnatuurlike geskiedenis"
deur Elizabeth Kolbert
In hierdie boek ondersoek Elizabeth Kolbert die voortdurende massa-uitwissing van spesies wat deur menslike aktiwiteite veroorsaak word, met behulp van wetenskaplike navorsing en werklike voorbeelde om 'n ontnugterende blik op die impak van menslike aktiwiteit op die natuurlike wêreld te gee. Die boek bied 'n dwingende oproep tot aksie om die diversiteit van lewe op aarde te beskerm.
al
