Лекция 12. Ионизирующее излучение как

Экология человека
Содержание
Экология человека ............................................................................................................................................................ 1
Содержание ................................................................................................................................................................... 1
Лекция 1. Человек и биосфера ......................................................................................................................................... 1
Основы экологии человека .............................................................................................................................................. 3
Лекция 2. История и предмет экологии человека ...................................................................................................... 3
Лекция 3. Законы экологии человека .......................................................................................................................... 5
Приспособление организма к различным условиям существования ........................................................................... 9
Лекция 4. Адаптация, ее формы и механизмы ........................................................................................................... 9
Лекция 5. Понятие о ксенобиотиках и их роли в экологии человека .................................................................... 12
Лекция 6. Поступление ксенобиотиков в организм, их распределение и выведение........................................... 13
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА.................................................................................... 15
Лекция 7. Антропоэкологическое утомление .......................................................................................................... 15
Лекция 8. Изменение биотрансформации лекарственных средств в современных экологических условиях. .. 17
Лекция 9. Микроэлементы, их значение для организма человека в современных экологических условиях .... 19
Лекция 10. Свойства лекарственных растений в современных экологических условиях ................................... 22
Лекция 11. Пыльца растений как экологический фактор........................................................................................ 26
Лекция 12. Ионизирующее излучение как экологический фактор ........................................................................ 27
Лекция 13-14. ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ ОТНОШЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА И ПРИРОДЫ ............................................. 31
ЛЕКЦИЯ 1. Человек и биосфера
Зарождение жизни и эволюция – биосфера – появление техносферы – конституциональные
типы людей – глобальные экологические проблемы
В.И. Вернадский определил живое вещество как "совокупность всех организмов, в
данный момент существующих, численно выраженную в химическом составе, весе, энергии;
оно связано с окружающей средой своим дыханием, питанием, размножением". Человека
ученый расценивал как часть живого вещества планеты, компонент биосферы. В.И. Вернадский считал, что осуществляемые живым веществом функции (энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная) делают решающей его роль в существовании и эволюции биосферы. Естественные геологические и климатические изменения, химическая эволюция могли привести лишь к простейшему круговороту веществ, основанному на круговороте углерода, и занимали огромные по продолжительности периоды
эволюции планеты (абиогенный период – 4-3 млрд. лет назад).
Зарождение жизни произошло в виде самых примитивных форм и биогенно-гетеротрофного способа существования 3 млрд. лет назад. С появлением живых организмов круговорот веществ приобрел новые черты, основанные на жизни и смерти. Одноклеточные прокариотические организмы шаровидной формы с гетеротрофным способом питания, анаэробы
– эти первые существа ознаменовали возникновение на Земле биогенных круговоротов веществ. Изначально средой их жизни стала вода. Энергию они получали путем гликолиза
(брожения). Эффективность этого способа была очень мала. Поэтому когда в течение следующего 1 млрд. лет появились одноклеточные цианобактерии и синезеленые водоросли, способные к первичному фотосинтезу и созданию простейших органических веществ из неорганических, т.е. автотрофы, они оказались более конкуренто-способными и получили эволюционное преимущество. Каким бы маломощным ни был их фотосинтез, за следующие 500
млн. лет они накопили в атмосфере Земли 1 % кислорода и подготовили условия для появления организмов-аэробов. Получение энергии путем аэробного окисления глюкозы стало в 18
раз более эффективным, что привело к невиданному ускорению эволюции биосферы: развитию первых ядерных организмов (эукариот), явлений специализации клеток, симбиоза, появлению многоклеточных организмов с их неизмеримо более высокой продуктивностью, на-
коплению кислорода в атмосфере Земли, образованию озонового экрана – и все это за 500
млн. лет. Появление на Земле человека отстоит от выхода живых существ на сушу всего
лишь на 400 млн. лет.
Все развитие живого на Земле представляет собой бесчисленные серии адаптации
(приспособлений) к естественно изменяющимся условиям среды. Жизнь и среда эволюционировали вместе как единое целое. С возникновением человеческого общества, активно
вмешивающегося в природные процессы, решающим фактором эволюции биосферы становится деятельность человека. С этим третьим этапом в развитии биосферы В.И. Вернадский
связал формирование так называемой "ноосферы". Он обозначил ее как "сферу разума", имея
в виду разумное регулирование отношений человека и природы.
К сожалению, к сегодняшней биосфере гораздо больше подходит другое название –
"техносфера". За какое-нибудь одно столетие человечество сумело так истощить ресурсы
биосферы, создававшиеся живыми организмами в течение миллиардов лет, так загрязнить
среды жизни (воду, воздух, почву, живые организмы), что это создало угрозу глобального
экологического кризиса, т.е. разрушения нашего природного дома.
Под экологическими факторами понимают отдельные свойства или элементы среды,
способные оказывать на организм прямое или косвенное влияние хотя бы на одной из стадий
его индивидуального развития. Экологические факторы имеют разную природу и делятся на
абиотические (температура, свет, различные излучения, влажность, давление воздуха, ветер,
состав воды, течения, рельеф местности), биотические (все формы воздействия живых организмов друг на друга) и антропогенные (все формы деятельности человека, приводящие к
изменению природы как среды обитания живых организмов).
Все эти закономерности справедливы и по отношению к организму человека, хотя
приспособление человека к различным условиям среды имеет свои особенности. Человек
освоил практически все среды жизни. С биологической точки зрения человек – дибионт (с
момента зачатия и до рождения он развивается как гидробионт, а после рождения свободно
живет в наземно-воздушной среде). Человек может трудиться и под водой, и под землей, и в
космосе. С социальной точки зрения человек воспитывается и живет в обществе людей – социальной среде и без такого воспитания не приобретает свойств личности. Адаптационные
возможности человека усиливаются имеющимися в его распоряжении социальными механизмами: техническими приспособлениями, медициной, наукой, культурой, заботой общества о его членах и т.д. Наряду с натурценозами (мало измененными участками природы) человек создает урбаноценозы (городские поселения с развитым производством, скоплением
техники и транспорта) и агроценозы (сельские хозяйства с ограниченным числом используемых видов растений и животных и оттесненной природной средой).
Активная деятельность человека без учета экологических законов изменяет условия
его существования, нарушает его адаптационные возможности: убыстряется и расширяется
производство, интенсивнее становятся информационные нагрузки, режим труда, воздействия
скоростей, температур, шума, вибрации, излучений, синтетических материалов. При этом
изменяются биотические связи, нерационально организуется питание, растет гиподинамия.
Освоение космического пространства создало новые проблемы воздействия на организм человека состояний невесомости изоляции, длительного пребывания в искусственных условиях, психогенных нагрузок.
В процессе эволюции человек как биологическое и социальное существо подвергался
влиянию разнообразных климато-географических условий существования. Необходимость
выживания требовала приспособления к ним: изменялись строение тела и функции формировались новые признаки и свойства, что создало генетическое разнообразие – огромную
изменчивость признаков у людей (широкий полиморфизм). В результате развились и закрепились конституциональные типы людей, соответствующие определенному комплексу природных экологических условий.
В разные исторические периоды и в разных географических условиях имели преимущество разные варианты конституции людей и складывались соответствующие адаптивные
типы (экотипы) с определенным набором морфологических характеристик и особенностей
обмена веществ. При этом преобладающие геомагнитные свойства Земли, температурные
условия среды, характер питания создавали особенности строения, а геохимические показатели находили выражение в вариантах минерального обмена. Так, у коренных жителей арктических широт увеличенное весо-ростовое соотношение, высокий процент жировой ткани,
ослаблены способности сосудов к сужению, улучшено наполнение тканей кровью, повышен
уровень основного обмена. Аналогичны особенности строения и функций организма жителей высокогорий. У населения тропических широт, напротив: высокий рост, большая поверхность тела (испарения), понижение основного обмена, ослабление синтеза эндогенных
жиров и снижение концентрации АТФ. Для населения умеренной зоны характерен как бы
усредненный тип телосложения, обмена веществ и функций.
Таким образом, конституциональные типы представлены во всех зонах Земли, но в
разных соотношениях в отличие от рас, характерных лишь для определенных географических зон. Формирование расовых признаков как более поздних (экотипы складывались в
эпоху раннего, а расы – позднего палеолита) также имело адаптивное значение. Наиболее
древними считаются тропический адаптивный тип и негроидная раса, остальные формировались при расселении человечества.
Геохимическая среда также существенно влияет на пропорции человеческого тела,
определяя степень развития скелета, соотношения роста и "обхватных" размеров тела, длину
конечностей. Высокое или, наоборот, пониженное содержание минеральных компонентов в
воде и почве по сравнению со среднеземным обусловливает различные заболевания человека
– природные эндемии. Кроме того, периодичность геологических процессов, происходящих
в ядре и мантии Земли, а также гелиофизических и других космических явлений способствует изменчивости в строении и функциях организма человека. С этой точки зрения делаются
попытки объяснить, например, явления акселерации.
Учет конституциональных особенностей людей очень важен в условиях нарастающих
антропогенных воздействий.
ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
Лекция 2. История и предмет экологии человека
История экологии человека – определение экологии человека – предмет экологии человека –
проблемы экологии человека
Вопросы экологического благополучия интересовали исследователей достаточно давно. Уже на ранних этапах становления человеческого общества были обнаружены связи
между условиями, в которых живут люди, и особенностями их здоровья. В трудах великого
врача древности Гиппократа (ок. 460–370 гг. до н. э.) содержатся многочисленные доказательства того, что факторы внешней среды, образ жизни оказывают определяющее влияние
на формирование телесных (конституция) и душевных (темперамент) свойств человека.
В XVII в. появилась медицинская география – наука, которая изучает влияние природных и социальных условий различных территорий на здоровье населяющих их людей. Ее
основоположником был итальянский врач Бернардино Рамаццини (1633–1714).
Крайне интересен опыт научных исследований в России, в которых обсуждаются проблемы не только зависимости человека от природы, но и его воздействие на нее. Так, в XVIII
веке М.В. Ломоносов пристально интересовался особенностями жизни населения в разных
природных и социально-экономических условиях. Воздействие окружающей среды на жизнедеятельность и здоровье населения в первую очередь осознавали врачи. Как в России, так
и за рубежом именно медики внесли наиболее заметный вклад не только в изучение закономерностей влияния внешней среды на здоровье человека, но и в разработку конкретных мероприятий по защите населения от негативных факторов среды. И.П. Франк (1745-1821), ав-
стрийский врач, ректор Петербургской медико-хирургической академии, указывал на необходимость государственных мероприятий по оздоровлению и благоустройству жизненной
среды человека.
Ухудшение качества среды обитания человека, которое становилось все более очевидным с середины XX в., не могло не волновать ученых и общественность. Принципиальное значение для развития экологии человека имела книга В.П. Казначеева «Очерки теории и
практики экологии человека» (1983), а также работы В.Б. Сочавы (1905-1978), В.П. Алексеева (1928-1991) и А.Л. Яншина (1911-1996). Большой вклад в развитие отечественной экологии и антропоэкологии внес Н.Ф. Реймерс. Он считал, что почти одновременно с классической биологической экологией, хотя и под другим названием, возникла экология человека.
На протяжении многих лет она формировалась в двух направлениях: собственно экологии
человека как организма и социальной экологии.
По определению академика А.Л. Яншина и академика РАМН В.П. Казначеева, экология человека – это комплексное научное и научно-практическое направление исследований
взаимодействия народонаселения (популяций) с окружающей социальной и природной средой. Оно изучает социальные и природные закономерности взаимодействия человека и человечества в целом с окружающей космопланетной средой, проблемы развития народонаселения, сохранения его здоровья и работоспособности, совершенствования физических и психических возможностей человека.
Н.Ф. Реймерс дал следующее определение: «социально-экономическая экология человека – это научная область, исследующая общие структурно-пространственные, функциональные и временные законы взаимоотношения биосферы планеты и антропосистемы (ее
структурных уровней от всего человечества до индивидуума), а также интегральные закономерности внутренней биосоциальной организации человеческого общества». То есть всё
сводится к той же классической формуле «организм и среда», отличие лишь в том, что «организмом» служит все человечество в целом, а средой – все природные и социальные процессы.
Предметом экологии человека является отношение человека и среды.
Очень часто экология человека излагается и рассматривается в контексте классической гигиены и профилактической медицины. В то же время, под влиянием социологических
воззрений сформировалось новое понимание экологии человека. Основой новой концепции
стал холистический1 подход. Экология человека использует холистический подход для того,
чтобы повысить потенциал человеческой личности в рамках ее ближайшего окружения –
одежды, семьи, жилища и ближайшего сообщества.
Под экологией человека, как правило, понимают изучение проблем взаимоотношения
человека и его семьи с окружающей средой в конкретных условиях существования. Таким
образом, вместо абстрактного человека или человечества в целом, в центре рассмотрения –
конкретный человек и его семья. Холистический подход предполагает рассмотрение таких
вопросов экологии человека, как:
 численность отдельных общностей людей и всего человечества;
 возрастная и половая структура общностей;
 уровень здоровья людей, который может быть выражен через среднюю продолжительность жизни, наиболее характерные болезни и распространенные причины смерти;
 специфика питания людей каждой эпохи, калорийность пищи, способы ее приготовления;
 тип трудовой деятельности, механизмы и орудия труда, источники энергии, используемые
в хозяйстве и быту;
 система расселения;
 культурные и гигиенические навыки;
 социально-экономическое благополучие и человеческое развитие;
 экология одежда;
 экология жилища;
1
Холистический (от др.-греч. ὅλος, «целый, цельный») – целостный, всесторонний, интегративный.
анализ состояния окружающей среды;
управление сферой услуг и проблемы потребительского характера;
семья и другие.
В рамках экологии человека выделяются такие сферы изучения, как экология города
(урбоэкология), техническая экология, экологическая этика, психологическая экология, этноэкология, палеоэкология, медицинская экология и т.п.



Лекция 3. Законы экологии человека
Задачи экологии человека – законы экологии человека – повреждающие факторы – физические, химические и биологические мутагены – канцерогенез и тератогенез – мутации
Основной задачей экологии человека является изучение влияния окружающей среды
на его здоровье, трудоспособность и на продолжительность жизни. При этом под окружающей средой следует понимать весь сложный комплекс природных, социальных, бытовых,
производственных и других факторов.
Другой важной задачей экологии человека является разработка средств и способов,
направленных на повышения сопротивляемости организма к возможным неблагоприятным
влияниям окружающей среды, улучшение состояния здоровья физического развития, повышение работоспособности и ускорение восстановительных процессов после тех или иных
нагрузок. Для решения этих задач необходимо соблюдение законов экологии человека, которые включают в себя:
 правильный образ жизни,
 рациональное питание,
 физические упражнения,
 закаливание,
 правильно организованный режим труда и отдыха,
 соблюдение правил личной гигиены и т.п.
В экологии человека наиболее важным фактором являются профилактические
меры для предупреждения и охраны здоровья. Профилактика предназначена изучить
все свойства внешней среды, способные оказать как положительное, так и отрицательное влияние на человека.
Можно обозначить следующие законы экологии человека.
1. Нарушение уровня здоровья людей (болезнь, нарушение и снижение резистентности иммунного статуса, адаптационно-компенсаторных возможностей организма), вызванное физическими, химическими, биологическими, психическими факторами, может возникнуть только при наличии трех движущих сил:
 источника вредности;
 факторов или механизмов воздействия или передачи этого загрязнителя;
 восприимчивого организма.
Этот закон постулирует обоснование гигиенических нормативов, таких, как ПДК,
ПДУ, МДН. Пределы влияния факторов внешней среды, когда не происходят отрицательные
сдвиги здоровья, относительно небольшие. В случае если концентрации и уровни воздействия нарушают механизмы адаптации, при воздействии факторов окружающей среды за
пределами адаптационных возможностей, включаются механизмы компенсации, противодействующие возникновению и прогрессированию патологического процесса.
2. Закон отрицательного воздействия на окружающую среду деятельности
людей. Независимо от своей воли и сознания, а в связи с физиологической, бытовой и
производственной деятельностью, люди оказывают отрицательное во здействие на
окружающую среду, которое тем опаснее, чем ниже научно-технический уровень производства, культура населения и социальные условия жизни.
3. Закон отрицательного влияния на окружающую среду природных экстр емальных явлений. Природная окружающая среда загрязняется не только под влиянием физиологической, бытовой и производственной деятельности людей, но и во время
природных экстремальных явлений, катаклизмов, т.е. вспышек на Солнце, вулканич еской деятельности, землетрясений и т.д. А.П. Виноградов в 1938 г. создал и развил
учение В.И. Вернадского о биогеохимических принципах – о биогеохимических провинциях, которые положены в основу мониторинга за заболеваниями природного пр оисхождения, связанными с избытком или недостатком какого-то элемента на этой территории. Такие заболевания получили название «эндемические». Наиболее известные:
эндемический зоб, флюороз (крапчатая болезнь зубов) и т.д.
4. Закон положительного влияния на окружающую среду человеческого общества. Закон положительного влияния природной окружающей среды на здоровье человека. Природные факторы (солнце, чистый воздух, вода, пища) положительно влияют на здоровье людей и способствуют его сохранению и укреплению при разумном и спользовании.
5. Закон отрицательного воздействия загрязненной (денатурированной)
окружающей среды на здоровье человека. При контакте человека с окружающей
средой, загрязненной физиологическими выделениями, бытовыми и технологич ескими
загрязнителями в количествах, превышающих нормативы, неизменно наступают изм енения состояния здоровья. Под влиянием загрязненной окружающей среды учащаются
случаи бронхиальной астмы, выраженных пороков развития, анемии, злокачественных
новообразований.
Человеческая популяция подчиняется тем же законам, что и любая другая популяция, с той лишь разницей, что человек своими действиями снижает сопротивление среды,
создавая искусственную экологическую нишу, распространился в ней и живет в самых разнообразных условиях, нарушив при этом практически все экологические балансы. С помощью техники и технологий человек эксплуатирует природные ресурсы вплоть до полного
их истощения, приводя к исчезновению видов и целых экосистем. В отличие от животных
и растений человек, не встречая естественных врагов, создает искусственные меры защиты, трансформирующие окружающую природную среду.
Здоровье и принципы его сохранения также вытекают из законов природы. Здоровье
– это труд самого человека под руководством врача как советчика и доброго друга – ведь
ничто не дается даром.
Любые попытки вернуть здоровье при помощи различных панацей – это, скорее, глупость, невежество или обман, что более вероятно, чем исключение из законов природы.
К числу повреждающих относятся факторы, обладающие мутагенным, канцерогенным и тератогенным действием. В основе этих влияний лежит повреждение генетического
материала, т.е. образование генных, хромосомных и геномных мутаций. В случае их возникновения и закрепления в соматических клетках они могут привести к опухолевому росту,
преждевременному старению. Изменение наследственной информации, заключенной в геноме половых клеток, может передаваться по наследству и проявляться у последующих поколений в виде наследственных болезней или болезней с наследственной предрасположенностью. Мутации, совершающиеся при внутриутробном развитии организма, могут стать
причиной различных врожденных уродств, аномалий обмена веществ. Спонтанные (самопроизвольные) мутации всегда совершаются в живых организмах под воздействием естественного радиационного фона, ошибок в репликации и репарации ДНК. Частота спонтанного мутирования различна для разных генов, но у каждого вида живых существ она генетически обусловлена. В среднем на одну половую клетку приходится одна спонтанная генная
мутация у человека.
Своеобразие среды, окружающей современного человека, заключается в накоплении
факторов, увеличивающих возможность возникновения мутаций. Такие мутации, частота
которых превышает частоту спонтанного мутирования, называются индуцированными, а
факторы, их вызывающие, мутагенами.
Физическими мутагенами являются ионизирующие излучения (источники их – медицинские приборы, атомная энергетика, изотопы радиоактивных элементов, применяемых в
промышленности), ультрафиолетовое излучение. Помимо технических источников большое
значение имеет истончение озонового слоя Земли и проникновение жестких ультрафиолетовых лучей в приземной слой атмосферы. Уменьшение лишь на 1 % толщины озонового
экрана может увеличить число опухолевых болезней кожи на 3 %.
Химические мутагены, число которых на Земле очень велико, представлены в окружающей среде тремя основными группами Ш.П. Дубинин, 1978):
– естественные неорганические вещества (нитраты2, нитриты3, тяжелые металлы) и естественные органические вещества (алкалоиды4, гормоны и др.);
– переработанные природные соединения (продукты переработки нефти, сжигания угля и
древесины, компоненты выхлопных газов, пищевые отходы и др.);
– химические продукты, не встречающиеся в природе, синтезированные человеком (пестициды, синтетические полимеры и др.). Это многие алкилирующие соединения, являющиеся источником свободных радикалов (метиловых, этиловых, пропиловых и др.), а также
многие лекарственные и косметические средства.
Активными биологическими мутагенами являются вирусы, токсические продукты
гельминтов.
Установлена тесная зависимость между мутагенными и канцерогенными свойствами
веществ. Любое вещество (или фактор), которое может нарушить координацию и взаимообусловленность процессов в клетке, способно привести к формированию нуклеопротеидного комплекса, не подчиняющегося регуляторным влияниям. Такое превращение может прямо или косвенно нарушить функцию латентного онкогена – постоянного компонента генома
каждой клетки, который влияет на клеточное деление. Многие факторы среды, окружающей
человека в условиях техносферы, обладают такими свойствами. В группу наиболее активных канцерогенов входят радиоактивное, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения,
бенз(а)пирен, асбест, некоторые алкалоиды. К числу биологических канцерогенов принадлежат вирусы (ДНК- и РНК-содержащие).
Тератогенез – возникновение уродств в результате наследственных изменений, вызванных повреждающими факторами в период внутриутробного развития. Действие тератогенных факторов (тератогенов) особенно опасно в критические периоды индивидуального
развития (периоды включения и переключения генов и изменения обмена веществ). С момента оплодотворения и до рождения ребенка его формирующийся организм проходит через ряд таких периодов (самооплодотворение, имплантация, плацентация, органогенез, отдельные временные отрезки плодного периода).
Тератогенные факторы могут быть эндогенными и экзогенными. Эндогенные тератогены связаны с изменениями обмена веществ у матери, "перезреванием" половых клеток, возрастом родителей, т.е. с неполноценным гормональным статусом, различными заболеваниями матери (инфекции, травмы – психические и физические, болезни сердца, легких, эндокринных желез, органов половой сферы, токсикозы беременности). Экзогенные
тератогены (как и все мутагены) могут иметь физическую, химическую и биологическую
Нитраты – соли азотной кислоты, содержат однозарядный анион NO3−. Устаревшее название – селитры.
Нитриты – соли азотистой кислоты HNO2. Применяются в производстве азокрасителей, в медицине.
4
Алкалоиды – большая группа азотсодержащих органических соединений. Многие алкалоиды обладают выраженной физиологической активностью, большая часть имеет растительное происхождение, реже обнаруживаются в грибах и животных. Многие алкалоиды сильно ядовиты, нередко они имеют горький вкус. Предполагается, что таким образом естественный отбор защитил животных от вырабатываемых растениями алкалоидов,
в свою очередь обеспечивших защиту растения от поедания животными. В растениях алкалоиды могут откладываться в листьях, коре, корнях, семенах. Некоторые из этих ядовитых алкалоидов обладают в малых дозах
теми или иными ценными фармакологическими свойствами, делающими возможным их медицинское применение. Примерами алкалоидов, нашедших применение в медицине в виде чистых веществ, являются морфин, кокаин, кофеин, кодеин, хинин, стрихнин, атропин, теин, теобромин, валерин и др.
2
3
природу. Из физических факторов особенно опасно облучение в первые 6 недель внутриутробного развития. Существенное значение может иметь механическое давление на плод.
Тератогенное действие доказано для ряда лекарственных препаратов (талидомид, антибиотики ряда тетрациклина), алкоголя, веществ табачного дыма, наркотиков, химических веществ – бензола5, фенола6, формалина7, бензина, солей тяжелых металлов (свинец, ртуть,
мышьяк, хром, кадмий). Из биологических мутагенов тератогенным действием обладают
вирусы (оспы, гриппа, краснухи, ветрянки, кори, паротита и др.), токсические продукты
простейших (например, малярийного плазмодия, токсоплазмы8), бледной спирохеты – возбудителя сифилиса, туберкулезной палочки.
Последствия воздействия тератогенных факторов не столько зависят от природы фактора, сколько от периода беременности, на который пришлось их действие (сходные нарушения могут быть вызваны разными факторами).
Воздействие тератогенных факторов способно вызвать формирование больших пороков развития, приводящих обычно к самопроизвольным выкидышам, если фактор действовал до начала органогенеза. При этом нарушается процесс закладки органов, дифференцировки. Малые пороки развития возникают при действии тератогенов в период закладки органов, в начале плодного периода. Внутриутробные инфекции часто вызывают формирование таких пороков, как аномалии лицевого скелета, нарушенный прикус, деформация
ушных раковин, высокого нёба. Функциональные нарушения могут стать результатом влияния тератогенов в плодный период. Ребенок может родиться здоровым, но через некоторое
время появятся симптомы поражения нервной системы (косоглазие, асимметрия лица, расстройства глотания и др.) или других органов и систем (помутнение хрусталика, пороки
сердца, почек, надпочечников9, кишечника, скрытые аномалии скелета, тромбозы сосудов).
Такие тератогенные нарушения особенно характерны для детей, перенесших внутриутробную инфекцию. В любой из периодов внутриутробного развития, начиная с гаструляции, могут быть спровоцированы отставания в росте и развитии.
Следовательно, в основе явлений канцерогенеза и тератогенеза, в конечном счете, лежат мутации. Канцерогенное и тератогенное действия не исчерпывают всех последствий мутирования. Степень наносимого мутациями вреда в значительной мере определяется видом
мутации (генная, хромосомная или геномная: две первые – изменение структуры генов и
хромосом, третья – изменение числа хромосом). Объем поломки генетического материала
Бензо́л (C6H6) – органическое химическое соединение, бесцветная, жидкость с приятным сладковатым запахом. Ароматический углеводород. Бензол входит в состав бензина, широко применяется в промышленности,
является исходным сырьём для производства лекарств, пластмасс, синтетической резины, красителей. Токсичен, канцероген.
6
Фено́л (оксибензол, устар. карболовая кислота) C6H5OH – бесцветные игольчатые кристаллы, розовеющие на
воздухе из-за окисления. Обладают специфическим запахом гуаши. Фенол ядовит. Вызывает нарушение функций нервной системы. Пыль, пары и раствор фенола раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей,
кожу.
7
Формалин – водный раствор, содержащий 37-40 % формальдегида и 6-15 % метилового спирта. Формалин
предотвращает разложение и способствует долгому хранению, поэтому используется при бальзамировании органических веществ, органов, организмов. Формалин свёртывает белки, поэтому он применяется для дубления
желатина при производстве кинофотоплёнки, для консервации биологических материалов, а также как антисептик.
8
Токсоплазма – вид паразитических протистов, основным носителем которых являются кошки, но которые могут переноситься и множеством других теплокровных животных, в том числе и людьми. Токсоплазмоз, болезнь,
вызываемая токсоплазмой, обычно проходит легко. Однако для внутриутробного плода, в случае если мать заразилась токсоплазмозом во время беременности, а также для человека или кошки с пониженным иммунитетом, эта болезнь может иметь серьёзные последствия, вплоть до летального исхода.
9
Надпо́чечники – парные эндокринные железы позвоночных животных и человека. У человека расположенны
в непосредственной близости к верхнему полюсу каждой почки. Играют важную роль в регуляции обмена веществ и в адаптации организма к неблагоприятным условиям (реакция на стрессовые условия). Надпочечники
состоят из двух структур – коркового вещества и мозгового вещества, которые регулируются нервной системой. Мозговое вещество служит основным источником катехоламиновых гормонов в организме – адреналина и
норадреналина
5
как следствие мутаций может быть различным. При точковой мутации может произойти замена одного азотистого основания на другое. Такие замены крайне редко приводят к усовершенствованию генетического кода. Некоторые из них могут стать летальными. Чаще
встречаются нейтральные мутации, не приводящие к каким-либо последствиям благодаря
наличию избыточной информации (явление вырожденности генетического кода, когда одной
аминокислоте соответствует несколько кодонов). Но большинство мутаций вредны. Реализация в фенотипе10 таких часто встречающихся мутаций, как сдвиг рамок считывания, возникающих в результате вставки или выпадения одного нуклеотида (или нескольких в количестве, не кратном трем), может вызвать значительные изменения в структуре кодируемого
белка, особенно в том случае, если это явление происходит в начале или середине гена. Достаточно часто встречается также и такая мутация, как делеция, т.е. утрата части гена. Даже
если подобные изменения и не приведут к канцерогенному или тератогенному эффекту, то
вполне вероятны нарушения, затрагивающие обмен веществ. Это происходит в случае миссенс-мутаций (мутации, изменяющие смысл кодона, приводящие к фенотипическому изменению признака). Особенно опасны нонсенс-мутации (мутации, превращающие кодон в один
из терминальных, – УАА, УАГ или УГА, из-за чего преждевременно прекращается синтез
полипептидной цепи). Если такие мутации происходят в начале или середине гена, то, как и
при сдвиге рамки считывания, полноценный белок не может быть синтезирован (Л. Зенгбуш,
1982).
Хромосомные мутации (аберрации) иногда могут не изменять наследственной информации, если структура гена окажется ненарушенной. Но при этом могут измениться локализация гена, его "соседство" с другими генами, их взаимоотношения и отсюда – фенотипические проявления.
Геномные мутации приводят к изменению количества генетической информации.
Нерасхождение хромосом при мейозе11, как одна из главных причин их возникновения, в
значительной мере обусловлено состоянием эндокринной системы родителей (отца – во
взрослом состоянии, а матери – не только во взрослом, но и в периоде ее собственного внутриутробного развития – на первой стадии овогенеза). На течение беременности, на синтез и
соотношение гормонов в организме человека огромное влияние оказывают повреждающие
факторы среды. Так, заболевания щитовидной железы, которая является чувствительным
индикатором наличия загрязнений в средах жизни, повышают вероятность таких мутаций.
Установлено также опосредованное влияние гормональных (оральных) контрацептивов на
частоту появления геномных мутаций (Ф. Фогель, А. Мотульский, 1990).
Таким образом, в условиях антропогенного давления на среды жизни те защитные и
адаптационные механизмы, которые были созданы эволюционным процессом, не всегда
способны защитить организм самого человека от обусловленного его деятельностью в биосфере пагубного влияния.
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ОРГАНИЗМА К РАЗЛИЧНЫМ УСЛОВИЯМ
СУЩЕСТВОВАНИЯ
Лекция 4. Адаптация, ее формы и механизмы
Понятие адаптации – условия существования – техногенные условия – формы адаптации –
фенотипическая адаптация – кратковременная и долговременная адаптация – социальные
условия адаптации человека
Феноти́п – (от греческого слова phaino – являю, обнаруживаю) cовокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом
внешнесредовых факторов. Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития)
11
Мейоз (или редукционное деление клетки) – деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа
хромосом в два раза.
10
Адаптация (от лат. adaptatio – приспособлять, прилаживать) – это совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей вида, обеспечивающая возможность существования в определенных условиях среды.
В понятие "адаптация" входят:
– процессы, с помощью которых организм приспосабливается к окружающей среде;
– состояние равновесия между организмом и окружающей средой;
– реализация нормы реакции в конкретных условиях среды с помощью изменения фенотипа;
– результат эволюционного процесса – адаптациогенез (отбор и закрепление генов, кодирующих информацию о развившихся изменениях).
Явление биологической адаптации присуще всем живым организмам и особенно такому высокоорганизованному, как человеческий. Условия существования любого живого
организма могут быть:
– адекватными (те, которые в данный момент позволяют организму все процессы жизнедеятельности осуществлять в пределах нормы реакции);
– неадекватными (те, которые не соответствуют диапазону свойств организма, определяемых нормой реакции).
В адекватных условиях организм испытывает состояние комфорта, т.е. оптимального
уровня работы всех систем. В неадекватных условиях организму приходится включать дополнительные механизмы для обеспечения состояния устойчивости (резистентности), активизировать все процессы. Это состояние носит название "напряжения". Если с помощью
напряжения организм не достиг состояния устойчивости, то развивается состояние "предболезни", а затем "болезни". Состояния комфорта, напряжения и адаптации составляют состояние здоровья (но не патологии); состояние адаптации – это нормальная физиологическая реакция.
Современные антропогенные (техногенные) условия включают, как правило, не один
неблагоприятный фактор, а целый комплекс факторов, к которым должен приспособиться
организм. Поэтому и ответ организма должен быть не только многокомпонентным, но и интегрированным. Эта интеграция создается взаимосвязанной и взаимообусловленной работой
регулирующих, энергетических и неспецифических компонентов адаптации и составляет
стратегию адаптации.
В основе адаптации лежит ряд общих закономерностей протекания реакций в организме. В зависимости от того, какие системы вовлекаются в создание состояния адаптации и
какова протяженность этого процесса, различают две его главные формы:
– эволюционную (или генотипическую) адаптацию; этот процесс является основой эволюции,
так как имеющийся комплекс видовых наследственных признаков становится исходным
пунктом для изменений, вносимых условиями среды и закрепляемых на уровне генотипа;
данный процесс занимает тысячи и миллионы лет;
– фенотипическую адаптацию (возникающую в ходе индивидуального развития организма, в
результате чего организм приобретает устойчивость к определенным факторам среды).
Фенотипическая адаптация тоже обусловлена генетической программой, но не в виде
заранее запрограммированной адаптации, а в виде нормы реакции, т.е. диапазона протекания
метаболических процессов, потенциальных возможностей для обеспечения ответа организма
на изменения условий среды. Вместе с тем превращение таких потенциальных возможностей
в реальные, т.е. обеспечение ответа организма на требования среды, также невозможно без
активизации генетического аппарата (усиления синтеза нуклеиновых кислот, белков и других соединений). Данное явление называют структурным следом адаптации. При этом растет и масса мембранных структур, ответственных за восприятие сигналов, ионный транспорт, энергообеспечение. После прекращения действия фактора среды активность генетического аппарата снижается и происходит исчезновение структурного следа адаптации. Это
свидетельствует о том, что в обеспечении состояния адаптации взаимосвязь между функциями и генетическим аппаратом – ключевое звено. Необходимо подчеркнуть также, что изме-
нения метаболизма, направленные на обеспечение состояния фенотипической адаптации, составляют биохимическую стратегию адаптации, являющуюся одним из главных компонентов общей стратегии адаптации.
Различают две формы фенотипической адаптации: кратковременную (в том числе немедленную, срочную) и долговременную (акклиматизация).
Кратковременная (срочная) адаптация:
– возникает непосредственно после действия раздражителя;
– осуществляется за счет готовых, ранее сформировавшихся структур и физиологических
механизмов. Это означает, что: а) в организме всегда имеется некоторое количество резервных структурных элементов, например митохондрий, лизосом, рибосом; б) работа клеток и
тканей может осуществляться по типу дублирования; в) имеется некоторое количество готовых веществ: гормонов, нуклеиновых кислот, белков, АТФ, ферментов, витаминов и др.; это
так называемый структурный резерв адаптации, который может обеспечить немедленную
реакцию. В связи с тем, что этот резерв невелик, деятельность организма происходит на
пределе физиологических возможностей.
При срочной адаптации:
– ведущими факторами являются деятельность неспецифических компонентов и формирование стереотипного ответа, независимо от природы раздражителя;
– развивается острый адаптационный синдром (Ганс Селье назвал его "стресс", что в переводе с английского означает "напряжение") при этом:
- активизируется система гипоталамус–гипофиз;
- усиливается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ);
- усиливается синтез надпочечниками глюкокортикоидов и адреналина;
- сморщиваются тимус и селезенка;
- мобилизуются энергетические и структурные ресуроы;
- состояние адаптации достигается быстро, но она будет устойчивой только в том случае,
если фактор перестал действовать; если фактор продолжает действовать, то адаптация
оказывается несовершенной, так как резервы исчерпаны и требуется их пополнение.
Срочная адаптация проявляется генерализованными двигательными реакциями или
эмоциональным поведением (например, бегство животного в ответ на боль; увеличение теплопродукции в ответ на холод; увеличение теплоотдачи в ответ на тепло; рост легочной вентиляции и минутного объема кровообращения в ответ на недостаток кислорода).
Долговременная адаптация развивается на основе реализации этапа срочной адаптации, когда включились системы, реагирующие на данный раздражитель, но не обеспечили
устойчивого состояния, или если раздражитель продолжает действовать.
При долговременной адаптации:
– высшие регуляторные центры активизируют гормональную систему и в действие вступают
специфические компоненты адаптации;
– происходит мобилизация энергетических и структурных ресурсов организма; это возможно только при активации генетического аппарата, который обеспечивает усиленный биосинтез структур на молекулярном (индукция синтеза гормонов, ферментов, РНК, белка и
т.д.), органоидном (биосинтез и гиперплазия органелл клетки), клеточном (усиление размножения клеток), тканевом и органном (увеличение компонентов органов и тканей) уровнях;
– биохимическая стратегия адаптации осуществляется за счет синтеза необходимых веществ,
координации их количества и взаимных превращений;
– ведущую роль в обеспечении долговременной адаптации играют центральная нервная система, гормональная система, генетический аппарат;
– образовавшийся структурный след адаптации (вследствие биогенеза структур) при прекращении усиленной деятельности генетического аппарата постепенно исчезает; состояние
устойчивости достигается благодаря существованию обратной положительной и отрицательной связи;
– результатом процесса адаптации является достижение организмом состояния устойчивости, обеспечивающей организму возможность существования в новых условиях.
Если интенсивность фактора превышает адаптивные возможности организма и состояние устойчивости не наступает, то организм переходит в состояние истощения (истощаются
его структуры, системы, функции); затем следует состояние предболезни и болезни.
Обсуждая вопрос об особенностях адаптации у человека, необходимо подчеркнуть,
что человек имеет и биологическую, и социальную природу. Поэтому механизмы достижения состояния адаптации у человека более сложные, чем у других видов живых существ. С
одной стороны, у человека, как существа биологического, действуют все приспособительные
процессы, определяемые нормой реакции и направленные на достижение устойчивости организма. При этом организм человека, достигший в процессе эволюции наивысшей специализации своих органов и систем, наиболее высокого уровня развития нервной системы, в
наибольшей степени способен и к приспособлению к меняющимся условиям среды. В то же
время социальная природа человека создала ряд особенностей процессов адаптации, присущих только человеку:
– количество антропогенных факторов среды резко возросло в последние десятилетия, тогда
как системы адаптации формировались в течение миллионов лет при отсутствии этих факторов или значительно меньшей их интенсивности и поэтому в современных экологических условиях оказываются недостаточно эффективными;
– человек меньше связан с природой, меньше зависит от нее; подчинен социальным ритмам,
регулирует свое поведение сознанием; сознательно выбирает иногда неадекватное поведение;
– человек имеет дополнительные (социальные) механизмы адаптации (одежда, обувь, жилище, организация труда, медицина, физкультура, искусство и др.);
– в адаптации человека ведущую роль играет вторая сигнальная система.
Лекция 5. Понятие о ксенобиотиках и их роли в экологии человека
Целесообразность организма – появление ксенобиотиков – экологическая токсикология –
свободные радикалы
Человеческий организм имеет сложные системы обмена веществ и детоксикации
опасных для него соединений. Эти системы прошли длительную эволюцию под воздействием природных токсических компонентов пищи, воды, воздуха и различных биологических
ядов. В XX в. (особенно в последние десятилетия) человеческий организм стал подвергаться
воздействию разнообразных синтезированных, т.е. ранее не встречавшихся веществ. Поскольку эти вещества чужды организму, их стали называть "ксенобиотиками" (от греч. xenos
– чужой, чужеродный). Поступление их в окружающую человека среду с каждым годом возрастает. К их числу относятся отходы производства (алифатические углеводороды, высокомолекулярные соединения и др.), боевые отравляющие вещества, пестициды, нитриты, нитраты, нитрозоамины, алкоголи, дубильные вещества, многие лекарственные препараты, косметические средства и др.
Современные экологические условия характеризуются также накоплением в воде,
воздухе, почве и живых организмах (средах жизни) присущих организму веществ, но в концентрациях, намного превышающих привычные для организма (например, тяжелых металов). К группе ксенобиотиков их не относят, однако значительные концентрации их в организме также оказывают токсический эффект. При этом если раньше контакт с такими веществами был характерен для ограниченного контингента людей, связанных с определенным
видом производственной деятельности, то теперь все большие массы населения контактируют с ними (даже дети) за счет их переноса. Кроме того, токсическое действие веществ не
только проявляется в острых отравлениях ими, но и может снижать иммунологическую реактивность организма, становиться причиной повышенной заболеваемости людей, разнооб-
разных аллергических состояний, иметь неблагоприятные отдаленные последствия в виде
генетических, тератогенных, канцерогенных эффектов. Это привело к выделению специальной отрасли знания, именуемой экологической токсикологией, которая в отличие от традиционной медицинской токсикологии подходит к проблеме с более широких общебиологических позиций:
– определяет потенциальную опасность контакта живых организмов с вредными химическими веществами;
– устанавливает, как окружающая среда изменяет токсические вещества, и в каких видах
они доходят до биологического объекта;
– выявляет специфику влияния окружающей среды на реакцию самого организма при его
встрече с токсическим веществом;
– изучает характер влияния токсических веществ на среду, окружающую организм;
– рассматривает подвергаемый воздействию вещества человеческий организм не изолированно, а как компонент экологической системы, т.е. влияние вещества на биоценоз в целом (нарушение механизмов регуляции, систем информации и связи, трофических цепей),
что в конечном итоге позволяет более полноценно оценить опасность тех или иных химических загрязнителей для здоровья человека (И.И. Барышников и др., 1991).
Одним из важных адаптационных механизмов является также активация антирадикальной и антиперекисной защиты организма.
В процессе биотрансформации ксенобиотиков образуются супероксидные анионы,
перекись водорода, органические перекиси и т.д., которые обусловливают побочное действие
ксенобиотиков (от нарушения проницаемости мембран до гибели клеток). Устранение этих
эффектов производится системой антиоксидантов. Ведущую роль в ней играет фермент супероксиддисмутаза, превращающая супероксидные анионы в перекись водорода и триплетный кислород и, таким образом, в 10 раз снижающая их токсичность. Токсические эффекты
образовавшейся перекиси водорода предупреждаются ферментными системами каталазы и
глютатионпероксидазы, разлагающими ее или использующими для окисления глютатиона и
других эндогенных субстратов. Имеются и неферментативные антиоксидантные системы.
Это липидорастворимые соединения: витамины А, Е, С, Р, аминокислоты (цистеин, метионин, аргинин, гистидин), мочевина, холин, восстановленный глютатион.
Таким образом, детоксикация ксенобиотиков как адаптационный механизм обеспечивается 4 основными взаимосвязанными звеньями:
– микросомальными монооксигеназами;
– конъюгирующими соединениями и ферментами реакций конъюгации;
– макроэргическими соединениями (донаторами энергии для синтеза ферментов и конъюгатов);
– ферментными и неферментными механизмами антирадикальной и антиперекисной защиты.
Реакции детоксикации ксенобиотиков являются типичными компенсаторноприспособительными реакциями, обеспечивающими поддержание гомеостаза на молекулярном уровне.
Лекция 6. Поступление ксенобиотиков в организм, их распределение и выведение
Причины поступления и накопления ксенобиотиков в организме – физиологическая основа
метаболизма ксенобиотиков – пути поступления ксенобиотиков – распределение ксенобиотиков в организме
Целесообразность строения и функций человеческого организма (как и других живых
организмов) проявляется, в частности, в избирательном характере поглощения веществ и выведения продуктов метаболизма. Поэтому существенное значение имеют ответы на вопросы,
почему в современных экологических условиях стало возможным поступление в организм
такого большого количества веществ, чуждых для него, причиняющих ему вред, как осуществляется адаптация организма по отношению к ним. Ответы эти не однозначны:
– загрязнение биосферы приобрело глобальный характер, изменился геохимический фон,
нарушилось равновесие в биосфере;
– рост числа ксенобиотиков происходит лавинообразно, что привело к превышению адаптационных возможностей человека, срыву адаптации, снижению иммунологической защиты, т.е. сам механизм избирательности оказался нарушен;
– многие ксенобиотики обладают высокой реакционной способностью, могут изменять
свойства клеточных мембран, образовывать связи с их рецепторами;
– ксенобиотики могут выступать в качестве антиметаболитов, т.е. конкурировать с естественными рецепторами;
– для ксенобиотиков характерна высокая растворимость в жирах и липидах12;
– многие ксенобиотики легко вступают в прочные связи с макромолекулами клетки, нарушая ключевые метаболические реакции (биосинтез белка, энергетические процессы и
т.д.).
Поступление ксенобиотиков в организм, следовательно, обусловлено, с одной стороны, их собственными свойствами (способностью образовывать прочные связи с мембраной,
характером этих связей, обусловливающих длительность удерживания на белково-липидном
комплексе, способностью конкурировать с обычными метаболитами), с другой – свойствами
самого организма. При этом определяющими свойствами организма являются:
– состояние иммунной системы;
– половые различия;
– возраст;
– генетически обусловленная активность ферментов;
– наличие соматических заболеваний и др.
Пути поступления ксенобиотиков в организм могут быть различными: через легкие,
пищеварительный тракт, кожу. Самый простой путь проникновения – через дыхательные пути, так как поверхность мембран очень велика. Всасывание многих веществ происходит через слизистую оболочку полости рта путем простой диффузии и оттуда (минуя печеночный
барьер) – в кровеносную систему.
Многие чужеродные соединения (неионизированные) легко всасываются таким образом из желудка.
Тот же механизм (степень ионизации вещества и его растворимость в липидах) обусловливает всасывание через кишечный эпителий. После всасывания из желудочнокишечного тракта, через кожу или легкие чужеродные соединения и их метаболиты могут
проходить через барьерные ткани, например, гематоэнцефалический барьер и плаценту. Гематоэнцефалический барьер на уровнях "кровь – мозг" и "кровь – спиномозговая жидкость"
– это типичные липопротеиновые мембраны, и чужеродные молекулы преодолевают их также путем простой диффузии, со скоростью, пропорциональной растворимости в липидах.
Плацента состоит из активно метаболизирующей ткани, образует сложный барьер между
кровообращением матери и плода. Проходя через него, сложные соединения могут еще и
превращаться в различные метаболиты или накапливаться.
Распределение ксенобиотиков в организме определяется их свойствами и особенностями тканей. Многие ксенобиотики жирорастворимы (особенно пестициды), поэтому могут
накапливаться в жировых депо. Другие (соли тяжелых металлов, тетрациклиновые антибиотики) – остеотропны, поэтому накапливаются в костях. Чужеродные соединения могут также
связываться с белками (и в таком состоянии не могут выводиться через мембраны) и нуклеиновыми кислотами (некоторые антибиотики, афлатоксины), приводя к мутациям. Многие
ксенобиотики под действием обычных детоксицирующих ферментов превращаются, напро12
Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — жирные кислоты
тив, в метаболиты, более токсичные и даже обладающие канцерогенным действием (Д. В.
Парк, 1973).
Многие ксенобиотики могут вызывать иммунологическую сенсибилизацию организма и
делать его более чувствительным к другим веществам.
При поступлении небольших количеств ксенобиотиков в организм их детоксикация
осуществляется обычными путями – с помощью ферментативных и неферментативных превращений. Ведущую роль в ферментативных превращениях играют две фазы детоксикации
(см. "Метаболизм ксенобиотипов в организме человека я животных" / Под ред. Г.А. Степанского. М., 1981):
– гидроксилирование, окисление или восстановление (фермен ты локализуются в гладкой эндоплазматической сети (микросомах) печени);
– конъюгирование (ферменты локализуются в шероховатой эндоплазматической сети).
Детоксикация имеет место и в нормальных условиях, но играет подчиненную роль. В
случае проникновения в организм большого количества ксенобиотиков этих детоксикационных процессов оказывается недостаточно. Системы детоксикации в таком случае должны в
короткие сроки перестроиться и должны включиться компенсационные механизмы. Особое
значение приобретает при этом не только активация энергетических систем, но и усиленная
экспрессия генов в сторону избирательного синтеза тех изоформ ферментов, которые соответствуют структуре ксенобиотиков. Большое значение имеет и осуществление принципа
дублирования функций. Он проявляется разными способами:
1) в способности эндогенных конъюгирующих веществ взаимно заменять друг друга. В
частности, такие вещества, как фенол и ацетон, метаболиты нафталина, могут вступать в
реакции конъюгации с глюкуронидами, сульфитами, глютатионом, а толуол и ксилол, помимо перечисленных агентов, еще и с глицином. Реакции конъюгации обычно локализуются на эндоплазматической сети, а также в гиалоплазме, митохондриях и лизосомах, т.е.
внутриклеточное распределение этой функции при необходимости может меняться и
расширяться. Практически реакции конъюгации "перекрывают" все внутриклеточные
структуры и защищают их от проникновения ксенобиотиков. Так, конъюгация с лютатионом возможна и на эндоплазматической сети, и в гиалоплазме, а метилирование еще и в
лизосомах (Д.С. Саркисов, Л.А. Тиунов, 1987);
2) при детоксикации водорастворимых ксенобиотиков, не вступающих в реакции конъюгации. Это достигается наличием нескольких путей биотрансформации. В нормальных
условиях может использоваться основной путь, а в экстремальных – включаться дополнительные пути.
МЕДИЦИНСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА
Лекция 7. Антропоэкологическое утомление
Определение антропоэкологического напряжения и антропоэкологического утомления – виды антропоэкологического утомления
Адаптационные механизмы позволяют организму человека приспосабливаться к меняющимся условиям среды не только в нормальных, но и в экстремальных ситуациях. Однако при нарастании концентрации ксенобиотиков, интенсивности физических и биотических
факторов, продолжительности их воздействия возросшая скорость биотрансформации веществ, усиление и дублирование функций органов и систем не могут скомпенсировать давление этих факторов. Напряжение всех систем организма, направленное на восстановление
нарушений гомеостаза, вызванных факторами измененной человеком среды, получило
название антропоэкологического напряжения. Некомпенсированное напряжение обозначается термином антропоэкологическое утомление (В.П. Казначеев, 1981, 1986). Речь идет о
срыве механизмов адаптации и развитии неустойчивого состояния, которое может перейти в
болезнь. Это состояние в неблагоприятных экологических условиях может приобретать массовый характер, охватывать человеческие популяции и сказываться на здоровье последующих поколений людей. Описаны многочисленные формы такого состояния. Наиболее важными формами являются следующие:
Социально-психологическое напряжение и утомление. Проявляется в сфере взаимоотношений людей; формируется на фоне высокого ритма жизни, интенсивности процесса труда, утраты идеалов, целей общественного развития; выражается в постоянном вовлечении в
адаптационный процесс нервных структур, в перенапряжении нервной системы; в конечном
счете может стать основой для развития таких форм патологии, как неврозы, неврастении,
вегетососудистая дистония, устойчивая артериальная гипертензия, разнообразные психосоматические и соматопсихические состояния (Б.Н.Пивень, 1991).
Генетическое напряжение и утомление. Проявляется на уровне человеческих популяций, затрагивает генофонд и может реализоваться через такие явления, как непропорциональное увеличеиие генетического полиморфизма, рост генетического груза и, в конечном
счете, нарушение генетического гомеостаза. Явления эти обусловливаются усилением потока
генов (за счет высокой степени Рации населения Земли), высокой интенсивностью мутационного процесса. Отсюда происходит рост числа врожденных аномалий, самопроизвольных
выкидышей, болезней с наследственной предрасположенностью, болезней новорожденных.
Генетическое утомление на уровне популяции проявляется и как избирательное поражение
репродуктивных органов разными формами заболеваний, неполноценность репродуктивных
функций (невынашивание беременности, рождение недоношенных детей, нарушение течения родов). В итоге регистрируются высокие показатели детской заболеваемости и смертности.
Инфекционно-иммунологическое напряжение и утомление. Основывается на нарушении взаимосвязей человеческого организма с другими живыми организмами и на усилившемся за последние десятилетия давлении неадекватных факторов на человеческий организм, многочисленных чужеродных соединений – ксенобиотиков; проявляется в виде изменений на всех уровнях организации иммунной системы, массовой аллергизации людей, в
преобладании хронических процессов над острыми, в росте онкологических заболеваний.
Химическая и медикаментозная форма утомления. Обусловлена применением большого количества лекарств; проявляется в нарушении их биотрансформации, развитии лекарственной аллергик учащении случаев эмбриотоксического эффекта лекарственные препаратов.
Миграционная форма утомления. Обусловлена перемещением людей на большие расстояния и с высокими скоростями, что создает основу для срыва биологических ритмов и
формирования весьма опасных патологических состояний – "десинхронозов".
Развитие антропоэкологического утомления как "третьего состояния", находящегося
между здоровьем и болезнью и охватывающего до 70 % людей на Земле, создает постоянную
угрозу для роста так называемых экологически зависимых болезней. Так, экологически неблагополучные районы характеризуются широким распространением заболеваний органов
дыхания (С.В. Нагорный, 1994), обусловленных накоплением в воздухе оксидов серы, азота,
углерода, формальдегида, промышленной пыли (а в ней – соединений тяжелых металлов, поверхностно-активных веществ и других загрязнителей). Их действие не только является раздражающим, но и обусловливает инактивацию факторов местного иммунитета (например,
лизоцима), что способствует многим заболеваниям глаз, полости рта, глотки, нарушению
функций сурфактанта в легких, ферментов в тканях дыхательных органов. Это в свою очередь усиливает окисление липидов, образование свободных радикалов. Нарушаются и функции мембран клеток, в частности их рецепторных белков (А.Я. Кульберг, 1991), происходит
накопление различных эндогенных токсинов (перекисей, альдегидов, кетонов и продуктов их
разложения), развиваются аутоаллергические состояния (аллергические бронхиты, бронхиальная астма, респираторные аллергозы). Типичное для жителей загрязненных районов со-
стояние гипоксии (гемической – из-за повышенного содержания в воздухе угарного газа и
оксидов азота или тканевой – из-за блокады звеньев дыхательной цепи и энергодефицита)
приводит к миокардиодистрофии, заболеваниям нервной системы.
Более активное воздействие ксенобиотиков на организм обусловлено ростом их количества, разнообразия, комбинированным действием, создающим эффекты потенцирования,
сенсибилизации, изменения иммунного статуса, нарушений метаболических процессов,
нейрогуморальной регуляции. На этом фоне повышенная чувствительность организма может
развиться к веществам, как природного происхождения, так и искусственно созданным. Повысилась возможность контакта с бактериальными аллергенами из-за развития отраслей
промышленности типа микробиологического синтеза, пока еще несовершенных биотехнологий. Непродуманное расположение промышленных предприятий в городах создает эффект
суммирования многих токсикантов. Немаловажное значение имеет и совместное их действие
с физическими факторами, такими как ультрафиолетовое, инфракрасное, электромагнитное
излучения, которые обусловливают в малых дозах переорентирование метаболических процессов в сторону теплопродукции.
Установлено, что низкомолекулярные ксенобиотики обладают свойствами гаптенов –
сами не способны индуцировать антителообразование, но могут связываться с антителами и
вызывать аллергические реакции. Такие ковалентные связи с макромолекулами характерны
не только для ксенобиотиков – отходов промышленности, но и для многих лекарственных
препаратов. Сенсибилизирующий эффект обусловлен наличием гаптенных свойств в виде
эпоксидных, альдегидных, кетонных, ангидридных группировок. Гаптенными свойствами
обладают и ионы металлов (Be, Cr, Ni, Co, Мn), некоторые антибиотики (левомицетин, тетрациклин, эритромицин и др.). Установлено также, что подобную роль могут играть активные метаболиты, имеющие такие группировки, образующиеся в результате микросомального
окисления с участием цитохрома P450, также продукты неполного восстановления кислорода (супероксидный анион-радикал O 2 , пероксид водорода Н2О2, анион-Радикал ОН*). Такие
превращения исходных веществ могут лежать в основе аутоиммунных процессов, ассимилирующего действия активных метаболитов на ДНК, приводящих к канцерогенным и мутагенным эффектам. Ферменты монооксигеназной системы оказались способными не только к детоксикации, но и, особенно при биотрансформации липофильных ксенобиотиков, к образованию более токсичных метаболитов. Эти процессы, как теперь считают, происходят вследствие угнетения цитохрома Р450 и индукции цитохрома Р448, являющегося ферментом токсификации (М.А. Тиунов, 1991). Процессы первого звена (детоксикация и так называемая токсификация) направлены на придание ксенобиотикам формы, наиболее оптимальной для последующей конъюгации, которая и является собственно детоксикацией. Отсюда состояние
ферментов монооксигеназной системы и системы конъюгации, а также антиперекисной и
антирадикальной защиты имеет огромное значение для адаптации человеческого организма
к факторам техногенной среды. Нарушение их деятельности под давлением ксенобиотиков
может привести к срыву адаптации и развитию болезни.
Лекция 8. Изменение биотрансформации лекарственных средств
в современных экологических условиях.
Лекарственные препараты как ксенобиотики – искажение биотрансформации лекарственных средств под влиянием окружающей среды – метаболизм лекарственных веществ – учёт
состояния окружающей среды в применении лекарственных препаратов
Человеком создано около 10 млн разнообразных химических веществ. Из них в массовых масштабах производится около 5 тыс. наименований. Однако для подавляющего
большинства этих веществ (80 %) не определены токсичность, мутагенность, канцерогенность, а для многих – ПДК. Далеко не для всех веществ изучен возможный синергизм при
сочетании их с другими факторами химической, физической и биологической природы.
Немаловажное значение среди химических веществ, воздействующих на организм человека,
имеют и лекарственные препараты. В обращении находятся тысячи лекарственных средств.
Большинство из них по отношению к человеческому организму являются ксенобиотиками и
подвергаются действию типичных ферментативных и неферментативных механизмов биотрансформации. С точки зрения экологической фармакологии заслуживают внимания, по
крайней мере, два аспекта, касающихся механизма трансформации лекарств в организме.
С одной стороны, внутриклеточные и тканевые системы организма лучше приспособлены для защиты его от токсических продуктов, выделяемых лейкоцитами при фагоцитозе
микробов и вирусов, от эндогенных токсических метаболитов, чем для детоксикации поступающих в организм ксенобиотиков (в том числе и лекарств). С другой стороны, даже эти созданные в процессе эволюции защитные механизмы могут изменяться (усиливать или утрачивать, или видоизменять свое действие) при попадании в организм других ксенобиотиков
или влиянии физических и биотических факторов. И тогда ожидаемая биотрансформация
лекарственного средства может нарушиться, и эффект окажется непредсказуемым. Вместо
процессов детоксикации происходит токсификация, т.е. образование активного метаболита в
результате ковалентной модификации, эпоксидирования, конъюгирования с макромолекулами, возникновения перекисей и свободных радикалов и т.д. В связи с этим могут развиваться аллергические реакции на лекарства, лекарогвенные интоксикации, лекарственная болезнь. Действие лекарства может в таком случае оказаться не полезным, а вредным, возможно также его накопление в организме или оно может слишком быстро выводиться из организма.
Метаболизм лекарственных веществ происходит в разных органах и тканях, но
наибольшее значение в цепи их химических превращений, как и для всех ксенобиотиков,
имеют печень, ее ферменты, локализованные в эндоплазматическом ретикулуме гепатоцитов (в микросомах).
Успех проводимой фармакотерапии во многом определяется состоянием ферментов
лекарственно-метаболической системы микросом печени. При оценке ее эффективности, как
правило, внимание обращается на следующие факторы:
– возможность взаимовлияния лекарственных препаратов;
– особенности действия лекарств при возможных патологических состояниях;
– возможность развития медикаментозных поражений печени.
Установлено, однако, что токсические факторы из окружающей человека среды также
могут изменять активность микросомальных ферментов – или повышать ее, или понижать.
Это либо вызывает ускоренные превращения и выведения лекарств из организма и вследствие этого ослабление лечебного эффекта, либо, напротив, может тормозить их метаболизм
и приводить к их накоплению, к усилению или удлинению их фармакологического эффекта,
что часто способствует проявлению отрицательного действия лекарств на организм.
К стимуляторам ферментной гидроксилирующей системы (монооксигеназ печени)
принадлежат прежде всего ксенобиотики, на введение которых эта система отвечает ускорением синтеза своих ферментов. Это могут быть и сами лекарственные препараты, и химические токсиканты техногенного происхождения (например, хлорорганические пестициды,
полициклические углеводороды, алкоголь, никотин, ионы некоторых тяжелых металлов и
др.).
Токсические факторы, оказывающие ингибирующее влияние на ферменты окислительных систем микросом, тормозят метаболизм многих лекарственных средств, что приводит к усилению и удлинению их фармакологического эффекта, способствует проявлению отрицательного действия на организм.
К ингибиторам относятся оксид углерода, фенолы, бензол, соединения тяжелых металлов, особенно свинца, никеля, кадмия, ртути, цинка, мышьяка.
Знание и учет этих воздействий при назначении лекарств, при комбинированном применении лекарственных средств в условиях давления разнообразных антропогенных факто-
ров, возможных побочных эффектов необходимо для успешного лечения (К.М. Лакин, Ю.Ф.
Крылов, 1981). Это тем более важно, что с каждым годом возрастает количество техногенных факторов, патогенетически влияющих на человека. К специфически опасным химическим веществам сегодня относят бенз(а)пирен, полихлорбифенилы, принадлежащие к группе
суперэкотоксикантов-диоксинов, пестициды. До сих пор, несмотря на запреты, используются лекарственные препараты (в частности, антибиотики, гормоны) как кормовые добавки
скоту. Опасность перечисленных веществ для здоровья людей связана не только с индивидуальными их свойствами (устойчивость в биологических объектах и способность к накоплению, тератогенные, мутагенные, канцерогенные и общетоксические эффекты), но и с массовостью воздействия (и на людей, и на другие организмы), передачей по трофическим цепям.
Существенное место среди таких веществ занимают соединения различных металлов.
Накопление их в средах жизни (воздухе, воде, почве) приводит к неизбежному попаданию в
неадекватных количествах в живые организмы и накоплению в них. Особенно возросла такая опасность вследствие закисления почв, поверхностных и почвенных вод из-за выпадения
кислых осадков. Мобилизация и переход металлов в доступные для живых организмов химические формы, постоянное их содержание в воде водоемов вследствие усиленных поступлений из донных отложений, свободное поглощение их, особенно из пресных водоемов,
планктоном, рыбами и другими водными организмами (микроорганизмами и грибами) и растениями из почвы – все это создает условия для миграции металлов в пищевых цепях и
накопления их в конечном звене – организме человека.
Лекция 9. Микроэлементы, их значение для организма человека в
современных экологических условиях
Определение микроэлементов – биогеохимические и техногенные эндемии – классификация
микроэлементов – микроэлеинтозы
"Микроэлементы... – как пишет А.П. Авцын (1972), – это не случайные ингредиенты
тканей и жидкостей живых организмов, а компоненты закономерно существующей очень
древней и сложной физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных
функций организмов на всех стадиях развития... Выделены три основополагающих принципа
ее функционирования: 1) избирательное поглощение микроэлементов; 2) избирательная концентрация их в определенных организмах, органах, тканях и некоторых органеллах клетки;
3) селективная элиминация. Вероятно, эти механизмы поддерживают микроэлементный гомеостаз".
Концентрация элементов в живом веществе прямо пропорциональна содержанию их в
среде обитания с учетом растворимости их соединений. Согласно учению А.П. Виноградова
(1933), которому принадлежат фундаментальные труды об элементном составе различных
видов растений и животных, химический состав организма есть его признак – видовой, родовой и др.; различные области земной поверхности различаются по элементному составу, что
приводит к различию в содержании микроэлементов в организмах и своеобразным биологическим реакциям в ответ на эти различия.
Эти представления лежат в основе учения о биогеохимических провинциях и биогеохимической патологии (эндемических болезнях), которое разработано детально В.В. Ковальским. Содержание микроэлементов в окружающей среде имеет большое значение для организма человека. Знание аномальных в биогеохимическом отношении регионов и провинций
природного происхождения как источников биогеохимических эндемий очень важно для
эпидемиологической оценки этих очагов, разработки научно обоснованных методов профилактики таких болезней. Однако в последнее время еще более остро встала проблема техногенных эндемий, т.е. заболеваний антропургического происхождения. Существенные наблюдения накоплены фитопатологами и специалистами по болезням животных. Они показывают, что микроэлементные загрязнения сред жизни по своему значению начинают приобре-
тать характер "лимитирующих факторов", которые угрожают не только нормальному развитию, но и самому существованию различных видов живых существ (Ю. Одум, 1975).
До тех пор, пока реакции организма в ответ на изменения концентраций микроэлементов в среде не выходят за пределы нормы реакции, организм сохраняет гомеостаз, в противном случае развивается экопатология (нарушаются адаптационные механизмы, происходят разбалансирование ферментативных процессов, изменения метаболических превращений).
Микроэлементные загрязнения окружающей среды представляют большую опасность
в индустриально развитых странах. Рядом со многими промышленными предприятиями образуются постоянно расширяющиеся техногенные биогеохимические провинции с повышенным содержанием в средах жизни свинца, мышьяка, фтора, ртути, кадмия, марганца, никеля и других элементов. Микроэлементные загрязнения возникают и на значительном отдалении от предприятий в результате трансгрессии (переноса) загрязнителей воздушными
массами и водными потоками. Такой перенос может быть эпизодическим (например, в результате катастроф), но может быть и постоянным (например, кислотные дожди, выпадения
оксидов серы и азота) и носит не только локальный, но и глобальный характер.
Крупные индустриальные центры представляют собой экстремальные зоны обитания
в результате интенсивного загрязнения. Средний уровень микроэлементов намного выше в
городах по сравнению с природными ландшафтами: Wo, Hg, Cd, Pb – в 14-50 раз, Sb, Mo, Zn
– в 30-400 раз, Сu, Ni – в 8-63 раза, Co, Cr – в 11-46 раз. Распределение их связано с условиями застройки городов.
Агрессивность внешней среды, обусловленная антропогенными изменениями, в
настоящее время настолько велика, что ее нельзя игнорировать. В условиях микроэлементных загрязнений происходит накопление различных токсичных элементов в плаценте, волосах, органах эндокринной системы. Происходят явления дизадаптации, нарушения физического и психического развития, диспластические изменения скелета и другие нарушения.
Согласно современным представлениям, ряд микроэлементов является абсолютно необходимым (эссенциальным) для организма, оптимального состояния его здоровья. Эти химические элементы оказывают большое влияние на жизнь организма, вступая в связь с органическими веществами, синтезируемыми в живых клетках. Они влияют на оплодотворение,
развитие, рост, жизнеспособность организма, его иммунологические свойства, дыхательную
функцию гемоглобина и прочие важнейшие функции. Процессы метаболизма происходят
при участии многих металлоферментов. Вместе с тем каждый элемент имеет присущий ему
диапазон безопасной экспозиции, который поддерживает определенные тканевые концентрации и функции; у каждого микроэлемента есть также свой токсический диапазон, когда
безопасная степень его экспозиции превышена.
В настоящее время введен термин микроэлементов (А.П. Авцын, 1991), объединяющий все патологические процессы, вызванные избытком, дефицитом или дисбалансом микроэлементов. В основу их классификации положен принцип, согласно которому на первое
место выдвигаются этиологический фактор и характер его проявления. Это выражено в
названиях микроэлементозов:
– если имеется в виду дефицит микроэлементов, то микроэлементоз трактуется как дефицитное состояние по названию элемента: купродефициты, цинкдефициты, хромдефициты,
селендефициты и т.д. Употребляются также названия типа гипоиодоз или гипоидное состояние, гипосидероз или сидеропеническое заболевание;
– если речь идет о микроэлементной токсикопатии (микроэлементном токсикозе), то и
название микроэлементоза образуется для каждого микроэлемента соответственно с добавлением слова "токсикоз": Al-токсикоз, Cd-токсикоз, Hg-токсикоз, Рb-токсикоз и т.д.
При этом сохраняются и такие названия, как меркуриализм, плюмбизм и др.
Дефицит многих микроэлементов связан не только с недостаточным поступлением их
в организм, но и с интенсивностью их всасывания, с неполноценностью транспорта и метаболизма, с нарушением активности специфических лигандов и клеточных рецепторов, с дея-
тельностью многих систем организма. С другой стороны, относительный дефицит может
возникать для одних элементов в результате дисбаланса с другими. Микроэлементные токсикозы – реальное явление в современных экологических условиях, результат постоянного
загрязнения сред жизни вследствие выбросов в атмосферу солей и оксидов металлов, оксидов серы и азота.
Различают мономикроэлементозы – заболевания, обусловленные избытком или недостатком одного микроэлемента, и полимикроэлементозы – заболевания, в этиологии которых
существенную роль играют несколько микроэлементов или дисбаланс с несколькими микроэлементами. К ним относятся такие массовые заболевания, как кариес зубов, широко распространенная группа мочекаменных болезней, гетерогенная по патогенезу группа эндемического зоба, группа анемий сложной биохимической природы и др.
Выделяется также вторичный микроэлементов, который присоединяется к основному
заболеванию на различных стадиях его течения или может иметь ятрогенное происхождение
(быть следствием различных медицинских воздействии, например, хирургических операций
на желудочно-кишечном тракте, когда повреждаются зоны всасывания микроэлементов, неконтролируемого лечения препаратами, содержащими металлы, может развиваться при тяжелых гельминтозах, таких как описторхоз, дифиллоботриоз).
Одной из особенностей микроэлементов является их способность накапливаться в организме. Поэтому перенасыщение ими воздуха, воды и почвы может привести к значительным концентрациям их в организме человека.
Патогенетические механизмы микроэлементозов обусловлены их собственной биологической ролью и состоянием организма.
Ряд микроэлементов является эссенциальными: Fe, Cu, Zn, Mn, Cr, Se, Mo, Со. Вещество считается эссенциальным и питательным для живого организма, если этот организм не
может ни расти, ни завершать свой жизненный цикл в его отсутствии. Следовательно, дефицит таких элементов непременно нарушает основные процессы жизнедеятельности организма.
Микроэлементы входят в состав общей регуляторной системы организма, поддерживающей его гомеостаз. Некоторые из них стабилизируют структуру молекул ДНК, различных видов РНК, ряда структурных белков, структурную целостность органелл. Отсюда недостаточность таких элементов затрагивает самые тонкие механизмы поддержания гомеостаза, саму основу существования живого.
Многие ферменты либо содержат встроенные в них металлы, либо специфически активируются (или подавляются) с помощью микроэлементов. Поэтому недостаток или избыток таких микроэлементов сопровождается целым каскадом метаболических нарушений. В
условиях дефицита или микроэлементного токсикоза возникают достаточно характерные заболевания и синдромы, знать которые обязаны клиницисты, патологи, специалисты по клинической биохимии.
Часть микроэлементов является условно эссенциальными: As, В, Br, F, Li, Ni, Si, V.
Для них не установлены дефицитные состояния человека. Патологические механизмы микроэлементозов в этих случаях связаны в основном с избытком таких микроэлементов, с различными токсикозами как острого, так и хронического характера.
Существует группа токсичных и условно-токсичных микроэлементов: Al, Cd, Pb, Hg,
Be, Ba, В, Sr, Sb. Для них также не установлены дефицитные состояния у человека. Накопление их в организме приводит к различным токсикозам полиморфного характера с поражением разных органов и систем.
Ряд микроэлементов образует пары или триады, которые оказывают синергическое
или антагонистическое действие на различные физиологические и патологические показатели: Си и Zn, Fe и Мn, Fe и Zn, Cd и Сu. Кроме того, установлены взаимодействия для Си,
Мо И S042_; F, Са И РО43-, т.е. проблема взаимодействия микроэлементов выходит за
пределы только этой группы веществ и связывается с активностью ряда макроэлементов.
Микроэлементный статус тесно связан с возникновением и прогрессированием злока-
чественных опухолей. При всех формах рака в крови снижено количество Fe. Повышение
частоты онкологических заболеваний связывается с дефицитом Mg, Se, Mo и, напротив, с
повышенным уровнем As, Cd, Ni, Cu, Mn, V, Sr, сульфатов.
В разные периоды онтогенеза патогенетические механизмы микроэлементозов могут
быть различными. С одной стороны, в период внутриутробного развития происходит физиологическое накопление в организме плода многих микроэлементов, что обеспечивает интенсивность метаболических процессов, быстрый рост и развитие. С первых месяцев жизни
наступает уменьшение этого резерва. Среди детей существуют группы риска, в которых довольно часто встречаются дефициты микроэлементов (гипотрофия и недоношенность; продолжительное парентеральное питание; рецидивирующая диарея и кишечная мальабсорбция; длительный катаболизм, синдром короткого кишечника; низкая концентрация микроэлементов в грудном молоке и др.). С другой стороны, избыток определенных микроэлементов может привести к различным эмбриогоксическим эффектам, вплоть до гибели плода.
Влияние микроэлементов на обменные процессы реализуется, прежде всего, через их
воздействие на генетический аппарат клетки. Связываясь с нуклеотидами, ионы металлов
вызывают существенные изменения в структуре нуклеиновых кислот. Отсутствие металлов
ведет к дестабилизации двойной спирали ДНК и ее частичной денатурации. Присоединение
металлов может ослабить электростатическое отталкивание между цепями ДНК; привести к
разрыву водородных связей между парами азотистых оснований; Сг и Fe могут включаться в
структуру ДНК, образуя поперечные сшивки между нитями, и видоизменять ее структуру.
Металлы участвуют в самих процессах репликации и транскрипции. От их концентрации зависит структура хроматина. Так, Zn, Mge и Мn являются составной частью большого числа ферментов нуклеинового обмена (ДНК- и РНК-полимераз, обратной транскриптазы, терминальной дезоксирибонуклеотидтрансферазы, т-рНК-синтетазы, фактора инициации трансляции и др.). Избыток металлов может вызывать неверное спаривание оснований,
ошибочное аминоацилирование т-РНК и т.д. Поэтому дефицит, избыток и дисбаланс микроэлементов в организме человека может приводить к различным генетическим нарушениям
на уровне гамет (гаметопатиям) в виде генных, хромосомных или геномных мутаций. Нарушение обмена микроэлементов (как недостаток их, так и избыток) в организме беременной
женщины может вызывать различные пороки развития. Генетические нарушения обмена
микроэлементов могут быть первичными, затрагивающими все обменные процессы в организме или нарушающими только отдельные этапы метаболизма определенных микроэлементов, и вторичными, вызванными иными генетическими эффектами.
Лекция 10. Свойства лекарственных растений в современных
экологических условиях
Факторы, негативно влияющие на лекарственные растения – вещества-загрязнители лекарственных растений – растения-концентраторы токсических веществ
В последние десятилетия отмечается заметное ухудшение экологической обстановки
во многих регионах России. Ухудшение экологической обстановки оказывает негативное
влияние на состояние растительности, в том числе и на лекарственные растения.
Основная часть заготовок лекарственного растительного сырья традиционно сосредоточена в европейской части России и, более того, в ее самых населенных и промышленно
освоенных регионах.
Большинство эксплуатируемых зарослей дикорастущих лекарственных растений расположено в зоне активной хозяйственной деятельности человека, на доступных в транспортном отношении территориях.
К ним относятся зоны, прилегающие к населенным пунктам, автомобильным и железным дорогам, сельскохозяйственным полям и фермам, промышленным предприятиям и т.д.
Экосистемы этих территорий имеют высокий уровень загрязняющих веществ. Интенсивные антропогенные воздействия на окружающую среду неизбежно проявляются в загрязнении лекарственных растений .
Произрастая в неблагоприятных экологических условиях, растения накапливают
несвойственные для них химические вещества, либо вещества в несвойственных растениям
концентрациях.
Загрязненное лекарственное растительное сырье и фитопрепараты, полученные из такого сырья, являются одним из источников поступления ксенобиотиков в организм человека.
Они вызывают серьезные нарушения работы различных органов и систем организма, многие
из них меняют в организме человека фармакологическую активность лекарственных веществ.
К основным антропогенным факторам, оказывающим наиболее существенное негативное влияние на дикорастущие лекарственные растения, относятся:
- загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями;
- загрязнение окружающей среды автомобильным и железнодорожным транспортом;
- использование в сельском и лесном хозяйстве пестицидов, прежде всего средств
борьбы с животными вредителями, насекомыми (родентициды, инсектициды); средств борьбы с сорняками (гербициды), болезнями растений (нематоциды, фунгициды); азотных удобрений и других химикатов;
загрязнение окружающей среды в результате техногенных катастроф (аварии на АЭС,
разрывы магистральных трубопроводов).
В настоящее время известно около 15 тыс. веществ - загрязнителей окружающей среды (атмосферы, воды, почвы). Наиболее опасные из них в токсикологическом отношении:
- полициклические ароматические углеводороды: бензапирен;
- металлы: стронций (Sr), хром (Сг), селен (Se), магний (Mg), алюминий (Аl), никель
(Ni), кадмий (Cd), свинец (Рb), медь (Си), цинк (Zn), железо (Fe), марганец (Мn) и др.;
- нитраты: калиевая, натриевая, кальциевая, аммиачная селитры, мочевина, аммофос,
нитроамофоска и др.;
- гербициды, пестициды: прометрин, трифлурамин, 4,6-динитро-ортокерзол (ДНОК)
и др.;
- радионуклиды: стронций-90, цезий-137 и др.
В существующей нормативной документации на лекарственное растительное сырье
отсутствуют показатели, характеризующие нормы допустимого и безопасного содержания
вредных веществ, за исключением норм на радиоактивное загрязнение. В соответствии с
приказом МЗ РФ № 53 от 25.03.94 г. "Об усилении контроля качества лекарств" проводится
радиологический контроль каждой партии сырья.
Растения являются важнейшими источниками поступления металлов в организм человека, а лекарственные растения, в которых сбалансирование сочетаются БАВ, макро- и микроэлементы, служат ценными лекарственными средствами для лечения сердечно-сосудистых
заболеваний, диабета, анемий и других заболеваний.
Интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства, ухудшение экологической обстановки привело к появлению несвойственных для природы концентраций металлов. Они кумулируют в почве и растениях.
При применении загрязненного лекарственного растительного сырья металлызагрязнители попадают в организм человека.
При длительном воздействии в малых дозах (а курс лечения с использованием ЛРС
обычно не менее 10 дней) меняются физиологические реакции и биохимические показатели
организма человека.
Это сказывается на общей реактивности организма, снижается его сопротивляемость к
другим экзогенным воздействиям. При воздействии на организм больших доз металловзагрязнителей развивается неспецифическая патология или заболевание химической природы.
Например:
- алюминий (Аl) вызывает нарушения минерального обмена веществ, функций нервной системы, обладает мутагенной активностью;
- медь (Сu) вызывает острые отравления, имеющие широкий спектр действия с многообразными клиническими проявлениями, обладает высокой гепатотоксичностью, вызывает
гемолиз эритроцитов;
- никель (Ni) оказывает общетоксическое действие, вызывает головную боль, одышку, понижение аппетита, вегетативные расстройства с артериальной гипотонией, гипо- и
анацидные гастриты, изменения со стороны сердечной деятельности, заболевания легких,
злокачественные новообразования, аллергию;
свинец (Рb) вызывает поражения периферической нервной системы, костного мозга,
крови, сосудов, генетического аппарата и другие токсические эффекты.
Металлы-загрязнители влияют и на сами растения. Тот же свинец снижает содержание флавоноидов в цветках липы, сульфаты и сульфиды различных металлов снижают выделение фитонцидов.
Основными источниками загрязнения окружающей среды металлами являются автотранспорт, различные промышленные предприятия.
Лекарственные растения , произрастающие в непосредственной близости к автомобильным дорогам (до 5 м), имеют высокую концентрацию БАП и металлов, максимальная
концентрация - на расстояние 1 м от дороги.
Но газопылевая струя автотранспорта выбрасывается невысоко над почвой, и дальность рассеивания выхлопных газов, включающих аэрозоли металлов, сажи, ПАУ и других
веществ, не превышает 100 м от магистрали.
Зависит концентрация этих веществ в растениях и от интенсивности движения автотранспорта.
В сельской местности высокое содержание (выше фонового) БАП и металлов в лекарственных растениях ограничивается зоной 100 м от обочины дороги. В городе такую зону
выделить невозможно из-за плотности уличной сети и огромного количества других источников загрязнения окружающей среды.
Сходная картина наблюдается и в зоне деятельности промышленного предприятия.
Содержание веществ-загрязнителей в почве и лекарственных растениях зависит от высоты
заводских труб и от расстояния до источника загрязнения.
Вокруг предприятия отмечаются следующие зоны:
- в полосе шириной 0.5-1 км - зона выпадения наиболее крупных и тяжелых частиц;
- на расстоянии 1.5-2.5 км - зона максимального и разнообразного загрязнения выбросами;
- на расстоянии 2.5-5 км - зона выбросов более тонкого гранулометрического состава;
- на расстоянии 5-10 км - зона газопылевых выбросов с меньшей плотностью покрытия.
В сельскохозяйственном производстве широко используются азотные удобрения, которые повышают урожайность в 2-3 раза.
Вместе с тем, интенсивное использование азотных удобрений приводит к повышенному содержанию нитратов в продуктах растениеводства, а также в растительности, произрастающей вблизи сельскохозяйственных угодий.
Это касается и дикорастущих лекарственных растений, особенно сорных и рудеральных, произрастающих вблизи полей. Особенно много накапливают нитратов растения сем.
сельдерейных, капустных.
В организме растений и человека нитраты восстанавливаются до нитритов, которые
более чем в 10 раз токсичнее нитратов. Нитриты при взаимодействии с аминами в желудочно-кишечном тракте превращаются в нитрозамины, вызывающие метгемоглобинемию, обладающие тератогенным, иммунодепрессивным и канцерогенным действием.
Допустимое суточное потребление нитратов с пищей и водой не должно превышать 1
мг/кг массы тела. 8-15 г нитратов могут быть для человека смертельной дозой. Степень перехода нитратов из ЛРС в водные настои и отвары составляет от 63 до 72%.
Воздействию гербицидов и пестицидов наиболее подвержены сорные и рудеральные
растения, произрастающие вблизи сельскохозяйственных угодий, ферм. Вопросы воздействия на организм, определения и нормирования содержания гербицидов и пестицидов в лекарственных растениях в нашей стране мало изучены.
Наиболее опасным источником загрязнения объектов окружающей среды, в том числе
и дикорастущих лекарственных растений , являются радионуклиды (РН). Основную опасность представляют РН, попадающие в природную среду в результате экологических катастроф, аварий, подобных Чернобыльской.
Среди них особенно опасны РН с длительным периодом полураспада (например, цезий-137 - период полураспада 30 лет).
В растения РН поступают воздушным и почвенным путем. Величина задерживания
РН на растениях и их проникновение в ткани растений зависит от многих факторов (биомассы, листовой поверхности и т.д.).
Большое значение имеет вторичное аэральное загрязнение (перенос ветром радиоактивной пыли). Плоды древесных растений на открытых местах обитания практически не
накапливают цезий-137 и стронций-90.
Переход РН из растительного сырья в лекарственную форму колеблется от 24 до 78
%. Временно допустимый уровень (ВДУ) цезия-137 в лекарственных формах из растительного сырья 1.5х10-8 ku/кг, л.
Поступая в организм человека, РН накапливаются в мышцах (цезий-137) и костной
ткани (стронций-90), создавая тем самым очаги постоянного облучения, что может привести
к возникновению лучевой болезни с различными формами ее проявления.
Следует отметить, что токсичные агенты накапливаются в растениях в значительно
больших количествах при совместном воздействии. Например, содержание свинца в придорожных растениях под воздействием ионизирующего излучения увеличивается в 50 раз. Во
многих районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению, наблюдается многократное
превышение ПДК по нитратам. Опасных уровней достигает также концентрация в окружающей среде различных пестицидов. Это создает реальную угрозу синергизма при воздействии на организм человека ионизирующих излучений и химических факторов загрязнения
окружающей среды.
Наибольшее накопление веществ-загрязнителей происходит в растениях:
- с крупными листьями;
- с листьями в прикорневой розетке;
- с опушенными листьями;
- образующих густые заросли.
Концентраторами токсических веществ являются земляника, крапива, мать-и-мачеха,
пижма, подорожник, полынь, пустырник, тысячелистник.
Современный период характеризуется резким загрязнением окружающей среды мутагенами.
Они ускоряют старение человека, увеличивают заболеваемость, смертность, снижают
долголетие.
Прямое или потенциальное мутагенное действие выявлено у подорожника большого,
калины обыкновенной, колючника Биберштейна, дымянки аптечной.
Некоторые растения являются антимутагенами.
Они способны нейтрализовать действие прямых и потенциальных мутагенов. Это душица, зверобой, мать-и-мачеха, пижма, чистотел, шиповник.
Лекция 11. Пыльца растений как экологический фактор
Влияние состояния окружающей среды на аллергенные свойства пыльцы – развитие пыльцевой аллергии – поллинозы и непереносимость пищевых продуктов
Накопление ксенобиотиков в организме растений и животных может изменять свойства природных фито- и зоотоксинов, делать их более опасными для человека. Вместе с тем
массовая аллергизация людей делает их и более чувствительными к ядам растительного и
животного происхождения. К числу таких же влияний относятся и изменения свойств пыльцы растений и чувствительности к ней организмов людей. Это создает опасность значительно большей распространенности поллинозов – атопических болезней человека, вызываемых
пыльцой растений.
Любые воздействия, изменяющие структуру пыльцы, могут изменять активность ее
аллергенов. Она усиливается под влиянием загрязнителей воздуха, бактерий и грибов. Углеводные компоненты гликопротеидов пыльцы имеют сходство с гликопротеидами дыхательных путей человека. Раздражение дыхательных органов экзогенного (загрязнители воздуха) или эндогенного (невротические состояния, эндогенные интоксикации) характера создает условия для попадания таких гликопротеидов в кровь и выработки аутоантител против
них. Попадание в дыхательные пути аллергенов пыльцы на этом фоне усиливает иммунный
ответ и вызывает аллергические реакции немедленного типа. Степень такой аллергической
реакции во многом зависит от состояния барьерных тканей конкретного организма. Барьерные функции могут быть нарушены у людей, живущих в неблагоприятных экологических
условиях – в промышленных зонах городов, вдоль автомагистралей. Аллергенному действию пыльцы подвержены люди умственного труда, страдающие от гиподинамии. Поллинозы относятся к числу полигенных болезней с наследственной предрасположенностью и
часто сочетаются с хроническими гепатитами, хронической почечной недостаточностью,
предрасположенностью к герпетическим дерматозам. В группу риска входят также люди,
имеющие острые и хронические заболевания дыхательных путей, аномалии развития, ограничивающие нормальное дыхание, пищевые и другие интоксикации организма. Такие отклонения здоровья типичны в сегодняшних неблагоприятных условиях, что увеличивает
возможность распространения поллинозов.
Аллергены, относящиеся к группе пыльцевых аллергенов, являются одними из наиболее подробно изученных. Эта группа аллергенов имеет важное клиническое значение, т. к.
имеются данные, что среди больных аллергическими заболеваниями сенсибилизация к
пыльцевым аллергенам регистрируется в 30-70 % случаев, однако этиологическая значимость отдельных групп пыльцевых аллергенов в механизме развития заболевания неравнозначна. Следует отметить, что из множества распространенных на Земле видов растений
только 50 продуцируют пыльцу, обладающую аллергенной активностью.
Чаще всего к развитию аллергии приводит контакт с пыльцой ветроопыляемых растений. Их пыльца обладает летучестью и во время цветения таких растений накапливается в
воздухе в количестве, достаточном для того, чтобы создать определенную довольно высокую
концентрацию.
С точки зрения возможной аллергизации, наиболее опасными являются пыльцевые
аллергены весенних деревьев и кустарников, луговых и сорных трав. Среди злаковых и луговых трав ярко выраженной аллергенной активностью обладает пыльца тимофеевки. Среди
пыльцевых аллергенов сложноцветных и сорных трав преобладает пыльца полыни и амброзии, что особенно проявляется в южных регионах России с сухим и теплым субконтинентальным климатом, облегчающим длительное нахождение пыльцы в воздухе.
Среди лиственных деревьев аллергические заболевания наиболее часто вызывают
пыльца берёзы, ольхи, орешника, клёна, дуба и др. Хвойные растения вырабатывают пыльцу
в больших количествах, но ее аллергенность ниже, так как диаметр пыльцевых зерен составляет от 30 до 100 мкм.
Как показал экологический мониторинг, в последние годы в окружающей среде южных регионов нашей страны возросло количество пыльцевых аллергенов амброзии, что сопровождалось одновременным ростом числа случаев аллергии к этой пыльце. На самом деле,
помимо прямого увеличения концентрации этого аллергена в воздухе, свою лепту внес и тот
факт, что основной аллерген пыльцы амброзии имеет перекрестное реагирование с целым
рядом аллергенов других таксономических видов и семейств.
Между аллергенами пыльцы трав существует ярко выраженная гомология. Пыльца
мятлика, тимофеевки, полевицы, ежи сборной имеет сходные антигенные детерминанты и
может вызвать перекрёстные аллергические реакции. Аллерген пыльцы полыни имеет сходные антигены и, следовательно, может вызывать перекрестные реакции с аллергенами пыльцы амброзии, подсолнечника, одуванчика, мать-и-мачехи, березы.
Возможные варианты непереносимости родственных растительных аллергенов, пищевых продуктов и фитопрепаратов при аллергии к пыльце растений:
Экологический
фактор (Пыльца)
Береза
Пыльца, листья и
стебли растений
Лещина, ольха, яблоня
Злаки
Полынь
Лебеда
Амброзия
Георгин, ромашка,
одуванчик, подсолнечник
Подсолнечник, одуванчик
Возможные перекрёстные реакции
Растительные пищевые проЛекарственные растения
дукты
(фитопрепараты)
Яблоки, черешня, орехи (фундук), персики, сливы, морковь, Березовый лист (почки),
сельдерей, картофель, помидоольховые шишки
ры, огурцы, лук, киви
Пищевые злаки (овёс, пшеница, ячмень, и д.р.), щавель
Цитрусовые, подсолнечное
Полынь, ромашка, касемя (масло, халва), цикорий,
лендула, мать-и-мачеха,
мед
девясил, череда
Свекла, шпинат, дыня, бананы,
подсолнечное семя
Лекция 12. Ионизирующее излучение как экологический фактор
Радиоактивные изотопы – гигиенические нормативы радиоактивного излучения –
чувствительность к ионизирующему излучению – сочетание ионизирующего излучения с другими экологическими факторами – воздействие ионизирующего излучения на организм
Особой формой загрязнения сред жизни служат радиоактивные вещества и создаваемые ими ионизирующие излучения. Они накопились во многих районах Земли как отходы
военной промышленности, ядерной энергетики, используются во многих промышленных
производствах, в медицине для лечебных, диагностических и научных целей. Поэтому источником радиации, воздействующей на человека и все живое, является не только естественное (земное и космическое), но и искусственное излучение.
Радиоактивные изотопы – элементы, атомы которых имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Все изотопы химических элементов образуют группу радионуклидов. Большинство радионуклидов нестабильно. Они могут терять частицы (α, β и др.),
излучать кванты энергии и превращаться в другие элементы до тех пор, пока не образуется
стабильный изотоп свинца. Такая реакция носит название цепной. Распад идет с различной
скоростью. Время, за которое распадается половина массы данного нуклида, называется физическим периодом полураспада. Физические периоды полураспада значительно различаются. Для оценки последствий испытаний ядерного оружия, чернобыльской катастрофы практическое значение имеет знание периодов полураспада основных радионуклидов, загрязняющих различные территории: Cs137 – 30 лет (γ-излучение); Sr90 – 29 лет (-излучение); Zn95 –
64 суток; Rn220 – 3,8 суток; I131 – 8 суток; С14 – 5730 лет.
Разные виды излучения обладают разной проникающей способностью: α-частицы задерживаются листом бумаги; β-частицы проникают в покровы человеческого тела на 2 см; -
излучение наиболее опасно, распространяется очень быстро – со скоростью света и задержать его может только свинцовая плита.
Для характеристики излучений и их проникающей способности существуют единицы
активности и доз. В радиобиологии с 1984 г. приняты единицы системы СИ.
В расчетах, определяющих риск для человеческих популяций развития отдаленных
последствий облучения, применяется понятие генетически значимая доза. Она представляет
собой 40 % от коллективной эквивалентной дозы, так как принято считать, что 40 % популяции – это люди детородного возраста и генетические последствия облучения могут быть реализованы только через эту группу.
От естественных источников человек получает дозу – 2 мЗв в год. Наибольшую долю
естественных источников составляют земные источники, причем 5/6 всей радиации от них
приходится на внутреннее облучение. Оно осуществляется от попадающих в организм радионуклидов (с пищей, водой, при вдыхании, через поврежденную и здоровую кожу). Эффект
от их воздействия зависит во многом от способности задерживаться в организме (например,
Cs137 пребывает в организме 143 суток). Время, за которое удаляется из организма половина
инкорпорированного нуклида, называется биологическим периодом полураспада. Эффект от
сочетания физического и биологического периодов полураспада называется эффективным
периодом полураспада.
Во внутреннем облучении велика значимость такого радионуклида, как радон (газ,
смесь изотопов Rn220 и Rn222), который может попадать в организм из земной коры, из строительных материалов (гранит, мрамор, известняк, кальций – силикатный шлак, кирпич из
красной глины и др.), из воды и газа. Немаловажное значение в создании эффекта внешнего
естественного облучения имеют космические лучи.
Доза облучения, получаемая человеком, обусловливается также источниками, искусственно созданными (источники, используемые в медицине, испытания ядерного оружия,
атомная энергетика, профессиональное облучение). Общая эквивалентная доза, получаемая
человеком за год, не должна превышать 0,1 бэра. Чернобыльская авария увеличила среднегодовую дозу облучения в первый год после взрыва на 0,5 бэра (в среднем на каждого жителя Земли).
Ионизирующее излучение является реальным мощным экологическим фактором,
воздействующим на все живое. Оно обладает общебиологическим действием: является
сильным мутагенным фактором; подавляет процессы эмбриогенеза, механизмы, регулирующие процессы дифференцировки; подавляет процессы регенерации, иммунную защиту организма; ускоряет процессы старения, укорачивает продолжительность жизни.
Вместе с тем чувствительность к ионизирующему излучению (радиочувствительность) различна у разных видов живых организмов, организмов одного и того же вида, разных тканей и органов одного организма. Мерой радиочувствительности является доза облучения, вызывающая гибель 50 % клеток или организмов за определенный промежуток времени – ЛД50/время. У разных биологических объектов этот показатель может отличаться в десятки, сотни, тысячи раз.
Радиочувствительность зависит от:
– объема и структуры генома: чем больше ДНК, чем сложнее ее структура, тем радиочувствительность выше (у бактерий ЛД50 = = 1800 Гр, у человека – 2,5 Гр);
– активности ферментов репарации;
– уровня антиоксидантов;
– количества предшественников радиотоксинов;
– способности организма (органа, клеток, ткани) накапливать радиоактивные вещества;
– уровня процессов пролиферации (активно пролиферирующие ткани называются критическими: клетки эпителия, кроветворная ткань, клетки эпителия кишечника);
– времени суток (ночью выше);
– величины дозы излучения и характера его действия (прерывистое действие излучения
снижает радиочувствительность по сравнению с однократным: однократное облучение
обусловливает 100 %-ную гибель при 10 Гр, прерывистое – 100 %-ную гибель при 85 Гр);
– периода онтогенеза: особенно высока радиочувствительность s критические периоды
внутриутробного развития (оплодотворение, имплантация, органогенез), постнатальногоразвития (новорожден-ность, первый год жизни, пубертатный возраст, старение);
– фазы клеточного цикла (начало G1 -периода и инициация синтеза ДНК – высокорадиочувствительны, S-фаза – устойчива).
Радиационное поражение клетки проходит ряд этапов:
– первичные радиационно-физические процессы (образование свободных радикалов, радиационное повреждение углеводов, липидов, радиационное поражение нуклеиновых кислот);
– радиационное поражение биохимических процессов, опосредованное усиление радиационного эффекта;
– вторичное поражение генома;
– гибель клетки.
Радиационные процессы совершаются с большой скоростью. Радиолиз воды – явление, при котором не только образуются свободные и перекисные радикалы как таковые, но и
происходит усиление радиационного поражения всех веществ, с которыми связана вода
(белков, хроматина, биоколлоидов). В результате осуществляется как прямое действие радиации, так и опосредованное поражение продуктами радиолиза. Нарушения белковой структуры сказываются на активности различных ферментов, в том числе и системы антиоксидантов.
Радиационно-химическое превращение липидов приводит к изменению структуры и
функций всех мембран, в результате чего нарушаются такие процессы в клетке, как транспорт ионов, биоэнергетические процессы, репликация ДНК, синтез белка и др., происходят
выход ферментов из лизосом и вторичное поражение клетки. При высоких дозах могут быть
инактивированы системы антиоксидантов.
И при тотальном, и при частичном облучении организма во всех его тканях и органах
возникают и развиваются во времени процессы, индуцированные излучением. Они могут
принимать разные формы и разную интенсивность на уровне каждой ткани, но на уровне организма все эти процессы интегрируются, формируя конечный результат облучения.
Большую роль в развитии прямых и опосредованных эффектов облучения играют
низкомолекулярные продукты различной химической природы, объединяемые под общим
названием "радиотоксины". Действие радиотоксинов проявляется в следующем: в малых дозах они усиливают синтез ДНК, воздействуя на мембраны, активируя цАМФ, взаимодействуя с белками-репрессорами; в больших дозах тормозят синтез ДНК, угнетают деление
клетки, вызывают хромосомные аберрации, генные мутации, пикноз ядер, понижают устойчивость биологических мембран, активность мембранно-связанных ферментов.
Характер действия радиотоксинов на живые клетки имитирует действие самого ионизирующего излучения, т.е. они обладают широким действием и принимают активное участие
во вторичном поражении генома и мембран клеток.
Малые дозы ионизирующего излучения вызывают радиобиологические эффекты,
противоположные характеру воздействия больших доз:
– стимулируют рост, развитие, плодовитость, неспецифический иммунитет, общую сопротивляемость организма;
– их воздействие осуществляется через регуляторные механизмы генетических и мембранных структур;
– играют важную роль пусковых механизмов, при этом эффект мало зависит от количества
поглощенной энергии и увеличивается при облучении дробными дозами (аккумуляция).
Кроме того, следует подчеркнуть беспороговость действия малых доз ионизирующего
излучения на разные системы организма, способность к накоплению дозы. Малые дозы, создаваемые реакциями распада инкорпорированных радионуклидов, обусловливают высокую
степень антропоэкологического напряжения и утомления и как следствие – в виде отдален-
ных эффектов приводят к формированию синдрома вегетососудистой дистонии, увеличению
щитовидной железы, изменению иммунного статуса, развитию лимфопролиферативного
синдрома, сочетанных поражений сердца, легких, мозга, желудочно-кишечного тракта, увеличению вероятности возникновения опухолей, мертворождений, выкидышей (В.Т. Найда и
др. 1994; Т.И. Траверсе, 1994; Г.В. Римарчук, 1994; А.Е. Синягин, 1994). Исследование состояния здоровья людей, проживающих в местностях, получивших умеренные радиоактивные загрязнения после чернобыльского взрыва, или отселенных из зон интенсивного загрязнения, показывает, что основной причиной таких болезней является срыв адаптационных
механизмов. Поэтому наибольшее распространение получают так называемые стрессзависимые болезни (вегетососудистая дистония, различные поражения желудочно-кишечного тракта, эндокринопатии, психосоматические и сома-топсихические состояния). Характерными являются также иммуно-дефициты, в связи с чем и большая подверженность инфекциям, острым респираторным заболеваниям (Г. В. Архангельская, 1993 Вместе с тем
многие исследователи отмечают рост числа опухол вых заболеваний кроветворных органов и
щитовидной желез (В.Г. Найда, 1994; С.В. Петренко, 1990; Н.Н. Галицкая и др. 1990), изменение показателей периферической крови (Л.Н. Астахова, 1991; Т.Н. Лазюкидр., 1990).
Направленность изменений состояния здоровья людей вследствие воздействия чернобыльской катастрофы является наглядным примером сдвига неустойчивого состояния "антропоэкологического утомления" в сторону болезни при длительном воздействии неблагоприятных факторов.
При сочетании ионизирующего излучения с другими экологическими факторами возможны разные реакции комбинированного действия:
– аддитивность (суммирование эффектов от каждого из факторов независимо от последовательности действия);
– синергизм (результат совместного действия превосходит эффект, ожидаемый от суммированного воздействия);
– сенсибилизация (потенцирование, усиление эффектов факторами, которые сами по себе
эффекта не вызывают).
Эти виды сочетанного действия должны учитываться при анализе тяжести радиобиологического эффекта. К числу факторов, усиливающих радиационное поражение, относятся:
– повышение температуры окружающей среды;
– высокое содержание 02 в тканях, усиливающее первичное поражение, но облегчающее пострадиационное восстановление;
– воздействие ультразвука, мутагенов, ядов, канцерогенных факторов.
Описанное явление находит применение в медицине при лечебном совместном использовании ионизирующего излучения и цитостатиков, излучения и гипертермии для лечения опухолей, при использовании любых средств, снижающих содержание в тканях кислорода (адреналина, нитрита натрия, морфина, цианидов), для ослабления поражающего
действия ионизирующего излучения.
Отдаленные последствия воздействия ионизирующей радиации на организм проявляются прежде всего:
– в изменении продолжительности жизни;
– в увеличении частоты возникновения злокачественных опухолей;
– в росте числа генетических болезней.
Для животных достоверно доказано сокращение продолжительности жизни в результате воздействия ионизирующей радиации. Для человека доказать такую закономерность
трудно из-за недостатка количества наблюдений. Однако и нет оснований отрицать факт сокращения сроков жизни, так как в организме после облучения происходит ряд необратимых
явлений, которые неизбежно должны привести к более раннему старению:
– нерепарируемые повреждения ДНК;
– ослабление систем иммунитета;
– дегенеративные изменения в эндокринной системе;
– усиление склеротических процессов и др.
Доказано, что воздействие ионизирующего излучения на организм людей ведет к повышению риска опухолевых болезней. Установлено, что ионизирующее излучение может
выступать в роли стимулирующего фактора на всех этапах канцерогенеза:
– в фазе инициации опухолевого роста (мутации в соматических клетках, трансформация
клетки в потенциально опухолевую) вследствие поглощения лучевой энергии генетическими структурами клетки; в первую очередь это касается регуляторных генов, в том числе и латентного онкогена (проонкогена), и происходит как за счет непосредственного поражения его радиоактивным излучением, так и за счет нарушений стабильности генома,
перемещения мобильных диспергированных генов (прыгающих генов);
– в фазе промоции (усиление роста опухоли) в качестве пускового механизма деления;
– на всех этапах канцерогенеза в качестве фактора, снижающего иммунный контроль.
Несмотря на то, что изучать генетические последствия облучения у людей сложно,
уже накоплен материал, показывающий что:
– доза в 1 Зв является удваивающей дозой (т.е. число мутаций возрастает в 2 раза по сравнению с воздействием естественного радиоактивного фона);
– мутирование начинается при дозе 0,1 Р/сут (0,001 Зв);
– летальные мутации начинают обнаруживаться уже при дозах 0,2-1 мР/ч (0,002–0,01 мЗв).
Знание основных патогенетических механизмов развития лучевого поражения на последовательных этапах позволяет разработать в каждом конкретном случае стратегию пострадиационного восстановления организма:
а) в период острого радиационного поражения, нарастания радиационно-физических и радиационно-химических процессов:
– перехват и инактивация радикалов;
– создание условий, благоприятных для работы ферментов репарации ДНК (введение коферментов);
– создание условий, благоприятных для восстановления молекул ДНК (введение субстратов для синтеза);
– выведение радиотоксинов;
– создание гипотермии;
– создание гипоксии;
б) в период вторичных нарушений биохимических процессов и опосредованного усиления
радиационного эффекта, вторичного поражения генома и мембран:
– перехват и создание условий для выведения радиотоксинов или условий, препятствующих их образованию;
– ослабление активности протеаз и нуклеаз;
– введение антиоксидантов или создание условий для их активации;
– создание условий для ускорения синтеза и переноса липидов;
в) в период гибели радиочувствительных популяций клеток:
– активация деления резервного пула (например, стимуляция кроветворения);
– активация процессов регенерации;
– введение сингенных клеток заменителей;
г) в случае усиления радиационного поражения генома при сочетанном воздействии других
физических и химических факторов:
– удаление физических и химических факторов, усиливающих радиобиологический эффект;
– использование физических и химических факторов, ослабляющих радиобиологический
эффект.
ЛЕКЦИЯ 13-14. ПУТИ ОПТИМИЗАЦИИ ОТНОШЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА И
ПРИРОДЫ
Пути устойчивого развития – использование вторичных ресурсов – экологически чистые технологии – природоохранное законодательство
Природа Земли едина: не имеет границ – государственных, национальных или политических. Поэтому ухудшение экологической ситуации в одной стране неизбежно ухудшает
среду обитания в других регионах. Земля – наш общий дом. Все человечество переживает
сейчас решающий момент в своей истории. Мир столкнулся с парадоксальным эффектом – с
угрозой нищеты, голода, болезней, оскудения экологических систем на фоне небывалого
технического и научного прогресса. Люди, наконец, стали осознавать, что здоровое общество и развитая экономика не возможны при ухудшении состояния окружающей среды.
Все глобальные экологические проблемы и пути их решения обсуждались на Встрече
на высшем уровне по проблемам планеты Земля в 1992 г. в Рио-де-Жанейро во время Конференции ООН по окружающей среде и развитию. Главный вывод форума: экономическое
развитие не может остановиться, но оно должно пойти по иному пути, перестав активно разрушать окружающую среду. Повестка дня на XXI век – обозначить путь к устойчивому развитию, основные принципы для выработки деловой и государственной политики в этой области. Основы такого подхода были заложены еще в 1972 г. на первой Всемирной встрече –
Стокгольмской конференции по окружающей человека среде. В 1983 г. была создана Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию.
Перед человечеством стоит сложная задача – научиться решать проблемы окружающей среды и экономического развития в комплексе и согласованно, удовлетворять основные
нужды людей, повышать уровень жизни и в то же время защищать и сохранять экологические системы. Добиться такого устойчивого развития можно, только соединив усилия
всех стран и народов.
Принципы устойчивого развития, выработанные на конференции в Рио-де-Жанейро,
включают следующие основные идеи:
– право человека на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой;
– несовместимость развития и вреда окружающей среде, необходимость учета интересов не
только нынешних, но и будущих поколений;
– недопустимость нанесения ущерба окружающей среде за пределами государства;
– разработка каждым государством такого законодательства, которое гарантировало бы
ограничение и ликвидацию нежизнеспособных моделей производства и потребления; развитие производства только при обеспечении охраны окружающей среды от его воздействий; объективную оценку экологических последствий предпринимаемых действий и ответственность за загрязнение окружающей среды; поощрение участия населения в решении экологических проблем и предоставление широкого доступа к экологической информации; уведомление других государств о стихийных бедствиях или деятельности, которые могут иметь вредные трансграничные последствия; уважение международного
права, укрепление мира.
Декларация по окружающей среде и развитию, принятая Конференцией ООН, особо
подчеркивает, что устойчивое развитие требует глубокого научного понимания проблем,
обеспечения просвещения и образования по вопросам развития и сохранения окружающей
среды, подготовки компетентных кадров. Как один из важнейших путей достижения устойчивого развития Декларация отмечает изменение структуры потребления. В это понятие
входят направления и способы экономического роста при одновременном уменьшении расхода энергии и сырья, а также отходов, т.е. увеличение эффективности производства; применение в этих целях ценовых стимулов и рыночных механизмов.
Главный принцип организации любого производства, исходя из этих положений,
должен заключаться в его построении по типу биогеохимических циклов миграции веществ
и энергии в биосфере. С этой целью первостепенное внимание должно уделяться созданию
экологически чистых технологий, внедрению таких процессов, которые превращали бы отходы в ресурсы.
Использование вторичных ресурсов (отходов) – одно из наиболее перспективных
направлений ресурсосбережения, один из реальных и прогрессивных способов одновременного решения экологических и экономических проблем. В развитых странах накоплен опыт
применения таких технологий. Производство алюминия, например, с использованием вторичного сырья по сравнению с производством на базе первичных ресурсов может дать экономию 90-97 % энергии, уменьшение выбросов в атмосферу зольных веществ – до 95 % (В.
И. Соколов, 1990). В целях повторного использования алюминия в США разработаны специальные автоматы-сборщики для сбора использованных алюминиевых банок, за счет чего
удовлетворяются наполовину нужды этого вида производства. Удельный вес использования
в производстве вторичного сырья в США составляет для меди, цинка и свинца около 50 %,
для никеля, сурьмы и серебра – около 1/3. Нидерланды занимают среди стран Западной Европы первое место по эффективности вторичного использования стекла (48 %), Германия –
второе (33 %). Значительна доля вторичного сырья в производстве бумаги (45 % – в США,
43 % – в Германии). В Германии создана специальная фирма, занимающаяся проблемами
сбора, обработки и вторичного использования пластмассовых отходов, а также с 1990 г. действует специальное предписание об отходах упаковочных материалов. Сбор и использование стекольного боя позволили произвести по 15 бутылок в расчете на каждого жителя в год
во Франции. Очень больших успехов в рециклизации строительных и потребительских товаров добилась Япония (степень утилизации отходов достигла 60 %) (А. Н. Лебедева, О. Л.
Лаврик, 1993). В Швеции созданы специальные законы, регламентирующие весь комплекс
мер по сбору, обработке, вторичному использованию и удалению отходов, система морального и материального поощрения фирм, предприятий и населения, участвующих в решении этих проблем.
Однако решить проблемы охраны окружающей среды только путем сбора и вторичной переработки отходов невозможно. На первом месте должна стоять такая организация
промышленности, при которой сводилось бы к минимуму само производство отходов, особенно опасных, и тем самым устранялась бы необходимость их сбора, переработки и обезвреживания. Но такой подход к технической политике, ориентированный на ресурсосбережение, на безотходные технологии, требует дополнительных капиталовложений. Так, если в
США в 1986 г. на охрану окружающей среды потрачено 65 млрд долларов, то в нашей стране
– лишь 9,5 млрд (а федеральный экологический фонд, создаваемый за счет отчислений, составил в 1993 г. всего около 3,5 млрд рублей). В 1995 г. общая сумма затрат на проведение
природоохранных мероприятий в России составила 6403,6 млрд рублей, что в долларовом
эквиваленте на 60 % меньше, чем в 1992 г. Опыт США (В.И. Соколов, 1990) показывает, что
на внедерние малоотходных технологий нужно тратить не менее 20-25 % всех капиталовложений, направляемых на развитие производства. В условиях рынка преимущество имеют те
предприниматели, которые занимаются внедрением новых технологий, созданием экологически чистых продуктов. В числе таких технологий, применяемых в Российской Федерации,
можно отметить улавливание газов и их адсорбцию, замену мартеновских печей электропечами, применение способов химического извлечения металлов из руд (Новолипецкий, Новооскольский, Новокузнецкий, Нижнетагильский металлургические комбинаты), использование шлаков для изготовления строительных материалов и удобрений, для получения цветных металлов и др. Примерами организации малоотходных производств могут служить также Пикалевский и Волховский глиноземные заводы, производящие глинозем, соду, поташ,
цемент (РФ), Первомайское объединение "Химпром" (Украина), производящее хлор и каустик, пластмассы, химические средства защиты растений, синтетические моющие средства и
др. (В.А. Зайцев 1990).
Известно, что производство и потребление энергии являются источниками самых серьезных экологических проблем, и дальнейшее их увеличение с помощью существующих
источников практически исключается. И не только потому, что на Земле иссякают запасы
традиционных невозобновляемых видов топлива (нефти, угля, газа), но и потому, что производимый энергетическими комплексами выброс парниковых газов создает опасность гло-
бального потепления. Более безопасным для Земли стало бы освоение возобновляемых и
альтернативных источников энергии. К их числу относятся солнечная, ветровая, геотермальная энергия, энергия морских приливов, биотопливо жидкое (спирты) и газообразное
(биогаз, синтетический газ). США являются пионером в области освоения таких видов энергии, крупнейшим производителем, например, солнечных коллекторов, из них 85 % – солнечные батареи, используемые для обогрева зданий. Как многообещающие оцениваются результаты применения фотоэлементов в качестве источников небольшой мощности. В общемировом масштабе производство энергии с использованием солнечной еще незначительно. В некоторых странах отдается предпочтение такому далеко не экологически чистому виду энергетики, как использование дровяных отходов: стоимость полученной с их помощью электроэнергии на 20 % ниже по сравнению с использованием угля. Быстро растет применение ветряных турбин. В США их количество с 1981 по 1987 г. возросло со 150 до 16 800, а мощность – в 200 раз. Использование энергии Мирового океана включает энергию волн, перепадов солености, источников геотермальных вод на морском дне. В общей сложности за счет
альтернативных источников энергии уже сегодня человечество получает до 21 % всей производимой энергии, в будущем же они заслуживают более высокой степени приоритета. Тем
не менее осваиваются эти источники медленно, и поэтому очень большое значение сохраняют в энергетике ресурсосберегающие меры и методы обезвреживания выбросов. Остаются
важными такие направления, как рациональное использование воды, внедрение систем оборотного водоснабжения, очистка сточных вод.
Значительный вклад в решение проблем ресуроосбережения вносит внедрение биотехнологий. С их помощью сегодня перерабатываются отходы животноводства (с использованием синезеленых водорослей и образованием белковой биомассы и биогаза), производятся расщепление целлюлозы, очистка вод, извлечение и накопление с помощью микроорганизмов металлов (железа, цинка, меди, кобальта, урана, золота и др.), извлечение серы из
угля. Следует, однако, при этом учитывать не только преимущества, но и риск, связанный с
применением биотехнологий (попадание используемых микроорганизмов в среду обитания
человека, вызываемые ими болезни). В этих целях необходимо разработать вакцины и методы предотвращения распространения болезней и ядов, усилить сопротивляемость сельскохозяйственных культур и животных.
Вместе с тем осуществление всех этих сложных процессов переориентации производства на экологически безопасные технологии, сокращение опасных отходов, сбережение
природных ресуроов невозможно без создания в каждой стране системы природоохранных
мер и разработки природоохранного права. Опыт человечества показывает, что попытки решить проблемы охраны природы, опираясь только на моральные принципы, бесперопективны. Уровень развития общественного сознания недостаточен для того, чтобы обойтись без
системы правового и экономического регулирования, регламентирования деятельности человека по отношению к природе.
Экологическое (или природоохранное, или природоохранительное) право – это совокупность правовых норм, свод юридических положений по основам сохранения природных
ресурсов и сред жизни. Ведущими в природоохранном праве разных стран являются следующие направления:
– защита естественной природной среды (консервативная охрана, заповедная охрана);
– рациональное использование природных ресурсов;
– борьба с загрязнениями среды, охрана экологического равновесия;
– ответственность за нарушения, за деформацию среды.
Основная особенность экологического права по сравнению с другими его видами заключается в его комплексности. Оно имеет целый ряд разделов, входящих в состав других
видов права: земельного, горного, лесного, воздушного, а также специальные разделы, характерные именно для природоохранения.
Так, экологическое право осуществляет регламентацию отношений в следующих областях:
– право собственности на природные объекты (земля, леса, недра и др.);
– право природопользования в целом и по видам природных ресуроов (землей, минеральными ресурсами, водой, лесами и другими растительными объектами; животным миром;
атмосферным воздухом; ценными природными объектами и комплексами);
– экологические правовые требования к государственным, общественным, частным предприятиям и учреждениям, организациям гражданам в целях рационального природопользования, сохранения благоприятных условий, устранения опасных воздействий;
– специальные процедуры экологического управления и контроля (мониторинг окружающей среды; учет природных ресурсов и их использования; правила ведения соответствующих кадастров; экологическая экспертиза объектов и др.);
– специальные условия и требования, касающиеся ответственности за экологические правонарушения (признаки правонарушений, методы определения экологического вреда и
др.);
– права и обязанности граждан в вопросах природопользования и охраны природы.
Экологическое право реализуется через положения Конституции, законодательство и
управление.
Конституционные положения в любой современной стране основаны на главных
международных принципах охраны природы. В Конституции Российской Федерации, принятой в декабре 1993 г., также имеются положения, отражающие эти принципы охраны природы. В ст. 9 указано: "Земля и другие природные ресурсы используются и охраняются как
основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории... они
могут находиться в частной, государственной, муниципальной и других формах собственности". Ст. 42 провозглашает, что каждый человек "имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии, на возмещение ущерба, принесенного
его здоровью или имуществу экологическим правонарушением". Конституция РФ закрепляет главные направления в разграничении компетенции в области природопользования, охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности федеральных органов и
субъектов Федерации.
Природоохранное законодательство включает свод законов, соответствующих данной области, и комплекс подзаконных актов, обеспечивающих реализацию законов. Слабым
местом отечественного природоохранного законодательства всегда был разрыв между провозглашением права и реализацией права, т.е. выполнением законов. С точки зрения принятия разумных законов наша страна не отставала от других развитых стран, даже во многом
опережала их. Так, в нашей стране – одной из первых, если не в первой – еще в 1960 г. был
принят единый комплексный "Закон об охране природы" (в Японии такой закон появился в
1967 г., в США и Швеции – в 1969 г., во Франции – в 1976 г., а в Канаде – только в 1988 г.).
Принятию этого закона предшествовал ряд отраслевых постановлений: "О земле", "О лесах",
"Об охране памятников природы", "О лесных местностях общегосударственного значения",
"Об охране недр", "Об охране вод" и др. Закон 1960 г. содержал принципиально важные положения:
– провозглашал, что охране подлежат все природные богатства;
– предписывал планирующим, проектирующим и хозяйственным органам учитывать взаимосвязь природной среды и эксплуатируемой техники, чтобы не оказывать вредного воздействия на окружающую среду;
– требовал регулярного выделения ассигнований для охраны и улучшения качества природной среды;
– предусматривал участие общественности в охране природы.
За период с 1968 по 1980 г. был принят и ряд других важных законов, в том числе
"Закон об охране атмосферного воздуха" (1980 г.), "Закон об охране и использовании животного мира" (1980 г.).
Изменения форм государственного устройства, форм собственности потребовали издания нового закона, и 19 декабря 1991 г. был принят Закон "Об охране окружающей при-
родной среды в Российской Федерации". Основные принципиальные положения перешли в
новый закон из закона 1960 г. Однако имеется и ряд отличий.
Закон 1991 г. ориентирован на рыночные отношения. В нем впервые в истории нашей
страны предусмотрен экономический механизм контроля за соблюдением природоохранного
законодательства, определена компетенция органов управления в области охраны природной
среды. Впервые в число объектов охраны выделен озоновый слой атмосферы, отнесены к
особо охраняемым объектам курортные и лечебно-оздоровительные зоны, зеленые зоны вокруг городов и поселков, установлена система экологического контроля в виде государственной службы наблюдения за осуществлением природоохранной деятельности (возлагается на Государственный, региональные и областные комитеты охраны природы и природных ресурсов); производственного экологического контроля (возлагается на службы предприятий); общественного экологического контроля (возлагается на профсоюзы, трудовые
коллективы, общественные формирования).
Впервые в законе появился раздел о государственной экологической экспертизе как
форме государственного контроля, осуществляемой на принципах обязательности, научной
обоснованности и законности, независимости и вневедомственности, широкой гласности и
привлечения общественности. Государственная экологическая экспертиза в России создана в
июне 1988 г. Установлена обязательность экспертизы во всех случаях проектирования, строительства, реконструкции, ввода в эксплуатацию, размещения предприятий, строек, проведения гидромелиоративных работ, создания энергетических объектов, объектов с использованием радиоактивных материалов или создающих вибрацию, магнитные поля, химические
вещества, объектов оборонного профиля. Это очень важный раздел закона, дающий возможность осуществления экологического контроля за производством еще на уровне разработки
проекта и позже на уровне ввода в эксплуатацию.
В Законе "Об охране окружающей природной среды в Российской Федерации" впервые имеется отдельная статья о чрезвычайных экологических ситуациях, дано определение
зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия.
Раздел об ответственности за экологические правонарушения также введен в закон
1991 г. впервые, хотя разработка этого на правления начата задолго до принятия закона. К
1990 и 1991 гг. бы ли приняты постановления Совета Министров РСФСР об установлении
платы за выбросы и сбросы загрязняющих веществ в природную среду. На территории Воронежской области реализации этих постановлений предшествовала большая подготовительная работа в виде инвентаризации источников выбросов, установления их предельных
размеров, создания экологических паспортов предприятий. Ответственность за нарушение
природного законодательства установлена законом в формах дисциплинарной, материальной
(штрафы) и уголовной.
В Закон введен специальный раздел "Экологическое воспитание и образование, научные исследования", в котором устанавливается обязательность всеобщего, комплексного,
непрерывного экологического образования: начиная с дошкольных детских учреждений,
включая средние общеобразовательные и специальные, высшие учебные заведения и постдипломную подготовку специалистов. Закон устанавливает (ст. 75) обязательность экологической подготовки и переподготовки для всех руководителей и специалистов администрации, предприятий и учреждений и необходимость учета такой подготовки при зачислении на
должность, аттестации и переаттестации.
Законом установлены также обязанности и права граждан в области охраны окружающей среды.
Таким образом, в законе 1991 г. учтены многие направления природоохранной деятельности, которые раньше не были отражены в законодательстве.
Следующим важнейшим направлением правовой охраны природы в нашей стране
должна стать разработка подзаконных актов и обеспечение их выполнения. Еще при подготовке закона 1991 г., а также в порядке выполнения его предписаний был проведен ряд преобразований и принят ряд документов, направленных на конкретизацию деятельности по
охране природы. К числу таких документов можно отнести: "О неотложных мерах по обеспечению радиационной безопасности на территори России", "Об утверждении такс для исчисления размера взыскания за ущерб, причиненный выловом или уничтожением рыбы", "О
совершенствовании управления лесами", "О лицензировании информации о недрах", "Об утверждении положения о государственном комитете по экологии и природопользованию",
"Об утверждении положения о Государственной экологической экспертизе" (1992 г.). В
1993 г. (27 октября) Указом Президента РФ "О регулировании земельных отношений и развитии аграрной реформы" земельные участки и все, что связано с ними, отнесены к недвижимости и все земельные отношения переданы в ведение гражданского законодательства. В
декабре 1993 г. приняты дополнительные Указы "Об усилении государственного контроля за
использованием и охраной земель" и "О приведении земельного законодательства РФ в соответствие с Конституцией РФ". Важному направлению охраны окружающей среды посвящены Указ Президента РФ от 21 апреля 1993 г., запрещающий ввод в РФ радиоактивных отходов из других государств, кроме стран СНГ, и Постановление Правительства РФ от 23
июля 1993 г. о прекращении захоронения твердых радиоактивных отходов в морях. С целью
повышения эффективности работ по сохранению и улучшению состояния природной среды
в ноябре 1993 г. было принято Постановление Правительства РФ "О создании единой государственной системы экологического мониторинга".
В Российской Федерации разработана Концепция создания государственной системы
охраны окружающей среды от отходов производства и потребления, предусматривающая
разработку нормативно-методической документации, касающейся вопросов учета и
контроля, организации мониторинга отходов, учета мало- и безотходных технологий, экологической экспертизы, экологического страхования и исключения вредных последствий воздействия отхода на окружающую среду (см.: Зеленый мир. 1994. № 28). В стадии согласования и доработки находится специальный закон "Об отходах производства и потребления", разрабатываются проекты документов "Перечень отходов", "Классификатор отходов", "Положение о государственном регистре мест захоронения опасных отходов", "Положение о текущем контроле за движением опасных отходов". Разрабатываются предложения к порядку налогообложения предприятий – производителей отходов и штрафных санкций (см.: Зеленый мир. 1994. № 30).
Согласно Указу Президента Российской Федерации от 4.02.94 г. "О государственной
стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого
развития" начата разработка Концепции перехода страны к устойчивому развитию. Важнейшим средством реализации экологической политики государства явились федеральные
целевые и межгосударотвенные программы. В 1995 г. осуществлялось выполнение 20 таких
программ. Среди них – "Охрана территорий Российской Федерации от завоза и распространения особо опасных инфекционных заболеваний людей, животных и растений, а также токсичных веществ", "Снижение уровней облучения населения и производственного персонала
от природных радиоактивных источников на 1994-1996 годы" ("Радон"), "Развитие особо
охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации – Кавказских Минеральных Вод" и др. Часть программ направлена на экологическое оздоровление крупных промышленных центров (Красноярского края, Кузбасского территориально-промышленного
комплекса, Калининградской области и др.) и природных регионов (Волжского бассейна,
Балтийского моря, природного комплекса Онежского, Ладожского озер и Невской губы,
Каспийского моря и др.). Для решения проблем экологической безопасности в 1995 г. разработан и выполняется ряд целевых программ по кардинальным вопросам снижения воздействия на окружающую среду антропогенных факторов различного характера ("Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов на
1996–1997 годы", "Обращение с радиоактивными отходами и отработанными ядерными материалами, их утилизация и захоронение на 1996-2005 годы").
В апреле 1995 г. Правительством Российской Федерации утвержден План мероприятий по ускорению подготовки России к выполнению международных обязательств в области
химического разоружения.
В 1995 г. состоялся Всероссийский съезд по охране природы. На основе его рекомендаций разработаны Планы действия Правительства Российской Федерации по охране окружающей среды на 1995-1996 и 1996-1997 гг.
Развитие природоохранного законодательства в 1995 г. шло в направлении определения и уточнения экологической политики государства, его экологических функций, разграничения компетенции в этой области между федеральными органами и органами власти
субъектов Федерации. Были приняты федеральные законы "Об экологической экспертизе",
"Об особо охраняемых природных территориях", "О природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах", "О недрах", "О континентальном шельфе Российской Федерации", "О животном мире", "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера"и др.
В 1995 г. начата разработка программы "Экологическое образование населения России", охватывающая все уровни образования. Закон "Об охране окружающей природной
среды в Российской Федерации", несмотря на ряд прогрессивных направлений и положений,
нуждается в дальнейшем совершенствовании. Поэтому обсуждается проект нового Федерального природоохранного закона. Тем не менее, применение действующего закона позволило, например, в 1995 г. подвергнуть экологическому контролю более 250 000 предприятий
РФ, установить, что на 150 000 из них были допущены превышения размеров выбросов и
сбросов загрязняющих веществ. Около 45 тыс. нарушителей привлечено к ответственности
за нарушение законодательства.
К сожалению, далеко не во всех случаях нарушений законодательства удалось определить меру ответственности. Поэтому в 1995 г. внесены изменения в Гражданский кодекс
РФ и готовится проект закона о внесении дополнений об экологических правонарушениях в
Уголовный кодекс РФ и Кодекс об административных правонарушениях.
Обеспечение правовых норм в области охраны природы невозможно без участия каждой страны в международных программах, в деятельности международных организаций. Такие взаимоотношения имеют более чем полуторавековую историю. Еще в 1839 г. была подписана первая конвенция, регулировавшая морской промысел, между Францией и Великобританией ("О ловле устриц"), в 1897 г. – вторая конвенция – между Россией, США и Японией ("Об охране морских котиков"). Более 70 международных договоров и конвенций существует по регулированию рыболовства и китобойного промысла, ряд из них с участием
нашей страны. Важное значение имеет Конвенция по ограничению торговли редкими видами животных и растений, подписанная 80 странами. В настоящее время Российская Федерация участвует в выполнении некоторых многосторонних соглашений (например, в конвенциях "О сокращении трансграничных переносов сульфатной серы", "Об охране озонового
слоя Земли", 1989 г.). В 1986 г. были приняты конвенции "Об оперативном оповещении о
ядерной аварии", "О помощи в случае ядерной аварии или радиационной ситуации". В 1995–
1996 гг. Россия участвовала в более чем 20 международных договорах. Наиболее значительными из них являются Конвенция о биологическом разнообразии, Конвенция об охране всемирного и природного наследия, Базельская конвенция о контроле за трансграничной перевозкой опасных отходов и их удалением. Двустороннее сотрудничество по различным вопросам охраны окружающей природной среды связывает Российскую Федерацию с рядом
стран (Великобритания, Германия, Дания, Индия, Канада, Китай, Нидерланды, Норвегия,
Республика Корея, США, Финляндия, Франция, Швеция и др.).
Российская Федерация принимала и принимает участие в осуществлении главнейших
международных экологических программ ("Международная экологическая программа", "Человек и биосфера", 1973 г.), осуществляемых под эгидой таких органов ООН, как ЮНЕСКО
(Международный союз охраны природы и природных ресурсов), ФАО (Продовольственная
и сельскохозяйственная организация ООН), ЮНЕП (Программа по окружающей человека
среде), ВМО (Всемирная организация мониторинга), ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), НКДАР (Научный комитет по действию атомной радиации) и др. По инициативе
МСОП, например, с 1968 г. издаются международные Красные книги, включающие описания редких животных и растений, нуждающихся в охране. В нашей стране первая Красная
книга издана в 1974 г. Одним из важнейших направлений сотрудничества с 1995 г. стало
участие в общеевропейском процессе "Окружающая среда для Европы". Развиваются также
контакты с Экономической и социальной комиссией для Азии и Тихого океана (ЭСКАТО)
(см.: Зеленый мир, 1996. № 24–29).
Все международные программы направлены на сохранение и улучшение окружающей
человека среды в интересах нынешнего и будущих поколений людей. Поэтому невозможно
изучать экологию человека без изучения проблем охраны природы. Хорошее состояние здоровья людей зависит не только от социального, экономического и духовного развития, но и в
значительной степени от здоровья окружающей среды.