Karamihan sa mga gen sa katawan ng tao ay maaaring maputol ng mga kemikal na gawa ng tao. Göran Andersson / Getty Images
Ngayon ang mga tao ay nahantad sa libu-libong mga kemikal na gawa ng tao. Gayunpaman ang mga epekto sa kalusugan ng mga tao ay hindi pa rin lubos na nauunawaan.
Noong 2020 ang bilang ng mga nakarehistrong kemikal ay umabot 167 milyong. Araw-araw ang mga tao ay nahantad sa kanila sa pamamagitan ng pagkain, tubig, kontaminadong hangin, gamot, kosmetiko at iba pang mga sangkap na gawa ng tao. Mas mababa sa 1% ng mga kemikal na ito ay nasubok para sa pagkalason, at ang mga nasubok ay nagpapakita ng kakayahang makagambala sa halos bawat proseso ng biological sa ating katawan. Mahihinuha ba natin kung paano hinuhubog ng mga natitirang pagkakalantad ang ating kalusugan?
Ako ay isang environmental toxicologist nag-aaral ng mga epekto ng mga kemikal na gawa ng tao sa ating kalusugan. Napagpasyahan kong paunlarin isang diskarte sa computational upang mapaghusay na ihambing ang pagkasensitibo ng lahat ng mga gen sa lahat ng mga kemikal at kilalanin ang pinaka-mahina laban sa biological na proseso.
Hindi diskarte na diskarte
Para sa aming pag-aaral, ang aking mga kasamahan sa pagsasaliksik at gumamit ako ng data mula sa Pahambing na Toxicogenomic Database. Ang Comparative Toxicogenomic Database ay nangongolekta ng impormasyon mula sa libu-libong na-publish na mga pag-aaral kung paano binabago ng mga kemikal ang aktibidad ng mga gen. Ang mga Genes ay mga seksyon ng DNA na nag-encode ng mga protina na nagsasagawa ng isang malawak na hanay ng mga pag-andar sa mga cell, mula sa pagbuo ng mga tisyu hanggang sa metabolizing nutrients. Kapag nakakaapekto ang mga kemikal sa mga gen, nagreresulta iyon sa pagtaas o pagbawas ng paggawa ng mga protina.
Ang mga modernong pamamaraan ng biyolohiyang molekular ay makakakita ng mga pagbabago sa aktibidad ng lahat ng mga gen sa genome bilang tugon sa isang insulto ng kemikal. Bumuo ako ng isang diskarte na nag-o-overlay ng mga listahan ng mga binagong genes mula sa iba't ibang mga pag-aaral upang makalkula kung gaano karaming beses naapektuhan ang bawat gene. Ang mga nagresultang bilang ay sumasalamin sa mga pagkasensitibo ng mga gen sa mga kemikal sa pangkalahatan.
Gamit ang 2,169 na pag-aaral sa mga daga, daga, tao at kanilang mga cell, niranggo ng pangkat ng aking pagsasaliksik ang pagiging sensitibo ng 17,338 na mga gen sa mga pagkakalantad na kemikal. Sinubukan ng mga pag-aaral na ito ang epekto ng 1,239 magkakaibang mga kemikal mula sa mga iniresetang gamot hanggang sa mga pollutant sa kapaligiran.
Sa susunod na hakbang nagpatakbo kami ng mga pagsusulit upang matiyak na ang sample na ito ng higit sa 1,000 mga kemikal ay sapat na malaki upang mapagkakatiwalaan na kumakatawan sa lahat ng mga klase ng mga kemikal na gawa ng tao na nahantad. Upang magawa ito, sinukat namin ang pagiging sensitibo ng mga gen para sa isang kalahati ng listahang ito at pagkatapos ay para sa isa pa upang subukan kung kahit na ang isang mas maliit na bilang ng mga kemikal ay maaaring mapagkakatiwalaang makilala ang mga sensitibong gen. Ang mga resulta ay naghihikayat - ang mga halaga ng mga sensitibo sa gene ay halos magkapareho sa dalawang pagsubok.
Ang sistema ng pagtatanggol ng cellular ay tumutugon sa mga kemikal
Ang aming mga cell ay hindi ganap na walang magawa kapag nahantad sa mga insulto ng kemikal. Sa katunayan, sila nagtataglay ng mga diskarte para sa pagharap sa stress at pinsala na sapilitan ng mga kemikal. Kinumpirma ng aming data na ang mga pag-iingat na ito ay naging aktibo bilang tugon sa mga pagkakalantad.
Kasama sa linya ng depensa na ito ang mga enzyme na nagtatanggal ng mga nakakalason na kemikal, nagpapagaan ng stress ng oxidative (ang akumulasyon ng mga reaktibo na radical sa mga cell), nag-aayos ng nasira na DNA at mga protina, at kinikilala ang mga nasirang cell upang mapukaw ang kanilang kamatayan at pigilan silang maging cancerous.
Maaari ba ang pagkakalantad sa mga kemikal na gawa ng tao ay nagpapalakas ng mga rate ng labis na timbang sa buong mundo? Chutima Sonma / EyeEm / Getty Images
Mahinahon ang metabolismo ng mga lipid at karbohidrat
Nakakagulat, nalaman namin na ang mga network ng molekular na kasangkot sa pagsasaayos ng cellular metabolism ay pinaka-sensitibo sa mga pagkakalantad sa kemikal. Isa na rito Pagbibigay ng senyas ng PPAR. Ang PPAR ay isang pangkat ng mga protina na kinokontrol ang balanse ng enerhiya at metabolismo ng mga lipid at glucose.
Ang pagbangon o pagbagsak sa aktibidad ng PPAR ay nag-aambag sa labis na timbang, metabolic syndrome, diabetes at fatty liver disease. Ang kakayahan ng ilan mga kemikal sa kapaligiran upang makaapekto sa mga PPAR ay ipinakita dati. Gayunpaman, hindi namin inaasahan na makita ang pagiging sensitibo ng mga PPAR sa isang malawak na hanay ng mga compound.
Natuklasan din namin na ang mga gen na kasangkot sa pag-unlad ng pancreatic beta cells, na nagtatago ng insulin at may pangunahing papel sa metabolismo ng glucose, ay pinipigilan ng karamihan ng mga kemikal sa aming listahan. Ang hindi pagpapaandar ng mga beta cell ay nagreresulta sa diabetes. Kaya, ang pinagsama-samang pagkakalantad ng kemikal ay maaaring isang makabuluhang kadahilanan sa peligro para sa diyabetes.
Ngayon ang isang epidemya ng metabolic disease ay isang pangunahing isyu sa kalusugan sa publiko. Ang laganap ng ang labis na timbang ay halos triple sa pagitan ng 1975 at 2016. Tinatayang 40% ng mga Amerikano ay magkakaroon ng Type 2 diabetes sa panahon ng kanilang buhay, at 33% -88% ang may fatty atay. Ang koneksyon sa pagitan ng mga pagkakalantad at mga sakit na metabolic ay ipinakita dati para sa ilang mga kemikal na may endocrine disruptive na mga katangian. Gayunpaman, ang papel na ginagampanan ng isang pinakamalawak na hanay ng mga kemikal na gawa ng tao sa epidemya na ito ay hindi kinilala dati ngunit maaaring maging makabuluhan.
Paglago, pagtanda at ang immune system
Dalawang mga hormon na kasangkot sa paglago - paglago ng hormon (GH) at paglago tulad ng insulin (IGF1) - ay apektado rin ng pagkakalantad sa mga kemikal.
Ang IGF1 ay isang hormon lihim na tinatago ng atay. Kinikilala ito bilang isang pangunahing regulator ng paglaki ng katawan. Bilang karagdagan, maraming mga eksperimento sa mouse ang nagpapakita na nabawasan ang pagbibigay ng senyas ng GH-IGF1 nagreresulta sa mas matagal na habang-buhay. Tinutukoy din ng landas na ito kung gagawin ng mga cell gumamit ng enerhiya upang makabuo ng mga bagong molekula na kailangan ng katawan, o kung masisira ang mga mayroon nang mga molekula upang palabasin ang enerhiya para magamit ng organismo. Ang kakayahan ng mga kemikal na makaapekto sa gitnang regulator ng paglago at pagtanda ay isang paghahanap ng nobela. Anong mga problema sa kalusugan ang maaaring sanhi ng pagiging sensitibo ng GH-IGF1 ay hindi pa maipakita.
Ipinapahiwatig ng aming pagsusuri na ang mga gen na pumipigil sa tugon sa immune ay masyadong sensitibo sa mga kemikal.
Dalawang pangunahing kinalabasan ng isang hindi gumaganang immune system ay ang allergy at autoimmunity. Ang pagkalat para sa parehong mga kondisyon ay sumusunod sa mga pataas na trend. Ang mga alerdyi sa pagkain ay nadagdagan mula 3.4% hanggang 5.1% sa pagitan ng 1997 at 2011 sa mga bata sa US Ang mga alerdyi sa balat ay tumaas mula 7.4% hanggang 12.5% sa parehong panahon. Ang isa pang pag-aaral ay nagpakita ng a 5% pagtaas sa marker ng dugo ng autoimmune disease sa mga Amerikano sa panahon ng 1988-2012.
Lahat ng mga molekular na landas ay sensitibo sa mga kemikal
Sa pangkalahatan nalaman namin na halos bawat kilalang landas ay maaaring maapektuhan ng mga kemikal. Ang paghahanap na iyon ay may makabuluhang implikasyon para sa pagkontrol ng nakakalason.
Sa patuloy na pagtaas ng bilang ng mga kemikal na gawa ng tao, ang lipunan ay kailangang umunlad mabilis at magastos na pamamaraan ng pagsusuri sa lason.
Ang isang mahalagang tanong na nananatiling hindi nasasagot ay kung anong mga landas ang dapat sakupin ng pagsubok upang matiyak na hindi aprubahan ng mga regulator ang mga kemikal na makakasama o makagambala sa mga kritikal na molekular na circuit. Ipinapahiwatig ng aming data na kailangan naming bumuo ng mga pagsubok na sumasaklaw sa bawat kilalang molekular na daanan nang walang pagbubukod.
Binabalangkas ng aming pag-aaral ang mga bagong priyoridad para sa pananaliksik na nakakalason, kabilang ang papel na ginagampanan ng kemikal na pagkakalantad para sa kalusugan ng metabolic, immune system, pag-unlad at pagtanda.
Tungkol sa Author
Alexander Suvorov, Assistant Professor, University of Massachusetts Amherst
Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.
Mga Aklat sa The Environment mula sa listahan ng Best Seller ng Amazon
"Tahimik na Spring"
ni Rachel Carson
Ang klasikong aklat na ito ay isang palatandaan sa kasaysayan ng environmentalism, na binibigyang pansin ang mga nakakapinsalang epekto ng mga pestisidyo at ang epekto nito sa natural na mundo. Nakatulong ang gawain ni Carson na magbigay ng inspirasyon sa modernong kilusang pangkapaligiran at nananatiling may kaugnayan ngayon, habang patuloy tayong nakikipagbuno sa mga hamon ng kalusugan sa kapaligiran.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"The Uninhabitable Earth: Life After Warming"
ni David Wallace-Wells
Sa aklat na ito, nag-aalok si David Wallace-Wells ng matinding babala tungkol sa mapangwasak na epekto ng pagbabago ng klima at ang agarang pangangailangang tugunan ang pandaigdigang krisis na ito. Gumagamit ang aklat ng siyentipikong pananaliksik at mga halimbawa sa totoong mundo upang magbigay ng isang makahulugang pagtingin sa hinaharap na ating kinakaharap kung hindi tayo gumawa ng aksyon.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"The Hidden Life of Trees: What They Feel, How They Communicate? Discoveries from A Secret World"
ni Peter Wohlleben
Sa aklat na ito, ginalugad ni Peter Wohlleben ang kamangha-manghang mundo ng mga puno at ang kanilang papel sa ecosystem. Ang aklat ay kumukuha ng siyentipikong pananaliksik at ang sariling mga karanasan ni Wohlleben bilang isang forester upang mag-alok ng mga insight sa mga kumplikadong paraan ng pakikipag-ugnayan ng mga puno sa isa't isa at sa natural na mundo.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"Nasusunog ang Ating Bahay: Mga Eksena ng Isang Pamilya at Isang Planeta sa Krisis"
nina Greta Thunberg, Svante Thunberg, at Malena Ernman
Sa aklat na ito, ang aktibista sa klima na si Greta Thunberg at ang kanyang pamilya ay nag-aalok ng isang personal na account ng kanilang paglalakbay upang itaas ang kamalayan tungkol sa agarang pangangailangan upang matugunan ang pagbabago ng klima. Ang aklat ay nagbibigay ng isang makapangyarihan at nakakaantig na salaysay ng mga hamon na kinakaharap natin at ang pangangailangan para sa pagkilos.
I-click para sa karagdagang impormasyon o para mag-order
"Ang Ikaanim na Pagkalipol: Isang Hindi Likas na Kasaysayan"
ni Elizabeth Kolbert
Sa aklat na ito, sinaliksik ni Elizabeth Kolbert ang patuloy na malawakang pagkalipol ng mga species na dulot ng aktibidad ng tao, na kumukuha ng siyentipikong pananaliksik at mga tunay na halimbawa sa mundo upang magbigay ng isang malalim na pagtingin sa epekto ng aktibidad ng tao sa natural na mundo. Nag-aalok ang aklat ng isang nakakahimok na tawag sa pagkilos upang protektahan ang pagkakaiba-iba ng buhay sa Earth.
al
