Hầu hết các gen trong cơ thể con người có thể bị phá vỡ bởi các chất hóa học do con người tạo ra. Hình ảnh Göran Andersson / Getty
Ngày nay con người tiếp xúc với hàng ngàn chất hóa học do con người tạo ra. Tuy nhiên, những tác động đến sức khỏe của người dân vẫn chưa được hiểu hết.
Năm 2020, số lượng hóa chất đăng ký đạt 167 triệu. Hàng ngày con người tiếp xúc với chúng qua thức ăn, nước uống, không khí bị ô nhiễm, ma túy, mỹ phẩm và các chất nhân tạo khác. Ít hơn 1% trong số các hóa chất này đã được kiểm tra độc tính, và những chất đã được thử nghiệm chứng minh khả năng phá vỡ hầu hết mọi quá trình sinh học trong cơ thể chúng ta. Chúng ta có thể suy ra mức độ phơi nhiễm tích lũy hình thành sức khỏe của chúng ta như thế nào không?
Tôi là một nhà độc chất học môi trường nghiên cứu ảnh hưởng của hóa chất nhân tạo đối với sức khỏe của chúng ta. Tôi quyết định phát triển một cách tiếp cận tính toán để so sánh một cách khách quan độ nhạy của tất cả các gen đối với tất cả các hóa chất và xác định các quá trình sinh học dễ bị tổn thương nhất.
Cách tiếp cận không thiên vị
Cho nghiên cứu của chúng tôi, các đồng nghiệp nghiên cứu của tôi và tôi đã sử dụng dữ liệu từ Cơ sở dữ liệu Toxicogenomic so sánh. Cơ sở dữ liệu so sánh về độc tố học thu thập thông tin từ hàng nghìn nghiên cứu đã được công bố về cách các chất hóa học thay đổi hoạt động của gen. Gen là các phần của DNA mã hóa các protein thực hiện một loạt các chức năng trong tế bào, từ xây dựng mô đến chuyển hóa chất dinh dưỡng. Khi hóa chất ảnh hưởng đến gen, điều đó dẫn đến tăng hoặc giảm sản xuất protein.
Các phương pháp hiện đại của sinh học phân tử có thể phát hiện những thay đổi trong hoạt động của tất cả các gen trong bộ gen để phản ứng lại sự xúc phạm hóa học. Tôi đã phát triển một cách tiếp cận chồng lên danh sách các gen bị thay đổi từ các nghiên cứu khác nhau để tính số lần mỗi gen bị ảnh hưởng. Các con số kết quả phản ánh sự nhạy cảm của gen với các chất hóa học nói chung.
Sử dụng 2,169 nghiên cứu trên chuột nhắt, chuột cống, người và tế bào của chúng, nhóm nghiên cứu của tôi đã xếp hạng mức độ nhạy cảm của 17,338 gen đối với phơi nhiễm hóa chất. Các nghiên cứu này đã thử nghiệm tác động của 1,239 loại hóa chất khác nhau, từ thuốc kê đơn đến chất gây ô nhiễm môi trường.
Ở bước tiếp theo, chúng tôi tiến hành thử nghiệm để đảm bảo rằng mẫu hơn 1,000 hóa chất này đủ lớn để đại diện một cách đáng tin cậy cho tất cả các loại hóa chất nhân tạo mà con người tiếp xúc. Để làm như vậy, chúng tôi đo độ nhạy của các gen cho một nửa danh sách này và sau đó cho một nửa danh sách khác để kiểm tra xem thậm chí một số lượng nhỏ hóa chất có thể xác định được các gen nhạy cảm một cách đáng tin cậy hay không. Kết quả rất đáng khích lệ - các giá trị của độ nhạy gen gần như giống nhau trong hai thử nghiệm.
Hệ thống phòng thủ tế bào phản ứng với hóa chất
Các tế bào của chúng ta không hoàn toàn bất lực khi bị xúc phạm hóa chất. Trên thực tế, họ có các chiến lược đối phó với căng thẳng và thiệt hại do hóa chất gây ra. Dữ liệu của chúng tôi xác nhận rằng các biện pháp bảo vệ này sẽ hoạt động để ứng phó với các trường hợp phơi nhiễm.
Tuyến phòng thủ này bao gồm các enzym loại bỏ các hóa chất độc hại, giảm bớt căng thẳng oxy hóa (sự tích tụ của các gốc phản ứng trong tế bào), sửa chữa DNA và protein bị hư hỏng, đồng thời xác định các tế bào bị tổn thương nhiều để kích hoạt cái chết của chúng và ngăn chúng chuyển thành ung thư.
Liệu việc tiếp xúc với các hóa chất nhân tạo có thể làm tăng tỷ lệ béo phì trên khắp thế giới? Hình ảnh Chutima Sonma / EyeEm / Getty
Chuyển hóa lipid và carbohydrate dễ bị tổn thương
Đáng ngạc nhiên, chúng tôi phát hiện ra rằng các mạng lưới phân tử liên quan đến việc điều hòa sự trao đổi chất của tế bào nhạy cảm nhất với sự phơi nhiễm hóa chất. Một trong số đó là Báo hiệu PPAR. PPAR là một nhóm các protein điều chỉnh cân bằng năng lượng và chuyển hóa lipid và glucose.
Hoạt động PPARs tăng hoặc giảm góp phần vào béo phì, hội chứng chuyển hóa, tiểu đường và bệnh gan nhiễm mỡ. Khả năng của một số hóa chất môi trường để ảnh hưởng đến PPAR đã được hiển thị trước đó. Tuy nhiên, chúng tôi không mong đợi thấy độ nhạy của PPAR với một loạt các hợp chất.
Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng các gen liên quan đến sự phát triển của tế bào beta tuyến tụy, nơi tiết ra insulin và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa glucose, bị ức chế bởi phần lớn các hóa chất trong danh sách của chúng tôi. Rối loạn chức năng của tế bào beta dẫn đến bệnh tiểu đường. Do đó, phơi nhiễm hóa chất tích lũy có thể là một yếu tố nguy cơ đáng kể đối với bệnh tiểu đường.
Ngày nay đại dịch bệnh chuyển hóa là một vấn đề sức khỏe cộng đồng lớn. Sự phổ biến của béo phì tăng gần gấp ba từ năm 1975 đến 2016. Xấp xỉ 40% người Mỹ sẽ phát triển bệnh tiểu đường loại 2 trong suốt cuộc đời của họvà 33% -88% bị gan nhiễm mỡ. Mối liên hệ giữa phơi nhiễm và các bệnh chuyển hóa đã được chỉ ra trước đây đối với một số hóa chất có đặc tính gây rối loạn nội tiết. Tuy nhiên, vai trò của nhiều loại hóa chất nhân tạo nhất trong bệnh dịch này chưa được công nhận trước đây nhưng có thể rất đáng kể.
Tăng trưởng, lão hóa và hệ thống miễn dịch
Hai hormone liên quan đến tăng trưởng - hormone tăng trưởng (GH) và yếu tố tăng trưởng giống insulin (IGF1) - cũng bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với hóa chất.
IGF1 là một loại hormone tiết ra chủ yếu bởi gan. Nó được công nhận là cơ quan quản lý chính của phát triển cơ thể. Ngoài ra, nhiều thí nghiệm trên chuột cho thấy tín hiệu GH-IGF1 giảm dẫn đến tuổi thọ dài hơn. Con đường này cũng xác định xem các tế bào sẽ sử dụng năng lượng để xây dựng các phân tử mới mà cơ thể cần, hoặc nếu chúng sẽ phá vỡ các phân tử hiện có để giải phóng năng lượng cho sinh vật sử dụng. Khả năng của hóa chất ảnh hưởng đến cơ quan điều hòa trung tâm của sự tăng trưởng và lão hóa là một phát hiện mới. Vấn đề sức khỏe có thể là do độ nhạy của GH-IGF1 vẫn chưa được khám phá.
Phân tích của chúng tôi chỉ ra rằng các gen kiểm soát phản ứng miễn dịch cũng rất nhạy cảm với hóa chất.
Hai kết quả chính của hệ thống miễn dịch bị rối loạn chức năng là dị ứng và tự miễn dịch. Mức độ phổ biến của cả hai điều kiện đều theo xu hướng tăng lên. Dị ứng thực phẩm tăng lên từ 3.4% đến 5.1% trong giai đoạn 1997-2011 ở trẻ em ở Mỹ Dị ứng da tăng lên từ 7.4% đến 12.5% trong cùng thời kỳ. Một nghiên cứu khác cho thấy một Tăng 5% chỉ số máu của bệnh tự miễn ở người Mỹ trong giai đoạn 1988-2012.
Tất cả các con đường phân tử đều nhạy cảm với hóa chất
Nhìn chung, chúng tôi thấy rằng hầu hết mọi con đường đã biết đều có thể bị ảnh hưởng bởi hóa chất. Phát hiện đó có ý nghĩa quan trọng đối với độc chất học theo quy định.
Với số lượng ngày càng tăng của các hóa chất nhân tạo, xã hội cần phát triển phương pháp nhanh chóng và tiết kiệm chi phí của thử nghiệm độc tính.
Một câu hỏi quan trọng vẫn chưa được trả lời là những con đường nào nên được kiểm tra để đảm bảo rằng các cơ quan quản lý không chấp thuận các hóa chất gây hại hoặc phá vỡ các mạch phân tử quan trọng. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng chúng tôi cần phát triển các thử nghiệm bao gồm mọi con đường phân tử đã biết mà không có ngoại lệ.
Nghiên cứu của chúng tôi vạch ra những ưu tiên mới cho nghiên cứu độc học, bao gồm vai trò của phơi nhiễm hóa chất đối với sức khỏe chuyển hóa, hệ miễn dịch, sự phát triển và lão hóa.
Lưu ý
Alexander Suvorov, trợ lý giáo sư, Đại học Massachusetts Amherst
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
Sách về Môi trường từ danh sách Bán chạy nhất của Amazon
"Mùa xuân im lặng"
bởi Rachel Carson
Cuốn sách kinh điển này là một bước ngoặt trong lịch sử của chủ nghĩa môi trường, thu hút sự chú ý đến tác hại của thuốc trừ sâu và tác động của chúng đối với thế giới tự nhiên. Công việc của Carson đã giúp truyền cảm hứng cho phong trào môi trường hiện đại và vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay, khi chúng ta tiếp tục vật lộn với những thách thức về sức khỏe môi trường.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
"Trái đất không thể ở được: Cuộc sống sau khi nóng lên"
của David Wallace-Wells
Trong cuốn sách này, David Wallace-Wells đưa ra lời cảnh báo rõ ràng về tác động tàn phá của biến đổi khí hậu và nhu cầu cấp thiết phải giải quyết cuộc khủng hoảng toàn cầu này. Cuốn sách dựa trên nghiên cứu khoa học và các ví dụ thực tế để cung cấp một cái nhìn nghiêm túc về tương lai mà chúng ta phải đối mặt nếu chúng ta không hành động.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
"Cuộc sống ẩn giấu của cây cối: Chúng cảm thấy gì, chúng giao tiếp như thế nào? Những khám phá từ một thế giới bí mật"
bởi Peter Wohlleben
Trong cuốn sách này, Peter Wohlleben khám phá thế giới kỳ thú của cây cối và vai trò của chúng trong hệ sinh thái. Cuốn sách dựa trên nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm của chính Wohlleben với tư cách là người đi rừng để cung cấp những hiểu biết sâu sắc về những cách thức phức tạp mà cây cối tương tác với nhau và với thế giới tự nhiên.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
"Ngôi nhà của chúng ta đang bốc cháy: Cảnh một gia đình và một hành tinh đang gặp khủng hoảng"
của Greta Thunberg, Svante Thunberg và Malena Ernman
Trong cuốn sách này, nhà hoạt động khí hậu Greta Thunberg và gia đình cô kể lại hành trình của họ nhằm nâng cao nhận thức về nhu cầu cấp thiết phải giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu. Cuốn sách cung cấp một tài khoản mạnh mẽ và cảm động về những thách thức chúng ta phải đối mặt và sự cần thiết phải hành động.
Bấm để biết thêm thông tin hoặc đặt hàng
"Sự tuyệt chủng thứ sáu: Một lịch sử không tự nhiên"
của Elizabeth Kolbert
Trong cuốn sách này, Elizabeth Kolbert khám phá sự tuyệt chủng hàng loạt đang diễn ra của các loài do hoạt động của con người, dựa trên nghiên cứu khoa học và các ví dụ thực tế để cung cấp một cái nhìn nghiêm túc về tác động của hoạt động của con người đối với thế giới tự nhiên. Cuốn sách đưa ra lời kêu gọi hành động thuyết phục để bảo vệ sự đa dạng của sự sống trên Trái đất.
al
