Давыдова. Экология, обмен веществ и здоровье

ния генома, возникающие в результате тех или иных мутагенных воздействий в искусственных (экспериментальных) условиях или при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. Мутации появляются постоянно в ходе процессов, происходящих в живой клетке.

Мутагены – это факторы различной природы, вызывающие мутации. По природе возникновения мутагены классифицируют на:

•физические (ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение, модулированное радиоизлучение и электромагнитные поля, чрезмерно высокая или низкая температура);

•химические (окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода), алкилирующие агенты (например, иодацетамид), пестициды (например гербициды, фунгициды), некоторые пищевые добавки (например, ароматические углеводороды, цикламаты), продукты переработки нефти, органические растворители, лекарственные препараты (например, цитостатики, препараты ртути, иммунодепрессанты));

•биологические (некоторые вирусы (вирус кори, краснухи, гриппа), продукты обмена веществ (продукты окисления липидов), антигены некоторых микроорганизмов).

В зависимости от характера изменения генетического материала мутации делят на:

1)геномные (изменение числа хромосом: кратно гаплоидному (одинарному) набору хромосом (3n, 4n, 6n и т.д.) – полиплоидия и некратно (2n+1, 2n+2, 2n-1, 2n-2) – анеуплоидия;

2)хромосомные (изменение размера и организации хромосом: наблюдаются потеря (делеция) или удвоение части (дупликация) генетического материала одной или нескольких хромосом, изменение ориентации сегментов хромосом в отдельных хромосомах (инверсия),

атакже перенос части генетического материала с одной хромосомы на другую (транслокация) (крайний случай – объединение целых хромосом);

3)генные (изменения первичной структуры ДНК генов под действием мутаций. В результате генных мутаций происходят замены, делеции и вставки одного или нескольких нуклеотидов, транслокации, дупликации и инверсии различных частей гена. В том случае, когда под действием мутации изменяется лишь один нуклеотид, говорят о точечных мутациях. Возможны четыре генетических последствия точковых мутаций: 1) сохранение смысла кодона из-за вырожденности

121

генетического кода (синонимическая замена нуклеотида), 2) изменение смысла кодона, приводящее к замене аминокислоты в соответствующем месте полипептидной цепи (миссенс-мутация), 3) образование бессмысленного кодона с преждевременной терминацией (нон- сенс-мутация), 4) обратная замена (стоп-кодона на смысловой кодон)).

Мутации могут возникать и в соматических, и в половых клетках. В связи с этим они имеют разное значение. В первом случае происходит соматический мутагенез и мутация потомству не передается, во втором – они наследуются и проявляются в последующих поколениях. При этом изменения в генетическом аппарате могут вести как к летальным эффектам, так и к наследуемым изменениям клеток или всего организма (канцерогенез, наследственные болезни).

Все типы проникающей радиации делят на: электромагнитные волны и корпускулярное излучение. При этом биологическая эффективность и механизм действия зависят от энергии квантов излучения или частиц. Для электромагнитных излучений это соответствует частоте колебаний примерно 2420-2910 кГц (герц – единица измерения частоты периодических процессов (например, колебаний), 1 Гц означает одно исполнение (реализацию) такого процесса за одну секунду; 1 кГц (килогерц)=103 Гц), захватывая область ультрафиолетового излучения, гамма- и рентгеновского излучений. Для большинства элементов необходимо затратить энергию 10-12 эВ (электронвольт – единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса электрона в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В), что определяет потенциал их ионизации.

На сегодняшний день нет точных способов оценки соматического мутагенеза у людей в случае хронического мутагенеза, хотя можно выявить некоторые общие моменты:

•пока анализ хромосомных перестроек в лимфоцитах крови, несмотря на его трудоемкость, остается по своей специфичности и чувствительности наиболее адекватным методом для учета воздействий данного характера;

•при использовании любых известных методов оценки соматического мутагенеза в условиях хронического воздействия широкие границы доверительных интервалов приводят к возможности только групповых оценок, но не индивидуальных;

•не имеется достоверных сведений о зависимости состояния здоровья от обнаруженной частоты у отдельных людей, т.е. нельзя

122

группу людей, подвергшихся одинаковому по величине воздействию, разделить по уровню мутаций на лиц с большим или меньшим риском заболеваний, в частности, злокачественных и, таким образом, возможны только групповые оценки риска;

• не следует данные по уровню соматического мутагенеза прямо переносить на половые клетки, хотя определенные корреляции имеют место.

Действие радиации на репродуктивную систему, эмбрион и плод

Степень выраженности эффектов ионизирующей радиации варьирует в зависимости от физических (вид излучения, продолжительность и характер воздействия) и биологических (пол, возраст, индивидуальная радиочувствительность) факторов.

При однократном облучении гонад можно выделить средние значения доз, приводящие к постоянной стерильности у человека: 6 Зв и выше у мужчин (1 зиверт – это количество энергии, поглощённое килограммом биологической ткани, равное по воздействию поглощённой дозе гамма-излучения в 1 Гр); у женщин от 3 Зв (в возрасте старше 40 лет) до 10 Зв (в возрасте до 20 лет). Временная стерильность развивается при дозах порядка 4 Зв как у мужчин, так и у женщин.

Облучение гонад в более низких дозах (до 1 Зв) и при низких мощностях доз индуцирует опухоли и генетические аномалии. Так, среди 70030 женщин, переживших атомную бомбардировку, наблюдалось 194 случая опухолей яичников, при этом отмечалось статистически значимое увеличение частоты опухолей с увеличением дозы и увеличением радиочувствительности у женщин старше 20 лет. Минимальный латентный период до начала развития опухоли составляет 15-20 лет после облучения.

К генетически значимым эффектам действия ионизирующей радиации относят наследственные заболевания, тип наследования которых определяется одним или двумя генами. Также сюда относят мультифакторные заболевания, тип наследования которых определяется несколькими (тремя и более) генами и факторами внешней среды. Это все случаи самопроизвольных абортов и выкидышей, мертворождений, многие широко распространенные (гепертония, атеросклероз, язвенная болезнь, сахарный диабет и т.д.) и онкологические заболевания, проявляющиеся в раннем детском возрасте у здоровых потомков облученных родителей.

123

Оценить количественный риск появления таких заболеваний на единицу дозы радиации пока не удается. Однако для одного из наиболее значимых онкологических заболеваний – лейкемии показано, что риск развития острого лейкоза у ребенка в возрасте до 15 лет в 4 раза выше, если его отец получил в течение 6 месяцев до зачатия дозу от 10 до 60 мЗв.

Эффекты действия ионизирующей радиации на эмбрион и плод связаны с возрастом на момент облучения. Наиболее значимыми, с точки зрения индукции врожденных пороков развития, у человека является период с 8-1 по 15-ю недели беременности, что соответствует периоду формирования нервной системы. Полученная в этот период доза в 1 Зв может привести к тяжелой умственной отсталости в 40% случаев. При облучении в дозе 1 Зв на более поздних сроках беременности вероятность врожденных пороков развития составляет 20%, причем следующим по значимости эффектом пренатального облучения является лейкоз.

Анатомо-морфологический статус населения

Экологические факторы (природные и антропогенные) влияют на изменчивость морфологических (соматических) признаков человека как на индивидуальном, так и на популяционном уровнях. По своему происхождению факторы, воздействующие на морфофункциональные особенности человека, можно условно разделить на естественные, природные и искусственные, антропогенные. Из естественных факторов, оказывающих наиболее заметное действие на соматические особенности человека, являются климато-географические, из антропогенных – в первую очередь факторы, связанные с урбанизацией, а также социально-экономические факторы и факторы, сопутствующие трудовой деятельности человека.

Длина тела (рост) варьирует в зависимости от пола, возраста, этнической принадлежности и может изменяться под воздействием климатогеографических и социальных факторов. Женщины ниже мужчин в среднем на 8-12 см независимо от национальности. Молодое поколение обычно выше ростом старшего поколения. Жители сельской местности, как правило, ниже ростом городских жителей в среднем на 2 см. Жители высокогорья выше жителей низкогорья.

Обхват грудной клетки у женщин меньше, чем у мужчин. С возрастом этот размер увеличивается за счет подкожного жира. У городских жителей обхват грудной клетки относительно меньше, чем у

124

сельских. В этническом плане этот размер больше у северных народов и меньше у жителей южных регионов.

Вес (масса) тела – сложный признак, скрывающий под одной и той же величиной разнонаправленные изменения составляющих его компонентов. Масса тела определяется весом жировой, мышечной, костной и нервной тканей, весом внутренних органов, покровов, межтканевой жидкости и т.д., весовое соотношение которых различно у разных людей.

У женщин вес тела меньше, чем у мужчин, но у них больше вес жировой ткани. У людей старшего возраста вес тела увеличивается в основном за счет увеличения жировой ткани. У лиц пожилого и старческого возраста вес тела может быть стабильным, но изменяется соотношение его компонентов: уменьшается вес мышечной ткани за счет потери воды, но увеличивается количество жира. В среднем вес тела людей, проживающих в холодном климате, больше, чем у проживающих в жарком климате.

Масса тела является ярким показателем воздействия внешних факторов: гиподинамии или, наоборот, перетренированности, недоедания или переедания, состава пищевого рациона, переживания стрессовых ситуаций.

Большая часть современного человечества проживает в городах, где условия проживания в корне отличаются от естественных. Отмечены отрицательные тенденции в изменении морфофункционального статуса городского населения: ухудшение физического развития молодежи, уменьшение обхвата груди и увеличение обхвата талии у молодых мужчин, увеличение толщины кожно-жировых складок на 20%, акселерация роста и развития, рост заболеваемости детей, увеличение числа наследственных заболеваний.

Из социально-экономических факторов (жилищные условия, гигиенические навыки, статус и культура питания, доход семьи, уровень образования, проведение досуга и т.п.) питание можно считать фактором, непосредственно воздействующим на многие соматические компоненты и их производные: массу тела, толщину кожно-жировых складок, обхватные размеры, а также продолжительность жизни и биологический возраст. При этом статус питания (общая калорийность, соотношение белков растительного и животного происхождения, жировые соотношения, микроэлементный состав) и культура питания связаны с уровнем образования, доходом семьи, родом занятий, а также социально-политическим состоянием государства (состояние

125

войны, послевоенная разруха, социальные потрясения, стихийные бедствия и пр.).

Одним из отрицательных и сильно действующим на размеры и форму тела фактором является гиподинамия (автоматизация и механизация производства, работа в положении сидя, монотонность труда, пассивный досуг, отсутствие физической культуры и т.д.). Гиподинамическая болезнь включает повышение нервно-мышечного напряжения в покое, абсолютное и относительное увеличение массы тела, учащение сердечного ритма, снижение силы растяжимости мышц, уменьшение жизненной емкости легких, снижение работоспособности. Гиподинамия и нерациональное питание – синдромы ожирения.

Сторонники теории рационального питания и двигательной активности в сохранении здоровья, работоспособности и долгожительства нации считают, что человек до старости должен сохранять тот вес тела, который был ему свойственен в 25-30 лет. Такую картину можно наблюдать у жителей Абхазии, которая считается оптимальным местом жительства по климатическим и экологическим условиям, а образ жизни абхазцев идеален для здоровья (малокалорийная пища, физический труд на свежем воздухе до глубокой старости, умение переживать стрессы и т.д.).

Число жировых клеток не меняется от рождения, изменяется только количество в них жира. Активность жировых клеток на различных участках тела различна. По-разному реагируют на физические усилия, голод, переедание и гормональные влияния, жировые клетки на туловище, лице, конечностях. У мужчин среднего возраста активные физические усилия уменьшают количество жира на животе; у малоподвижных женщин жир откладывается на груди, бедрах, ягодицах.

Между 20 и 30 годами жизни запасы жира у мужчин составляют 12% массы тела, у женщин – 20%. От 25 до 70 лет уменьшается вес мышечной ткани за счет потери воды и снижения минерализации скелета. Это естественные факторы потери веса к старости. Но при этом увеличиваются запасы жира и общий вес тела не уменьшается, а увеличивается.

Расчет массы тела производится в соответствии с так называемым индексом массы тела (ИМТ). Следует иметь в виду, что показатель ИМТ не подходит для беременных женщин и лиц младше 18 лет, а также атлетическим людям, занимающимся силовыми видами спорта, у которых наблюдается переизбыток не жировой, а мышечной ткани, что не связано с риском для здоровья.

126

Существует несколько способов расчета ИМТ.

•Формула П. Брока достаточно простая, применяемая во многих странах, позволяет рассчитать массу тела в зависимости от роста человека. Идеальная масса тела равняется росту в сантиметрах минус 100.

•Можно сделать подсчет массы тела еще точнее, для этого сделаем поправку в зависимости от типа роста (невысокий, средний, высокий). При росте меньше 155 см в приведенных ниже формулах надо вычитать не 100, а 95, при росте от 155 до 165 см – вычитать нужно 100, а при росте свыше 175 см – 110. Кроме подсчета индекса массы тела следует измерить окружность талии – для женщины норма около 80 см, для мужчин – около 92 см.

•Еще одна уточняющая формула, учитывающая конституцию организма – уточняющая формулу Брока. Для этого нужно измерить запястье. Если окружность запястья менее 15 см, то от результата, полученного по формуле Брока, надо отнять еще 10%. Если окружность запястья от 15 до 18 см, то полученное значение остается без изменений. Если окружность запястья превышает 18 см, то к результату, полученному по формуле Брока, надо прибавить 10%. Например: Ваш рост 160 см. По формуле Брока ваш вес должен быть 60 кг. Измерив запястье, вы получили 14 см. Тогда надо отнять 10% от 60 – получим 54 кг.

•Предыдущая формула очень упрощена. Часто применяют другую формулу. В таком случае ИМТ определяется делением веса на рост в квадрате:

ИМТ = m / h2,

где m – масса тела человека, кг; h – рост человека, м.

Если ваш индекс массы тела:

–ИМТ – менее 18,5, то у вас дефицит массы тела;

–ИМТ 18,5-24,9 – нормальная масса тела;

–ИМТ от 25 до 29,9 – избыточная масса тела;

–ИМТ 30-34,9 – ожирение I степени;

–ИМТ 35-39,9 – ожирение II степени;

–ИМТ – более 40 – у вас ожирение III степени и нужно срочно обратиться к эндокринологу

127

• Также учитывают зависимость ИМТ от возраста. Например, для 30-летней женщины весом в 60 кг и ростом в 1,68 м (рост считаем в метрах, а вес в кг, как в предыдущей формуле) ИМТ= 60:(1,68 × 1,68) = 21, 528.

В таблице 15 приведен нормальный ИМТ в зависимости от возраста.

Таблица 15

Зависимость индекса массы тела (ИМТ) человека от возраста [31]

• ИМТ можно вычислить по формуле Брока-Брукшта.

Критерий идеальной массы тела:

ИМТ для женщин:

М = Р – 100 – (Р-100) : 10,

где М – идеальная масса тела; Р – рост в сантиметрах;

ИМТ для мужчин:

М = Р – 100 – (Р-100) : 20

Например, для мужчины ростом 175 см нормальный вес равен 75 кг, а идеальный вес можно рассчитать по формуле: М = 175 – 100

– (175-100):20 = 71,2 кг.

Для женщины ростом 160 см нормальный вес равен 60 кг, также можно сделать расчет идеальной массы тела по формуле: М = 160 - 100 - (160-100):10 = 54 кг.

128

•В предыдущем методе подсчета ИМТ нет различий между жировой и мышечной тканью. Например, при активном занятии некоторыми видами спорта происходит наращивание мышц и появляется повышение ИМТ. Поэтому нужно учитывать соотношение мышц и жировой ткани в теле. Это можно сделать с помощью специальных весов со специальной функцией. Они есть в фитнес-центрах. У женщин показатель жиров должен составлять 20-30% от всей массы. Кроме того, важно учитывать, в какой именно части тела откладывается лишняя жировая ткань. Для этого есть показатель соотношения талии и бедер. Нужно объем талии разделить на объем бедер. Норма для женщин – 0,85, для мужчин – 1.

•Индекс массы тела можно вычислить и по формуле Лоренца. От роста в сантиметрах следует отнять 100. Затем от роста в сантиметрах отнять 150 и результат разделить пополам. Найдите разность между значениями, и вы получите свой идеальный вес. Напри-

мер, ваш рост 160. 1) 160 – 100 = 60, 2) 160 – 150 = 10, 3) 10 : 2 = 5,

4)60 – 5 = 55.

•Еще одна формула расчета идеального веса: формула Бонгарда. Нужно рост (в см) умножить на объем груди (в см). Результат разделить на 240 и вы получите свой идеальный вес. Пример.

Рост 160 × 96 (объем) (см) = 15360: 240 = 64 кг.

•Можно рассчитывать ИМТ в зависимости от роста и типа телосложения, данные приведены в таблице Егорова-Левитского (табл. 16). Характеристики типов: астеники – люди с тонкой костью, часто имеющие слабую мышечную массу; нормостеники – люди с пропорциональным строением тела. Гиперстеники – люди с широкой костью, крупные от природы.

Таблица 16

Зависимость индекса массы тела (ИМТ) человека от типа телосложения [31]

129

Окончание табл. 16

• Иногда применяют вариант таблицы Егорова-Левитского (табл. 17), в которой указывается не ИМТ, а вес тела в зависимости от возраста и пола. Такой таблицей пользоваться проще.

Таблица 17

Зависимость массы тела человека от пола и возраста (вариант таблицы Егорова-Левитского) [32]

130