Публикация
Ендокринни дисруптори: етиопатогенетична роля в разстройствата и заболяванията на ендокринната система
Медицинското и обществено значение на проблемите с ендокринните дисруптори е транснационално и глобално и поради това са необходими обединени усилия на научно-медицинските и обществено-политическите организации за утвърждаване на превантивни и регулаторни мерки.
Резюме. Ендокринните дисруптори са широко разпространени синтетични химикали, резултат на човешката дейност, които упражняват ефекта си чрез активиране или блокиране на хормоналните действия. Тук се отнасят и фитоестроените от растителен произход. За някои от тях има убедителни доказателства, че увреждат мъжката и женска репродуктивна система, имат връзка с развитието на карциноми на простатата и гърдата, както и с невроендокринни, тиреоидни, метаболитни и сърдечно-съдови заболявания.
Дефиниция и медико-социално значение
Химикалите, които увреждат ендокринната система са субстанции от околната среда (въздух, почва и водоснабдяване), в храната и във фабричните продукти за бита, които интерферират с хормоналния биосинез, метаболизъм или хормоналното действие и предизвикват отклонения в хомеостатичния контрол или репродукцията. Общоприет е терминът ендокринни дисруптори (ЕД), но се употребяват и синоними като ксенохормони и хормони от околната среда (Umwelthormone). През последните години интересът към тези хормоноподобни съединения, влияещи болестотворно върху ендокрините функции, нарасна експоненциално и то не само в научните среди, но и в обществото. Сериозността на проблема се илюстрира от ангажирането на най-авторитетни професионални научни институции, национални и наднационални организации, които излязоха със свои становища и препоръки: Американското дружество по ендокринология (Endocrine Society -2009 ), Европейската комисия (European Commission - 2011) и Европейската агенция по околната среда (European Environment Agency,2012 ).
Обща класификация на ендокринни дисруптори
Към тях се отнасят две основни групи съединения: (а) естествени, предимно от растителен произход (фитоестрогени, например в соевите продукти и млякото на соева основа) и (б) синтетични, които са хетерогенна подгрупа - индустриални разтворители/лубриканти и техни междинни продукти. По данни на СЗО към 2013 г са познати над 800 вида EД - доказани или предполагаеми. Най-типични техни представители с потенциално опасни ефекти са:
1. Индустриални разтворители или лубриканти, както и междиннте им продукти – полихлорирани бифенили (ПХБ) и диоксини.
2. Пластмаси; пластификатори – бисфенол А (БСА) ;фталати
3. Пестициди – метоксихлор, хлорпирифос, ДДТ
4. Фунгициди – винклозолин
5. Хербициди – атразин
- Антибактерални препарати – триклозан
- Фармацевтици - диетилстибестрол, етинилестрадиол, тамоксифен, флутамид
8. Метали и органометали – арсен, кадмий, олово, живак
В зависимост от биоакумулиращата им способност те се разделят на: (а) персистиращи и силно биоакумулиращи халогениди: дългоживеещи органични вредни вещества – например, полихлорирани и полибромирани бифенили и (б) слабо натрупващи се в организма съединения: в омекотители и адитиви – например, бисфенол А.
Механизъм на действие
ЕД упражняват ефектите си чрез свързване с множество рецепторни подкласове: клетъчни нуклеарни рецептори, ненуклеарни стероидни хормонални рецептори (мембранни), нестероидни рецептори (за невротрансмитери – серотонин, допамин, норепинефрин), орфанови арил-хидрокарбонови рецептори и пероксизом пролифератор-активиран рецептор γ. Те могат да променят активността на ензимите на стероидната биосинтеза и с това да влияят върху ендокринната и репродуктивна система. Някои от ЕД притежават стероидомиметично действие и взаимодействат със стероидните рецептори като изпълняват ролята на аналози или антагонисти. Такъв е механизмът на техните андрогенни или антиандрогенни ефекти. Близката химична структура на бисфенол А и диетилстибестрола с тази на естествения хормон естрадиол позволява свързването им с естрогенните рецептори (фиг.1 и фиг.2). Още през 1971 г беше констатирано, че приемът на диетилстибестрол по време на бременност нарушава развитието на плода; същото може да се предположи и ако бременните са изложени на експозиция с бисфеноли. Взаимодействието на бисфенол А с естрогенните рецептори би могло да обясни възникването на гинекомастия, зътлъстяване, простатна хипертрофия и импотентност у мъжете. ДДТ, бисфенол А, фталатите и полихлорираните бисфенили активират или блокират ефектите на женските и мъжки полови хормони и по този начин влияят върху женското и мъжко репродуктивно здраве.
Фиг.1. Аналогия между структурата на естествения женски стероиден хормон – естрадиол и бисфенол А – типичен ендокринен дисруптор.
Фиг.2. Взаимодействие на ендокринния дисруптор с естествения хормонален рецептор; интерфейсът хормон-рецептор и ендокринен дисруптор-рецептор е еднакъв или подобен. Като краен резултат ЕД предизвикват клетъчни отговори, аналогични за ендогенния хормон.
Начини за контаминация и проникване в организма
Човешкият контакт с ЕД се осъществява по много разнообразни начини – чрез почвата, водата или въздуха, а също и с храната. Индустриалните химикали замърсяват почвата и подпочвените води и преминават в храните от растителен и животински произход. ЕД се съдържат в пластмасите, препаратите за домакинството, в материалите, съдържащи забавители на горенето, козметичните средства и антибактериалните сапуни. Органичните нонилфеноли са типични ендокринни дисруптори – те намират приложение като детергенти в почистващите разтвори и тези за миене на съдове, като емулгатори и други. Работещите с пестициди, фунгициди или инустриални химикали са изложени на вредните им ефекти на работното място. Бебетата могат да се интоксикират чрез кърменето, ако майките имат контаминация с ЕД. Някои от ЕД се съдържат в храните – например, соята и лененото семе са много богати на фитоестрогени, считат се за безвредни, но консумирани в големи количества и постоянно, отключват естрогеноподобни ефекти.
В областите, които са силно замърсени с ЕД случаите на диабет и хормонозависими ракови заболявания са много по-чести. Това се потвърди и от профила на заболеваемостта след индустриалната екологична катастрофа в Севезо, Италия (1976 г), където настъпи екстремно замърсяване с диоксин. Трябва да се подчертае обаче, че евентуалните вредни ефекти от хроничното съприкосновение с ниски концентрации на ЕД у хора не е добре изяснено. Понеже експерименталните данни у опитни животни показват по-висока честота на репродуктивните и метаболитни нарушения, подобни ефекти на ЕД се подозират, че настъпват и в човешката популация.
Доказани и предполагаеми въздействия върху ендокринната системаУвреждащите ефекти на ЕД зависят от възрастовия период, през който се осъществява експозицията, продължителността на контакта с тях и евенуалното комбинирано взаимодействие с други ЕД. По правило децата са по-уязвими на въздействието им, поради по-ускорените метаболитни процеси и пипане с ръце и поставяне в устата на играчки и предмети. По време на феталното развитие и пубертета – които са най-чувствителните периоди, ЕД могат да са етиопатогенетичен момент за репродуктивни заболявания (инфертилитет, малформации), ендокринно-свързани тумори, поведенчески, умствени проблеми и синдроми на понижена концентрация и хиперактивност в по-късните периоди от живота. Някои автори означават тази възможност като „програмирано развитие на заболяването” – например, късно възникване на затлъстяване, репродуктивни проблеми и други. Има проучвания, които предполат възможността за трансгенерационни и епигенетични ефекти на ЕД.
Бисфенол А (БСА) е един от най- типичните примери за ендокринен дисруптор. Той е подробно проучван и има доказани увреждащи ефекти. Съдържа се в пластмасите и епоксидните смоли, в контейнерите за битова употреба и прозрачните пластмасови бутилки за вода и други напитки. Например, металните кенове за бира и безалкохолни напитки са покрити с пластификатори, съдържащи БСА. Неговото действието е естрогеноподобно и е установено, че има връзка с менструалните нарушения, карцинома на млечната жлеза, затлъстяването и синдрома на яйчникова поликистоза. Освен репродуктивни нарушения, той може да повлиява неблагоприятно бета-клетъчната функция, да предизвиква инсулинова резистентност, нарушен глюкозен толеранс, диабет и да увреди чернодробната функция. През 2013 г беше публикувано проучване, което разкри, че има положителна корелация между уринната екскреция на БСА и индекса на телесна маса не само при деца, но и при възрастни. От друга страна данните сочат, че затлъстяването едва ли има връзка с употребата и контакта с други фенолни дисруптори – например, такива съдържащи се в сапуните и в слънцезащитната козметика.
Съвсем наскоро излезе съобщение, резултатите от които показаха, че даже и минималните кръвни концентрации на БСА - 2 mcg/l имат негативен ефект върху развитието на тестисите при деца. Контактът с БСА при беременни увеличава честотата на вродените аномалии у новородени и забавя растежа на плода, може да предизвиква маскулинизация, хипоспадия и крипторхизъм, за които е известно, че честотата им се е покачила двойно през последните десетилетия, съвпадащо с широкото разпространение на БСА. У момчета води до преждевременен пубертет, а у момичета забавяне на овулаторния цикъл. При възрастни мъже БСА е обвиняван за намалената продукция на семенна течност и повишената честота на карциномите на тестиса. Тези преки и непреки доказателства за вредните ефекти на БСА станаха причина Европейският съюз да забрани употребата му като пластификатор в производството на поликарбонатни бебешки бутилки (2011 г).
Отдавна е забраненена употребата и на полихлорираните бифенили – в миналото използвани в трансформаторното масло. Има преки доказателства, че това съединение е причинявало ендометриоза, миоми на матката, потискане биосинтеза на тиреоидни хормони и повишение на диабетния риск; същото се предполага за простатния карцином и рака на гърдата.
За ДДТ е доказана връзка с хипоспадията, хипотрофията на гениталиите, малък пенис, тестостеронов дефицит при възрастни и увеличено ниво на естрадиола; при животни ДДТ предизвиква отклонения в сексуалното поведение и хомосексуална нагласа.
Фитоестрогените, като естествени растителни хормони, например генистеина и куместрола също попадат в категорията на ЕД. Счита се, че имат нисък афинитет за свързване с естрогенните рецептори. Те се срещат в някои бебешки храни, както и в препаратите на растителна основа за лечение на менопаузалните оплаквания и остеопорозата. Намерено е, че уринните нива на фитоестрогените - генистеин и диадзеин са били 500 пъти по-високи у бебета, хранени с мляко базирано на соева основа, в сравнение с млякото с естествена формула. Тези факти, за високото съдържание на фитоестрогени в храните и евентуалното им неблагоприятно въздействие ще подлежат на уточняване и по-нататъшна оценка.
В наскоро публикуваното становище на Дружеството по Ендокринология , САЩ бяха обобщени експерименталните и епидемиологични доказателства, че ЕД засягат мъжката и женска репродуктивна система, имат връзка с развитието на карциноми на простатата и гърдата, както и с невроендокринни, тиреоидни, метаболитни и сърдечно-съдови заболявания. Някои ЕД увреждат невроендокринната система и особено щитовидната жлеза, чиято функция е уязвима от индустриални химикали. Трябва да се отбележи, че за повечето ендокринно-въздействащи субстанции няма валидирани аналитични методи за измерването им, но са налице научни и лабораторни подходи за доказването им.Освен човешката популация, ЕД нанасят щети на екосистемите, животинските и растителните видове от дивата природа. Любопитно е, че повишената честота на заболявания и ендокринни нарушения у хора кореспондира с тази в дивата природа – животните, обитаващи съседни на човека ареали страдат по-често от метаболитни нарушения и затлъстяване.
През последните 30 години наднорменото тегло и затлъстяването отбелязват епидемичен характер – феномен, който едва ли може да се обясни само с промените в начина на живот и храненето; би трябвало да се търсят и други причини и фактори и сред тях безспорно са ендокринните дисруптори и по-специално ендокринно дисруптивните обезогени. В тази насока потенциални ефекти като обзезогени са установени за диетилстибестрола (DES), бисфенол А, фталатите и други. Първите два се свързват с естрогенните рецептори, докато фталатите активират пероксизом пролифератор-активируемите нуклеарни рецептори (PPARγ), които функционират като транскрипционни фактори и играят ключова роля в процесите на клетъчно диференциране, в метаболизма на липидите, белтъците, въглехидратите и туморогенезата. При експерементални животни са открити убедителни доказателства за обезогенния им ефект, докато при хора данните са противоречиви.
В обобщен вид на таблица 1 са представени заболяванията, в чиято етиопатогенеза токсичната роля на ЕД се счита за доказана експериментално и в клинични проучвания.
Таблица. 1 Най-чести заболявания, свързвани с употребата на ендокринни дисруптори, за които има експериментални и клинични доказателства |
Репродуктивни/ендокринни - Карцином на гърдата/простатата - Ендометриоза - Синдром на яйчникова поликистоза - Инфертилитет - Нарушения в пубертетното развитие и генитални малформации - Диабет/метаболитен синдром/затлъстяване - Тиреоидни дисфункции Имунни/автоимунни - Предразположение към инфекции - Автоимунни заболявания Сърдечни и белодробни - Астма - Сърдечни заболявания/хипертония - Мозъчен инсулт Неврологични - Болест на Alzheimer - Болест на Parkinson - Нарушения в паметта, вниманието, аутизъм |
Профилактични мерки и предпазни действия
Тъй като настоящата публикация има за цел да запознае лекарите не само с потенциалните вредни ефекти на ЕД, но и с предпазните действия които трябва да се предприемат, на таблица 2 посочваме експертни указания и насоки, които биха били практически полезни.
Таблица 2. Препоръки за клиничната практика
Създаване на програми за ранно откриване на карциномите на тестиса в процеса на лечебно проследяване на инфертилните мъже с ниско спермално качество |
Търсене на причинно-следствена връзка между началото на репродуктивните нарушения и рисковете, произтичащи от излагането на вредни фактори (ендокринни дисруптори) от околната среда |
„Епидемиологично” мислене за пациентите означава, че трябва да се съобразяваме с възможното влияние на ЕД в дадени области или обществени групи, при които преобладават репродуктивни или други нарушения и има вероятност да бъдат свързани с ЕД |
Лекарите трябва да разясняват на пациентите какво е вредното въздействие на ЕД и да се придържат към превантивния принцип за запазване на тяхното репродуктивно здраве и това на следващите поколения |
Професионалистите, имащи отношение към здравеопазването – лекари, сестри, фармацевти, нутриционисти и други, трябва да бъдат запознати с източниците и ефектите на вредните химични фактори от околната среда и въздействие им през интраутеринния и последващите периоди от живота |
Горните групи професионалисти трябва да имат достъп до актуалната здравна информация относно ЕД, която да разясняват на пациентите с профилактична цел. |
Лекарите трябва да познават потенциалните рискове, произлизащи от експонацията с ЕД, което би спомогнало да се търсят доказателства за въздействието им – например, у деца с изявяви на преждевременно телархе* или пубертет * телархе- времето, когато настъпва началото на развитие на гърдите у момичета
|
В заключение, медицинското и обществено значение на проблемите с ендокринните дисруптори е транснационално и глобално и поради това са необходими обединени усилия на научно-медицинските и обществено-политическите организации за утвърждаване на превантивни и регулаторни мерки.
Използвана литература
1. Dekant W, Colnot T. Endocrine effects of chemicals: aspects of hazard identification and human health risk assessment. Toxicol Lett 2013 223:280-286.
2. Diamanti-Kandarakis E, Bourguignon JP, Giudice LC еt al. Endocrine-disrupting chemicals: an Endocrine Society scientific statement. Endocr Rev 2009 30:293-342.
3. Guerrero-Bosagna CM, Skinner MK.Environmental epigenetics and phytoestrogen/phytochemical exposures. J Steroid Biochem Mol Biol 2014 139:270-276.
4. Karoutsou E, Polymeris A. Environmental endocrine disruptors and obesity. Endocr Regul 2012 46:37-46.
5. Kortenkamp A, Martin O, Faust M et al. State of the art assessment of endocrine disrupters (Final Report 2011), European Commission, DG Environment.
6. Macon MB, Fenton SE. Endocrine disruptors and the breast: early life effects and later life disease. J Mammary Gland Biol Neoplasia 2013 18:43-61.
7. Meeker JD. Exposure to environmental endocrine disruptors and child development. Arch Pediatr Adolesc Med 2012 166:952-958.
8. Rochester JR. Bisphenol A and human health: a review of the literature. Reprod Toxicol 2013 42:132-155.
9. Soto AM, Sonnenschein C. Environmental causes of cancer: endocrine disruptors as carcinogens. Nat Rev Endocrinol 2010 6:363-370.
10. Vandenberg LN, Maffini MV, Sonnenschein C. Bisphenol-A and the great divide: a review of controversies in the field of endocrine disruption. Endocr Rev 2009 1:75-195.
Коментари