Carcinogens in the Human Environment and Ways to Prevent Cancer

Abstract

It has now been established that a number of chemicals and radiation can cause cancer, that is, are carcinogenic. Since these agents cause various other tumors, they can be called blastomogenic.

Full Text

В настоящее время установлено, что ряд химических веществ и излучений может вызывать рак, то есть является канцерогенным. Поскольку эти агенты вызывают и раз­личные другие опухоли, их можно назвать бластомогенными. Первым доказательством тому послужил классический рак трубочистов. Именно это клиническое наблюдение по­вело в конце концов к экспериментам, в которых была доказана возможность получения рака в результате длительного смазывания кожи кроликов и мышей каменноугольной смолой (экспериментальный дегтярный рак).

Особенно велика роль эксперимента при оценке новых продуктов химической про­мышленности. Как показал опыт работы нашей лаборатории, в ряде случаев в исследо­ваниях на животных можно установить канцерогенность того или иного вещества до начала его практического использования. Так, например, Г. Б. Плисс исследовал ряд производных бензидина и впервые установил сильное канцерогенное действие З,З-дихлорбензидина. В другой работе Г. Б. Плисса было показано сравнительно слабое канцеро­генное действие дициклогексиламина и его нитрита.

На основании результатов экспериментов, после проведения соответствующих гигие­нических исследований, можно предпринять ряд практических мероприятий: запретить производство определенных веществ (например, в СССР запрещено производство бетанафтиламина, 3,3-дихлорбензидина, оксибензидина и др.), герметизировать производ­ство или, наконец, заменить канцерогенные вещества неканцерогенными.

Возможности профилактики особенно ясны в отношении профессионального рака, когда причиной заболевания является длительный контакт с той или иной известной профессиональной вредностью.

Рак трубочистов и рак рентгенологов в настоящее время практически исчезли бла­годаря изменениям условий труда и мерам личной профилактики. Действенные профи­лактические Мероприятия возможны и в отношении профессиональных опухолей моче­вого пузыря у работников анилинокрасочной промышленности. В этой области профи­лактика проводится путем изъятия из промышленного производства известных канцеро­генных веществ и систематического контроля за здоровьем работников. Как показал И. С. Темкин, систематический цистоскопический контроль позволил снизить количество злокачественных профессиональных опухолей мочевого пузыря с 38,5 до 4%.

Изучение профессиональных опухолей и мер их предупреждения имеет большое принципиальное значение, хотя на первый взгляд может показаться, что это не так — ведь число таких заболеваний относительно невелико. Но не следует забывать, что в ря­де случаев профессиональная канцерогенная вредность может, так сказать, перерасти в бытовую, охватывая не только узкий круг работников той или иной профессии, но и ши­рокие слои населения. Так, например, промышленные выбросы могут загрязнять не только территорию данного завода, но и окружающие его районы. Продукты неполного сгорания топлива не только оседают в отопительных системах, но и выбрасываются из них и загрязняют атмосферный воздух. Особенно это касается возможных канцероген­ных примесей к пищевым продуктам. Вот почему проблема профилактики канцероген­ных вредностей входит в задачи не только профессиональной, но и общей, коммуналь­ной и пищевой гигиены.

Среди вопросов коммунальной гигиены на первом месте стоит изучение и профилак­тика загрязнения воздуха канцерогенными углеводородами. Современные спектрально­флуоресцентные исследования в этом направлении начаты всего лишь около 15 лет на­зад, но к настоящему моменту собран уже большой материал (см., например, нашу книгу с П. П. Дикуном). В различных городах и даже разных районах одного и того же города установлены различные степени загрязненности воздуха канцерогенным углево­дородом бенз (а) пиреном (БП). Его больше в крупных, меньше в средних и совсем мало в небольших городах. Таким образом, его количество в общем соответствует частоте заболевания раком легких.

Проблема загрязнения вдыхаемого человеком воздуха канцерогенными углеводоро­дами и учащения рака легких привлекает внимание в международном аспекте, о чем свидетельствует, например, доклад экспертов Всемирной организации здравоохранения (ноябрь 1959 г.).

Источниками загрязнения атмосферного воздуха БП служат дымовые выбросы ото­пительных систем, промышленно-технологические выбросы, выхлопные газы автомоби­лей (их количество зависит от типа двигателя, режима его работы, а главное — от пол­ноты и характера сжигания топлива).

Основными направлениями профилактики является улучшение режима сжигания и установление соответствующих фильтров и нейтрализаторов. Важен подбор типа двига­теля внутреннего сгорания и правильный режим эксплуатации (И. Л. Варшавский п др.). С увеличением нагрузки возрастает количество БП, выделяемое дизельным двига­телем в атмосферу. Путем каталитического дожигания на шариковых платиновых ней­трализаторах количество БП в отработанных газах было снижено примерно в 2 раза. Применение же специальной присадки, обеспечивающей бездымность работы дизельного двигателя, может снизить содержание БП в отработанных газах во много десятков раз [30]. Форкамерно-факельное зажигание может в 15—20 раз снизить количество БП в от­работанных газах автомобилей [11, 12].

Наконец, весьма важное значение для борьбы против загрязнения атмосферного воздуха канцерогенными углеводородами имеет рациональное градостроительство и ре­конструкция устарелых промышленных предприятий, как показали, например, наши на­блюдения в Макеевке [27].

На современный крупный промышленный город за год может выпасть несколько десятков килограммов такого сильного канцерогенного вещества, как БП [27]. Законо­мерно встает вопрос о дальнейшей судьбе этого вещества и возможности его кругово­рота в окружающей человека среде и в природе. Загрязнения воздуха в конце концов оседают на землю (особенно этому способствуют естественные осадки — дождь, снег). В связи с этим возникла необходимость изучить наличие БП в почве.

Первые положительные результаты были опубликованы нами в 1959 г. [27], когда мы обнаружили БП в отдельных пробах почвы, взятых в Ленинграде. В дальнейшем (1961—1963 гг.) появились работы в США, Франции и ФРГ [34, 35, 39], которые подтвер­дили возможность обнаружения БП в отдельных пробах почвы. Широкое изучение за­грязненности почв канцерогенными веществами провели Zdrazil и Picha в Чехословакии (1966). С 1964 г. нами ведутся систематические исследования загрязненности почв БП и дальнейшей участи попавшего в нее канцерогенного углеводорода.

Изучение образцов почвы из различных районов Москвы показало, что загрязнен­ность БП не одинакова. В контрольных пробах, взятых в пригородной зоне отдыха, БП вовсе не обнаружен либо определяется лишь в качестве следов. Между тем в самом городе почва оказалась сильно загрязненной. В зонах старой застройки, которые не загрязнялись промышленными предприятиями, было обнаружено 268,5—346,5 мкг БП на 1 кг почвы. В то же время в районах новостроек Москвы было обнаружено лишь 104,5 мкг БП на 1 кг почвы. Таким образом загрязненность почвы БП в старых районах Москвы в 2,5—3 раза больше, чем в новых, что указывает на стойкость этого вещества и возможность его накопления в почве.

Если приведенные цифры характеризуют средний уровень, своего рода фон, загряз­нения почвы в большом городе, то в нем могут быть отдельные пункты, где загрязнение во много раз превышает этот «фон». Так, например, в пробах почвы, отобранной на территории нефтеперерабатывающего завода, мы нашли около 200 000 мкг БП на 1 кг почвы, что примерно в 500 раз превышает содержание его в почве старых районов Москвы. В Подмосковье в поле вблизи автотрассы с интенсивным движением мы обнару­жили около 80 мкг БП на 1 кг почвы.

Мы считаем, что загрязненность почвы зависит от общей загрязненности среды кан­церогенными углеводородами и может служить своего рода индикатором наличия и степени ее.

Дальнейшие исследования (Н. П. Щербак) показали, что загрязненность почвы БП распространяется на сравнительно большое расстояние от источника ее выброса, до 3 и более километров.

Значительные количества БП были найдены в растительности, собранной с загряз­ненной БП территории. Это вещество попадает на растения, не только оседая из воз­духа, но и проникая в них через корневую систему — из почвы, что было доказано пря­мым опытом с выращиванием цветов (астры) на почве, загрязненной БП [32]. В дальней­шей судьбе БП в почве большое значение имеют почвенные бактерии.

Уже более 20 лет назад было показано, что канцерогенные ароматические углеводо­роды могут накапливаться в микроорганизмах [17, 38]. С 1964 г. мы с М. Н. Мейселем и его сотрудниками начали изучение возможности разрушения БП и других канцероген­ных углеводородов микроорганизмами. Было доказано, что некоторые виды дрожжей способны поглощать и перерабатывать БП, вводимый в питательную среду [17].

Из образца почвы, взятого с территории нефтеперерабатывающего завода и содер­жавшего около 100 000 мкг БП на 1 кг почвы, были выделены культуры различных поч­венных бактерий. Оказалось, что две из них разрушают примерно 50% вводимого вере­ду БП [19]. В дальнейшем нам удалось установить, что почвенные бактерии могут раз­рушать БП не только в искусственной среде, но и в самой почве, загрязненной этим ве­ществом.

Таким образом становится принципиально возможной биологическая очистка окру­жающей человека среды от канцерогенных углеводородов, в частности от БП, наподо­бие биологической очистки фенольных сточных вод, уже вошедшей в практику некото­рых промышленных предприятий.

Помимо тех случаев, когда человеку приходится поневоле вдыхать воздух, загряз­ненный БП, часто люди делают это по своей воле. Мы имеем в виду курение табака, в частности сигарет. В настоящее время общепризнанно, что заядлые курильщики имеют значительно больше шансов заболеть раком легких, чем некурящие или даже малокуря­щие. Спектрально-флуоресцентные исследования, проведенные в нашей лаборатории [10], показали наличие 1,6 мкг БП в дыме 100 сигарет и 1,1 мкг БП в дыме 100 папирос (ко­торые содержат по весу на ⅓ табака меньше, чем сигареты). Эти сведения полностью совпадают с соответствующими данными ряда иностранных авторов. Наилучшим спосо­бом профилактики вредного влияния курения является полный отказ от него или, по крайней мере, значительное ограничение втягивания дыма. Введение в сигареты филь­тров задерживает часть смолистых веществ и БП.

В борьбе против курения большую роль может сыграть санитарно-просветительная работа. Она особенно важна среди подростков, так как, во-первых, легче не начинать курить, чем бросить, и, во-вторых, на молодой и, тем более, детский организм все кан­церогенные агенты действуют гораздо сильнее. Наконец, нужны организационные меры, охраняющие некурящих (например, запрещение курения в общественных местах — кино, театрах, вагонах и т. д.).

Курение сигарет является лишь одной из причин значительного учащения рака лег­ких, которое наблюдается во всех экономически развитых странах мира и впервые было официально отмечено в 1923 г. на съезде германских патологов. По Doll частота рака легких в Англии возросла за первую половину XX века в 43 раза.

Существенное значение в учащении рака легких играет, помимо курения, загрязне­ние атмосферного воздуха канцерогенными углеводородами, о которых мы подробно говорили выше. Об этом свидетельствует большая заболеваемость раком легких в горо­дах, чем в сельской местности, и большая частота его в крупных, особенно индустриаль­ных городах, чем в небольших населенных пунктах. Подчеркнем, что печальный прио­ритет по частоте рака легких принадлежит Англии, пожалуй, наиболее задымленной стране мира, которая первой вступила на путь индустриализации.

Канцерогенные углеводороды в загрязнениях воздуха были обнаружены, как каче­ственно, так и количественно, спектрально-флуоресцентными методами исследования. Именно эти методы позволили сравнительно быстро и в большом количестве произво­дить анализы загрязнений воздуха на содержание в них канцерогенных углеводородов, в первую очередь БП, что составило основу широких гигиенических исследований.

Однако связь происхождения рака легких с попаданием в легочную ткань канцеро­генных углеводородов не могла быть окончательно установлена без прямых экспери­ментов, без получения рака легких в результате введения канцерогенных углеводородов в легочную ткань.

Такого рода эксперименты предпринимались много раз, в течение примерно 40 лет [24], по без положительных результатов. В рекомендациях Комитета экспертов ВОЗ по проблеме рака легкого (1959) подчеркивалось отсутствие адекватной экспериментальной модели этого заболевания и необходимость исследований, направленных к получению такой модели.

В 1961—1962 гг. в результате интратрахеального введения канцерогенных углеводо­родов с тушью и инфузином (раствором казеина) нам удалось [22, 25] получить у крыс бронхогенный рак легких, который по своей морфологической картине соответствовал раку легких человека. В опытах с 9, 10-диметил-1, 2-бензантраценом (ДМБА) рак легких был получен у 30% подопытных крыс, а в опытах с БП — у 70%. В ряде случаев наблю­дались метастазы.

Причиной положительного результата этих опытов мы считаем депонирование кан­церогенного вещества в легочной ткани, которого удалось достичь благодаря введению канцерогенов вместе с тушью и казеином, послужившими адсорбентами. Это предполо­жение было прямо доказано соответствующими опытами [28], в которых мы экстрагиро­вали и определяли количество БП в зависимости от способа его введения с теми или иными веществами. Оказалось, что при введении БП с тушью и казеином наблюдается ис­тинная материальная кумуляция этого вещества в легочной ткани. В свете приведенных экспериментальных данных следует пересмотреть основные концепции этиологии и патогенеза рака легких. На этот счет уже давно существовали две противоположные точки зрения: одни авторы считали, что решающую роль в генезе рака легких играют канцерогенные агенты, другие же придавали наибольшее значение воспалительным изменениям легочной ткани, например, хроническому бронхиту и его последствиям. В настоящее время обе высказанные концепции могут быть объединены: рак вызывают попадающие в легкие канцерогенные вещества, но их задержке в легоч­ной ткани, их депонированию могут способствовать результаты воспаления и кониозы, в частности те изменения легких, которые препятствуют физиологическому самоочищению, легочной ткани и, наоборот, способствуют адсорбции и задержке в ней канцерогенных веществ.

При этом, конечно, большое значение может иметь та или иная степень чувствитель­ности ткани, на которую падает канцерогенное раздражение. В последнее время выясни­лась особая чувствительность к некоторым канцерогенным агентам легочной ткани в раннем возрасте и, в частности, у эмбрионов.

В нашей лаборатории T. С. Колесниченко обнаружила аденомы в органных культу­рах легочной ткани эмбрионов, взятых от мышей, которым во время беременности вво­дили уретан. Первая аденома была получена на 4-й день эксплантации, т. е на 9-й день после воздействия канцерогена, а на 14-й день аденомы возникли в 66% всех экспланта­тов; многие из них были множественными.

Впервые установленное в опытах T. С. Колесниченко столь быстрое получение аде­ном легких в органных культурах вне организма имеет большое теоретическое и прак­тическое значение. Оно может пролить свет на некоторые закономерности трансплацен­тарного бластомогенеза и послужить экспериментальной моделью, объясняющей появ­ление опухолей в детском возрасте. Вместе с тем оно является примером экспрессного метода для определения канцерогенного действия некоторых химических веществ. Инте­ресно, что, несмотря на столь быстрое проявлен е опухолей легких, вне организма сохра­няются закономерно предшествующие им и всегда наблюдаемые в организме определен­ные стадии развития опухолей в виде диффузных и очаговых гиперплазий и пролифератов.

Мы видим, следовательно, что этиология и патогенез опухолей легких зависят от многих факторов. Некоторые из них еще полностью не раскрыты. Однако и того, что мы знаем, достаточно для систематической работы в области профилактики рака легких. Вот основные ее пути: 1) борьба с загрязнением вдыхаемого воздуха или хотя бы умень­шение степени его загрязнения; 2) борьба за «здоровое легкое», за сохранение всех ме­ханизмов его самоочищения.

Особенно остро стоит вопрос о возможности попадания канцерогенных веществ в пищевые продукты в качестве красителей, консервантов, стабилизаторов, вкусовых до­бавок, а также в результате обработки или упаковки пищевого продукта. О междуна­родном аспекте этой проблемы свидетельствует ряд посвященных ей симпозиумов, спе­циальных совещаний. Так, уже в 1956 г. в Риме на симпозиуме были приняты списки подозрительных по канцерогенности и запрещенных примесей к пище (Трюо). В 1960 г. в Женеве состоялось заседание экспертов Всемирной организации здравоохранения по тому же вопросу, в резолюции которого сказано: «На основании экспериментальных данных в настоящее время нельзя установить безопасного уровня канцерогена в пище. Полная элиминация или, по крайней мере, сведение к минимуму всех канцерогенных суб­станций в пище человека (или в пище животных, используемых для приготовления пищи человека) является важнейшим делом».

Для предупреждения попадания канцерогенных веществ в пищу большое значение имеет предварительное экспериментальное изучение возможной канцерогенной вредности гербицидов, пищевых красителей и т. д.

Так, например, Л. М. Шабад и Л. П. Наумова в свое время провели отбор небласто­могенных противоростовых веществ среди карбаматов. Н. П. Напалков, как и другие авторы, показал, что аминотриазол, который широко использовался в США как консер­вант, вызывает опухоли щитовидной железы.

Обширные исследования были произведены в отношении копченостей. Было пока­зано, что в копченых колбасах и копченой рыбе спектрально-флуоресцентными методами можно обнаружить БП в количестве от 2 до 10 мкг на 1 кг продукта [7]. Изучив причи­ны смерти рыбаков некоторых районов Прибалтики [5], а также работников мясо- и ры­бокоптильных предприятий, мы установили у них значительную частоту поражения ра­ком пищеварительного тракта [13], что может быть связано с относительно высоким по­треблением копченостей.

В СССР систематически разрабатываются новые подходы к технологии копчения, направленные на уменьшение количества и полное изъятие канцерогенных углеводородов из копченых пищевых продуктов. Возможность последнего доказана при применении коптильных жидкостей [8].

Совсем новой проблемой является вопрос о возможной канцерогенности некоторых медицинских препаратов. Так, например, при лечении некоторых кожных заболеваний иногда весьма длительно применяются мази, содержащие деготь, то есть заведомо кан­церогенный продукт.

Печальную известность приобрел торотраст. Этот радиоактивный препарат исполь­зовали как контрастное вещество для рентгенодиагностики ряда заболеваний и вводи­ли в сосудистое русло и в различные полости. В результате образовывались скопления торотраста, своеобразные гранулемы, так называемые торотрастомы. Примерно через 15—20 лет появились сообщения о возникновении различных злокачественных опухолей на местах отложения торотраста.

В ноябре 1965 г. в Париже состоялся специальный симпозиум комитета по профи­лактике рака Международного противоракового союза, посвященный возможной кан­церогенной вредности медицинских препаратов, труды которого опубликованы в 1967 г. В резолюциях этого симпозиума подчеркивается необходимость предварительного изу­чения возможной канцерогенности новых лекарств, особенно тех, которые применяются длительно, тем более у детей и беременных женщин.

Таким образом и в отношении данного пути возможного поступления в организм канцерогенных веществ могут быть приняты соответствующие профилактические меры.

Профилактика действия на организм любых вредных веществ, находящихся в окру­жающей человека среде, ставит вопрос о гигиеническом их нормировании путем уста­новления минимальных допустимых доз или концентраций этих веществ. Возможно ли это сделать в отношении канцерогенных веществ?

По механизму своего действия на организм канцерогены значительно отличаются от всех других токсических веществ. Особенностью их действия является прочное соеди­нение с белками и кумуляция. С другой стороны, доказана возможность коканцерогепеза, то есть потенцирования канцерогенного действия малых доз неспецифическими влияниями. Канцерогенные вещества в организме метаболизируются, и собственно кан­церогенное действие часто зависит от метаболитов. Не следует забывать, что пути мета­болизма могут быть различными у различных животных и при разных условиях. Все это свидетельствует о сложном и часто непрямом действии канцерогенных веществ, что весьма сильно затрудняет установление минимальных допустимых доз.

Другой аспект вопроса связан с тем, что многие канцерогенные вещества количест­венно определяются с трудом или вовсе не определяются. В этих случаях также не мо­жет быть речи об установлении предельно допустимых доз.

Разбираемый вопрос неоднократно служил предметом обсуждения на ряде нацио­нальных и международных совещаний и до сих пор всегда решался отрицательно. Так, в докладе Комитета экспертов Всемирной организации здравоохранения «Профилактика рака» говорится: «...Для канцерогенных веществ не существует такого понятия, как до­пустимый уровень концентрации, то есть предельно допустимые дозы».

Все до сих пор сказанное относится к «искусственным» канцерогенам, то есть веще­ствам, появление которых в окружающей человека среде является следствием деятель­ности самого человека. Вместе с тем в ряде случаев можно встретиться с «натуральными» канцерогенами, которые (например, мышьяк или селен) могут в мельчайших количест­вах встречаться в некоторых тканях в норме. Для таких веществ может идти речь о фо­новом уровне и предельно допустимых дозах.

Хотя в настоящее время установление предельно допустимых доз подавляющего большинства канцерогенных веществ невозможно, гигиеническая профилактика рака является вполне реальной задачей. Она достижима путем максимально возможного снижения доз. Это доказано во многих тысячах экспериментов на животных, а у лю­дей— при профессиональных новообразованиях и у курильщиков. Чем меньше доза, тем реже и позже наступает заболевание, и оно может «выйти за рамки жизни человека».

Гигиеническая профилактика рака должна заключаться в обнаружении источников загрязнения окружающей человека среды канцерогенными веществами и в максималь­ном ограничении, то есть нормировании этих источников. Примеры таких возможностей неоднократно приводились выше.

Общим выводом из всего сказанного является то, что профилактика рака возможна.

Все изложенные выше факты свидетельствуют о своеобразней миграции, о своего рода круговороте канцерогенных углеводородов в окружающей человека среде. Они мо­гут переходить из одного продукта в другой, из одной сферы промышленности в другую, из выбросов промышленности и транспорта в атмосферный воздух, сточные воды и т. д. Из воздуха они осаждаются затем в почву, могут накапливаться в ней или вымываться, могут исчезать — разрушаться бактериями или переходить в растения, могут попадать в корма для скота и птицы, а в некоторых случаях и непосредственно в пищевые про­дукты, употребляемые человеком.

Изучение всех путей распространения и циркуляции бластомогенных веществ в окружающей человека среде представляет большой теоретический интерес и открывает широкие перспективы для разработки мер профилактики рака.