اکثر ژن های بدن انسان می توانند توسط مواد شیمیایی ساخته شده توسط انسان مختل شوند. گوران آندرسون / گتی ایماژ

امروزه انسان ها در معرض هزاران ماده شیمیایی ساخته دست بشر قرار دارند. با این حال هنوز تأثیرات آن بر سلامتی مردم کاملاً شناخته نشده است.

در سال 2020 تعداد مواد شیمیایی ثبت شده رسیده است 167 میلیون. هر روز مردم از طریق غذا ، آب ، هوای آلوده ، داروها ، مواد آرایشی و سایر مواد ساخته شده توسط انسان در معرض آنها قرار می گیرند. کمتر از 1٪ از این مواد شیمیایی برای سمیت آزمایش شده استو کسانی که آزمایش شده اند توانایی بهم ریختن تقریباً هر فرآیند بیولوژیکی در بدن ما را دارند. آیا می توانیم استنباط کنیم که قرار گرفتن در معرض تجمع بر سلامتی ما چگونه شکل می گیرد؟

من یک سم شناس محیطی هستم مطالعه اثرات مواد شیمیایی ساخته شده توسط انسان بر سلامت ما. تصمیم گرفتم توسعه پیدا کنم یک رویکرد محاسباتی برای مقایسه عینی حساسیت همه ژن ها به همه مواد شیمیایی و شناسایی آسیب پذیرترین فرایندهای بیولوژیکی.

رویکرد بی طرفانه

برای مطالعه ما، همکاران تحقیقاتی من و من از داده های این تحقیق استفاده کردیم بانک اطلاعاتی سموم مقایسه ای. بانک اطلاعات سمیت نسبی مقایسه ای اطلاعات هزاران مطالعه منتشر شده در مورد چگونگی تغییر مواد شیمیایی در فعالیت ژن ها را جمع آوری می کند. ژن ها بخشهایی از DNA هستند که پروتئین هایی را رمزگشایی می کنند که طیف وسیعی از عملکردها را در سلول ها انجام می دهند ، از ساخت بافت تا سوخت و ساز مواد مغذی. وقتی مواد شیمیایی ژن ها را تحت تأثیر قرار می دهند ، منجر به افزایش یا کاهش تولید پروتئین ها می شود.

روش های مدرن زیست شناسی مولکولی می تواند تغییرات فعالیت همه ژن های ژنوم را در پاسخ به توهین شیمیایی تشخیص دهد. من روشی ایجاد کردم که لیست ژنهای تغییر یافته از مطالعات مختلف را برای محاسبه تعداد دفعات تأثیرگذاری هر ژن پوشانده است. تعداد بدست آمده حساسیت ژن ها را به طور کلی به مواد شیمیایی منعکس می کند.

گروه تحقیقاتی من با استفاده از 2,169،17,338 مطالعه روی موشها ، موشها ، انسانها و سلولهای آنها ، حساسیت 1,239 ژن را در معرض مواد شیمیایی قرار داد. این مطالعات تأثیر XNUMX ماده شیمیایی متنوع از داروهای تجویز شده تا آلاینده های محیطی را آزمایش کرد.

در مرحله بعدی ما آزمایشاتی را انجام دادیم تا اطمینان حاصل کنیم که این نمونه از بیش از 1,000 ماده شیمیایی به اندازه کافی بزرگ بوده و به طور قابل اعتماد نمایانگر همه گروه های مواد شیمیایی ساخته شده توسط انسان است. برای این کار ، حساسیت ژن ها را برای نیمی از این لیست و سپس برای دیگری اندازه گیری کردیم تا آزمایش کنیم که حتی تعداد کمتری از مواد شیمیایی می توانند به طور قابل اعتماد ژن های حساس را شناسایی کنند. نتایج دلگرم کننده بود - مقادیر حساسیت ژن در دو آزمایش تقریباً یکسان بود.

سیستم دفاع سلولی به مواد شیمیایی پاسخ می دهد

سلولهای ما در معرض توهین شیمیایی کاملاً درمانده نیستند. در واقع ، آنها دارای استراتژی هایی برای مقابله با استرس و آسیب های ناشی از مواد شیمیایی هستند. داده های ما تأیید می کنند که این پادمان ها در پاسخ به مواجهه فعال می شوند.

این خط دفاعی شامل آنزیم هایی است که مواد شیمیایی سمی را از بین می برد ، استرس اکسیداتیو را کاهش می دهد (تجمع رادیکال های واکنشی در سلول ها) ، DNA و پروتئین های آسیب دیده را ترمیم می کند و سلول های بسیار آسیب دیده را شناسایی می کند تا باعث مرگ آنها شود و از سرطانی شدن آنها جلوگیری کند.

آیا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی ساخته دست بشر می تواند باعث افزایش چاقی در سراسر جهان شود؟ Chutima Sonma / EyeEm / گتی ایماژ

متابولیسم لیپیدها و کربوهیدرات ها آسیب پذیر است

با کمال تعجب ، ما دریافتیم که شبکه های مولکولی که در تنظیم متابولیسم سلولی نقش دارند ، بیشتر در معرض مواد شیمیایی قرار دارند. یکی از آنها سیگنالینگ PPAR. PPAR ها گروهی از پروتئین ها هستند که تعادل انرژی و متابولیسم لیپیدها و گلوکز را تنظیم می کنند.

افزایش یا کاهش فعالیت PPAR ها به این امر کمک می کند چاقی ، سندرم متابولیک ، دیابت و بیماری کبد چرب. توانایی برخی مواد شیمیایی زیست محیطی برای تأثیر بر PPAR ها قبلا نشان داده شد. با این حال ، ما انتظار نداشتیم که حساسیت PPAR ها را نسبت به طیف وسیعی از ترکیبات ببینیم.

ما همچنین کشف کردیم که ژن های درگیر در توسعه سلول های بتا پانکراس ، که انسولین ترشح می کنند و نقشی اساسی در متابولیسم گلوکز دارند ، توسط اکثر مواد شیمیایی موجود در لیست ما سرکوب می شوند. عدم عملکرد سلولهای بتا منجر به دیابت می شود. بنابراین ، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی تجمعی ممکن است یک عامل خطرناک برای دیابت باشد.

امروزه اپیدمی بیماری متابولیک یکی از موضوعات مهم بهداشت عمومی است. شیوع چاقی بین سالهای 1975 و 2016 تقریباً سه برابر شده است. تقریباً 40٪ آمریکایی ها در طول زندگی خود به دیابت نوع 2 مبتلا می شوندو 33٪ -88٪ کبد چرب دارند. ارتباط بین قرار گرفتن در معرض و بیماری های متابولیکی پیش از این برای برخی از مواد شیمیایی با خواص مختل کننده غدد درون ریز نشان داده شده بود. با این حال ، نقش طیف وسیعی از مواد شیمیایی ساخته شده توسط انسان در این اپیدمی قبلا شناخته نشده بود اما می تواند قابل توجه باشد.

رشد ، پیری و سیستم ایمنی بدن

دو هورمون درگیر در رشد - هورمون رشد (GH) و فاکتور رشد شبه انسولین (IGF1) - نیز تحت تأثیر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی قرار دارند.

IGF1 هورمونی است بیشتر توسط کبد ترشح می شود. به عنوان یک تنظیم کننده عمده از شناخته شده است رشد بدن. علاوه بر این ، آزمایش های متعدد موش نشان می دهد که سیگنالینگ GH-IGF1 کاهش یافته است منجر به طول عمر بیشتر می شود. این مسیر همچنین تعیین می کند که سلول ها این کار را انجام دهند از انرژی برای ساختن مولکول های جدید مورد نیاز بدن استفاده کنید، یا اگر آنها مولکول های موجود را تجزیه می کنند تا انرژی مورد استفاده ارگانیسم را آزاد کنند. توانایی مواد شیمیایی برای تأثیر بر این تنظیم کننده اصلی رشد و پیری ، یافته جدیدی است. چه مشکلات سلامتی ممکن است به دلیل حساسیت GH-IGF1 باشد هنوز مشخص نشده است.

تجزیه و تحلیل ما نشان می دهد که ژن هایی که پاسخ ایمنی بدن را کنترل می کنند نیز به مواد شیمیایی بسیار حساس هستند.

دو نتیجه مهم در سیستم ایمنی ناکارآمد آلرژی و خود ایمنی است. شیوع هر دو شرایط روند صعودی را دنبال می کند. آلرژی غذایی از افزایش یافت 3.4 تا 5.1 درصد بین سالهای 1997 و 2011 در میان کودکان در ایالات متحده آلرژی های پوستی از افزایش یافت 7.4٪ تا 12.5٪ در مدت مشابه. مطالعه دیگری نشان داد 5٪ افزایش در مارکر خون بیماری خودایمنی در آمریکایی ها در دوره 1988-2012.

تمام مسیرهای مولکولی به مواد شیمیایی حساس هستند

به طور کلی متوجه شدیم که تقریباً هر مسیر شناخته شده ممکن است تحت تأثیر مواد شیمیایی باشد. این یافته پیامدهای قابل توجهی در سم شناسی نظارتی دارد.

با افزایش تعداد مواد شیمیایی ساخته شده توسط انسان ، جامعه باید توسعه یابد روشهای سریع و مقرون به صرفه آزمایش سمیت

یک س importantال مهم که بی پاسخ مانده است این است که چه مسیرهایی باید با آزمایش طی شود تا تنظیم کننده ها مواد شیمیایی را که به مدارهای مولکولی حیاتی آسیب می رسانند یا آنها را مختل می کنند تأیید نکنند. داده های ما نشان می دهد که ما نیاز به آزمایش هایی داریم که بدون هیچ استثنایی هر مسیر شناخته شده مولکولی را پوشش دهد.

مطالعه ما اولویت های جدید تحقیقات سم شناسی را شامل می شود ، از جمله نقش قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی برای سلامت متابولیسم ، سیستم ایمنی بدن ، رشد و پیری.

درباره نویسنده

الكساندر سووروف ، استادیار ، دانشگاه ماساچوست امهرست

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های محیط زیست از لیست پرفروش ترین های آمازون

"بهار خاموش"

توسط راشل کارسون

این کتاب کلاسیک نقطه عطفی در تاریخ محیط زیست است و توجه را به اثرات مضر آفت کش ها و تأثیر آنها بر جهان طبیعی جلب می کند. کار کارسون به الهام بخشیدن به جنبش مدرن زیست محیطی کمک کرد و امروزه همچنان مرتبط است، زیرا ما همچنان با چالش های بهداشت محیط دست و پنجه نرم می کنیم.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

"زمین غیر قابل سکونت: زندگی پس از گرم شدن"

توسط دیوید والاس ولز

در این کتاب، دیوید والاس ولز هشداری جدی در مورد اثرات مخرب تغییرات آب و هوایی و نیاز فوری برای رسیدگی به این بحران جهانی ارائه می دهد. این کتاب از تحقیقات علمی و نمونه‌های دنیای واقعی استفاده می‌کند تا در صورت شکست در اقدامی، نگاهی هشیارانه به آینده‌ای ارائه دهد که با آن روبرو هستیم.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

"زندگی پنهان درختان: چه احساسی دارند، چگونه با هم ارتباط برقرار می کنند؟ اکتشافاتی از یک دنیای مخفی"

توسط پیتر وولبن

پیتر وولبن در این کتاب به بررسی دنیای شگفت انگیز درختان و نقش آنها در اکوسیستم می پردازد. این کتاب از تحقیقات علمی و تجربیات خود Wohlleben به عنوان یک جنگلبان استفاده می کند تا بینش هایی را در مورد روش های پیچیده تعامل درختان با یکدیگر و جهان طبیعی ارائه دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

"خانه ما در آتش است: صحنه های یک خانواده و یک سیاره در بحران"

توسط گرتا تونبرگ، سوانته تونبرگ و مالنا ارنمن

در این کتاب، گرتا تونبرگ، فعال آب و هوا و خانواده اش گزارشی شخصی از سفر خود برای افزایش آگاهی در مورد نیاز فوری برای رسیدگی به تغییرات آب و هوا ارائه می دهند. این کتاب گزارشی قدرتمند و تکان دهنده از چالش های پیش روی ما و نیاز به اقدام ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

ششمین انقراض: یک تاریخ غیر طبیعی

توسط الیزابت کلبرت

در این کتاب، الیزابت کولبرت به بررسی انقراض دسته جمعی مداوم گونه های ناشی از فعالیت های انسانی، با تکیه بر تحقیقات علمی و نمونه های دنیای واقعی می پردازد تا نگاهی هشیارانه به تأثیر فعالیت انسان بر جهان طبیعی ارائه دهد. این کتاب فراخوانی قانع کننده برای اقدام برای محافظت از تنوع حیات روی زمین ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید