Воздействие техногенных химических веществ влияет на гены, контролирующие старение, иммунную систему и метаболизм

Воздействие техногенных химических веществ влияет на гены, контролирующие старение, иммунную систему и метаболизм
Большинство генов в организме человека могут быть нарушены химическими веществами, созданными руками человека.
Йоран Андерссон / Getty Images

Сегодня люди подвергаются воздействию тысяч искусственных химикатов. Тем не менее, влияние на здоровье людей до сих пор полностью не изучено.

В 2020 году количество зарегистрированных химикатов достигло 167 млн. Каждый день люди подвергаются их воздействию через пищу, воду, загрязненный воздух, лекарства, косметику и другие вещества, созданные человеком. Меньше, чем 1% этих химикатов были проверены на токсичность., а те, что были протестированы, демонстрируют способность нарушать почти все биологические процессы в нашем организме. Можем ли мы сделать вывод, как совокупное воздействие влияет на наше здоровье?

Я токсиколог-эколог изучение воздействия искусственных химикатов на наше здоровье. Я решил развиваться вычислительный подход объективно сравнить чувствительность всех генов ко всем химическим веществам и выявить наиболее уязвимые биологические процессы.

Непредвзятый подход

Для нашего исследования, мои коллеги-исследователи и я использовали данные из Сравнительная токсикогеномная база данных. В сравнительной токсикогеномной базе данных собрана информация из тысяч опубликованных исследований о том, как химические вещества изменяют активность генов. Гены - это участки ДНК, которые кодируют белки, которые выполняют в клетках широкий спектр функций, от построения тканей до метаболизма питательных веществ. Когда химические вещества влияют на гены, это приводит к увеличению или уменьшению производства белков.


 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Современные методы молекулярной биологии позволяют обнаруживать изменения активности всех генов генома в ответ на химическое воздействие. Я разработал подход, который накладывает списки измененных генов из разных исследований, чтобы подсчитать, сколько раз был затронут каждый ген. Полученные числа отражают чувствительность генов к химическим веществам в целом.

Используя 2,169 исследований на мышах, крысах, людях и их клетках, моя исследовательская группа оценила чувствительность 17,338 1,239 генов к химическому воздействию. В этих исследованиях было проверено влияние XNUMX различных химических веществ, от рецептурных препаратов до загрязнителей окружающей среды.

На следующем этапе мы провели тесты, чтобы убедиться, что этот образец из более чем 1,000 химических веществ был достаточно большим, чтобы достоверно представить все классы техногенных химических веществ, которым подвергаются люди. Для этого мы измерили чувствительность генов для одной половины этого списка, а затем для другой, чтобы проверить, может ли даже меньшее количество химических веществ надежно идентифицировать чувствительные гены. Результаты были обнадеживающими - значения чувствительности генов в двух испытаниях были практически идентичны.

Система клеточной защиты реагирует на химические вещества

Наши клетки не полностью беспомощны перед химическими оскорблениями. Фактически они владеть стратегиями борьбы со стрессом и повреждениями, вызванными химическими веществами. Наши данные подтверждают, что эти меры безопасности становятся активными в ответ на облучение.

Эта линия защиты включает ферменты, которые устраняют токсичные химические вещества, уменьшают окислительный стресс (накопление реактивных радикалов в клетках), восстанавливают поврежденные ДНК и белки и выявляют сильно поврежденные клетки, чтобы вызвать их гибель и предотвратить их превращение в злокачественные.

Может ли воздействие искусственных химикатов привести к росту ожирения во всем мире?Может ли воздействие искусственных химикатов привести к росту ожирения во всем мире? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images

Метаболизм липидов и углеводов уязвим.

Неожиданно мы обнаружили, что молекулярные сети, участвующие в регуляции клеточного метаболизма, наиболее чувствительны к химическому воздействию. Один из них является Сигнализация PPAR. PPAR - это группа белков, которые регулируют энергетический баланс и метаболизм липидов и глюкозы.

Повышение или снижение активности PPAR способствует ожирение, метаболический синдром, диабет и жировая болезнь печени. Способность некоторых экологические химических веществ влияние PPAR было показано ранее. Однако мы не ожидали увидеть чувствительность PPAR к очень широкому спектру соединений.

Мы также обнаружили, что гены, участвующие в развитии бета-клеток поджелудочной железы, которые секретируют инсулин и играют ключевую роль в метаболизме глюкозы, подавляются большинством химических веществ из нашего списка. Дисфункция бета-клеток приводит к диабету. Таким образом, кумулятивное воздействие химических веществ может быть значительным фактором риска диабета.

Сегодня эпидемия метаболических заболеваний - серьезная проблема общественного здравоохранения. Распространенность ожирение почти утроилось с 1975 по 2016 год, Примерно У 40% американцев в течение жизни разовьется диабет 2 типаи 33% -88% имеют жирную печень. Связь между воздействием и метаболическими заболеваниями была показана ранее для некоторых химических веществ с эндокринными разрушительными свойствами.. Однако роль самого широкого спектра искусственных химических веществ в этой эпидемии ранее не осознавалась, но может быть значительной.

Рост, старение и иммунная система

На два гормона, участвующих в росте - гормон роста (GH) и инсулиноподобный фактор роста (IGF1) - также влияет воздействие химических веществ.

IGF1 - гормон секретируется в основном печенью. Он признан основным регулятором рост тела. Кроме того, многочисленные эксперименты на мышах показывают, что снижение передачи сигналов GH-IGF1 приводит к увеличению продолжительности жизни. Этот путь также определяет, будут ли клетки использовать энергию для создания новых молекул, необходимых организму, или если они будут разрушать существующие молекулы, чтобы высвободить энергию для использования организмом. Способность химических веществ влиять на этот центральный регулятор роста и старения - новое открытие. Какие проблемы со здоровьем могут быть связаны с чувствительностью GH-IGF1, еще предстоит выяснить.

Наш анализ показывает, что гены, контролирующие иммунный ответ, также очень чувствительны к химическим веществам.

Два основных результата дисфункциональной иммунной системы - это аллергия и аутоиммунитет. Распространенность обоих состояний следует восходящей тенденции. Пищевая аллергия увеличилась с От 3.4% до 5.1% в период с 1997 по 2011 год среди детей в США. Кожная аллергия увеличилась с От 7.4% до 12.5% за тот же период. Другое исследование показало 5% повышение маркера аутоиммунного заболевания в крови у американцев в период 1988-2012 гг.

Все молекулярные пути чувствительны к химическим веществам

В целом мы обнаружили, что почти все известные пути могут быть затронуты химическими веществами. Это открытие имеет важное значение для нормативной токсикологии.

С постоянно растущим количеством искусственных химикатов, общество должно развиваться быстрые и экономичные методы испытаний на токсичность.

Один важный вопрос, который остается без ответа, - какие пути должны быть охвачены тестированием, чтобы гарантировать, что регуляторы не одобряют химические вещества, которые наносят вред или нарушают критические молекулярные цепи. Наши данные говорят о том, что нам необходимо разработать тесты, охватывающие все без исключения известные молекулярные пути.

В нашем исследовании обозначены новые приоритеты токсикологических исследований, в том числе роль химического воздействия для метаболического здоровья, иммунной системы, развития и старения.Беседа

Об авторе

Александр Суворов, доцент, Университета штата Массачусетс Амхерст

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_environmental

Вам также может понравиться

ДОСТУПНЫЕ ЯЗЫКИ

Английский Африкаанс арабском Китайский (упрощенное письмо) Китайский (традиционный) датский язык Dutch филиппинский Finnish Французский Немецкий Греческий древнееврейский Хинди венгерский Indonesian Итальянский Японский Korean Malay Norwegian персидский Польский Португальский Румынский Русский Испанский суахили Swedish Thai Турецкий украинский урду вьетнамский

Следуйте за InnerSelf

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeзначок Instagramпиктограммазначок rss

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Новое отношение - новые возможности

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholistPolitics.com | Рынок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Публикации. Все права защищены.