В еде, воздухе, солнце: эксперты ПНИПУ рассказали, с какими канцерогенами мы сталкиваемся ежедневно

Ученые Пермского Политеха рассказали, почему опасны овощи и фрукты, выращенные в большом количестве удобрений, какие канцерогены содержатся в колбасах и копченостях, в чем опасность дыма и выхлопных газов, на каком масле нельзя готовить, почему северяне особенно подвержены меланоме и как онкология развивается от бактерии и вируса.

Как канцерогены приводят к раку?

Канцерогены — это вещества или агенты, которые могут вызывать рак или
способствовать его развитию. Они бывают химическими (например, некоторые
вещества в табачном дыме, асбест, бензол), физическими (например, ионизирующее
излучение) или биологическими (например, некоторые вирусы, такие как вирус
папилломы человека).

— Врачи и ученые изучают связь между воздействием определенного вещества и
частотой возникновения рака. Сопоставляют группы людей, подвергшихся воздействию
канцерогена, с теми, кто не подвергался ему. Аналогичные опыты проводятся на
культурах клеток и животных. Изучают способность вещества вызывать генетические
мутации, изменять клеточный цикл, — рассказывает Сергей Солодников, научный
консультант по вопросам фармакологии НОЦ ХимБИ ПНИПУ, кандидат медицинских наук.

Есть несколько механизмов воздействия канцерогенов. Во-первых, канцерогены
могут взаимодействовать с ДНК, образуя аддукты — соединения, которые нарушают
процессы деления и роста клеток. Во-вторых, окислительный стресс. Некоторые
агенты способствуют образованию свободных радикалов, что повреждает клеточные
структуры, включая ДНК, белки и липиды. В-третьих, хроническое воспаление,
вызванное канцерогенами, способствует развитию рака путем мутации и усиленного
деления клеток. В-четвертых, опасные вещества могут вызвать активацию онкогенов
или дезактивировать супрессоры, отвечающие за профилактику опухолевой
трансформации клеток.

Человек подвергается воздействию канцерогенов, вдыхая их, поглощая кожей или
пищеварительным трактом. Вещества попадают в кровь и распределяются по различным
органам и тканям. В результате взаимодействия с ДНК возникают мутации.
Аномальные клетки бесконтрольно делятся, образуя опухоль.

Почему при общих факторах один заболевает раком, а другой нет?

Некоторые люди могут унаследовать мутации в генах, повышающие риск развития
определенных типов рака, например, молочной железы и яичников. Сильная иммунная
система помогает организму распознавать и уничтожать аномальные клетки, снижая
риск рака. У людей с ослабленным иммунитетом, например, из-за ВИЧ, риск выше.

— Вероятность онкологии увеличивается с возрастом из-за накопления
повреждений ДНК и снижения эффективности механизмов восстановления клеток.
Некоторые виды рака, например, груди и простаты, могут быть связаны с
гормональными уровнями. Хронический стресс, нездоровый образ жизни
(злоупотребление алкоголем, курение, недостаток сна), наличие ряда хронических
патологий (диабет, гипоацидный гастрит и т.п.) также повышают риск заболевания
раком, — отмечает Сергей Солодников.

Главные канцерогены, с которыми мы сталкиваемся каждый день

Веществ, однозначно и вероятно канцерогенных для человека, насчитывают более
500. С некоторыми из них мы контактируем ежедневно.

Нитраты и нитриты

Это основные компоненты минеральных удобрений. Нитрат-анион не поглощается
почвой, поэтому весь нитратный азот находится в растворе, легкодоступном для
растений. Нитриты — соли азотистой кислоты — содержатся в растениях в небольшом
количестве.

— Повышенное содержание нитратов в продуктах питания можно объяснить
применением избыточных количеств азотных удобрений. К тому же некоторые
пестициды, например, гербицид 2,4-Д, усиливают накопление вещества растениями в
10-20 раз, — рассказывает Юлия Кузнецова, доцент кафедры химии и биотехнологии
ПНИПУ, кандидат технических наук.

Нитраты и нитриты могут присутствовать не только в растениях и плодах. Обе
эти группы веществ обладают свойством сдерживать размножение бактерий, и поэтому
являются консервантами, применение которых разрешено при производстве продуктов
питания.

— Их добавляют в некоторые виды сыров, а также в мясную продукцию — колбасу,
ветчину, копчености. Помимо продления сроков хранения мясопродуктов, нитриты еще
придают им приятный глазу покупателя розовый цвет, — отмечает Елена Шергина,
магистрант кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха.

В чем опасность?

В больших количествах нитраты опасны для здоровья. Человек легко переносит
дозу нитратов в 150–200 мг в сутки. 500 мг — это предельно допустимый объем на
день, а 600 мг — мера, токсичная для взрослого человека.
— Канцерогенность повышенного содержания нитратов заключается в том, что они
могут восстанавливаться до нитритов, проникая вместе с пищей в слюну и тонкий
кишечник. В результате в крови образуются нитрозил-ионы, — рассказывает
Нестерова Дарья, магистрант кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.

Токсическое действие нитритов в человеческом организме проявляется в форме
метгемоглобинемии. Нитрозил-ионы окисляют двухвалентное железо гемоглобина в
трехвалентное. В результате такого окисления гемоглобин, имеющий красную
окраску, превращается в NO-метгемоглобин с темно-коричневой окраской. При
нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2% этого
вещества. Первые признаки (головокружение, одышка) наблюдаются при содержании в
крови 6-7%. При тяжелой форме (более 40%) возможен летальный исход, так как
метгемоглобин теряет способность переносить кислород по организму.
— Нитраты также могут угнетать активность иммунной системы организма, снижать
устойчивость к отрицательному воздействию факторов окружающей среды. При избытке
веществ чаще возникают простудные заболевания, а сами болезни приобретают
затяжное течение, — поясняет Даниил Зянчурин, студент кафедры химии и
биотехнологии ПНИПУ.

Если в продукте, кроме нитратов и нитритов, присутствуют еще в значительном
количестве белки, под действием желудочного сока аминокислоты (из которых белки
и состоят) могут образовывать с нитритами нитрозамины. Они формируются также при
технологической или кулинарной обработке пищевых продуктов, в том числе в
процессе их жарения, копчения, при консервировании мяса и рыбы и т. п. При
длительном хранении пищевых продуктов содержание нитрозаминов может заметно
увеличиваться. Их опасность — в канцерогенном воздействии.

— Помимо метгемоглобинемии и онкологического риска, в ряде исследований
подчеркивается, что нитраты способствуют развитию патогенной кишечной
микрофлоры, снижают содержание витаминов в пище, уменьшают количество йода (это
приводит к увеличению щитовидной железы), — добавляет Любовь Меньшикова, студент
кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха.

Как снизить воздействие нитритов и нитратов на организм? Потребляйте (или
полностью откажитесь) от переработанных мясных продуктов, не пережаривайте пищу,
избегайте подгорания. Ешьте больше свежих овощей и фруктов, особенно богатых
витамином С (например, цитрусовые) — это отличные антиоксиданты, которые
нейтрализуют свободные радикалы. Регулярные физические нагрузки повысят
выносливость и помогут организму лучше справляться с токсинами.

Выхлопные газы, дым от табака и сжигания мусора

Полициклические ароматические углеводороды и их производные — это вещества,
образующиеся в результате горения бытовых отходов, неполного сгорания
нефтепродуктов и угля. Они также присутствуют в выхлопных газах и табачном дыме.

— Исходные компоненты, содержащиеся в мусоре, как правило, не летучи и
относительно безопасны. Чаще всего их вред опасность заключается в наличии
патогенной микрофлоры. При сгорании происходит комплекс окислительных реакций, в
результате которых образуются продукты горения. При частичном недостатке
кислорода, что часто случается при тлении, горении большой массы отходов или в
закрытых помещениях сырье окисляется не полностью. Некоторые неполные продукты
сгорания органических материалов являются крайне токсичными, канцерогенными.
Кроме того, многие из них летучи, что создает особую опасность для всех
окружающих, контактирующих с дымом, — объясняет Ирина Пермякова, доцент кафедры
химии и биотехнологии ПНИПУ, кандидат технических наук.

Если вы живете в загазованной местности, задумайтесь об установке дома
очистителей воздуха. В час пик, когда образуется большое количество выхлопных
газов, закрывайте окна. Комнатные растения способны поглощать и нейтрализовывать
некоторые объемы вредных частиц из воздуха. Почаще стирайте шторы, поскольку они
накапливают загрязнения.

Масло для готовки

При сильном перекаливании жиров (например, при жарке и копчении пищи) могут
образовываться полиароматические углеводороды, пероксидные соединения. Это
группы веществ, обладающие канцерогенным действием.
— Опасность образования токсичных продуктов возникает в случае, когда компоненты
масла начинают гореть, дымиться. Это может быть и в домашних, и в
производственных условиях при несоблюдении режимов готовки. Обычно масла при
жарке и запекании нагреваются до температуры 120-180 градусов. Если они при
такой температуре не сгорают, то процесс приготовления можно считать вполне
безопасным. При нагреве до более высоких температур жиры начинают разлагаться,
образуя токсичные соединения, — поясняет Ирина Пермякова.

Каждое растительное масло или животный жир имеет свою температуру дымления,
при данной температуре как раз начинаются процессы разложения веществ и
появление дыма. Самые низкие показатели в 110-170 градусов имеют
нерафинированные масла (оливковое, особенно extra virgin, подсолнечное,
кукурузное, рапсовое), а также продукты с большим числом полиненасыщенных жирных
кислот (омега-3), например, льняное. Их не рекомендуется использовать для
термической обработки, лучше употреблять в свежем виде.

— Зато для готовки на плите подходят рафинированные масла или топленые
животные жиры. В ходе рафинации они очищаются от фосфолипидов, свободных жирных
кислот, пигментов, воскообразных веществ. Именно эти примеси при нагреве
начинают разлагаться первыми, поэтому после фильтрации термическая устойчивость
продукта повышается. Очищенные подсолнечное, оливковое и кукурузное, топленое
сливочное (гхи) масла уже имеют температуру дымления выше 230 градусов, и
поэтому при классической термической обработке пищи не горят, — рассказывает
Ирина Пермякова.

Солнце

— Ультрафиолетовое излучение — физический канцероген, воздействует на кожу,
передавая энергию молекулам ДНК и вызывая химические изменения в их структуре.
Происходит образование димеров между соседними основаниями ДНК (например,
тиминовых димеров). Это способствует сбоям в копировании молекул и возникновению
мутаций. В случае массивного повреждения или хроническом воздействии
восстановление затрудняется, и в клетке начинают накапливаться мутации.
Постепенное их увеличение и отказ системы апоптоза (программируемой гибели
поврежденных клеток) приводит к тому, что они начинают бесконтрольно делиться,
образуя опухоль, — объясняет Иван Красняков, доцент кафедры прикладной физики
ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.

Хоть большая территория России находится в северных широтах, про защиту от
УФ-излучения забывать не стоит. В зимнее время солнечная активность снижена. Но
снег, лед и вода отражают лучи, усиливая их воздействие. Возникает явление
интерференции света — усиления светового потока при наложении отраженных лучей
друг на друга.

Жители северных широт, как правило, имеют более светлый тип кожи, который
хуже адаптирован к воздействию УФ-лучей. Вырабатывается меньше меланина –
пигмента, который защищает от солнца. Это делает людей с более светлым тоном
кожи уязвимее к ожогам и долгосрочному накоплению УФ-повреждений.

Летом в северных широтах день длиннее, чем на юге, и продолжительное
пребывание на солнце может привести к накоплению вредного воздействия даже при
более низком уровне излучения. Это актуально в период с мая по август, когда
солнце светит до позднего вечера. Не стоит также пренебрегать средствами защиты
(SPF-кремами, очками и головными уборами), полагаясь на то, что мы находимся в
северных широтах.
— В зимний период популярны солярии, которые также являются источником УФ-лучей.
Люди стремятся восполнить нехватку солнца, но искусственное излучение несет не
меньшую опасность, чем солнечное. А иногда оно более канцерогенно из-за высокой
концентрации ультрафиолета, — добавляет Иван Красняков.

Вирусы и бактерии

К биологическим канцерогенам относятся вирусы и бактерии, которые могут
способствовать развитию рака, подрывая иммунитет или вызывая хронические
воспалительные процессы. Эти микроорганизмы провоцируют изменения в клетках.

— Например, бактерия Helicobacter pylori вызывает гастрит. Заразиться можно
из-за грязных рук, поцелуев, использования чужой зубной щетки, посуды и др. В
процессе хронического воспаления происходят изменения в клетках слизистой и их
ДНК. Хронический гастрит может привести к атрофии (истощению) оболочки желудка,
что снижает его защитные механизмы. В ответ на повреждение ткани желудка
видоизменяются. Наступает предраковое состояние — дисплазия. Если клетки нового
типа продолжают появляться, это может привести к образованию злокачественной
опухоли — раку желудка, — рассказывает Сергей Солодников.

Гепатит B (HBV) — одна из основных причин развития рака печени. Вирус
передается через кровь и другие биологические жидкости, чаще всего половым путем
или при контакте с зараженной кровью. После первичного инфицирования он вызывает
острый гепатит, но иногда (в 5-10% случаев) инфекция становится хронической.
Постоянные воспалительные процессы вызывают активное деление клеток печени в
ответ на повреждение. Это увеличивает вероятность ошибок в ДНК, что может
привести к мутациям. HBV умеет встраиваться в геном хозяина, что грозит
нарушением нормальных генетических процессов и экспрессии генов, связанных с
контролем клеточного цикла и апоптозом (программируемой клеточной смертью).
Хроническое воспаление и репликация вируса приводят к накоплению мутаций в генах
печени, повреждению ее ткани.

Вакцинация против гепатита B является эффективным способом профилактики
инфекции и, следовательно, снижения риска развития рака печени. Кроме того,
регулярный мониторинг и лечение хронического гепатита B могут помочь
предотвратить прогрессирование заболевания и развитие опухоли.