«Пестициды – токсический удар по биосфере и человеку»

9.4.3. Разрушение эндокринной системы

Известно, что жизнь на Земле сохраняется потому, что никакие диктаторы и госпланы не были способны повлиять на интимный механизм ее воспроизводства. Какие бы изменения ни происходили вокруг, мужская яйцеклетка находит женскую яйцеклетку. Соединившись, они дают жизнь новому организму. Поэты и биологи описывают этот процесс в терминах своих профессий, однако суть от этого не меняется. Всем процессом воспроизводства жизни от рождения исходных яйцеклеток до образования нового организма управляет эндокринная система.

Эндокринная система – это по существу «химическая почта», механизм сообщения между клетками в различных частях организма. У млекопитающих она начинается с поджелудочной железы, где рождаются половые гормоны – специальные молекулы-команды, т.е. природные химические вещества очень сложной формы. Этих гормонов, разносящих команды-сигналы, относящиеся к рождению и начальному развитию новой жизни, в основном два – женский гормон эстроген и мужской гормон тестостерон.

                                           

Эстроген                                                           Тестостерон

По мере надобности выработанные гормоны, как материализованные команды, выбрасываются в ток крови и переносятся в другие части тела. Здесь молекулы-послания входят в контакт с молекулами-рецепторами. Попадая на свой рецептор, каждая из молекул полового гормона дает команды «своей» части биологической системы – что и когда надо делать. Эстроген инициирует протекание одних процессов, тестостерон – других. Другими словами, такие принципиальные изменения в организме, как рождение новой жизни, появляются в том и только в том случае, если на то будет получена химическая команда.

Долгие годы считалось, что подделать команды и повлиять на этот процесс со стороны невозможно, потому что сложные по химической структуре и форме гормоны и рецепторы подходят друг к другу, как ключ к замку. Однозначность действия этого природного механизма столь велика, что даже внешне не очень различающиеся по строению эстроген и тестостерон подходят каждый исключительно к своему рецептору и отторгаются «чужим».

Этот механизм был стопроцентной гарантией от возможного постороннего вмешательства в механизм рождения новой жизни со стороны тысяч посторонних химических веществ, находящихся и в живых организмах, и в окружающей природной среде. Другими словами, в соответствии с эволюционно сложившимся механизмом в природе выполняются исключительно химические команды, приносимые своими молекулами-ключами и отвергаются ложные команды со стороны посторонних молекул-отмычек.

Время четкого выполнения природных химических команд ушло безвозвратно.

В 1992 г. группа датских авторов систематизировала данные из 61 научной работы, касающихся описания состояния спермы у здоровых мужчин из 21 страны Северной Америки, Европы, Южной Америки, Азии, Африки и Австралии начиная с 1938 г. [619]. Как оказалось, в среднем число сперматозоидов у человека снизилось на 50%. Последующие исследования подтвердили эти выводы [4]. Более того, оказалось, что чем ближе к нашему времени, тем резче выражены два эффекта – не только снижение числа сперматозоидов, но и рост числа аномалий у них. Этот эффект «отрицательного влияния на плодовитость мужчин» захватил два поколения людей и не мог иметь генетической природы. Очевидно, что он связан с какими-то серьезными изменениями в окружающей среде [619], т.е. с влиянием на такой интимный процесс, как образование природного мужского начала, каких-то химических молекул со стороны.

К сожалению, и у нас, и в других странах за занятостью другими делами эта, быть может, главная мировая сенсация XX века замечена не была. И напрасно. Потому что это был сигнал о взломе невзламываемой до того биологической системы ключ-замок, имеющей принципиальное значение для продолжения не только рода Человеческого, но и всей жизни на Земле.

Уже известны некоторые молекулы-взломщики, которые вмешиваются в воспроизводство жизни, они начинают имитировать деятельность женского гормона эстрогена, городить препятствия на пути мужского гормона тестостерона, мешать интимным отношениям, возникающим при встрече мужских и женских половых клеток, изменять регулируемое гормонами соотношение между полами у вновь нарождающихся организмов, мешать полноценному развитию этих организмов до их рождения. В свете этого открытия стали ясными разнообразные патологии размножения, которые все чаще описываются во всех странах мира.

Молекулами-взломщиками оказались химические вещества, созданные руками человека и выброшенные им в биосферу.

Среди особенно опасных групп веществ – разрушителей эндокринной системы – оказались пестициды, галогенорганические вещества диоксины (образующиеся при выпуске пестицидов, различной галогенорганической продукции и многих других технологиях, см. раздел 4.3.1), диоксиноподобные вещества класса полихлорбифенилов (ПХБ) [4, 100].

В число пестицидов, в первую очередь вызвавших подозрение в причастности к этим процессам, вошли инсектицид ДДТ, продукты метаболизма ДДТ в природе, например ДДЭ, а также структурные родственники ДДТ, в частности «безвредные» кельтан и метоксихлор. Среди молекул-взломщиков оказались все изомеры ГХЦГ, в том числе гамма-ГХЦГ (линдан), ГХБ, кепон [472, 620-624].

Это перечисление могло бы привести к мысли, что речь идет главным образом о ХОП. На самом деле это не так. В когорту веществ-разрушителей эндокринной системы входят и «не опасные для человека» синтетические пиретроиды [625], и сим-триазиновые гербициды, и многие другие [4, 100, 623].

Список этот только-только открыт, и, к великому сожалению, он пополняется с большой скоростью.

Среди веществ, созданных руками человека и разрушающих эндокринную и репродуктивную системы живых существ, по воле человека в больших количествах оказываются в окружающей природной среде только пестициды.

Как часто случается в XX веке, сигнал об эндокринной угрозе пришел с Запада.

С 26 по 28 июля 1991 г., пока в СССР искали, как бы поскорее разбежаться по национальным квартирам, в США в г.Расин (штат Висконсин) произошла встреча обеспокоенных исследователей, представлявших 17 областей знания (21 человек). Эта встреча породила первую серьезную книгу-манифест, содержавшую как заключения различного уровня достоверности, так и ряд обоснованных выводов о всеобщем характере эндокринной угрозы [100].

Весной 1996 г., пока мы искали лучшего кандидата в президенты России, в США вышел научный бестселлер под названием «Наше украденное будущее» [4]. В нем биологи Джон Петерсон Майерс и Тео Колборн, а также журналистка Диана Думаноски в популярной форме описали, что означает для будущего человечества «выпуск на волю множества химических веществ – разрушителей эндокринной системы«. Предисловие к этой трагической книге написал вице-президент США А.Гор, сравнивший ее по значению со сводкой Рэчел Карсон, открывшей человечеству глаза на опасность пестицидов [2].

В конце января 1997 г. в Вашингтоне (США) состоялась научная конференция о химических веществах – разрушителях эндокринной системы. Представители многих стран попытались сформулировать ответ на извечный вопрос «что делать», чем ответить на самоубийственный вызов, брошенный человечеством не только самому себе, но и всей живой природе? Пока внятных ответов нет.

Таким образом, речь идет о глобальном явлении фундаментальной важности для жизни на Земле: многие пестициды и (или) продукты их трансформации могут подменять собою действие гормональной системы. Явление это выявлено в четкой форме лишь недавно [4, 100] и представляет для судеб биосферы большую опасность.

Многие ранее известные примеры действия пестицидов приобретают в свете этих взглядов новую зловещую окраску. Приведем некоторые из них.

В 1950 г. были сообщены результаты изучения эстрогеноподобного действия ДДТ на молодых петушков. Получив малые дозы этого инсектицида в течение нескольких месяцев, петушки не погибали и не заболевали, однако у них так и не развились гребешки и не вырастали до нормальных размеров половые органы [626].

В колониях чаек (Larus occidentalis), обитающих на загрязненных участках на озерах Онтарио и Мичиган было обнаружено много гнезд, которые занимали не обычные пары самец-самка, а две самки. Особенно часто это явление наблюдали в середине и конце 1970 гг. Его причиной оказался ДДТ, который нарушал сексуальное развитие самцов чайки, феминизируя их. Пораженные ДДТ самки чаек резко меняли поведение - они плохо защищали свои гнезда [627].

В 1980 гг. при изучении особей, погибших во время группового выброса на берег арктических дельфинов белух (Delphinapteris leucas), было обнаружено редкое для этого вида и других китообразных явление – многие особи были гермафродитами. Развитие погибших белух приходилось на 1960 гг. и на те места, где в водах было обнаружено значительное количество пестицидов. Во всяком случае, у погибших особей был найден чрезвычайно высокий уровень ДДЭ (выше 50 мг/кг) [628].

На одном из озер Флориды – Апопка – в течение непродолжительного времени после 1980 г. исчезло около 90% популяции аллигаторов. Хотя на всех остальных озерах Флориды практически 90% отложенных самками яиц давали потомство, в озере Апопка эффективность этого процесса едва достигала 18%, причем и вылупившиеся крокодилы несли катастрофические потери – половина из них погибала в течение первых 10 дней жизни. Все эти события случились после аварии на соседнем химическом заводе (1980 г.), при которой  в озеро попало большое количество инсектицида кельтана. Одним из следствий этого оказалась неразвитость половых органов взрослых самцов аллигаторов [629]. Недавно выяснилось, что аналогичное положение характерно и для популяций аллигаторов других озер Флориды, у которых под влиянием пестицидов наряду с аномальными размерами половых органов было найдено также слишком низкое содержание половых гормонов в крови (CNN INTERACTIVE March 15, 1998).

Таблица 9.23. Пестициды, для которых уже найдено отрицательное влияние на репродуктивную и эндокринную системы (по состоянию на 1996 г.; темным фоном выделены пестициды, ранее широко применявшиеся в СССР, но теперь запрещенные) [4, 623]

Обращаясь к российским примерам, укажем на популяции озерной лягушки, обитающих на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье. Накопление в их организме пестицидов привело к асинхронному развитию гонад у самцов и самок. Это исключало возможность успешного размножения части особей и к изменению темпов роста популяции. Дело, конечно, не столько в сокращении численности данного вида земноводных, сколько в том, что этот пример неожиданного влияния пестицидов наглядно показывает опасность, близко подошедшую ко многим видам животных [1].

Речь идет о воздействии пестицидов на систему воспроизводства жизни, главным образом за счет разрегулирования одного из важнейших природных механизмов – эндокринной системы. Как уже говорилось, эндокринный механизм – это сложнейшая система передачи химических сигналов, и он принципиально сходен у всех животных (беспозвоночных и позвоночных). Как оказалось, даже сравнительно отдаленные группы, такие, как птицы и млекопитающие (включая человека), имеют очень близкие гормоны и рецепторы. Так что страдать от непрошенного воздействия молекул пестицидов обречены практически все виды.

Данные, полученные к настоящему времени, позволяют обозначить первый круг фигурантов в деле о разрушении эндокринной системы живых организмов (табл.9.23).

Среди явлений, принципиально важных для нормального функционирования живого на Земле и связанных с воздействием пестицидов на гормональную систему, отметим особенности механизма их действия. Нарушая эндокринную систему в процессе развития организма, пестициды тем самым влияют на всю последующую жизнь особи. Обычно эти изменения необратимы. Отметим также, что воздействие пестицидов на репродуктивную систему, обнаруженное для видов дикой природы, не может не затрагивать и зависящих от нее людей, например через загрязненную рыбу [100].

Рассмотрим механизмы влияния пестицидов на эндокринную систему. Наиболее часто встречаются три типа [100].

Имитация действия природных гормонов. Некоторые пестициды инициируют выполнение в живом организме команд, задание на которые поджелудочная железа не давала. То, что инсектицид ДДТ ведет себя подобно женскому гормону эстрогену, было обнаружено еще в 1950 г. [620] и описано Рэчел Карсон в 1962 г. [2]. Помимо ДДТ [620, 622], способность имитировать эстроген, т.е. по существу быть как бы псевдоэстрогеном, обнаружена также для метоксихлора (структурного аналога ДДT) [622], кепона (хлордекона) [621] и ряда других ХОП.

Блокировка взаимодействия природных гормонов со своими рецепторами. Взаимодействие мужского гормона тестостерона с его рецептором может затрудняться из-за того, что с этим рецептором способен связываться также ДДЭ (продукт метаболизма инсектицида ДДТ), ныне повсеместно находимый в жировых тканях человека и животных [624]. При этом ДДЭ не имитирует действия тестостерона, а, напротив, мешает ему. Аналогичное блокирующее действие на рецептор тестостерона оказывает фунгицид винклозолин (ронилан) [630].

Воздействие на сами гормоны. Некоторые ХОП (ДДТ, хлордан, дильдрин), а также диоксины и ПХБ способны прямо или косвенно ускорять гидроксилирование стероидных гормонов (андрогенов, эстрогенов) у некоторых видов позвоночных животных, в результате чего может происходить ускоренная дезактивация этих гормонов. Уменьшение уровня в организме стероидных гормонов в свою очередь ведет к замедлению размножения животных [5].

Среди других механизмов воздействия отметим влияние пестицидов на естественный синтез гормонов и изменение уровня (числа) рецепторов гормонов под воздействием пестицидов[100].

Помимо выводов, признанных однозначно установленными (см. бокс), на встрече в Висконсине [100] были сформулированы также некоторые важные утверждения, имеющие большую вероятность.

• Некоторые дефекты развития, уже известные для человека, проявляются во взрослом потомстве у родителей, на которых воздействовали попавшие в окружающую среду синтетические разрушители гормонов (агонисты, т.е. вещества, обладающие сродством к рецептору, или же антагонисты). Концентрации ряда синтетических секс-гормональных агонистов и антагонистов, обнаруженные у человека в США, такие же по величине, как и у представителей фауны, для которых их негативные эффекты уже заметны. Эксперименты показывают, что при фоновых концентрациях, ныне существующих в природе, дефекты полового развития уже стали неизбежными.
• Если попадание синтетических разрушителей гормонов в окружающую среду не снизить и не контролировать, то возможна масштабная дисфункция размножения всех или большинства видов животных. Пределы и потенциал опасности для представителей фауны и человека велики из-за вероятности повторяющегося и (или) постоянного воздействия многочисленных синтетических химических веществ, которые известны как нарушители эндокринной системы.

Каждый человек теперь несет в своем теле сотни устойчивых химических веществ, которые отсутствовали в прошлых поколениях, в том числе много таких, которые разрушают эндокринную систему, действуя вместо (или против) тех или иных естественных гормонов. При этом концентрации пестицидов и других веществ рассматриваемого круга в тысячи раз выше концентраций свободного эстрогена. Свободный эстроген как биологически активное вещество способен изменять течение эмбрионального развития в млекопитающих при исчезающе малых концентрациях (порядка 0,1 нг/кг). Химические вещества, способные разрушать эндокринную систему, по своему биологическому действию примерно в тысячу раз менее активны по сравнению с эстрадиолом, создаваемым организмом. Однако поскольку концентрации рассматриваемых химических веществ в тысячи раз больше (как многократно показано выше, они находятся на уровне мкг/кг), они способны вызывать эффекты, по существу аналогичные с эстрогеном [4].

*   *   *

В заключение двух предыдущих разделов необходимо подчеркнуть методические трудности при разделении двух аспектов влияния пестицидов на живые организмы: 1) их воздействие на состояние репродуктивной системы и 2) на функционирование эндокринной системы. Другими словами, при большой ретроспективной работе, которая предстоит исследователям в ближайшие годы, будет более чем непросто выделять из суммарного эффекта воздействие пестицидов именно на эндокринную систему.

Для иллюстрации приведем цитаты на двух работ зоологов о влиянии на животный мир инсектицида севина, выполненных еще в 1970 гг.

Первая: «Севин… оказывает прямое воздействие на воспроизводительную функцию и развитие последующих генераций: при длительном действии на белых крыс в количестве 0,5 мг/кг происходит постепенная стерилизация этих животных, усугубляющаяся от поколения к поколению» [588].

Другая: «Были выявлены глубокие изменения в процессах сперматогенеза. В результате через год после обработки отмечалось значительное снижение интенсивности размножения рыжих полевок в тайге, монгольских пищух в степи, больших песчанок в пустыне» [631].

Остается добавить, что инсектицид севин, применяющийся обычно в количестве 2-5 кг/га, находили затем в дождевых червях (в концентрации около 2 мг/кг), в тканях золотистой ржанки (в среднем 1,5 мг/кг), в тканях грызунов и насекомоядных (5 мг/кг) и организме многих других «нецелевых» видов [588]. Ясно, что все эти организмы должны были погибнуть уже в результате разбалансировки их гормонального синтеза.

Запрещать севин как наиболее широко применяемый у нас заменитель ДДТ для борьбы с яблоневой плодожоркой, мальвовой молью, карандриной, хлопковой совкой [12] никто пока не собирается.

Следует подчеркнуть, что инсектицид севин - не исключение. Многие водорастворимые гербициды, например атразин, также способны серьезно воздействовать на эндокринную систему представителей фауны, в частности рыб. В 1997 г. в США были опубликованы данные изучения взаимосвязи между загрязненностью пестицидами водоемов в 13 штатах и состоянием эндокринной системы у самок и самцов тестового объекта – карпа (Ciprinus carpio) [632]. В образцах вод из 25 водоемов были проанализированы 52 вида водорастворимых пестицидов. Результаты этого исследования (рис.9.2) показали, что концентрации гормона эстрогена и тестостерона в женских и мужских особях карпа прямо зависят от уровня загрязненности вод. Эти находки озадачивают тем, что речь идет о водорастворимых пестицидах, которые в меньшей степени биоаккумулируются в рыбах и которые, как предполагалось ранее, не могли серьезно влиять на эндокринные процессы.

 

Рис.9.2. Корреляция количества растворенных в воде пестицидов и индекса половых гормонов у самцов и самок карпа (Ciprinus carpio) из водоемов США [632]. Показателем загрязнения среды служит соотношение между эстрогеном (женским половым гормоном) и тестостероном (мужским половым гормоном). Видно, что в загрязненных пестицидами водоемах этот показатель резко падает, особенно у самок.

Вместо заключения укажем на особенно большую опасность для эндокринной системы синергического воздействия смесей различных пестицидов. Как было сообщено совсем недавно (Global pesticide campaigner, vol.7, № 3, September 1997), они могут оказывать отрицательное влияние, в тысячу раз превосходящее сумму эффектов индивидуальных пестицидов. Ввиду невообразимо большого числа вероятных сочетаний как-то предсказать все эти последствия практически невозможно.

« Назад

Оглавление

Вперед »