环境污染对人类素质的影响

环境污染对人类素质的影响 摘要摘要 在人类发展的漫长过程中，人类与环境已经形成相互依存的统一体，环境中的各种因素 的改变都将直接或间接地影响人类的生活或生存。然而, 在谈到环境污染对人类影响时，人们 往往只注意到环境污染使人群引起各种中毒、疾病( 如砷、汞的急、慢性中毒、白血病、癌 症等)、而往往忽略了环境污染对人造成的遗传损伤和对下一代造成的危害。实质上环境污染 对人类素质的潜在危害要比一般想象的严重得很。环境污染对人类遗传伤害主要表现在两个方 面：第一，诱发基因突变。污染环境的有害因素作用到人的生殖细胞时，即可引起遗传损伤。 第二，可诱导人体染色体发生畸变。环境污染所致的染色体畸变，往往使许多基因错位，常常 引起人体出现各种多发畸形。环境污染已成为日益严重的公害, 对人类造成的损害既严重亦长 远。因此, 这个问题不很好解决, 必将增加人类遗传的负荷, 将会影响到我们的子孙后代。 关键词关键词 环境污染 基因突变 染色体畸变 遗传病 一、环境污染对人体遗传物质的影响 1、遗传与变异 染色体是遗传物质的载体，它的化学成分主要是脱氧核糖核酸（DNA）和 蛋白质，DNA是是一种高分子聚合物,它主要存在于动植物细胞核的染色体内。 DNA是脱氧核糖、磷酸和碱基共同构成的脱氧核苷酸多聚体。它具有四种核苷 酸碱基, 即A ( 腺嘌呤)、G ( 鸟嘌呤)、T( 胸腺嘧啶) 和c ( 胞嘧啶)。双链 D N A 分子中的两条链以反向平行的方式形成一个双螺旋结构。生命的遗传信 息贮存在D N A 内。D N A 是遗传物质。D N A 链的片段是控制遗传性状的基 本单位,即基因。每条染色体上有成千上万个基因。染色体和染色体上的基因 是随父亲的精子细胞和母亲的卵子细胞传给子孙,从而使父母的相貌、生理特 点、代谢、病理、免疫、行为等性状和某些疾病遗传给子代,这就叫遗传。 但是,由于子代从亲代那里得到的遗传物质染色体和基因不完全相同, 也就是说因每次受精时精子和卵子结合的染色体及基因都不完全相同，所以, 同胞兄弟姐妹在相貌、生理特点、免疫、病理和行为等方面都是不完全相同的,这 种现象是遗传的对立面变异。 遗传和变异是一切生物的基本特征,是生物界普遍存在的现象。 2、环境污染物诱导染色体畸变 长期以来，医学界对死胎、死产、多发性流产和畸形儿等现象的研究表明 染色体异常是这些现象的原因。为什么会出现染色体异常呢？原因之一是胎儿 的父母一方或双方存在染色体异常。这些染色体异常的父母，往往从外表上看 是正常的,不具有发育上的缺陷。但是他们却是细胞内染色体异常的携带者。 这些染色体异常的携带者,其异常染色体,可在家庭中世代相传。繁殖孕育的胎 儿,很大一部分会成为染色体异常儿,造成了上述出生缺陷的出现,这种现象属 于先辈遗传下来的遗传性疾病。 但是科学研究证明,造成上述出生缺陷,也有后天因素在起作用,这就是环 境因素的影响。随着近代工业的发展,人们发现越是工业发达的国家,畸形儿的 出生率越高。原来是因为随着现代工业的发展,人们只顾生产,不注意保护环境,环 境污染日趋严重。使人类出现了更多的畸形,才不断引起人们的严重关切。科 学家把对环境污染与致癌、致畸、致突变的研究列人了重要日程。 环境污染物是引起人体染色体畸变的条件,体内遗传物质是变化的根据。 环境污染物是作用于并通过人体细胞核内的染色体和基因而起作用的。已知能 引起染色体畸变的环境因素,在物理方面有各种辐射线。在生物学方面有病毒、 霉菌毒素等,在化学方面有一些有机、无机化合物。这些环境因素若作用于染 色体,则可导致染色体畸变,可能造成流产,出现畸胎和遗传性疾病或出现癌症。 在正常情况下,人体细胞核内都有固定的染色体效应和结构。在环境因素 的作用下,当染色体发生畸变时,主要表现有染色体数目异常和染色体结构异常 两种。但无论是染色体的数目异常,还是结构改变,都会使细胞遗传特征发生改 变,导致严重后果。 据资料报道,美国新生儿畸形率为2%,我国出生胎儿的先天性畸形率为1.28%。 有人推侧大约10%的先天畸形,可归因于环境因素。医学遗传学对大量流产儿进 行了研究,发现50-60%的流产儿具有异常染色体。因而,染色体异常被认为是自 然流产的主要原因。美国俄亥俄州三个氯乙烯车间附近居民在1970-1973年间 出生婴儿的先天缺陷比全州或同地区的预期数相比有显著差别,其中枢神经系 统的畸形、唇裂、腭裂和生殖器畸形尤为明显。我国某城市,婴儿的先天性心 脏病和先天性畸形,从1952年的8.4/万和5.6/万到1958年均上升为15/万。目前,这 种畸形率又有了新的增加和提高。 现已发现的具有致畸作用的环境化学污染物有甲基汞、四氯二苯、二噁英、 西维因、敌枯双、艾氏剂、五氯酚钠和脒基硫脲、苯等。如苯具有强烈的细胞 遗传效应,能引起各种类型的染色体畸变。有人对93名苯作业女工进行生殖功 能回顾性调查表明,该组生殖功能异常率高于对照组。说明苯作业女工组出现 的自然流产、死胎、胎儿的先天性疾患与接触苯有关(见附表)；汞污染环境后,在 生物作用下,可转化为甲基汞,可通过胎盘、脐带富集于胎儿,使胎儿体内汞含 量比母体还高,严重地损害胎儿中枢神经系统的发育,使胎儿患了先天性水俣病 先天性痴呆；镉不仅可引起特异性疾病痛痛病,而且由于镉对锌的拮 抗作用,可影响胎儿的生长发育和智力发育等等。总之, 环境污染造成染色体 畸变率的增高,将给人类带来严重灾难,因而近年来人们特别重视环境污染物对 致突变、致癌、致畸的研究。 附表 苯作业女工组与对照组生殖功能异常率比较表 苯作业女工组（96例）对照组（43例）调查项目 异常例数异常百分率 （%） 异常例数异常百分率 （%） 月经周期延长 1516.1349.30 月经周期缩短 66.450- 月经持续时间延长 22.150- 经量增多 1415.0549.30 经血异常 77.5324.65 白带异常 1920.4329.30 腹痛 2324.731227.91 腰痛 1718.2836.98 自然流产原因不明 88.600- 死胎 55.380- 胎儿先天性疾患 33.230- 性欲减退 2324.73613.95 3、环境污染物诱导基因突变 环境污染可引起长期、慢性接触者的基因损伤而造成潜在的基因遗传效 应。体细胞的基因替换对细胞进化有直接效应, 甚至会引起细胞死亡和细胞 癌变。然而生活、工作中存在着大量的有害物质，例如职业性接触环境化学 品、二氧化硫及可吸入颗粒、香烟、甲醛等，均会对人体的基因产生有害作 用导致疾病。 3.1 职业性接触环境化学品 职业性暴露于多环芳烃可引起外周血淋巴细胞基因毒作用。外周血淋巴 细胞姐妹染色体交换率升高,微核率升高,染色体和DNA损伤。职业性暴露于煤 产物的男性p53 基因第298号密码突变频率相当高,鳞状癌和大细胞癌发病率 很高。职业性暴露于芳香胺致癌物者膀胱癌发病率也升高。从事固体废物处 理的工人尿中和白细胞中DNA氧化产物8-羟基脱氧鸟苷8- OH- dG 升高。而膀 胱癌危险性的增加与致癌物代谢酶N-乙酰基转移酶2(NAT2)的基因型有关。农 药生产厂的工人由于长期暴露于某些农药,其染色体会受到损伤,从而导致有 些疾病的易感性和患癌症的危险性增高。这种增高与相应基因的过度表达呈 正相关,说明这些化学品可以通过影响基因而导致疾病发生。 3.2 二氧化硫及可吸入颗粒 儿童长期暴露于二氧化硫和可吸入颗粒,如果摄入的水果、蔬菜、抗氧化 剂和高不饱和脂肪酸又较少的话,对其肺部防御机制和免疫反应的调节会有不 利的影响,每种污染因素都会增加呼吸系统疾病的污染负担。高污染地区基因 突变频率显著增高。呼吸道平滑肌保持一个有效的抗微生物环境, 防止吸入 气中有害微生物的繁殖。并且激活巨噬细胞以对付感染。新生的巨噬细胞和 内皮细胞本身所释放出的炎性介质进一步引起抗微生物基因的表达,通过表面 受体识别和特定的传导通路引起宿主防御反应基因的表达。吸入空气污染微 粒可损害这条防卫通路的表达,使通过呼吸道感染的易感性增加。对非吸烟者 引起肺癌的因素进行的研究发现慢乙酰化基因型增多。多态型 N-乙酰转移酶 ( NAT2)对苯胺引起的致癌过程有修饰作用,所以对非吸烟来说暴露于环境中 的苯胺可增加肺癌危险性。致癌物代谢酶 NAT2 的研究发现 NAT 2 减慢乙酰 化的基因型可能与膀胱癌危险性的增加有关。 3.3 香烟 香烟烟雾和焦油中含多种自由基,而烟雾吸入后,通过激活肺组织内的中 性粒细胞和巨噬细胞,使这些细胞释放大量自由基,它们非常活泼,可以直接或 间接地攻击细胞成分，损伤细胞的结构和共能。而自由基引发脂质过氧化后 产生的醛式产物则能带着原自由基损伤的潜能到达线粒体、核糖体、核和其 它细胞成分,与细胞内高分子蛋白质、核酸发生交联, 致其功能障碍。 吸烟可造成 DNA 链断裂。DNA 损伤的产生是化学致癌作用的初始过程。 姊妹染色单体互换(SCE)是指分裂中期相细胞染色体的两条姊妹染色单体之间 发生等位点、同源片段的对称性互换。吸烟者淋巴细胞 SCE 率升高。被动吸 烟者小于吸烟者。母体暴露于香烟烟雾导致胎盘 DNA 直接损伤,解释了吸烟 对妊娠的有害效应。微核是细胞分裂过程中形成的额外核碎片。它可以定量 地评估正在进行中的 DNA 损伤。主动吸烟者支气管粘膜微核数显著增加,痰中 微核率升高。吸烟可导致人类外周血白细胞的氧化性 DNA 损伤以及培养的人 肺细胞 DNA 单链断裂。 香烟烟雾中的许多致癌剂都可通过其活性代谢产物与细胞 DNA 共价结合 而发挥作用,因此研究组织中致癌剂DNA 加和物是一种研究烟草烟雾致癌 性的有效方法,也是最适用的方法。吸烟者加和物水平高于不吸烟者, 而停止 吸烟五年以上者加和物水平与不吸烟者相似。而且肺 DNA 加和物水平与香烟 日消耗量或终身消耗量之间有线性关系。吸烟者肺中 DNA 加和物水平可能是 细胞转化与修复过程中在新加和物形成与消失间达到平衡,因此其含量可维持 稳定状态,但这个状态有个体差异。 二、预防环境污染对遗传的影响