Primární prevence pozdních účinků genotoxických a karcinogenních xenobiotik

Primary prevention of the late effects of genotoxic and carcinogenic xenobiotics

The effectiveness of protection against undesired late affects of exposure to chemical substances can be monitored using the results of testing the genotoxic activity of chemical substances and compounds, further by biological monitoring of exposure which yields evidence on mutual interaction between the human organism and genotoxic substances and their mixtures, and, finally, by monitoring the biological effect following the response of the organism to these xenobiotics. Biomarkers of exposure, effects and susceptibility have been used for screening and repeated follow-up (monitoring) of selected groups of individuals exposed to xenobiotics, serve as a basis to estimate of the magnitude of exposure to chemical substances from any source including activities associated with life style for both the individual and population groups. Thus, using biomarkers, one can not only to assess the magnitude of exposure to genotoxic substances, but subsequently even estimate of the degree of risk for population groups after environmental and occupational exposure to genotoxic xenobiotics. Primary prevention of consequences of exposure to substances with late effects represents in the first place lowering the magnitude of their exposure and reduction of sequels of interaction between the xenobiotics and human organism. Integral component of primary prevention of late effects of genotoxins is chemoprevention involving rational nutrition with sufficient supply of antioxidants, vitamins, minerals and beneficial essential trace elements.

Key words:
primary prevention; biological monitoring; biomarkers; cytogenetic analysis.

Autoři: V. Bencko ¹; sr. P. Rössner ²
Působiště autorů: 1. lékařská fakulta UK a Všeobecná fakultní nemocnice, Praha ; Ústav Hygieny a epidemiologie Přednosta: prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc ¹; Ústav experimentální medicíny Akademie věd ČR v. v. i., Praha Ředitelka: prof. MUDr. Eva Syková, DrSc. ²
Vyšlo v časopise: Prakt. Lék. 2009; 89(8): 414-419
Kategorie: Přehledy

Souhrn

Účinnost ochrany před nežádoucími pozdními účinky expozice chemickým látkám lze monitorovat využitím výsledků testování genotoxické aktivity chemických látek a sloučenin, biologickým monitorováním umožňujícím jejich detekci v prostředí, biologickým monitorováním expozice poskytujícím důkazy o vzájemné interakci lidského organismu a genotoxických látek a jejich směsí a konečně monitorováním biologického efektu sledujícím reakce organismu na expozici těmto xenobiotikům. Biomarkery expozice, účinku a vnímavosti jsou užívány pro vyhledávání (screening) i opakované sledování (monitoring) vybraných skupin osob exponovaných xenobiotikům, slouží jako základ pro odhad míry expozice chemickým látkám z jakéhokoliv zdroje včetně aktivit souvisejících s životním stylem jak pro jednotlivce, tak i pro populační skupiny. Pomocí biomarkerů tak lze provést nejen odhad míry expozice genotoxickým látkám, ale následně i odhad stupně rizika pro populační skupiny profesionálně i neprofesionálně exponované genotoxinům. Primární prevenci důsledků expozice látkám s pozdními účinky představuje především snížení míry jejich expozice a redukce následků interakce xenobiotik s lidským organismem. Nedílnou součástí primární prevence pozdních účinků genotoxinů je chemoprevence, zahrnující racionální výživu s dostatečným přísunem antioxidantů, vitamínů, minerálních látek a benefitních stopových prvků.

Klíčová slova:
primární prevence; biologické monitorování; biomarkery; cytogenetická analýza.

Úvod

První část našeho příspěvku byla specificky zaměřena na mechanismy pozdních účinků xenobiotik, na jejich výskyt v prostředí a na rizika pro zdraví člověka plynoucí z jejich expozice (30). Tato druhá část je zaměřena na metody používané v primární prevenci jejich pozdních účinků.

Ochranu před nežádoucími pozdními účinky expozice chemickým látkám lze zajišťovat na několika úrovních:

Testování genotoxické aktivity chemických látek

představuje nejúčinnější, avšak nejobtížnější postup, jehož cílem je zabránění vstupu nově syntetizovaných genotoxicky aktivních látek do prostředí, nebo jejich množství maximálně omezit. Neméně důležitá je snaha nahradit již používané látky a jejich směsi s prokázanou genotoxickou aktivitou látkami relativně bezpečnými. Poznatek, že většina známých karcinogenů má mutagenní (genotoxické) účinky a že společným mechanismem mutageneze a karcinogeneze je mutace, vedl k využití krátkodobých (short term) testů k detekci mutagenity pro odhad možných karcinogenních účinků chemických látek a jejich směsí. Jejich používání má významný ekonomický i časový dopad, neboť jsou mnohonásobně levnější než dlouhodobé testy na karcinogenitu prováděné na zvířatech, a výsledek je dosažitelný řádově v měsících, zatímco v případě použití dlouhodobých testů nezbytná doba je v řádu i několika roků.

Biologické monitorování (opakované sledování)

jednotlivých složek prostředí umožňuje detekci genotoxických látek, v pracovním prostředí pak pomáhá zjistit výrobní procesy, u kterých se expozice genotoxickým látkám původně nepředpokládala.

Prvním krokem při identifikaci rizika expozice je stanovení látek s pozdními účinky v jednotlivých kompartmentech (voda, půda, ovzduší) prostředí. Výsledky informují o možnosti expozice člověka a jejích hlavních zdrojích v prostředí. Vhodný a prakticky využitelný přístup pro sledování mutagenní aktivity komplexních směsí v prostředí představuje soustava bakteriálních kmenů Salmonela typhimurium používaná v Amesově testu.

Identifikace mutagenity komplexních směsí látek v Amesově testu poskytuje rychlé orientační informace o výskytu genotoxických kontaminant v jednotlivých složkách prostředí. Umožňuje odkrýt oblasti kontaminované genotoxickými látkami a cíleně se zaměřit na jejich chemickou identifikaci, eventuálně na určení zdroje znečištění prostředí. Amesův test patří mezi základní metody nezbytné pro odhad genotoxického účinku chemických látek. Jeho využití pro detekci mutagenní aktivity komplexních směsí cizorodých látek v životním prostředí představuje významný přínos z hlediska možnosti primární prevence.

Biologické monitorování expozice,

tj. detekce genotoxických látek a jejich metabolitů v lidském organismu, poskytuje důkaz o vzájemné interakci lidského organismu a genotoxických látek a jejich směsí v komunálním i pracovním prostředí. Jde o přímou identifikaci genotoxických látek a jejich metabolitů pomocí chemických metod v tělních tekutinách či vydýchaném vzduchu, nebo o identifikaci konjugačních sloučenin svědčících o expozici genotoxickým látkám. Nepřímo lze tuto expozici prokázat stanovením mutagenní aktivity moče exponovaných osob v Amesově testu.

Monitorování biologického efektu

je založeno na sledování reakce organismu na působení genotoxicky aktivních látek. Poskytuje informace o zdravotních důsledcích expozice a má zásadní význam pro včasnou detekci reverzibilních biologických účinků expozice a pro prevenci jejich ireverzibilních následků.

Biologický monitoring

používaný k určení míry expozice a účinků genotoxických faktorů pracovního a životního prostředí umožňuje posoudit stupeň rizika pro exponované i profesionálně neexponované populační skupiny i jednotlivce. K účelům monitoringu je používána metoda cytogenetické analýzy lidských periferních lymfocytů.Vzhledem k velkému množství nashromážděných výsledků cytogenetické analýzy za více než 30 let je nutné ji považovat za biologický expoziční test vhodný pro skupiny, a při naplnění určitých kritérií také pro jednotlivce (9, 27, 28, 35, 40).

Technika FISH (fluorescenční in situ hybridizace)

posunula kupředu v oblasti cytogenetických metod možnosti genetické toxikologie. Tato technika umožňuje detekci problematických typů chromozomových aberací, jako jsou translokace, inverze, inzerce a aneuploidie. Možnost detekce genových segmentů i jednotlivých genů zvyšuje naše možnosti porozumět procesu vzniku nádorů. Genetická toxikologie využívá poznatku, že nádorové onemocnění je genetické onemocnění s mnoha stupni (kroky), z nichž každý vyžaduje mutaci. Identifikace chromozomových aberací, které jsou zahrnuty do tvorby nádorů, je tak výrazně podpořena použitím metody FISH (6, 39).

Monitorování geneticky podmíněných vad nebo onemocnění umožňuje posoudit skutečnou genetickou zátěž populace nebo některé její části i vývoj geneticky podmíněných změn ve vztahu k měnícím se podmínkám prostředí, v němž populace žije. Smyslem populační analýzy je zachytit i důsledky kombinovaného působení různých typů faktorů na genetickou zátěž populace.

Za nejvýznamnější markery při genetickém monitorování populace jsou považovány vrozené vady (VV). Kolísání jejich frekvence v závislosti na čase může odpovídat měnícímu se výskytu mutagenů v prostředí. Vrozené vady mohou být chápány jako konečný výsledek určený dědičnou zátěží rodičů působením mutagenů na gamety rodičů před početím i na plod v průběhu intrauterinního vývoje (VV mohou být současně výsledkem působení teratogenního činitele, nejsou ale dále přenosné na potomky). To znamená, že výsledek těhotenství je podmíněn genetickou predispozicí rodičů k chorobám kontaminovaným životním prostředím, profesionální expozicí a rizikovými faktory životního stylu (kouření, alkohol, léky, stravovací návyky) před početím a v průběhu gravidity také některými infekcemi matky, z nichž nejznámějším případem jsou zarděnky.

Při analýze výsledků těhotenství je dále pozornost zaměřena na sledování výskytu abortů, počtu mrtvě narozených dětí, poměru pohlaví narozených dětí, porodní hmotnost, frekvence výskytu dvojčat, úmrtnost během prvního roku života, další vývoj dítěte a pod. (38, 41).

Biomarkery expozice, účinku a vnímavosti

jsou vhodnými nástroji monitorování vlivu xenobiotik, včetně látek s genotoxickým účinkem. Biomarkery zahrnují všechny měřitelné odpovědi a interakce mezi biologickým systémem a faktory zevního prostředí. Jsou užívány pro vyhledávání (screening) i opakované sledování (monitoring) vybraných skupin osob exponovaných xenobiotikům.

Biomarkery slouží jako základ pro odhad míry expozice chemickým látkám z jakéhokoliv zdroje včetně aktivit souvisejících s životním stylem jak pro jednotlivce, tak i pro skupiny. Rizikoví jednotlivci i skupiny mohou tak být identifikováni pomocí odchylek od normálních středních hodnot pro biomarkery expozice nebo biomarkery účinku (18).

Biomarkery expozice,

signalizující kontakt organismu s cizorodou látkou, mají velký význam při průkazu expozice jednotlivce i skupin osob především látkám s pozdními účinky a zejména jejich směsím. Nejčastěji se používají metody kvalitativní a kvantitativní analýzy xenobiotik a jejich metabolitů v buňkách, tkáních, tělních tekutinách (krev) nebo častěji v exkretech (moč). Např. jako biomarker expozice olovu je používáno stanovení plumbémie, kyseliny 5-aminolevulové a porfyrinů v moči, pro stanovení expozice arzénu a dalších toxických kovů a metaloidů se užívá jejich detekce ve vlasech díky jejich vazbě na síru keratinu (1). Takto získané informace pak slouží při zajišťování ochrany a bezpečnosti práce osob na rizikových pracovištích i k dlouhodobému sledování expozice xenobiotikům vybraných populačních skupin žijících v kontaminovaném životním prostředí (40).

Z prakticky používaných biomarkerů expozice jsou po metodické a interpretační stránce nejvíce propracované metody detekující DNA a proteinové adukty (hemoglobinové, albuminové) a např. specifické adukty s etylénem, propylénem, aromatickými aminy, aflatoxinem B₁_,metabolity xenobiotik v moči a cytogenetické metody, z nichž v praxi nejrozšířenější je konvenční cytogenetická analýza lidských periferních lymfocytů, která se dnes na základě současných poznatků řadí i mezi biomarkery účinku.

Biomarkery účinku

se používají k průkazu již preklinického poškození nebo nepříznivých zdravotních účinků po expozici a absorpci xenobiotika, pro stanovení nebezpečnosti látky (hazard identification) a pro určení dávkové závislosti účinku (dose response assessment) při odhadu rizika expozice (risk assessment) (3). Jako biomarker účinku je využívána cytogenetická analýza lidských periferních lymfocytů (konvenční metoda), analýza mikrojader (mikronukleus test) a již zmíněná metoda FISH, nebo mutace v lokusu HPRT(hypoxanthin-guanin-fosforibosyltransferázy). Frekvence chromozomových aberací zjišťovaná cytogenetickou analýzou je dosud jediný, prakticky využitelný genotoxický biomarker prokazující sumární mutagenní a karcinogenní riziko.

Biomarkery vnímavosti

charakterizují vrozené (geneticky podmíněné), nebo získané vlastnosti ovlivňující odpověď organismu na expozici xenobiotiku. Individuální vnímavost (genetický polymorfizmus) je ovlivněna např. rozdíly v metabolismu xenobiotik, reparaci DNA, expresi protoonkogenů a tumorsupresorových genů, v imunitních reakcích a rozdíly na úrovni receptorů. Individuální odchylky v metabolických cestách jsou podmíněny dědičně zakotvenými mutacemi v sekvencích genů kódujících enzymy. Rozdílný metabolický genotyp vede k rozdílné individuální míře rizika poškození, nebo naopak k protekci. V praxi to znamená, že v populaci existují osoby, které mají pro daný enzym odlišnou alelu. Ta se liší určitou mutací, která se fenotypicky odráží v odlišné aktivitě enzymu. Jedná se o genetickou predispozici jednotlivce, která ovlivňuje vnímavost k expozici xenobiotikům. Ačkoliv jsou jednotlivci vystaveni srovnatelné expozici, geneticky podmíněná nebo získaná diference jejich metabolismu může vést ke zřetelně odlišné dávce xenobiotika v cílovém místě, a tím i k různé úrovni odpovědi. I v případě srovnatelné úrovně cílové dávky může být odpověď různě odstupňovaná (pomalí a rychlí acetylátoři). Např. kavkazská rasa obecně je charakterizovaná poměrem fenotypů mezi rychlými a pomalými acetylátory 1:1, kdežto u populace Japonců je 10 % pomalých acetylátorů a 90 % rychlých acetylátorů.

Velkým příslibem pro identifikaci zvýšeně ohrožených jedinců je zařazení biomarkerů vnímavosti do systému biologického monitorování osob. Hodnocení populace pomocí biomarkerů vnímavosti, umožňuje pomocí určení metabolických genotypů vybrat vnímavější, nebo naopak rezistentnější jednotlivce vůči účinkům konkrétní látky.

Jak již bylo uvedeno, biologický monitoring v ČR představuje významný nástroj genetické toxikologie sloužící k určení míry expozice genotoxickým faktorům a k posouzení rizika pozdních následků pro exponované skupiny a jednotlivce. Opakované nálezy zvýšených hodnot chromozomových aberací u sledovaných osob upozorňují na zvýšené riziko vzniku nádorových onemocnění a/nebo geneticky podmíněných onemocnění (8, 14, 19, 20, 29, 33).

Z tohoto hlediska mají uvedené cytogenetické metody zásadní význam pro primární prevenci nádorových onemocnění, protože odráží důsledek sumární expozice genotoxickým látkám pro populace i jednotlivce vystavené směsím látek s proměnlivým kvalitativním i kvantitativním složením a velmi časně upozorňuje na jednotlivce s nevhodným metabolickým genotypem pro danou látku a/nebo s hypofunkčními ochrannými mechanismy (reparační systémy, imunitní reakce), které již nedokáží opravovat a kompenzovat genetická poškození vzniklá v důsledku expozice.

Výsledky cytogenetické analýzy umožňují posoudit míru expozice a účinnost preventivních opatření zaměřených na snížení expozice pracovníků ať již technického a organizačního charakteru, nebo z hlediska správného používání osobních ochranných prostředků (36). Opakovaná vyšetření skupin osob profesionálně exponovaných genotoxinům dovolují dlouhodobě sledovat exponované pracovníky a určit jednotlivce se zvýšenou vnímavostí k expozici genotoxickým látkám. U těchto jednotlivců, kteří jsou tak vystaveni vyššímu riziku než ostatní populace, lze a je třeba uplatňovat řadu opatření ke snížení rizika z expozice.

Biomonitoring profesionální expozice genotoxinům

Pracoviště genetické toxikologie v hygienické službě, (do poloviny 90. let jich existovalo 20, avšak probíhající reorganizace hygienické služby jejich počet výrazně zredukovala), se převážně zaměřují na biologické monitorování skupin profesionálně exponovaných genotoxickým látkám. Jde o komplexní systém zahrnující cytogenetickou analýzu periferních lymfocytů, posouzení pracoviště z pozice hygieny práce, analýzu a zhodnocení externí expoziční zátěže, odhad závažnosti rizika, včetně posouzení efektivnosti možných opatření ke snížení rizika z expozice genotoxickým faktorům a kontroly účinnosti přijatých nápravných opatření.

Důležitou součástí uplatňování primární prevence profesionálních nádorových onemocnění ze strany hygienické služby v minulých letech (zejména v 80. a 90. letech), bylo důsledné prosazování zavedení a zejména dodržování účinných preventivních opatření, včetně přeřazování osob s vysokou frekvencí chromozomových aberací na neriziková pracoviště. Pracovníci v těchto provozech tak byli exponováni kratší dobu a vystaveni nižším koncentracím genotoxických látek. V současné praxi je však uplatňováno jen zřídka pro legislativní obtíže, ale nejčastěji pro neochotu pracovníka měnit pracovní místo či zaměstnání, protože tyto změny bývají často spojeny i se ztrátou části výdělku. Tak často vznikají absurdní situace, kdy větší zájem o zdraví a život ohroženého pracovníka má lékař provádějící vyšetření, než zaměstnavatel nebo konkrétní pracovník.

Vědomí ceny vlastního zdraví a života není zatím silnou stránkou naší společnosti. Z těchto důvodů je třeba klást největší důraz na maximálně dosažitelné snížení koncentrací genotoxických látek na pracovišti, aby riziko poškození zdraví bylo co nejnižší. Dnes jsou aktivity genotoxikologických laboratoří HS ČR považovány ve světě za příklad, jak mohou být nové poznatky využity pro primární prevenci nádorových a geneticky podmíněných onemocnění.

V uplynulých více než 30 letech byly těmito laboratořemi vyšetřeny tisíce osob v desítkách provozů s rizikem chemické karcinogenity. Získané poznatky využila hygienická služba jako podklad pro rozhodnutí k úpravě režimu na rizikových pracovištích např. vinylchlorid (26), styrén (24), formaldehyd (15), nebo ke snížení nejvýše přípustných koncentrací na pracovištích (NPK-P) – epichlorohydrin (37).

Vyšetření mutagenní aktivity moče profesionálně exponovaných osob v Amesově testu představuje po cytogenetické analýze druhou nejvýznamnější metodu pro monitorování exponovaných osob. Při expozici organismu genotoxickým látkám jsou tyto látky nebo jejich metabolity vylučovány močí buď jako ultimativní mutageny, nebo jako neúčinné promutageny, které je třeba metabolickou aktivací modelovanou in vitro převést na aktivní formu. Protože detekovaná mutagenita je nespecifickým efektem, který může být vyvolán i neprofesionálními faktory (kouření, konzumace uzeného masa a ryb), posuzuje se závažnost expozice podle výsledků celé sledované skupiny s ohledem na výsledky cytogenetické analýzy, eventuálně dalších doplňkových metod.

Na rozdíl od cytogenetické analýzy je Amesova metoda schopna detekovat pouze aktuální expozici v průběhu posledních 24 h před odběrem moče a neumožňuje hodnotit kumulativní expozici. Nespecifita metody vzhledem ke kauzálním agens je vyvážena její specifitou ve smyslu biologického účinku a ukazuje se jako velmi výhodná při sledování expozice látkám s neznámým účinkem či komplexním směsím neznámých látek. Zvýšení mutagenní aktivity moče je interpretováno jako důkaz expozice genotoxickým látkám, avšak negativní nález nelze považovat za důkaz absence expozice.

Metoda je v praxi využívána pro monitorování expozice genotoxickým látkám, pro kontrolu efektivity opatření zaměřených na snížení expozice a je součástí baterie testů používaných při testování genotoxické aktivity chemických látek a jejich směsí před jejich uvedením do výroby (11).

Biomonitoring neprofesionální expozice genotoxinům

Obtíže s identifikací genotoxických látek v komunálním prostředí, ve kterém se nacházejí v komplexních směsích a v koncentracích až o několik řádů nižších ve srovnání s pracovním prostředím, staví biologické monitorování běžné, neprofesionálně exponované populace do odlišné pozice. Výsledky cytogenetické analýzy profesionálně exponovaných skupin jsou porovnávány s výsledky analýzy skupin kontrolních, u kterých lze vyloučit profesionální expozici genotoxickým látkám. Zvýšenou frekvenci chromozomových aberací u monitorované profesionálně exponované skupiny lze pak přisoudit pracovní expozici.

U neprofesionálně exponované populace je postup odlišný. Zásadní rozdíl mezi těmito skupinami tkví v rozdílné úrovni expozice genotoxinům. Na rozdíl od profesionální expozice lze jen obtížně analyzovat množství jednotlivých sledovaných látek v prostředí pro jejich nízké koncentrace a široké spektrum. Běžná populace je vystavena prakticky nepřetržitě působení obtížně definovatelným směsím látek s proměnlivým kvalitativním i kvantitativním složením. Vyšetřované skupiny osob bydlí a pracují v mnohem rozsáhlejší oblasti, než je tomu u osob profesionálně exponovaných, vystavených účinku genotoxinů na významně menším prostoru jen po určitou dobu a s možností částečné ochrany a zdravotnického dozoru formou pravidelných zdravotních prohlídek.

Z tohoto pohledu je nespecifita cytogenetické analýzy výhodou, protože zachytí výsledek sumární expozice komplexním směsím a případné interakce organismu. V uvedeném případě je cytogenetická analýza více biomarkerem účinku, než expozice, zatímco u profesionální expozice je dosud využívána zejména jako biomarker expozice. Pro vyhodnocení výsledků biologického monitorování běžné, profesionálně neexponované populace bylo třeba určit její spontánní úroveň chromozomových aberací. V uplynulých letech bylo vyšetřeno cytogenetickou analýzou téměř 6 000 profesionálně neexponovaných osob. Byly tak získány informace o spontánní úrovni chromozomových aberací profesionálně neexponovaných osob z celé České republiky. Individuální rozdíly v počtu chromozomových aberací jsou determinovány řadou zevních a vnitřních faktorů, z nichž některé jsou známé a existence dalších je předpokládána.

Zvyšování počtu chromozomových aberací v průběhu lidského života je vysvětlováno jednak snižováním úrovně syntézy DNA, jednak postupnou insuficiencí reparačních systémů mající za následek kumulaci neopravených poškození DNA v buňkách, či slábnoucí efektivitou imunitního systému. Stupeň inhibice reparačních mechanismů je významně závislý na rozsahu, druhu a celkové době působení genotoxinů i karcinogenů s epigenetickým účinkem (16) na jednotlivce. Dlouhodobý tlak mutagenů na organismus vyčerpává kapacitu reparačního systému, zejména působí-li v kombinaci s látkami specificky reparaci inhibujícími (např. oxid siřičitý), nebo jedná-li se o geneticky podmíněnou reparační insuficienci.

Významnou úlohu má také kapacita imunitního systému. Tím lze částečně vysvětlit individuální rozdíly v počtu chromozomových aberací, ale i kolísání jejich hodnot v průběhu roku, protože na aktuální frekvenci chromozomových aberací se také podílí celkový stav organismu, obsah, množství a dostupnost antioxidačních látek v těle a v neposlední řadě úroveň i kvalita metabolických a enzymatických procesů determinovaná genetickým polymorfizmem.

Rozdíly v počtu chromozomových aberací v jednotlivých věkových skupinách mohou být setřeny, jestliže některá z nich je vystavena významné zátěži genotoxickými látkami. Dobiáš prokázal na skupinách předškolních a školních dětí exponovaných vysokým koncentracím formaldehydu v ovzduší uvolňovaného ze stavebních prvků (až 300 μ/m³) hodnoty chromozomových aberací srovnatelné s hodnotami zjišťovanými při profesionální expozici formaldehydu u pracovníků při výrobě dřevotřískových desek (12, 15). Obdobně vysoké hodnoty chromozomových aberací prokázal Srb u skupin učňů exponovaných formaldehydu a toluenu (34).

Ve studiích uskutečněných v České republice se vliv kouření na zvýšenou frekvenci chromozomových aberací téměř nikdy neprokázal jako významný. Výjimkou byly skupiny s vysokou profesionální expozicí genotoxickým látkám, kdy u exponovaných kuřáků bylo zjišťováno více chromozomových aberací než u exponovaných nekuřáků, např. u tiskařů exponovaných toluenu (22).

Neracionální složení potravy a její nevhodná úprava přivádějící do organismu řadu genotoxicky aktivních látek (např. polycyklické aromatické uhlovodíky – PAU, nitrozaminy, heterocyklické aminy, pyrolyzáty aminokyselin, toxické kovy, dusičnany a dusitany aj.) spojené s deficitem vlákniny, vitamínů a benefitních prvků mohou být faktorem zvyšujícím spontánní úroveň chromozomových aberací. V experimentu na dobrovolnících bylo zjištěno, že po konzumaci uzeného masa, uzených klobás a uzeného sýra v množství odpovídajícímu průměrné spotřebě, došlo u pokusných osob ke zvýšení počtu chromozomových aberací v periferních lymfocytech.

V našich podmínkách nebyla prokázána významná přímá souvislost mezi požíváním alkoholu a zvýšenou frekvencí chromozomových aberací. Zásadním problémem je však nespolehlivost údajů o příjmu alkoholu od vyšetřovaných osob, protože jsou často zamlčovány nebo zkreslovány. U skupin léčených alkoholiků byly zvýšené hodnoty prokázány, ale tyto skupiny se vymykají kritériím běžné populace.

V lokalitách s vysokou úrovní znečištění prostředí xenobiotiky včetně genotoxických látek může být i běžná populace exponována na srovnatelné úrovni s profesionální expozicí. Možné důsledky jsou o to závažnější, že expozice je prakticky trvalá, postihuje všechny věkové skupiny a není proti ní účinné ochrany. Vliv prostředí jak zevního, tak i vnitřního (genetická predispozice, metabolické odchylky, imunitní stav, reparační kapacita) je natolik komplexní, že za stávajících možností vyšetřovacích metod nelze téměř nikdy určit, který faktor je při indukci aberací dominantní.

Nejvýznamnější složkou zevního prostředí ovlivňující nepříznivě zdravotní stav je znečištěné ovzduší, konkrétně heterogenní směs jemných prachových částic (PM₁₀ < 10 μm, PM_2,5 < 2,5 μma menších) sloužících jako nosiče nejrůznějších chemických sloučenin, z nichž nemalá část je karcinogenních a/nebo mutagenních.

Nejdůležitější složkou jsou karcinogenní polycyklické aromatické uhlovodíky (k-PAU). Vznikají nedostatečným spalováním, nebo pyrolýzou nafty, benzínu, zemního plynu, uhlí a dřeva. Zdrojem prachových částic jsou emise z automobilové dopravy (23, 42), průmyslové zdroje a lokální topeniště. Vliv na zdraví člověka se projevuje převážně v dýchacích orgánech formou indukce oxidačního stresu (PM₁₀), ovlivněním kardiovaskulárního systému (PM_2,5) a schopností ultrajemných částic (UFP_0,1 < 0,1 μm) prostupovat do krve a přímo působit v játrech, slezině, mozku, a překonáním placentární bariéry poškozovat fétus. Molekulárně epidemiologické studie prokázaly schopnost k-PAU vyvolávat intrauterinní růstovou retardaci plodů, poškozovat spermie a zvyšovat nemocnost dětí (2-4, 5, 7, 10, 13, 25, 31, 32).

Chemoprevence genotoxických účinků

Pro primární prevenci důsledků expozice látkám s pozdními účinky má největší význam snížení míry jejich expozice a redukce následků interakce xenobiotik s lidským organismem. Toho lze dosáhnout při profesionální expozici, i když většinou s omezeními danými technologickými, ekonomickými a organizačními důvody. Jednak je noxa většinou známa, a proto je její koncentrace v prostředí většinou měřitelná. Jednak lze uplatňovat řadu ochranných opatření (odsávání škodlivin z pracovního prostoru, používání individuálních ochranných pomůcek) a pomocí metod biologického monitorování kontrolovat důsledky expozice u značně homogenní skupiny jakou zaměstnanci daného provozu představují.

Odlišná situace je u neprofesionálně exponované populace, kdy na kontaminaci prostředí se podílí řada zdrojů těžko identifikovatelných, takže na populaci působí komplexní směsi látek. I když jejich koncentrace nedosahují hodnot jako v průmyslu (jsou obvykle o 2–3 řády nižší), uplatňují se po většinu dnů v roce a u většiny místní populace celoživotně včetně gravidních žen, malých dětí, dříve narozených a většinou nemocných osob.

Vedle snižování expozice genotoxickým látkám hraje prevenci vzniku nádorových onemocnění významnou úlohu také racionální výživa. Vlivem evoluce se z člověka stal všežravec. Je závislý na přísunu k životu potřebných živin, vitamínů, minerálních látek a stopových prvků, které mu zajistí jen pestrá, všechny potřebné složky obsahující strava. Diety jednostranně zaměřené např. k redukci váhy, k „očišťování“ organismu, nebo specifické stravovací návyky mohou být příčinou zvýšeného přívodu cizorodých látek do organismu (mykotoxiny, pesticidy, toxické kovy, heterocyklické aminy, polycyklické aromatické uhlovodíky, trans-formy mastných kyselin), či naopak deficitu přísunu přirozených antioxidantů a benefitních prvků (17, 21).

Významnou roli má příjem definovaných látek s antioxidačními vlastnostmi, které blokují tvorbu volných kyslíkových radikálů a brání tak peroxidaci lipidů vedoucí k poškození DNA. Mezi nejvýznamnější antioxidanty patří kyselina L-askorbová (vitamin C), alfa-tokoferol (vitamin E), beta-karoten, flavonoidy a selén. Potřeba těchto látek u populace žijící ve znečištěných oblastech je vyšší než doporučované dávky pro zdravou, nezatíženou populaci. Protože většinou jejich přísun přirozenou cestou je nedostatečný, doporučuje se cíleně zajistit jejich přívod do organismu v potřebném množství.

Nezastupitelnou úlohu v lidském organismu má přirozeně vitamin C. K jeho hlavním funkcím patří stimulace imunologických procesů, produkce interferonu, chemotaxe leukocytů a syntéza kolagenu – tedy pochodů významně zasahujících do procesu karcinogeneze. Stimulací aktivity oxigenáz a urychlením hydroxylace xenobiotik se pozitivně ovlivňuje jejich rozpustnost ve vodě, a tím i rychlost jejich vylučování z organismu. Vitamin C svým mohutným antioxidačním účinkem blokuje volné kyslíkové radikály, snižuje peroxidaci lipidů a brání poškození DNA, v neposlední řadě podporuje reparační mechanismy v buňkách. Zvýšená spotřeba vitaminu C v organismu je vyvolána kouřením, požíváním alkoholu, nemocí a rekonvalescencí, těhotenstvím, stresem, ale zejména expozicí genotoxickým látkám přiváděných do organismu převážně inhalací či alimentárně. Doporučované denní dávky vitaminu C v hodnotách desítek miligramů se v podmínkách silně kontaminovaného prostředí nemohou významně projevit, zejména u naší populace, u níž saturace vitaminem C přirozenou cestou je obecně hodnocená jako nedostatečná.

V praxi se osvědčilo dlouhodobé podávání kyseliny askorbové ve formě Celaskonu effervescens v dávce 500 mg denně po dobu zimních a jarních měsíců. U skupin pracovníků exponovaných profesionálně genotoxinům/karcinogenům pak bylo pozorováno významné snížení počtu chromozomových aberací a stimulace imunitních pochodů (40). Suplementace vitaminem C má proto význam i pro běžnou populaci, zejména v nadměrně znečištěných oblastech.

Závěr

Závažným projevem expozice některým chemickým látkám jsou jejich pozdní účinky, pro které je typická dlouhá doba latence mezi expozicí a manifestací poškození. Ve svých důsledcích se projevují sníženou kvalitou života, jako projev urychleného stárnutí organismu, stoupajícím počtem nádorových onemocnění a výskytem vrozených vad. Pozdní účinky chemických látek tak nabývají rozhodujícího významu při posuzování zdravotního rizika expozice škodlivinám v životním a pracovním prostředí člověka.

Z pohledu primární prevence důsledků expozice látkám s pozdními účinky má největší význam snížení míry jejich expozice a redukce následků interakce xenobiotik s lidským organismem.

Práce vznikala za finanční podpory grantu: EC QLK4-CT-2002-02831.

prof. MUDr. Vladimír Bencko, DrSc.

Ústav hygieny a epidemiologie 1. LF UK a VFN

Studničkova 7

128 00 Praha 2

E-mail: vladimir.bencko@lf1cuni.cz

Zdroje

1. Bencko, V. Use of human hair as a biomarker in the assessment of exposure to pollutants in occupational and environmental settings. Toxicology 1995, 101, p. 29-39.

2. Bencko, V., Černá, M., Jech, L. et al. Exposure of breast-fed children in the Czech Republic to PCDDs, PCDFs and dioxin-like PCBs. Environ Toxicol Pharmacol 2004, 18, p. 83-90.

3. Bencko, V. Environmental epidemiology, present chances and challenges for futures. Cent. Eur. J. Public Health 2007, suppl. Nov. 15, p. 6-8.

4. Bencko, V., Rameš, J., Fabiánová, E. et al. Ecological and human health risk aspects of burning arsenic-rich coal. Environ. Geochem. Health 2009, 31, p. 239-243.

5. Bencko, V., Rameš, J., Juříčková, L. Expozice polyhalogenovaným uhlovodíkům a incidence vybraných malignit. Hygiena 2009, 54, s. 40-43.

6. Beskid, O., Binková, B., Dušek, Z., et al. Chromosomal aberrations by fluorescence in situ hybridization (FISH)—Biomarker of exposure to carcinogenic PAHs. Mutat. Res. 2007, 620, 1-2, p. 62-70.

7. Binková, B., Lewtas, J., Míšková, I., et al. Biomarkers studies in Northern Bohemia. Environ. Health Perspect. 1996, 104, Suppl. 3, p. 591-597.

8. Bonassi, S., Norppa, H., Ceppi, M. et al. Chromosomal aberration frequency in lymphocytes predicts the risk of cancer: results from a pooled cohort study of 22 358 subjects in 11 countries. Carcinogenesis 2008, 29, 6, p. 1178-1183.

9. Černá, M., Rössner, P. Využití krátkodobých metod k monitorování genotoxických účinků faktorů životního a pracovního prostředí. Čs. Hyg. 1988, 33, s. 105-109.

10. Černá, M., Bencko, V. Polyhalogenated hydrocarbons: body burden of the Czech and Slovak populations. I. Polychlorinated biphenyls. Cent. Eur. J. Public. Health 1999, 7, p. 67-71.

11. Černá, M., Pastorková, A. Bacterial urinary mutagenicity test for monitoring of exposure to genotoxic compounds: a review. Cent. Eur. J. Public. Health. 2002, 10, 3, p. 124-129.

12. Dobiáš, L., Hanzl, J., Rössner, P. a kol. Hodnocení klastogenního účinku formaldehydu u dětí v předškolních a školních zařízeních. Čs. Hyg. 1988, 33, s. 596-604.

13. Dostál, M., Kotěšovec, F., Nožička, J. a kol. Studium nemocnosti u dětí – Vliv znečištěného ovzduší. Ochrana ovzduší 2007, 5-6, s.11-18.

14. Hagmar, L., Bonassi, S., Stromberg, U., et al. Chromosomal aberrations in lymphocytes predict human cancer: a report from the European Study Group on Cytogenetic Biomarkers and Health (ESCH). Cancer Res. 1998, 584, p. 117–4121.

15. Hanzl, J., Rössner, P., Klementová, H. Cytogenetická analýza pracovníků profesionálně exponovaných formaldehydu. Čs. Hyg. 1985, 30, s. 403–410.

16. Herceg, Z. Epigenetics and cancer: towards an evaluation of the impact of environmental and dietary factors. Mutagenesis 2007, 22, p. 91-103.

17. Holcátová, I., Svačina, Š. Dieta v prevenci a léčbě nádorových onemocnění. In: Svačina, Š., a kol. Klinická dietologie. Praha: Grada, 2008, s. 265-277.

18. IPCS, Environmental Health Criteria, 155. Biomarkers and Risk Assessment; Concepts and Principles. Geneva: WHO 1993, p. 82.

19. Liou, S.H., Lung, J.C., Chen, Y.H., et al. Increased chromosome-type chromosome aberration frequencies as biomarkers of cancer risk in a blackfoot endemic area. Cancer Res. 1999, 59, p. 1481-1484.

20. Norppa, H., Bonassi, S., Hansteen, IL., et al. Chromosomal aberrations and SCEs as biomarkers of cancer risk. Mutat Res. 2006, 600, 1-2, p. 37-45.

21. Novotný, L., Holcátová, I., Bencko, V. Výživa, nádorová a kardiovaskulární onemocnění. Prakt. lék. 2009, 89, 5, s. 230-237.

22. Pelclová, D., Rössner, P., Pícková, J., Hykeš, P. Chromozomální aberace u pracovníků tiskárny. Čas. lék. čes. 1990, 129, s. 1002-1003.

23. Petanová, J., Bencko, V., Tuček, M., Novotný, L. Vliv dopravních emisí na imunitu člověka. Prakt. lék., 2008, 88, 5, s. 284-287.

24. Pohlová, H., Šrám, R.J. Cytogenetic analysis of peripheral blood lymphocytes of workers occupationally exposed to styrene, J. Hyg. Epidemiol. Microbiol. Immunol. 1985, 28, p. 155–161.

25. Rössner, Jr, P., Švecová, V., Milcová, A., a kol. Oxidační změny u řidičů autobusů – Důsledky profesionální expozice. Ochrana ovzduší 2007, 5-6, s. 39-44.

26. Rössner, P., Šrám, R.J., Nováková, J., Lambl, V. Cytogenetic analysis in workers ccupationally exposed to vinylchloride. Mutat. Res. 1980, 73, p. 425-427.

27. Rössner, P., Černá, M., Bavorová, H., et al. Monitoring of human exposure to occupational genotoxicants. Centr. Europ. J. Hlth. 1995, 3, p. 219-223.

28. Rössner, P. Cytogenetická analýza lidských periferních lymfocytů v systému biologického monitorování expozice osob genotoxinům. Hygiena 1996, 41, 3, s. 159-166.

29. Rössner, P., Boffeta, P. Ceppi, M. et al. Chromosomal aberrations in lymphocytes of healthy subjects and risk of cancer. Environ. Health Perspect. 2005, 113, p. 517-520.

30. Rössner, P. sr., Bencko, V. Pozdní účinky xenobiotik 1. Mechanismus účinku a jejich výskyt v prostředí. Prakt. lék., 2008, 88, 5, s. 262-266.

31. Rubeš, J., Rybář, R., Věžník, Z., a kol. Vliv znečištěného ovzduší na kvalitu lidských spermií v Praze. Ochrana ovzduší 2007, 5-6, s. 35-38.

32. Rychlíková, E., Rychlík, Š., Beneš, I., Šrám, R. Hodnocení znečištění ovzduší prachem v Teplicích, Prachaticích, v Praze-Libuši a v Praze-Smíchově. Ochrana ovzduší 2007, 5-6, s. 29-34.

33. Sorsa, M., Wilbourn, J., Vainio, H. Human cytogenetic damage as a predictor of cancer risk. Mechanism of carcinogenesis in risk identification. IARC Scientific Publ. 1992, 16, p. 543–554.

34. Srb, V., Rössner, P., Zudová, Z., a kol. Účinek formaldehydu a toluenu na vybrané cytogenetické ukazatele u učňovské mládeže. Čs. Hyg. 1990, 35, s. 66-75.

35. Šmerhovský, Z., Landa, K., Rössner, P. et al. Risk of cancer in an occupationally exposed cohort with increased level of chromosomal aberrations. Environ. Health Perspect. 2001, 109, p. 41-45.

36. Šrám, R.J., Kuleshov, N.P. Monitoring of the occupational exposure to mutagens by the cytogenetic analysis of human peripheral lymphocytes in vivo. Arch. Toxicol., 1980, Suppl. 4, p. 11–18.

37. Šrám, R.J., Landa, K., Samková, I. Effect of occupational exposure to epichlorohydrine on the frequency of chromosome aberrations in peripheral lymphocytes. Mutat.Res. 1983, 122, p. 59–64.

38. Šrám, R.J., Binková, B., Rössner, P., et al. Adverse reproductive outcomes from exposure to environmental mutagens. Mutat Res. 1999, 428, p. 203-215.

39. Šrám, R.J., Beskid, O., Binková, B. et al. Cytogenetic analysis using fluorescence in situ hybridization (FISH) to evaluate occupational exposure to carcinogens. Toxicol Lett. 2004, 149, 1-3, p. 335-44.

40. Šrám, R.J., Rössner, P., Šmerhovský, Z. Cytogenetic analysis and occupational health in the Czech Republic. Mutat Res., 2004, 566, p. 21-48.

41. Šrám, R.J., Binková, B., Dejmek, J., Bobak, M. Ambient Air Pollution and Pregnancy Outcomes: A Review of the Literature. Environ Health Perspect., 2005, 113, 4, p. 375–382.

42. Tuček, M., Bencko, V., Volný, J. a kol. Příspěvek ke zdravotním aspektům expozice výfukovým plynům. Prakt. lék., 2008, 88, 5, s. 300-304.