NARAŻENIE NA SUBSTANCJE O DZIAŁANIU KANCEROGENNYM BIOMARKERY NARAŻENIA

NARAŻENIE NA SUBSTANCJE O DZIAŁANIU KANCEROGENNYM BIOMARKERY NARAŻENIA Dr Danuta Mielżyńska Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego, Sosnowiec WSTĘP Toksyczne związki chemiczne obecne w środowisku wywołują wiele szkodliwych skutków zdrowotnych, spośród których najważniejsze, zarówno dla jednostki jak i całego społeczeństwa, są nowotwory i mutacje w komórkach rozrodczych. Narażenie na czynniki rakotwórcze występuje nie tylko w miejscu pracy, ale jest związane także z poszczególnymi elementami środowiska naturalnego (powietrze, woda, gleba), ze stylem życia, czyli paleniem tytoniu, piciem alkoholu, zażywaniem lekarstw, stosowaniem kosmetyków czy środków czystości. Szacuje się, że czynniki środowiskowe są odpowiedzialne za około 60% nowotworów, a czynniki genetyczne za 5 do 10% tych przypadków. Znaczna liczba związków kancerogennych, tj. związków o udowodnionym działaniu rakotwórczym w odniesieniu do zwierząt lub ludzi, jest stale wykrywana w różnych elementach naszego środowiska. Rakotwórcze związki chemiczne nie różnią się właściwościami od innych ksenobiotyków. Większość z nich w pewnym zakresie wykazuje w działaniu zależność dawka-odpowiedź, ulega przemianom w środowisku i biotransformacji w organizmie, daje interakcje z innymi ksenobiotykami. Według hipotezy opisującej mechanizmy kancerogenezy chemicznej, związki rakotwórcze dzieli się na: 1. genotoksyczne, czyli takie, które bezpośrednio reagują z kwasem deoksyrybonukleinowym (DNA), w tym: działające bezpośrednio; działające pośrednio, czyli dopiero po aktywacji (tzw. prokancerogeny). 2. epigenetyczne, czyli takie, które nie wiążą się bezpośrednio z DNA, ale działają na komórki zmienione lub uwrażliwione przez związki genotoksyczne. Czasem mogą one działać pośrednio genotoksycznie, np. powodując zaburzenia syntezy DNA. Wśród nich wyróżniamy: kokancerogeny związki zwiększające działanie związków rakotwórczych; promotory związki, które mogą spowodować rozwój nowotworu na etapie promocji; oraz związki cytotoksyczne, hepatotoksyczne, immunosupresyjne czy modyfikatory działania hormonów. 69

OCENA NARAŻENIA NA CZYNNIKI RAKOTWÓRCZE Ocena szkodliwych czynników, w tym także o właściwościach rakotwórczych, zarówno w miejscu pracy jak i środowisku naturalnym, dokonywana jest jedynie przez pomiar wybranych substancji wskaźnikowych w trzech zasadniczych elementach, tj. powietrzu, wodzie i glebie, rzadziej w żywności. Zgodnie z Zarządzeniem Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa [1998], w powietrzu atmosferycznym powinno się monitorować stężenia 172 związków chemicznych, wśród których udokumentowane działanie rakotwórcze posiada 28 substancji, a teratogenne pięć. Na terenie województwa śląskiego rutynowo badane są poziomy 6 związków uszkadzających ludzkie DNA; formaldehydu, benzo(a)pirenu, chromu, kadmu, niklu oraz ołowiu. Rozporządzenie Ministra Zdrowia [2000] przewiduje monitorowanie w wodzie do picia 68 substancji chemicznych, spośród których 21 wykazuje działanie rakotwórcze, a dwie - teratogenne. W praktyce wykonywane są głównie badania skrócone, które obejmują oznaczanie cech organoleptycznych wody, wskaźników bakteriologicznych i wybranych wskaźników chemicznych (zawartości wolnego chloru, żelaza, manganu, chlorków, azotanów, azotynów itd.). Takie substancje, jak metale ciężkie, benzo(a)piren, chloroform oraz pestycydy są oznaczane tylko w ramach tzw. pełnych badań sanitarnych, przeprowadzanych na ujęciach obsługujących powyżej 300 tysięcy osób, cztery razy w roku. Klasyfikację związków chemicznych na rakotwórcze oraz teratogenne przeprowadzono w oparciu o Dziennik Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej, Załącznik do nr 105, poz. 671 z dnia 10 września 1997 roku: Objęcie rutynowym monitoringiem wszystkich normowanych związków, w tym także rakotwórczych, zarówno w powietrzu, jak i w wodzie do picia jest niemożliwe zarówno ze względów technicznych jak i ekonomicznych. W związku z tym obecnie proponuje się przyjęcie innej filozofii odnośnie rutynowego monitorowania związków rakotwórczych i/lub teratogennych w wybranych elementach środowiska. Oparta jest ona na fakcie uniwersalności DNA jako materiału genetycznego prawie wszystkich organizmów żywych oraz na zdolności do wywoływania mutacji przez większość związków. Pozwala to na wykrywanie właściwości mutagennych związków chemicznych i ich mieszanin dzięki zastosowaniu różnych systemów badawczych, np. bakterii, drożdży, owadów, czy kultur komórek ssaków, a następnie ekstrapolowanie otrzymanych wyników na organizm człowieka. W badaniach tych kluczową pozycję zajmują bakteryjne testy krótkoterminowe in vitro. Testem bakteryjnym o najszerszym zastosowaniu, odznaczającym się znaczną czułością, jest test Salmonella opracowany przez Amesa i współpracowników [1973, 1975]. W przyszłości cały monitoring środowiska można będzie prowadzić głównie w oparciu o badanie aktywności biologicznej poszczególnych elementów, tzn. właściwości mutagennych w odniesieniu do wybranych organizmów testowych w krótkoterminowych badaniach in vitro, a analizy chemiczne włączać jedynie w przypadku wystąpienia rzeczywistych zagrożeń związkami genotoksycznymi. W tak skonstruowanym systemie musimy dodatkowo badać takie substancje rakotwórcze, których na razie nie umiemy wykrywać testami krótkoterminowymi, np. benzen czy metale ciężkie. MONITORING BIOLOGICZNY Coraz powszechniejszy jest pogląd, że ocena narażenia poszczególnych ludzi oraz skutków zdrowotnych, jakie to narażenie u nich powoduje, jest ważniejsza od pomiaru stopnia 70

zanieczyszczenia środowiska. Miernikiem, umożliwiającym ocenę zagrożenia człowieka związaną z obecnością czynników szkodliwych w środowisku, jest analiza jego tkanek lub płynów ustrojowych prowadząca do wykrycia w nich egzogennych substancji chemicznych, ich metabolitów, zmienionych poziomów enzymów oraz innych substancji biochemicznych związanych z interakcją szkodliwych związków chemicznych z naszym systemem biologicznym. Analizy te nazywamy biomarkerami lub markerami biologicznymi. Najlepiej sformułowane pojęcie biomarkera znajduje się w monografii Kryteria Zdrowotne Środowiska [1993] opracowanej przez Grupę Roboczą WHO. Jest ono także zbliżone do terminu użytego w raporcie US National Academy of Sciences z 1989 roku. Według tej definicji biomarkerem jest każdy pomiar interakcji zachodzącej w systemach biologicznych z potencjalnymi zagrożeniami, mogącymi mieć charakter chemiczny, fizyczny lub biologiczny. Mierzona odpowiedź organizmu wywołana tą interakcją może mieć charakter funkcjonalny, fizjologiczny, biochemiczny na poziomie komórkowym lub molekularny na poziomie sub-komórkowym. Biomarkery stanowią konkretne ogniwa tzw. sekwencji wydarzeń zapoczątkowanej ekspozycją na czynniki szkodliwe, a zakończonej skutkiem zdrowotnym, czyli konkretną chorobą (Ryc. 1). Podstawą stosowania biomarkerów jest istotna zależność między stężeniem substancji szkodliwych (lub ich metabolitów oraz związanych z tym zmian) w narządach krytycznych (tj. wątrobie, nerkach, sercu, mózgu), a stężeniem trucizn i ich metabolitów (lub zaburzeń w procesach biochemicznych) w mediach wskaźnikowych (tj. krwi, moczu). 71

EKSPOZYCJA ZEW N ÊTRZN A DAW KA W EW N ÊTRZN A DAW KA BIOLOGICZNIE SKUTECZNA W CZESNE SKUTKI BIOLOGICZNE CHOROBA Ryc. 1. Sekwencja wydarzeń między narażeniem na czynniki rakotwórcze, a wystąpieniem choroby nowotworowej. W zależności od tego, jakie procesy wymienionej sekwencji wydarzeń są określane przy użyciu biomarkerów, klasyfikuje się je jako biomarkery ekspozycji, skutków oraz wrażliwości. 6 Biomarkery ekspozycji są to obecne wewnątrz organizmu mierzalne egzogenne substancje lub ich metabolity lub też produkty interakcji między czynnikiem szkodliwym i docelowymi komórkami lub cząsteczkami. 6 Biomarkery skutków to mierzalne biochemiczne, fizjologiczne, behawioralne i inne zmiany zachodzące wewnątrz organizmu, które - w zależności od wielkości - mogą być rozpoznawane jako łączące się z już obecnymi lub mogącymi się pojawić później zaburzeniami zdrowotnymi i chorobami. 6 Biomarkery wrażliwości są wskaźnikami wrodzonej lub nabytej zdolności organizmu do odpowiedzi wywołanej ekspozycją na specyficzny czynnik szkodliwy. BIOMARKERY EKSPOZYCJI Biomarkery ekspozycji dzielimy na dwa rodzaje, tj. biomarkery dawki wewnętrznej oraz dawki biologicznie skutecznej. Termin dawka wewnętrzna określa ilość substancji, która wnika do organizmu w wyniku przyjmowania pokarmu, inhalacji, absorpcji poprzez skórę, itd. Pomiary dawki wewnętrznej związku rakotwórczego oparte na badaniu w tkankach stężenia formy wyjściowej są tylko wtedy prawidłowe, jeżeli dany związek nie ulega przemianom metabolicznym. Czasem stosuje się tę metodę, jeżeli narażenie jest na bardzo niskim poziomie i powstają małe 72

ilości metabolitów. W przypadku, kiedy prokancerogen wymaga metabolicznej aktywacji do ostatecznego kancerogenu, należy badać poziom jego metabolitów. Trzeba również pamiętać, że procesy metaboliczne prowadzące do detoksykacji i wydalania mogą łagodzić lub odwracać efekt narażenia na czynniki rakotwórcze. Odmiennie, niż w przypadku promieniowania jonizującego, którego penetracja w komórce jest regulowana przewidywalnymi prawami fizyki, biochemiczne reguły, według których można by przewidzieć metaboliczną aktywację lub detoksykację nie zostały do tej pory sformułowane. W Tabeli I. przedstawiono kilka przykładów biomarkerów dawki wewnętrznej. Szybki rozwój nowoczesnych metod analitycznych spowodował, że możliwe jest wykrywanie bardzo niskich stężeń różnorodnych związków chemicznych. Oprócz stosowanych rutynowo krwi i moczu, do analizy można używać także inne media biologiczne, np. mleko matek karmiących, płyn nasienny mężczyzn czy tkankę pobraną przy pomocy biopsji. Niektóre z wymienionych biomarkerów są specyficzne, co oznacza, że określają narażenie na konkretny związek. Tabela I. Biomarkery ekspozycji - dawka wewnętrzna (przykłady) Substancja rakotwórcza Akrylonitryl Benzen Mieszaniny WWA Różne związki Substancja oznaczana Akrylonitryl w moczu Izotiocyjanina w moczu Fenol w moczu Benzen we krwi Benzen w wydychanym powietrzu 1-hydroksypiren w moczu Tioetery w moczu Kwas glukuronowy w moczu Efekt mutagenny w moczu Biomarkerami niespecyficznymi, czyli wskaźnikami narażenia na związki rakotwórcze o zróżnicowanej strukturze chemicznej jest, np. poziom tioeteru i kwasu glukuronowego w moczu, który wzrasta przy narażeniu na związki szkodliwe. Innym niespecyficznym biomarkerem narażenia populacji na szkodliwe związki chemiczne obecne w środowisku jest badanie właściwości mutagennych wydalin ludzi (głównie moczu). Metoda ta służy również do wykazania, że wchłonięte substancje są aktywowane do związków mutagennych, czyli potencjalnie rakotwórczych. Terminem dawka biologicznie skuteczna określa się tę ilość wchłoniętego ksenobiotyku, która faktycznie reaguje z takimi składnikami komórki jak białka czy kwasy nukleinowe, w tym DNA. Szczególnie przydatną metodą w określaniu dawki biologicznie efektywnej jest oznaczanie adduktów, jakie związki rakotwórcze (lub ich metabolity) tworzą z makrocząsteczkami komórkowymi, czyli białkami oraz DNA. U podstaw tej metody leży fakt, że większość związków rakotwórczych to związki elektrofilne lub ulegające transformacji do metabolitów o takich właściwościach. Elektrofilne związki rakotwórcze mogą wiązać się kowalencyjnie z miejscami nukleofilnymi w białkach lub DNA, tworząc odpowiednie addukty. Addukty łączące się z DNA pojawiają się bezpośrednio po ekspozycji. Uszkodzenia w DNA wywołane przez powstanie adduktu mają charakter przedmutacyjny i przeważnie są 73

rozpoznane oraz naprawione przez systemy reperacyjne. Jeżeli jednak addukty nie są usunięte z DNA, mogą zapoczątkować powstanie mutacji. Jako źródło DNA wykorzystuje się najczęściej komórki krwi, głównie limfocyty, czasem są to komórki złuszczone z płuc, pęcherza moczowego itd. oraz pochodzące z biopsji. Stwierdzono także przydatność wykrywania adduktów w albuminach z surowicy krwi, które są syntetyzowane w wątrobie, gdzie szereg związków rakotwórczych ulega przemianie w aktywne metabolity. Ponieważ należą one do białek o stosunkowo długim okresie półtrwania wynoszącym 20 24 dni, dlatego addukty w nich wykrywane służą jako biomarkery opóźnionej ekspozycji. Poziom adduktów w hemoglobinie jest kilkakrotnie niższy niż adduktów z DNA, ponieważ dla większości substancji genotoksycznych nie jest to cząstka docelowa i nie występują w niej procesy aktywacji metabolicznej. Jednak ze względu na stosunkowo wysoką trwałość cząstki hemoglobiny i jej nośnika, czyli krwinek czerwonych (około 120 dni) oraz brak systemów naprawczych, addukty hemoglobiny są wykorzystywane w monitorowaniu narażonych populacji głównie jako biomarker narażenia skumulowanego. BIOMARKERY SKUTKÓW Termin skutki biologiczne oznacza zmiany funkcjonalne lub strukturalne spowodowane działaniem związków rakotwórczych, które są uznawane za etap w procesie powstawania nowotworu albo przyjmuje się, że pozostają w ścisłym związku z tym procesem. W tabeli II. przedstawiono kilka przykładów markerów wczesnych skutków biologicznych u ludzi narażonych na czynniki rakotwórcze. Tabela II. Biomarkery wczesnych skutków biologicznych (przykłady) Rodzaj skutku Przykłady Tkanki Zmiany cytogenetyczne aberracje chromosomowe (AC) limfocyty krwi obwodowej mikrojądra (MN) wymiany chromatyd siostrzanych (SCE) komórki nabłonkowe z jamy ustnej, tkanki płucnej lub pęcherza moczowego Uszkodzenia łańcucha DNA pęknięcia jedno- lub dwuniciowe komórki uzyskane z biopsji lub (test kometkowy) operacji (tkanki docelowe) Mutacje punktowe Hemoglobina HPRT krwinki czerwone, limfocyty Protoonkogeny FMS, SRC, MOS, SIS DNA z limfocytów krwi obwodowej Geny supresorowe p53, RB1, NF1 Markery nowotworowe CA, CEA, TPA, AFP krew, surowica, Jedne z obserwowanych skutków to uszkodzenia chromosomów często nazywane aberracjami, obserwowane głównie w chromosomach limfocytów krwi obwodowej ludzi (CA). Biomarker ten jest bardzo czuły i specyficzny w odniesieniu do ekspozycji na promieniowanie jonizacyjne. Natomiast w przypadku rakotwórczych substancji organicznych, których większość ulega przemianom metabolicznym, wyniki uzyskiwane in vitro i in vivo są często nieporównywalne. Biomarkerem wczesnych skutków biologicznych jest także powstawanie mikrojąder w komórkach. Są one tworzone przez kondensację acentrycznych fragmentów chromosomów lub całych chromosomów, które zostały pozostawione w czasie wędrówki w anafazie. Obecność mikrojąder świadczy o istniejących wcześniej aberracjach chromosomowych. 74

Używając hybrydyzacji in situ oraz odpowiednich metod, możemy zbadać, czy mikrojądro zawiera cały chromosom czy tylko jego część (sondy centromerowe), a także wykryć, który z chromosomów został usunięty do mikrojądra (sondy malujące). Mniej pracochłonnym i bardziej czułym miernikiem uszkodzeń chromosomów jest częstość wymian chromatyd siostrzanych (SCE), badana także w limfocytach krwi obwodowej. Mechanizm genetyczny warunkujący powstawanie SCE nie jest dobrze poznany, wiadomo natomiast, że odwracalność zmian tego typu jest szybsza niż aberracji chromosomowych. Powoduje to, że wyniki badań w tych samych populacjach z zastosowaniem obu metod często się różnią. W wyniku działania substancji genotoksycznych powstają uszkodzenia DNA, które są usuwane w wyniku uruchomienia mechanizmu naprawy poprzez wycinanie, a jej pierwszym etapem jest fragmentacja nici DNA. Zjawisko to wykorzystuje się w metodzie zwanej testem kometkowym (comet assay), która pozwala na wizualizację i ocenę stopnia uszkodzeń DNA. Uszkodzenia typu aberracji chromosomowych, pojawienia się mikrojądr czy SCE, są niespecyficzne, czyli odzwierciedlają całkowity efekt klastogenny substancji szkodliwych obecnych w środowisku. Należy mieć także na uwadze fakt, że na biomarkery cytogenetyczne ma wpływ wiek, płeć, częste infekcje wirusowe oraz palenie papierosów czy nadużywanie alkoholu. Bardzo ważnymi biomarkerami wczesnych skutków biologicznych jest także wykrywanie mutacji w protoonkogenach lub genach supresorowych oraz obserwacja ich efektów. Protoonkogeny są w szerokim zakresie konserwatywne ewolucyjnie, a ponad 100 zidentyfikowano jako część prawidłowego genomu komórek człowieka. Onkogenna teoria kancerogenezy opiera się na założeniu, że podstawowym procesem w transformacji komórek jest niewłaściwa aktywacja protoonkogenu, który ulega zmianie w onkogen. Onkogeny mogą ujawniać swój wpływ na komórkę albo zwiększając syntezę prawidłowej onkoproteiny albo syntetyzując zmutowaną formę tego białka. Do transformacji komórki normalnej w komórkę nowotworową konieczna jest zazwyczaj aktywacja więcej niż jednego onkogenu a uaktywniony onkogen ujawnia fenotyp w sposób dominujący na poziomie komórkowym. Onkoproteiny działają jako czynniki wzrostu lub receptory czynników wzrostu, czynniki transkrypcyjne regulujące ekspresją genów, przekazują sygnały z powierzchni komórki do jądra, a także odgrywają rolę w procesie fosforylacji białek. Geny supresorowe to prawidłowe geny, których zadaniem jest zapobieganie powstawaniu nowotworów. Są one identyfikowane na podstawie skutków ich nieobecności. Komórki nowotworowe powstają z komórek, w których oba prawidłowe alalle genu supresorowego zostały utracone lub inaktywowane. Geny supresorowe wykazują recesywny efekt działania na poziomie komórkowym. Na ogół każdy gen supresorowy jest zaangażowane w kontrolę rozwoju kilku różnych typów nowotworów. (np. locus Rb uczestniczy w rozwoju niektórych mięsaków kości i drobnokomórkowego raka płuc). Zastosowanie markerów nowotworowych jako biomarkerów wczesnych skutków biologicznych wynika z obserwacji, że pewne grupy substancji pojawiają się w organizmie 75

człowieka z przedklinicznym lub klinicznie wykrywalnym procesem nowotworowym. Większość markerów występuje w łatwo dostępnych mediach biologicznych, a zwłaszcza we krwi i w moczu. Pojawienie się zwiększonej ilości markerów nowotworowych może wynikać z wielu przyczyn, a jedną z nich może być odblokowanie, w wyniku transformacji nowotworowej, tzw. milczących genów i synteza białek zwanych kanceroembrionalnymi, wykrywanych przy pomocy przeciwciał (CEA). U osób ze zwiększonym stężeniem antygenów raka sutka (CA15.3) oraz raka jajnika (CA-125) zaobserwowano zwiększoną częstość występowania klinicznie jawnych postaci nowotworów. Jako skutek nasilonej proliferacji, w mediach biologicznych pojawiają się zwiększone ilości polipeptydowego antygenu tkankowego (TPA), który jest składnikiem cytoszkieletu komórkowego, czy zwiększony poziom alfafetoproteiny w surowicy (AFP) przy nowotworach wątroby. BIOMARKERY WRAŻLIWOŚCI Zarówno badania na zwierzętach, jak i badania epidemiologiczne wskazują wyraźnie, że istnieje wiele czynników, które mogą zmienić indywidualną odpowiedź na czynniki rakotwórcze. Mogą to być zarówno przebyte choroby, czynniki fizjologiczne lub żywnościowe jak i genetyczne. Związek między czynnikami środowiskowymi i genetycznymi określany jest terminem ekogenetyczność. Za powstawanie pewnych ludzkich nowotworów mogą być odpowiedzialne interakcje zachodzące między chemicznymi kancerogenami oraz wirusami obecnymi np. w wątrobie, nosogardzieli czy narządach płciowych. Wiadomo także, że pewne hormony odgrywają ważną rolę, jako czynnik ryzyka, w odniesieniu do raka piersi u kobiet, chociaż związek między hormonami sterydowymi i prolaktyną w powstawaniu raka piersi nie jest jednoznaczny. Wcześniejsza ekspozycja na substancje chemiczne indukująca odpowiedź immunologiczną może uwrażliwić daną osobę na kolejną ekspozycję, np. poprzez rozwinięcie się nadwrażliwości płucnej po ekspozycji na pył czy substancje chemiczne. Znaczenie predyspozycji genetycznej, jako czynnika wysokiego ryzyka zachorowania na nowotwory, zostało najlepiej udokumentowane w odniesieniu do czerniaka złośliwego rozwijającego się na podłożu zmian dysplastycznych, czy raka jelita grubego rozwijającego się na podłożu rodzinnej gruczulakowatej polipowatości jelita grubego. Osoby obciążone dziedzicznymi defektami genów, które są podłożem tych zachorowań, mają blisko 100% szans na rozwój nowotworu. U osób z dziedzicznie występującym nieprawidłowym mechanizmem naprawy DNA lub ze zwiększoną liczbą spontanicznych pęknięć chromosomów, choroba genetyczna ma charakterystyczne cechy fenotypowe, np. ataksja teleangientazja czy xeroderma pigmentosum. Mimo, że narażenie poszczególnych osób jest podobne, różnice genetyczne w metabolizmie mogą powodować wyraźne zróżnicowanie dawek docierających do miejsc docelowego działania oraz zróżnicowanie odpowiedzi biologicznej. Jest to np. związane z poliformizmem genowym, obejmującym różne enzymy zarówno I (cytochrom P-450) jak i II fazy biotransformacji ksenobiotyków (transferazy-s-glutationowe, acetylotransferazy). Liczne badania dowiodły, że poszczególne grupy etniczne różnią się częstością występowania genotypów polimorficznych. W populacji ludzkiej można wyróżnić osoby o wysokim, średnim i niskim stopniu zdolności indukcji enzymu CYP1A1, jednak ekspresja tego genu ulega znaczącemu nasileniu pod wpływem związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych 76

(WWA). Osoby posiadające w swoich komórkach białko receptorowe o wysokim powinowactwie do WWA (AHR-H) reagują zwiększoną syntezą enzymu CYP1A1 i metabolizują WWA z szybkością ponad 20 razy większą niż osobnicy mający białko AHR-L. Wykazano, że osobnicy rasy południowo-azjatyckiej o wysokiej indukowalności CYP1A1 stanowią 10% zdrowej populacji, ale już 30% - z rakiem płuc. Wyniki te nie zostały natomiast potwierdzone w populacji białej kaukaskiej oraz czarnej. W komórkach ludzkich wykazano występowanie licznych form transferazy S- glutationowej, których synteza jest kontrolowana przez cztery zespoły genów: GST A, GST M, GST P i GST T. Transferaza GST M1 katalizuje reakcję między epoksydowymi i diolepoksydowymi pochodnymi benzo(a)pirenu a glutationem. Około 50% populacji kaukaskiej wykazuje tzw. fenotyp zerowy, który charakteryzuje się bardzo niską aktywnością GST M1 i powoduje upośledzenie zdolności do dezaktywacji kancerogenów z grupy WWA. Wiąże się to ze zwiększonym ryzykiem zachorowania na raka płuc, żołądka czy jelita grubego. W polimorfizmie metabolicznym amin aromatycznych szczególną rolę odgrywa zróżnicowana aktywność komórkowej N-acetylotransferazy NAT2. Występowanie polimorfizmu w aktywności enzymu NAT2 jest przyczyną zróżnicowania populacji ludzkiej na tzw. wolnych i szybkich acetylatorów. Szybcy acetylatorzy mają przewagę O-acetylacji, która prowadzi do powstania mutagennego adduktu nad N-acetylacją, która zmniejsza potencjał rakotwórczy amin aromatycznych. W zwiększonym ryzyku zachorowania na nowotwór oprócz polimorfizmu genowego ma znaczenie rodzaj narażenia. W przypadku ekspozycji na heterocykliczne aminy aromatyczne, szybcy acetylatorzy zapadają na raka jelita grubego, natomiast przy ekspozycji na aminy homocykliczne, wolni acetylatorzy, zapadają na raka pęcherza moczowego ZASTOSOWANIE MONITORINGU BIOLOGICZNEGO Monitoring biologiczny ma obecnie głównie zastosowanie w ocenie narażenia na szkodliwe substancje na poziomie grupy. Mamy jednak nadzieję, że w przyszłości będzie on służył także do oceny narażenia na poziomie osobniczym. Jednak zasadniczym zadaniem monitoringu biologicznego, czyli badań z zastosowaniem biomarkerów, jest jednoznaczne powiązanie zależności ekspozycja dawka oraz dawka skutek zdrowotny. Określenie ilościowych zależności poszczególnych biomarkerów (ekspozycji, skutku czy wrażliwości) z konkretną jednostką chorobową pozwoli na realne szacowania ryzyka nowotworowego związanego z narażeniem na czynniki rakotwórcze. Badania biomonitoringowe będą miały wówczas charakter skriningu, czyli pozwolą na wykrycie zagrożenia rozwojem choroby na etapie umożliwiającym odpowiednie działania zapobiegawcze. PIŚMIENNICTWO 1. Ames B.N., Durston W.E., Yamasaki E., Lee F.D. 1973: Carcinogens are mutagens: a simple test system combining liver homogenate for activation and bacteria for detection Proc. Natl. Acad. Sci. 70, 2281-2285 2. Ames B.N., McCann J., Yamasaki E.: Methods for detecting carcinogens and mutagens with the Salmonell /mammalian-microsome mutagenicity test. Mutation Res. 1975; 31, 347-364 3. Biomarkery i ocena ryzyka. Pojęcia i zasady. Kryteria zdrowotne środowiska,1995: Wydawnictwo Naukowe Łódź. Tom 155 4. Dziennik Ustaw Rzeczypospolitej Polskiej. Załącznik do numeru 105, poz. 671 z dnia 10 września 1997 roku. Substancje chemiczne stwarzające zagrożenie dla zdrowia lub życia. 77

5. Motykiewicz G., Mańka G., Cimander B., Chorąży M. 1985: Mutagenic activity in air-borne particulate pollutants at industrial district of Silesia. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Biological Sciences, 1-6, 7-16 6. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 28.04.1998r. w sprawie dopuszczalnych wartości stężeń substancji zanieczyszczających w powietrzu [Dz. U. Nr 55, poz. 305] 7. Rozporządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 04.09.2000r. w sprawie warunków jakim powinna odpowiadać woda do picia i na potrzeby gospodarcze [Dz. U. Nr 82, poz. 937] 78