Экогенетика.
Экология мәселесіндегі қоғамдық назар кенеттен пайда болады, Ю. Одумның қозғалысты «қоршаған ортаның мәселесіне жалпылық қамқорлық» деп атағаны 60-жылдардың ортасында атала бастады.
Ғылыми техникалық революция көрінісінде адамзат бірінші рет өзінің ұзақ эволюциясында барлық планета масштабында үлкен қысыммен барлық тіршілікке, сонымен қатар адамдармен қақтығысты, химиялық, физикалық, биологиялық табиғатымен зиян тигізеді.
Барлық жерге тараған (атмосфера, су, топырақ) адамдардың денсаулығына әсер етеді.
Факторлар жиынтығымен және факторлар зияндығымен дәлелдейтін жүйені құрастыруын қажет етеді.
ЭКОГЕНЕТИКА – ecogenetics
Экогенетика – адам организмінің сыртқы ортадағы әртүрлі агентеріне реакциясындағы генетикалық факторлар ролін зерттейтін адам генетикасының бөлігі (көбінесе химиялық заттарға).
Экогенетика объектісінің классикалық мысалы болып – глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа жетіспеушілігімен сипатталатын патологияның дамуына бұршақтардың (бобы) әсері болып табылады (азық-түлік ретінде).
Экогенетика бөлігі болып факмакогенетика саналады. Экогенетика концепциясын Г. Брюэр 1971 жылы ұзынған.
Экогенетика – детоксикацияға жауап беретін ген (ағзадан зиянды заттардың шығарылуы құрамында темекі түтіні, т.б.), екі формада болады – белсенді және белсенді емес. 48% жуық адамдарда ол белсенді емес – оларға темекі шегу өте зиян. Бірақ бұл адамдар антиоксиданттарды жақсы сіңіреді – витамин С, А, Е т.б., олар геннің белсенді еместігін орнын басады. Детоксикация геннің максималды белсенділігі, тәжірибеде антиоксидантты қажет етпейді: оларда сыртқы факторлардан қатерлі ісіктің пайда болу мүмкіндігі минималды.
Экогенетика ғылымының мақсаты – экология болып табылады.
«Экология» термині (гректің «ойкос» – үй, «логос» – ілім, ғылым), 1866 жылы неміс биологы Эрнст Геккельмен ұсынылды. Гипократ, Аристотель және басқа ежелгі грек философтарының және «биологиялық жаңа туу ХVIII – XIX ғғ» ұлы ғалымдардың еңбектерінде экологиялық сипат жатыр. Сонымен қатар ұмытылған ғалым В.М.Флоренский жұмысы «Усовершенствование и вырождение человеческого рода» (1865), бұл жұмыста осы уақытқа дейін қоршаған орта факторларының адамның өзгеруіне, тұқым қуалаушылығына әсер етуі туралы айтылып, оқылады. Э. Геккель кезінен экология ғылым ретінде анықталғаны өзгермеген және ғылым барлық организмдердің және функционалды процестердің «табиғи үйде» тұратының қамтиды. Бұл ғылымда организм мен қоршаған орта арасындағы байланысына ерекше жауап аударылады.
Қазіргі уақыттағы (жетілген) экология өмір ұйымы деңгейінің концепциясынан анықталады, олар өзіндік биологиялық спектр құрайды. Әр деңгейде (біріккен қоғам, популяция, ағза, мүше, жасуша, ген) нәтижесінде қоршаған физикалық ортада (энергия және зат) функционалды жүйе пайда болады (генетикалық, жасушалық, мүшелік, ағзалық жүйесы, популяциялы және экожүйелі). Экология спектрдың оң бөлігіндегі жүйелердің зерттейді. Бірақ сол жақты спектр экологиялық ғылымда қай орында тұрады, гендер және генетикалық жүйе? деген сұрақ туындайды. Осы кезде Н.В.Тимофеева-Ресовскойды еске алған жөн, ол «экология» терминін жақтары қоймаған, ал Э.Геккель оны жеңіл оймен ғылымды «бәрі туралы және тағы бір зат туралы» еңгізді деп ойлады. Бірақ егер қазіргі уақыттағы экологияның барлық функционалдық процестерді қамтуының жалпы тенденциясымен жүретін болса, адам ағзасының генетикалық реакциясымен генетикалық жүйесі қоршаған орта факторларына экологияның назарында болу керек. Генетикалық салалардың зерттеуде осылар басты орын алады – экологиялық генетика (экогенетика).
ЭКОГЕНЕТИКА КОНЦЕПЦИЯСЫ
1971 жылы Брюэр дәрілік препаратарға сезімталдықтың түрлі мысалдарын анықтай отырып реакциялардың ұқсастығын, дәріден басқа орта факторларының ұқсастығын анықтады. Осылай бір терминде тұқым-қуалаушылық пен экологияның экогенетика байланысы анықталды.
Экогенетиканың жұмысшы гипотезасы биохимиялық ерекшеліктер (биохимиялық даралық) организмның кез-келген сыртқы әсерлерге реакциясының сипатын анықтайтынын тұжырымдаған.
50 жылдарда спецификалық ферменттердің белсенділігінен өзгерген патологиялық реакция факторлары жиналған.
Соғыс кезінде Кореяда (1950-1952) барлық Америка солдаттары малярияға қарсы примахин препаратымен алдын алу шара ретінде емдік курс қабылдаған. 10% қара нәсілді солдаттар және 1-2% ақ нәсілді солдаттарда 1000 ішінде тамырлы гемолитикалық реакция дамыған. Ертерек ұқсас реакциялар қара нәсілді науқастарды сульфаниламидтермен емдеген кезде байқалған.
Сонымен қатар Сардини тұрғындарының бұршаққа (конские бобы) реакция байқалған. Басында бұл айғақты иммунды механизм әсері деп түсіндірмек болды. Бірақ нәтижесінде лимитті фактор Г-6-ФДГ жетіспеушілігі және осы ферменттің жетіспеушілігімен байланысты гемолиз болып табылады.
Кейін осы дәрілер тобына реакцияның тағы бір ерекшелігі табылды. Гемолиз көбінесе еркектерде көп кездеседі, әйелдерге қарағанда. Қосымша зерттеулер қажет болды. Басында эритроциттегі глутанион деңгейін қисық бөлінуін зерттеді.
Афроамерикандықтарда айқын байқалатын бимодалды сипаты бар қисық бөлімділері табылды, бірақ популяцияның маңызды бөлігінде глутанион деңгейін төмен болды. Афроамериканды әйелдердің тобында қисық солға қарай ығысқан, ал глутанион деңгейі аз науқастарда, еркектерге қарағанда аздау. Осыдан қорытынды шығарылдыз, бұл белгі V хромасомамен байланысқан. Келесі жұмыстар туыстарының анализімен, гениологиялық берілгендермен байланысты болды. Зерттеген кезде адам популяциясында бірнеше сирек кездесетін Г-6-ФДГ типтері табылған, олар бір-бірінен ферменттің белсенділігімен, электрофоретикалық қозғалғыштығымен әртүрлі буфермен жүйеде, белсенді ферменттердің рН тәуелділігімен, термотұрақтылығымен, т.б. ерекшеленеді. Қазіргі уақытта Г-6-ФДГ-ның 300 вариантын бөледі. Генетикалық анализді ДНҚ деңгейіне ауыстырғанда Г-6-ФДГ генінде мутацияның үлкен көлемі байқалды (Х хромасомасында орналасқан). Бұл мутациялар үзілмейтін фенотиптер топтарын түзеді.
Берілген мысалдың көрінісі экогенетиканың концептуалды жағдайымен түсіндіріледі.
Олардың бастысы: полиморфизм (ДНҚ деңгейіндегі биохимиялық) генетикалық субстрат болып табылады. Онда ауруға сезімталдық пен тұрақтылық, дәрілік терапияның әффектілігінен құрылады. Тек мутациялық бір бөлігі жеке локуста аурудың дамуына келесі ауру сезіледі реакциясына әкеледі.
Осыған дейін сыртқы орта реакциясына біркелкі емес реакцияның моногенді сипаты ретінде айтылады.
Осы топқа экопатологиялық реакцияның туыстарда кездесетін жағдайларға болжам бола алады. Сонымен қатар, қазіргі уақытта адам хромасомасының генетикалық картасында гендердің локусы белгіленген.
Патологиялық реакцияның моногенді сипаты экогенетикалық жауапты қадағалайтын полигенді деңгейлермен бірге болады. Бұл жағдайларда экологиялық факторларға реакциясында көптеген гендердің қатысуын дәлелдеуі сәйкестендіруде құрылады.
Экогенетика мәселесін 3 аспектіде қарастырайық: фармакогенетика, табиғи-климатты тұрмыстың факторға патологиялық реакциялар, кәсіби зияндар, мутогенездің экогенетикалық аспектісі.
ФАРМАКОГЕНЕТИКА
Фармакогенетика – бұл клиникалық фармакологияның бөлігі, генетикалық факторлардан дәрілік заттардың, токсикалық эффектісі және емдік тәуелділігін зерттейді. Дәрі қабылдағанда бірдей дозада берсе науқастарда сезімталдық байқалатыны әр дәрігерге белгілі.
Дәрілік заттардың көп бөлігі бауырда метоболизацияланады және оларға 3-10 ретті индивидуалды өзгергіштік көрсетіледі. Осы өзгергіштікті анықтайтын себептердің бірі – фермент белсенділігіндегі генетикалық детерминация, дәрілік заттарды метализациялайды.
Дәрілік заттардың метаболизмге белсенділігі 10 шақты рет өзгерген жағдайда, 2 немесе 3 максимумы болады (би немесе тримодалды бөліну), яғни дәрі метаболизмінің полиморфизмі. Бөлінудің бимодальділігі фенотип популяциясындағы дәрілік заттарды тез және баяу метаболизмдерін дәлелдейді.
Қазіргі уақытта препараттардың стандартты дозасын еңгізгенде көптеген аномалиялы реакция байқалған. Көбінесе ацетилдеудің полиморфизмі және қышқылдататын полиморфизмі маңыздарын алады.
Ацетилдеу полиморфизмі туберкулезге қарсы изониазид препаратын зерттегенде анықталады, тез ацетиляторларда жәй ацетиляторларға қарағанда 2 есе тез. Кейін фенотиптерінде новокаинамидтің, апрессиннің, кофеиннің, сульфаниламидті препараттардың ацетилденуі бұзылғанын байқаған.
Науқас фенотипі ацетиляторы мен осы препараттары кері әсерлерінің арасындағы тікелей байланыс орнатылған.
Иониазидтің баяу метаболизмі бар науқастар арасында перифериялық жүйке жүйесінің зақымдалуы БМ-ға қарағанда 7 есе жоғары. БМ – ММ фенотипінің популяция аралық түрлері бар. Еуропалық популяцияда баяу ацетилятор бөлігі 59%, ал афроамерикандықтарда – 55% жуық, монголоидты – 10-22%.
Спортеин – дебризохинде типтің қышқылдық полиморфизмі гипотензивті препараттардың – дебрихозин және антиаритмиялық – спортииннің биотрансформациясының полиморфизмін зерттеген кезде табылды. Осы екі препараттың метаболизмі цитохром Р-450 (цитохром Р-45011Д6) отбасы изоферментінің қатысуымен жүреді. Осы изофермент 30 дәрілік заттардың метаболизмдеріне қатысады, олардың ішінде трициклды антидепрессанттар (амитриптилин, имипромин, бета-адреноблокаторлары (пропранол), антиаритмиялық дәрі-дәрмектер (пропафенон), нейролептиктер (тиоридазин), фенамин т.б.). ММ спартеин-дебризофенамин фенотипінің адам популяциясында таралуы нашар зерттелген. Алайда монголоидты және афроамерикандық популяцияда сирек кездеседі.
Науқастың метаболитті фенотипінің ақпараты емдеудің эффектілігіне, препараттарға кері әсерін болжамдауға маңызы бар.
ҚОРШАҒАН ОРТА ФАКТОРЛАРЫНА ЭКОГЕНЕТИКАНЫҢ ПАТОЛОГИЯЛЫҚ РЕАКЦИЯСЫ
Индивидтердің дәріге дифференциалды сезімталдығы экогенетикалық патологиялық реакцияның аз бөлігі ғана болады. Олардың көп бөлігі басқа қоршаған орта факторларымен анықталады: табиғи климатты шарттар, кәсіби тұрмыстық зиян, азық-түліктер.
Ерте көрсеткіштерде көрсетілгендей, геномды зерттеумен молекулярлы генетикалық технологиясы адам хромасомасында осы гендерді идентификациялайды және олардың тасымалдаушыларды анықтайтын арнайы тесттер ұсынған. Тестілеу келесі түрде болады: егер ген анық болса, онда белгілерді белгімен белгілейді; (флуоресцентті немесе радиоактивті) және лабораториялық жағдайларда зерттелінетін науқастың анологиялық ДНҚ фрагментін анықтауға қолданған. Бұл жағдайда фрагментті (ген) ДНҚ зонд деп атайды (немесе генетикалық маркер). Сонымен қатар зерттелетін индивидта кез келген мүше белгімен ДНҚ бөлінеді, осы ДНҚ-ны арнайы ферменттермен ерітеді. Содан соң әртүрлі әдістерді қолданып, белгілі генді гибридизациялайды.
МУТАГЕНЕЗДІҢ ЭКОГЕНЕТИКАЛЫҚ АСПЕКТІЛЕРІ
Барлық тірі затқа тұқым қуалайтын өзгергіштік қасиет тән. Оның екі негізгі формасы бар: рекомбинациялы, шағыстыру нәтижесінде болады және мутациялы, гибридизациямен байланыспаған, тірі ағзаның қоршаған орта факторларымен байланыс нәтижесі болып табылады.
«Мутация» термині өткен ғасырдың соңында голланд ботанигі және эволюционисті Г. де Фриз ұсынған, өсімдіктің жаңа түрлерін еңгізген. Рекомбинациялық және мутациялық процесс басты фактор болып табылады, олар эволюцияның барлық негізінде популяцияның тұқым қуалау полиморфизмін құрайды.
Өткен уақытта және осы уақытта адамзат нағыз мутогенді әсерге түседі – әсердің ионды сәулеленуі, космосты сәулелену, вирусты орта. Зиянданған орта эрасы жасанды мутогендермен зияндануы 500 мың жыл бұрын басталған, алғашқы қауым өт тапқан кезде – тағам пиролизі бірінші жасанды мутогендердің пайда болуына әкеледі. Бүгінгі уақытта қоршаған ортада жаңа химиялық байланыстардың өсуін қадағалау керек; адам тұрғылықты жеріне 4,5 млн-ға жуық жасанды синтезделген химиялық байланыстар еңген. Табиғи сәулелену цивилизация сәулеленуі көрінісінде жаңа сәулелену көзі табылған, медицинада қолданылады, ядерлі технологияда қолданылады және т.б. Осы айтылған компоненттердің мутогенді әсері бар, олардың қысымы адамдарға, тіршілікке катастрофиялық жоғарылаған.
Мутационды қысымның адамзаттық популяцияға жоғарылау қаупін шыныменде түсіне отырып, және де ол тұқым қуалаушылыққа, туа пайда болған даму ақауларының, ісіктік аурулардың жиілігінің динамикасында көрсетуі мүмкін бола тұра, тәжірибеде мутационды процестерді зерттеу барысында, сонымен қатар клиникалық бақылаулардың талдамалары кезінде анықталған кейбір маңызды факторлардың маңынан өтпей кетпеу мүмкін емес. Ең алдымен бөлек гендердің мутациясының төменгі жиіліктері анықталған; бір ағзадағы әртүрлі гендердің мутацияларының жиіліктерінің айырмашылығы; ісікті немесе тұқым қуалаушылық аурумен туылған балаларда пайда болған бірдей жағдайда әртүрлі индивидтер мутацияның түрлі жиілігін береді; Бұл бақылаулар мына гипотезаны жақтайды: соңғы патологиялық эффект тек қана мутогенді әсердің арнайылығына ғана байланысты емес, сонымен қатар ағзаның метаболизмінің генотипті ерекшелігіне де байланысты болып келеді (бөлек жасушалардың). Бөлек мутогендерге түрлі индивидуалды сезімталдылықтың механизмдерін түсіну жолында ғана мутогенездің экогенетикалық аспектілерден тұратындаға анық болған секілді.
Шындығында, мутациондық процестің нәтижесін анықтайтын көптеген факторлық ХХ ғасырдың басында зерттеу тақырыбы болып табылатын. Мутогенезд сыртқы орта факторларының ролі үш түрлі: олардың кейбіреулері мутаген болып қызмет атқара алады, сөйтіп дискретті генетикалық өзгергіштікті тудырады; ал басқалары физиологиялық және биохимиялық процестердің тұрақтылығына әсер етуі мүмкін, дисбаланс тудырып, эндогенді мутогенді фонды жоғарылатады; ортаға жағдай жасауы мүмкін, сөйтіп жасушаның функционалды жағдайын анықтайды, бір гендерді белсендіріп және басқа гендерді бәсеңдетеді, олардың табиғаты әртүрлі мутагендердің әсерінің сезімталдылығын анықтайды. Сонымен қатар біріншілікті зақымдалған ДНҚ – ны қалпына келтіретін ДНҚ репарациясының ферменттерінің бар екенін ұмытпауымыз керек. Тек қана ДНҚ репарация жүйесінің жұмысы бұзылған жағдайда ғана нағыз мутацияға айналады.
Мутационды процесті қараудың экогенетикалық ресурсы маңызды болып табылады, өйткені кейбір мутагенді ортаға жоғары сезімталдығы бар адамдарды анықтаған кезінде маңызды, зиянды өндірістік факторлардағы іс-әрекетпен байланысты индивидтердің қауіпсіздігінің биологиялық көрінісін анықтау үшін мүмкіндік береді.
ҚОРЫТЫНДЫ
Қорыта келе, жоғарыда қарастырылған, адамның денсаулығының проблемасымен байланысты экогенетиканың үш аспектісі (фармакогенетика, экопатологиялық реакция және мутагенді әсер ету) экогендік принципке сәйкес емес, бұрыннан анық, тәжірибеде қолданылатын мысалдар айтылып келеді, олар: ауруды емдеу емес, науқасты емдеу болып табылады. Ол тек қана ауырып қалған науқас үшін дұрыс шешім емес, сонымен қатар дені сау адамдардың арасында алдын алу шараларын жүргізу және ұйымдастыру үшін де өте маңызды. Популяция деңгейінде алдын алу шараларын ұйымдастыру мүмкіншілігіне байланысты, кең мағынада оны салауатты өмір салты десе де болады, сөйтіп әр индивидтің генотипінің күштілігі алдын алу шараларында ұсынылады. Осыған байланысты алдын алу медицинасы толық популяция үшін бағытталмайды, оның бағыты айналадағы ортаның спецификалық факторларының бөлек гендеріне, аномальді реакцияларына бейімділік маркерлері, маркерлі профилдер, генетикалық ансамблдері болып табылады. Осыған байланысты экогенетиканың негізгі мақсаты туындайды – осындай ұсыныстарды өндіру үшін ғылыми негіз құрылуы тиіс, ауру теориясынан денсаулықты сақтау теориясына трансформациялану жолдарын табу.
Экогенетика концепциясы алғашқы рет 1971 жылы Брюэрмен ұсынылған, ол фармакогенетиканың нәтижесінде пайда болған. Дәрілік заттар айналадағы ортаның химиялық факторының кішкене ғана бөлігін құрайды, сөйтіп олар адамзаттық қоғамға өз әсерін тигізіп отыр. Одан басқа генетикалық бейімділігі бар адамдарға потенциалды әсер ететін көптеген басқа токсикалық заттар бар екені анық. Экогенетика дәрі-дәрмектерге әртүрлі генетикалық реакцияларды тудыратын фармакогенетиканың орталық концепциясын кеңейтеді. Егіздік әдісте негізделген зерттеулер болғандықтан, дәрілік заттардың метаболизмі генетикалық бақылаудан өтеді екен, кез-келген химиялық агент генетикалық тұрғыдан бақыланады екен деген тұжырым жасауға болады екен. Адамның экогенетикасы ортаның әртүрлі агенттерінің адамзаттың ағзасына әсер ету реакциясын зерттейді. Оны міндетіне сыртқы ортаның қауіпті агенттерінің әсеріне әр адамның түрлі сезімталдығын түсіндіру болып табылады, сонымен қатар айналадағы ортаға бейімделудің индивидуалды ерекшелігін зерттеу болып табылады. Фармакогенетиканың жұмысшы гипотезасы мынадай, ағзаның биохимиялық ерекшелігі сыртқы агенттің реакциясының көрінісін анықтайды, әсіресе егер ол адамдарда әртүрлі реакция тудыратыны анық болған жағдайда. Фармакогенетиканың қарастырған құбылыстары секілді, кейбір экогенетиканың реакциялары сирек мутантты гендердің әсер етуін анықтайды, сөйтіп кенет аномалды жауапты немесе идиосинкразияны анықтайды. Реакцияеың әртүрлі болуының себебі полиморфизм де болуы мүмкін. Жиі экогенетикалық реакциялар бірнеше гендермен анықталады. Кейбір жауапты реакциялар аз адамдарда кездеседі, олар өздерінің генетикалық статустары бойынша бөліну, таратылудан айқын ауытқиды.
