Už začiatkom minulého storočia začalo znečisťovanie zemského povrchu toxickými chemikáliami, ktoré však pokračuje dodnes a to aj napriek množstvu ochranných opatrení. Zvýšená pozornosť sa venuje najmä takým znečisťujúcim látkam, ktoré sú chemicky veľmi stabilné a ich rozklad v životnom prostredí má dlhodobý charakter. Ukazuje sa, že odstrániť pokračujúce znečistenie našej planéty je už takmer nesplniteľnou úlohou. Vzhľadom na globálne znečistenie je jeho konečným stupňom kontaminácia potravinového reťazca človeka s následnými škodlivými účinkami na jeho zdravie.
Globálne znečistenie je následkom šírenia jedovatých látok vzdušnými prúdmi až do veľkých výšok a ich prenosom do vzdialenosti niekoľko tisíc kilometrov od miesta ich produkcie. Spádom častíc týchto látok z atmosféry do morskej vody sa ďalej pôsobením morských prúdov rozšírilo znečistenie po obrovskej ploche oceánov.
Z hľadiska účinku na endokrinný systém človeka sú najviac preskúmané predovšetkým organické zlúčeniny, z ktorých väčšina obsahuje vo svojej molekule chlór. Preto sa nazývajú trvalými organochlórovanými polutantami (medzinárodná skratka je POPs z anglického „Persistent Organochlorinated Pollutants“). Najnebezpečnejším z nich je dioxín, ktorý vzniká ako vedľajší produkt pri viacerých chemických výrobách. Známy je únik dioxínu pri výbuchu v chemickej továrni v meste Seveso v severnom Taliansku pred 30 rokmi, ktorý má dlhodobé účinky na zdravotný stav obyvateľstva v postihnutej oblasti. K znečisteniu významne prispievajú aj všetky chlórované prostriedky na ničenie hmyzu a buriny ako dobre známy DDT, ktorý sa v organizme mení na rovnako jedovatý metabolit DDE, tiež hexachlórbenzén, hexachlórcyklohexán a iné. Najrozšírenejšími sú však polychlórované bifenyly (skratka PCB). Odhaduje sa, že vo svete sa vyrobilo, vďaka ich všestrannému priemyselnému použitiu, viac ako 1,2 milióna ton PCB. Väčšina tohto množstva sa dostala do životného prostredia alebo sa do neho naďalej dostáva únikom zo skládok odpadu.
Znečistené morské ryby
Organochlórované znečisťujúce látky sú dobre rozpustné v tukoch a ťažko rozpustné vo vode. Do ľudského tela sa dostávajú prevažne znečistenou potravou, pričom dnes vzhľadom k celosvetovému znečisteniu by sme len ťažko mohli nájsť potravinu, ktorá by neobsahovala žiadne stopy takýchto látok. Jednou zo základných potravín s pomerne vysokou koncentráciou týchto znečisťujúcich látok sú morské ryby. Je zaujímavé, že sladkovodné ryby z vnútrozemských tokov, ktoré neprechádzajú priemyselnými alebo poľnohospodárskymi oblasťami, sú znečistené pomerne málo.
Počet chorých rastie
Výskyt cukrovky na celom svete neustále stúpa a preto sa urýchlene a intenzívne pracuje na zisťovaní jeho príčin, ale rovnako intenzívne sa hľadajú možnosti na jeho prevenciu a liečbu. Na Slovensku trpí cukrovkou okolo 250-300 tisíc obyvateľov a počet diabetikov neustále rastie, a to aj kvôli nebezpečne rastúcemu výskytu obezity. Diabetes 2. typu je metabolické ochorenie, ktorého vznik môže byť daný vzájomným pôsobením vplyvov životného prostredia (výživa, látky znečisťujúce prostredie) a vnútorných (t.j. genetických, resp. epigenetických vlastností človeka).
Nové chápanie vplyvu prostredia
Čo však znamená tento nový pojem epigenetický? Začnime tým, že genetika je veda, ktorá sa zaoberá molekulárnou podstatou dedičnosti a variability organizmov. Prevratným bolo zistenie, že táto variabilita je daná genetickou informáciou, ktorá sa nachádza v jadre každej bunky nášho tela vo forme molekuly dezoxyribonukleovej kyseliny (DNK), a určuje tak jedinečnosť každého z nás. Epigenetika vznikla pomerne nedávno a toto nové chápanie vplyvu prostredia na prepis genetickej informácie bolo podnietené existenciou veľkého množstva rozdielov u geneticky úplne totožných jedincov, akými sú napríklad jednovajcové dvojičky. Epigenetika sa teda pokúša vysvetliť tieto odlišnosti na základe odlišnej regulácie prepisu genetickej informácie do vlastností a charakteristík jedinca. Súbor vlastností jedinca, ktorý vznikne na základe istej genetickej informácie, teda vôbec nemusí byť rovnaký a je do značnej miery modulovaný prostredím, v ktorom sa jedinec nachádza. Zdá sa, že prostredím je najvýraznejšie ovplyvňovaný plod počas svojho života v tele matky, ako aj novorodenec krátko po narodení, avšak životné prostredie sa môže podpísať aj na zmene vlastností dospelého človeka (a ovplyvniť tak jeho náchylnosť ku chronickým ochoreniam, akými sú cukrovka, srdcovo-cievne ochorenia, tučnota alebo niektoré druhy rakoviny).
Chémia a diabetes
Jedným z ochorení, ktoré by mohlo mať epigenetický podklad, je práve tučnota a s ňou spojená cukrovka 2. typu. Predpokladá sa, že zmeny v životnom štýle a do istej miery aj znečistenie životného prostredia sa podpísali na epidemickom zvýšení výskytu tučnoty a cukrovky v populácii žijúcej v rozvinutých krajinách. Jedným z dokladov je zamorenie okolia talianskeho mesta Seveso (pred 30 rokmi) dioxínom, kde ženy postihnutej populácie majú vyššiu úmrtnosť na cukrovku. Ďalším príkladom sú veteráni vojny vo Vietname, ktorí postrekovali džungle látkou obsahujúcou dioxín. Aj u nich sa totiž zistil nárast prípadov cukrovky.
Vzhľadom k znečisteniu celej planéty možno predpokladať, že telo každého z nás obsahuje isté množstvo znečisťujúcich látok, čo napokon ukazujú všetky prieskumy. Určité skupiny obyvateľstva však majú ich hladiny v krvi veľmi vysoké. Sem patria pracovníci niektorých podnikov chemického priemyslu, postrekovači veľkých plantáží, Eskimáci živiaci sa prevažne znečistenými rybami ako aj rybári najmä z pobrežia Baltického mora. Podľa našich zistení však túto skupinu dopĺňajú aj rybári z okolia Zemplínskej Šíravy a rieky Laborec alebo obyvatelia žijúci v znečistenom prostredí v okolí niektorých chemických závodov alebo v poľnohospodárskych oblastiach, kde sa používali a používajú pesticídy.
Viac cukrovkárov
Prvým indikátorom, ktorý podnietil a nasmeroval náš výskum vplyvu znečistenia životného prostredia na vývoj cukrovky bola skutočnosť, že skupina pracovníkov istej chemickej továrne na východnom Slovensku mala okrem iných ukazovateľov svedčiacich o ich dlhodobom vystavení PCB aj zvýšený výskyt protilátok proti bunkám, ktoré produkujú inzulín. Pri následných vyšetreniach sme vyše 1000 náhodne vybraným obyvateľom okresu Michalovce zistili vyšší výskyt cukrovky a zvýšenú hladinu glukózy v krvi nalačno v porovnaní s rovnakým súborom obyvateľov z okresov Svidník a Stropkov, ktorí však majú v krvi niekoľkonásobne nižšie hladiny polychlórovaných bifenylov a iných znečisťujúcich látok. Na základe toho sa domnievame, že určité vplyvy spomenutých chemikálií na vznik diabetu nemožno vylúčiť, a to najmä u takých jednotlivcov, ktorí majú vrodené dispozície pre vznik diabetu, napr. blízki príbuzní diabetikov.
„Šarapata“ v organizme
Presné spôsoby účinku škodlivín POPs na vznik diabetu alebo na zhoršovanie už jestvujúcich porúch metabolizmu cukrov zatiaľ nepoznáme, avšak vďaka intenzívnym výskumom sa k ich poznaniu blížime.
Predovšetkým poznáme základné chemické vlastnosti jednotlivých škodlivín, ktoré sú takmer nerozpustné vo vode a, naopak, veľmi dobre rozpustné v tukoch. Po ich požití v potrave sa preto hromadia najmä v tukovom tkanive, ktoré je ich akýmsi „rezervoárom“ v tele. V menšom množstve sú prítomné aj v tukovej zložke všetkých orgánov a, samozrejme, aj v krvi. Avšak tie, ktoré sa už raz dostali do nášho organizmu, pretrvávajú v ňom prakticky po celý život, pretože ich odbúravanie je neobyčajne pomalé a trvalo by oveľa dlhšie ako jeden ľudský život. Počas ich zotrvávania v organizme sa na miesta chlórov v ich molekule dostávajú iné chemické skupiny, následkom čoho sú lepšie rozpustné vo vode a preto môžu ľahšie vstupovať do ďalších orgánov a metabolických procesov.
Možno predpokladať, že pri súčasnom globálnom znečistení potravín dochádza k neustálemu hromadeniu týchto látok v organizme. Výsledky našich kolegov chemikov zo Slovenskej zdravotníckej univerzity v Bratislave však ukazujú, že od začiatku 90-tych rokov, keď sa analýzy začali robiť, sa hladina organochlórovaných škodlivín v krvi obyvateľov michalovského okresu mierne znižuje. Aj napriek značnému znečisteniu životného prostredia v tomto okrese teda dochádza k ústupu ich hromadenia a zrejme aj negatívnych účinkov na ľudský organizmus.
Útočia aj na plod matky
Ženský organizmus má jeden unikátny spôsob ako sa zbaviť aj väčších množstiev v tukoch rozpustných škodlivých látok a tým je vylučovanie do materského mlieka. V znečistených oblastiach môže byť koncentrácia škodlivín v materskom mlieku neobyčajne vysoká, čo predstavuje veľké riziko pre dojčené deti, ktoré sú takto vystavené vysokým dávkam organochlórovaných látok. Oveľa závažnejším je fakt, že vysoké koncentrácie organochlórovaných škodlivín v tele matky môžu ovplyvniť plod už počas jeho vnútromaternicového vývinu. Najnovšie sa ukazuje, že v týchto štádiách vývinu by prítomnosť organochlórovaných látok mohla významne ovplyvniť prepis genetickej informácie už spomenutým epigenetickým mechanizmom a ovplyvniť tak zdravie človeka.
PCB pôsobia na organizmus prostredníctvom špecifických receptorov mechanizmami, ktoré sa začínajú v súčasnosti podrobnejšie poznávať. V jadre každej bunky sa nachádzajú tzv. jadrové receptory. Po preniknutí z krvi do buniek sa na tieto receptory viažu aj viaceré hormóny (t.j. hormóny štítnej žľazy, nadobličiek, mužských a ženských pohlavných orgánov) alebo iné látky, ktoré sa všetky spoločne nazývajú „ligandy“ receptora. Každý hormón čiže ligand má svoj špecifický receptor, na ktorý sa viaže. Ukazuje sa však, že môže dochádzať aj k tomu, že sa niektorý ligand naviaže aj na iný receptor, čo sa označuje ako „promiskuita ligandov a receptorov“. Po naviazaní ligandu sa vytvorí komplex „ligand-receptor“ a ten si hľadá svoje špecifické miesto na reťazci DNK (dezoxyribonukleovej kyseliny). Po naviazaní na špecifický úsek DNK dochádza k aktivácii príslušného génu a tým sa naštartuje tvorba príslušnej bielkoviny, napr. enzýmu, ktorá môže spustiť istý biologický proces v bunke.
Osirotený receptor
Zistilo sa, že aj organochlórované látky vrátane PCB majú svoj špecifický jadrový receptor – je ním Ah-receptor (Ah = Aryl-hydrocarbon). Zatiaľ sa nevie, odkiaľ sa zobral a na čo v organizme slúži. Musel totiž jestvovať už dávno predtým, ako človek vyrobil organochlórované látky, a preto musí mať v tele svoje špecifické úlohy. Existencia tohto receptora (voláme ho tiež receptor-sirota, lebo o jeho funkcii a partneroch-ligandoch nič nevieme) však umožňuje, aby cudzie látky z prostredia mohli ovplyvňovať mnohé hormonálne a metabolické regulácie v organizme. Navyše, účinok znečisťujúcich látok z prostredia sa znásobuje kvôli spomenutej „promiskuite“ receptorov, ktorá im umožňuje aj väzbu s inými receptormi.
Na tomto mieste sa môžeme znova vrátiť k vyššie diskutovanej epigenetike, čiže mechanizmom, ktorými prostredie ovplyvňuje prepis genetickej informácie. „Šarapatenie“ chemikálií priamo v mieste prepisu genetickej informácie – t.j. priamo na molekule DNK – nemôže mať iný výsledok ako funkčné alebo štruktúrne poruchy daného orgánu. V neposlednom rade teda nemožno vylúčiť ani epigenetické ovplyvnenie, ktoré sa prejaví odchýlkou v prepise genetickej informácie jedinca a môže tak spôsobovať rôzne zdravotné ťažkosti vrátane metabolických ochorení akými sú tučnota a cukrovka.
Hľadanie nových spôsobov liečby
Najnovšie výskumy sa sústreďujú na tukové tkanivo, ktoré je rozhodujúcim orgánom pri vzniku obezity a súčasne aj tzv. inzulínovej rezistencie s následným vznikom tzv. metabolického syndrómu a srdcovo-cievnych ochorení. Práve ukladanie týchto chemikálií do tukového tkaniva ukázalo, že výskum tohto tkaniva otvára široké perspektívy pri hľadaní nových terapeutických prístupov k liečbe metabolických ochorení spojených s tučnotou. Dnes je dokázané, že tukové tkanivo je vysoko aktívnym metabolickým a endokrinným orgánom, ktorý je súčasťou vzájomne komunikujúcej sústavy, do ktorej patrí centrálny nervový systém, tráviaci systém a iné. Jeho úlohou je regulovať príjem, ukladanie a výdaj energie.
Samotné tukové tkanivo produkuje vyše pol stovky hormónov a iných biologicky vysoko aktívnych látok, pričom paleta ich produkcie je významne zmenená u tučných jedincov v porovnaní s chudými. Predpokladá sa, že prítomnosť veľkého množstva polutantov v tomto tkanive nie je bez účinku, čoho dôkazom je aj nami zistená súvislosť medzi znečistením životného prostredia organochlórovanými látkami a výskytom cukrovky.
Foto: fotolia.com
MUDr. Pavel Langer, DrSc., Jozef Ukropec, PhD., Prof. MUDr. Iwar Klimeš, DrSc., Laboratórium diabetu a DIABGENE, ÚEE SAV, Bratislava