يؤثر التعرض للمواد الكيميائية من صنع الإنسان على الجينات التي تتحكم في الشيخوخة والجهاز المناعي والتمثيل الغذائي
يمكن أن تتعطل معظم الجينات في جسم الإنسان بسبب المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان.
غوران أندرسون / جيتي إيماجيس

يتعرض البشر اليوم لآلاف المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان. ومع ذلك ، لا تزال الآثار على صحة الناس غير مفهومة تمامًا.

في عام 2020 وصل عدد المواد الكيميائية المسجلة 167 مليون. يتعرض الناس لها كل يوم من خلال الطعام والماء والهواء الملوث والأدوية ومستحضرات التجميل وغيرها من المواد التي من صنع الإنسان. أقل من تم اختبار سمية 1٪ من هذه المواد الكيميائية، وتلك التي تم اختبارها تظهر قدرتها على تعطيل كل العمليات البيولوجية تقريبًا في أجسامنا هل يمكننا استنتاج كيف تشكل التعرضات التراكمية صحتنا؟

أنا عالم سموم بيئي دراسة آثار المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان على صحتنا. قررت أن أطور نهج حسابي لمقارنة حساسية جميع الجينات بشكل موضوعي مع جميع المواد الكيميائية وتحديد العمليات البيولوجية الأكثر عرضة للخطر.

نهج غير متحيز

لدراستناوزملائي في البحث استخدمنا بيانات من قاعدة بيانات السمية النسبية. تجمع قاعدة البيانات السمية الوراثية المقارنة معلومات من آلاف الدراسات المنشورة حول كيفية تغيير المواد الكيميائية لنشاط الجينات. الجينات هي أقسام من الحمض النووي تقوم بتشفير البروتينات التي تؤدي مجموعة واسعة من الوظائف في الخلايا ، من بناء الأنسجة إلى استقلاب العناصر الغذائية. عندما تؤثر المواد الكيميائية على الجينات ، يؤدي ذلك إلى زيادة أو نقصان إنتاج البروتينات.


رسم الاشتراك الداخلي


يمكن للطرق الحديثة للبيولوجيا الجزيئية اكتشاف التغيرات في نشاط جميع الجينات في الجينوم استجابةً لإهانة كيميائية. لقد طورت نهجًا يغطي قوائم الجينات المعدلة من دراسات مختلفة لحساب عدد المرات التي تأثر فيها كل جين. تعكس الأرقام الناتجة حساسية الجينات للمواد الكيميائية بشكل عام.

باستخدام 2,169 دراسة على الفئران والجرذان والبشر وخلاياهم ، صنفت مجموعتي البحثية حساسية 17,338 جينًا للتعرضات الكيميائية. اختبرت هذه الدراسات تأثير 1,239 مادة كيميائية متنوعة تتراوح من الأدوية الموصوفة إلى الملوثات البيئية.

في الخطوة التالية ، أجرينا اختبارات للتأكد من أن هذه العينة المكونة من أكثر من 1,000 مادة كيميائية كانت كبيرة بما يكفي لتمثيل جميع فئات المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان والتي يتعرض لها الناس بشكل موثوق. للقيام بذلك ، قمنا بقياس حساسية الجينات لنصف هذه القائمة ثم لآخر لاختبار ما إذا كان حتى عدد أقل من المواد الكيميائية يمكنه تحديد الجينات الحساسة بشكل موثوق. كانت النتائج مشجعة - كانت قيم الحساسيات الجينية متطابقة تقريبًا في التجربتين.

يستجيب نظام الدفاع الخلوي للمواد الكيميائية

لا تكون خلايانا عاجزة تمامًا عند تعرضها للإهانات الكيميائية. في الواقع ، هم تمتلك استراتيجيات للتعامل مع الإجهاد والأضرار التي تسببها المواد الكيميائية. تؤكد بياناتنا أن هذه الضمانات تصبح نشطة استجابة لحالات التعرض.

يشتمل خط الدفاع هذا على الإنزيمات التي تقضي على المواد الكيميائية السامة ، وتخفيف الإجهاد التأكسدي (تراكم الجذور التفاعلية في الخلايا) ، وإصلاح الحمض النووي والبروتينات التالفة ، وتحديد الخلايا شديدة التلف لتحفيز موتها ومنعها من التحول إلى سرطانية.

هل يمكن أن يؤدي التعرض للمواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان إلى زيادة معدلات السمنة في جميع أنحاء العالم؟هل يمكن أن يؤدي التعرض للمواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان إلى زيادة معدلات السمنة في جميع أنحاء العالم؟ تشوتيما سونما / إيم / جيتي إيماجيس

استقلاب الدهون والكربوهيدرات ضعيف

والمثير للدهشة أننا وجدنا أن الشبكات الجزيئية المشاركة في تنظيم التمثيل الغذائي الخلوي هي الأكثر حساسية للتعرضات الكيميائية. واحد منهم هو تشوير PPAR. PPARs هي مجموعة من البروتينات التي تنظم توازن الطاقة والتمثيل الغذائي للدهون والجلوكوز.

يساهم الارتفاع أو الانخفاض في نشاط PPARs في السمنة ، متلازمة التمثيل الغذائي ، السكري وأمراض الكبد الدهنية. قدرة البعض البيئية للمواد الكيميائية للتأثير على PPARs تم عرضها من قبل. ومع ذلك ، لم نتوقع رؤية حساسية PPARs لمجموعة واسعة جدًا من المركبات.

اكتشفنا أيضًا أن الجينات المشاركة في تطوير خلايا بيتا في البنكرياس ، والتي تفرز الأنسولين وتلعب دورًا رئيسيًا في استقلاب الجلوكوز ، يتم قمعها بواسطة غالبية المواد الكيميائية في قائمتنا. خلل في خلايا بيتا يؤدي إلى مرض السكري. وبالتالي ، قد يكون التعرض للمواد الكيميائية المتراكمة عامل خطر كبير لمرض السكري.

يعتبر وباء الأمراض الأيضية اليوم من أهم قضايا الصحة العامة. انتشار تضاعفت السمنة ثلاث مرات تقريبًا بين عامي 1975 و 2016. تقريبا 40٪ من الأمريكيين سيصابون بمرض السكري من النوع 2 خلال حياتهمو 33٪ -88٪ مصابون بدهن الكبد. تم توضيح العلاقة بين التعرضات والأمراض الأيضية من قبل بالنسبة لبعض المواد الكيميائية ذات الخصائص المدمرة للغدد الصماء. ومع ذلك ، لم يتم التعرف على دور مجموعة واسعة من المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان في هذا الوباء من قبل ولكن يمكن أن يكون مهمًا.

النمو والشيخوخة وجهاز المناعة

يتأثر أيضًا هرمونان يشاركان في النمو - هرمون النمو (GH) وعامل النمو الشبيه بالأنسولين (IGF1) - بالتعرض للمواد الكيميائية.

IGF1 هو هرمون يفرز في الغالب عن طريق الكبد. ومن المعترف به كمنظم رئيسي ل نمو الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت تجارب الفئران المتعددة أن إشارات GH-IGF1 تقلل ينتج عنه عمر أطول. يحدد هذا المسار أيضًا ما إذا كانت الخلايا ستفعل ذلك استخدام الطاقة لبناء جزيئات جديدة يحتاجها الجسم، أو إذا قاموا بتفكيك الجزيئات الموجودة لإطلاق الطاقة لاستخدام الكائن الحي. تعد قدرة المواد الكيميائية على التأثير في هذا المنظم المركزي للنمو والشيخوخة اكتشافًا جديدًا. ما هي المشاكل الصحية التي قد تكون بسبب حساسية GH-IGF1 لم يتم الكشف عنها بعد.

يشير تحليلنا إلى أن الجينات التي تتحكم في الاستجابة المناعية شديدة الحساسية أيضًا للمواد الكيميائية.

نتيجتان رئيسيتان لخلل الجهاز المناعي هما الحساسية والمناعة الذاتية. انتشار كلا الحالتين يتبع الاتجاهات الصعودية. زادت الحساسية الغذائية من 3.4٪ إلى 5.1٪ بين عامي 1997 و 2011 بين الأطفال في الولايات المتحدة زادت حساسية الجلد من 7.4٪ إلى 12.5٪ خلال نفس الفترة. أظهرت دراسة أخرى أ زيادة بنسبة 5٪ في الواسمات الدموية لأمراض المناعة الذاتية في الأمريكيين خلال الفترة 1988-2012.

جميع المسارات الجزيئية حساسة للمواد الكيميائية

بشكل عام وجدنا أن كل مسار معروف تقريبًا قد يتأثر بالمواد الكيميائية. هذه النتيجة لها آثار كبيرة على علم السموم التنظيمي.

مع تزايد أعداد المواد الكيميائية التي يصنعها الإنسان ، يحتاج المجتمع إلى التطور طرق سريعة وفعالة من حيث التكلفة من اختبار السمية.

أحد الأسئلة المهمة التي لا تزال دون إجابة هو ما هي المسارات التي يجب تغطيتها من خلال الاختبار للتأكد من أن المنظمين لا يوافقون على المواد الكيميائية التي تضر أو ​​تعطل الدوائر الجزيئية الحرجة. تشير بياناتنا إلى أننا بحاجة إلى تطوير اختبارات تغطي كل مسار جزيئي معروف دون استثناء.

تحدد دراستنا أولويات جديدة لبحوث السموم ، بما في ذلك دور التعرض للمواد الكيميائية في صحة التمثيل الغذائي ، وجهاز المناعة ، والتنمية والشيخوخة.المحادثة

عن المؤلف

الكسندر سوفوروف ، أستاذ مساعد ، جامعة ماساتشوستس في امهرست

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

كتب عن البيئة من قائمة أفضل البائعين في أمازون

"الربيع الصامت"

بواسطة راشيل كارسون

يعد هذا الكتاب الكلاسيكي علامة بارزة في تاريخ حماية البيئة ، حيث يلفت الانتباه إلى الآثار الضارة لمبيدات الآفات وتأثيرها على العالم الطبيعي. ساعد عمل كارسون في إلهام الحركة البيئية الحديثة ولا يزال وثيق الصلة اليوم ، حيث نستمر في مواجهة تحديات الصحة البيئية.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"الأرض غير الصالحة للسكن: الحياة بعد الاحترار"

ديفيد والاس ويلز

في هذا الكتاب ، يقدم David Wallace-Wells تحذيرًا صارخًا بشأن الآثار المدمرة لتغير المناخ والحاجة الملحة لمعالجة هذه الأزمة العالمية. يعتمد الكتاب على البحث العلمي وأمثلة من العالم الواقعي لتقديم نظرة واقعية على المستقبل الذي نواجهه إذا فشلنا في اتخاذ إجراء.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"الحياة المخفية للأشجار: بماذا تشعر، وكيف تتواصل؟ اكتشافات من عالم سري"

بواسطة Peter Wohlleben

في هذا الكتاب ، يستكشف Peter Wohlleben عالم الأشجار الرائع ودورها في النظام البيئي. يعتمد الكتاب على البحث العلمي وتجارب Wohlleben الخاصة بصفته حراجة لتقديم رؤى حول الطرق المعقدة التي تتفاعل بها الأشجار مع بعضها البعض ومع العالم الطبيعي.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"بيتنا يحترق: مشاهد عائلة وكوكب في أزمة"

بقلم جريتا ثونبرج وسفانتي ثونبرج ومالينا إرنمان

في هذا الكتاب ، تقدم الناشطة المناخية غريتا ثونبرج وأسرتها وصفًا شخصيًا لرحلتهم لزيادة الوعي بالحاجة الملحة للتصدي لتغير المناخ. يقدم الكتاب حسابًا قويًا ومؤثرًا للتحديات التي نواجهها والحاجة إلى العمل.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

"الانقراض السادس: تاريخ غير طبيعي"

من اليزابيث كولبرت

في هذا الكتاب ، تستكشف إليزابيث كولبرت الانقراض الجماعي المستمر للأنواع بسبب النشاط البشري ، بالاعتماد على البحث العلمي وأمثلة من العالم الحقيقي لتقديم نظرة واقعية لتأثير النشاط البشري على العالم الطبيعي. يقدم الكتاب دعوة مقنعة للعمل لحماية تنوع الحياة على الأرض.

انقر لمزيد من المعلومات أو للطلب

al