CZYNNIKI, KTÓRE ZMIENIŁY METABOLIZM ISTOT ŻYWYCH - ŚRODOWISKO - 2025

Rozwój różnych procesów przemysłowych, rolniczych i miejskich ukierunkowany jest w taki czy inny sposób na postęp i poprawę jakości życia. Działania te, w połączeniu z działaniami krajowymi, spowodowały bardzo poważne globalne zanieczyszczenie środowiska.

Zdecydowana większość antropogenicznych chemikaliów używanych w industrializacji zmienia środowisko. W konsekwencji czynniki związane z zanieczyszczeniem, takie jak pestycydy i dwutlenek azotu, wpływają na metabolizm komórkowy i środowisko istot żywych.

Zanieczyszczenie środowiska. Źródło: Gabriel Villena z Albacete w Hiszpanii

Procesy metaboliczne są związane z wypełnianiem wszystkich funkcji życiowych, takich jak oddychanie, trawienie i homeostaza. W nich zachodzi szereg reakcji fizyko-chemicznych, na które wpływają m.in. zmiany pH i temperatury.

Metabolizm bierze udział między innymi w tworzeniu i rozkładzie tkanek organizmu oraz pozyskiwaniu i magazynowaniu energii jako podstawowego źródła funkcjonowania organizmu.

Czynniki, które zmieniły metabolizm istot żywych i ich środowiska pod względem zanieczyszczenia środowiska

Stosowanie pestycydów

Rozwój działalności rolniczej spowodował konieczność stosowania środków owadobójczych, które wpływają na żywotność upraw.

Obecnie stosuje się bardzo silne pestycydy, takie jak chloroorganiczne, które są stabilne w środowisku. Stosowane są również fosforany organiczne, mniej stabilne niż poprzednie, ale o wysokim poziomie toksyczności.

Zanieczyszczenie środowiska pestycydami wynika głównie z ich bezpośredniego stosowania w uprawach rolniczych. Wynika to również z nieodpowiedniej konserwacji zbiorników magazynowych i pozostałości znajdujących się na ziemi.

W ten sposób toksyczne cząsteczki są wprowadzane do powietrza, wody i gleby, zmieniając w ten sposób swoje własne właściwości. Na przykład gleba ulega degradacji, powodując między innymi zmiany jej pH, wilgotności i temperatury.

Pozostałości pestycydów są przenoszone z gleby na paszę, którą zjadają zwierzęta. Te toksyczne substancje są magazynowane w tłuszczu, co zwiększa ich stężenie w mleku i mięsie.

Pestycydy są rozproszone w środowisku, stając się zanieczyszczeniami dla organizmów biotycznych, które tworzą różne ekosystemy. W związku z tym stabilność metaboliczna jest zagrożona, co stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego.

Neurotoksyczność

Specjaliści przeprowadzili badania nad wpływem pestycydów fosforoorganicznych na zwierzęta. Wyniki pokazują, że nawet w niskich stężeniach te toksyczne substancje zaburzają funkcjonowanie układu hormonalnego.

W ten sposób mogą powodować zmiany w transmisji synaptycznej, a także modyfikować mechanizmy homeostatyczne układu neuroendokrynnego.

Etapy największej wrażliwości na kontakt z pestycydami to rozwój embrionalny i pierwsze lata życia, okresy, w których procesy wzrostu komórek są kontrolowane przez hormony.

Wszelkie zmiany w jakimkolwiek procesie metabolicznym wpływają na układ odpornościowy, rozwój mózgu i narządy, takie jak tarczyca.

Podwzgórze, przysadka mózgowa i oś tarczycy są wrażliwe na pestycydy. Działają one poprzez zmniejszenie produkcji hormonu tyroksyny, ze względu na niską odpowiedź TSH na TRH. W ten sposób dochodzi do dysfunkcji między podwzgórzem a przysadką mózgową.

Gdy działanie pestycydów wpływa na homeostazę, upośledzona jest również produkcja hormonu tarczycy. W konsekwencji modulacja funkcjonowania serotoninergicznego i katecholaminergicznego, działanie tego hormonu, modyfikuje różne metabolizmy zachodzące na poziomie mózgu.

Dioksyny

Dioksyny są uważane za trwałe zanieczyszczenia organiczne, które charakteryzują się wysokim potencjałem toksycznym. Po wejściu do organizmu pozostają w nim przez długi czas ze względu na dużą stabilność chemiczną oraz przyczepność do tkanki tłuszczowej, w której są magazynowane.

W środowisku gromadzą się w całym łańcuchu pokarmowym, więc im wyżej znajduje się zwierzę, tym więcej dioksyn może zgromadzić w swoim organizmie. Inna droga przenoszenia prowadzi z matki na dziecko przez łożysko i mleko matki.

Dioksyny są produktami ubocznymi procesów przemysłowych, takich jak odlewnictwo, bielenie papieru chlorem i produkcja herbicydów. Mogą również wystąpić podczas pożarów lasów i erupcji wulkanów.

Spalanie odpadów szpitalnych i ciał stałych, takich jak plastik czy papier, jest zwykle główną przyczyną zanieczyszczenia środowiska tym pierwiastkiem, ponieważ spalanie to jest niepełne.

Działanie to powoduje rozproszenie dioksyn w powietrzu do ekosystemów o najwyższym stężeniu w glebie i osadach. Są również przechowywane w żywności, takiej jak mięso, nabiał, owoce morza i ryby.

Wpływ na żywe istoty

Ten toksyczny związek jest uważany przez Światową Organizację Zdrowia za „czynnik rakotwórczy dla ludzi”. Ponadto może wpływać na rozwój i układ rozrodczy, nerwowy, odpornościowy i hormonalny.

U ludzi narażenie na dioksyny może powodować ciemne plamy i trądzik chlorowy. Powoduje również pogorszenie różnych procesów metabolicznych w wątrobie. W wysokich stężeniach może powodować zmiany w poziomach hormonów i metabolizmie glukozy.

U zwierząt może powodować uszkodzenie wątroby, utratę wagi i zaburzenia równowagi hormonalnej. Niektóre gatunki stwarzają problemy immunologiczne, zmniejszając w ten sposób zdolność do zwalczania wirusów i bakterii.

Dwutlenek azotu

Najnowsze badania potwierdzają wpływ zanieczyszczenia powietrza na metabolizm. Według WHO tego rodzaju zanieczyszczenia są odpowiedzialne za ponad 5,4% zgonów ludzi na całym świecie.

Dwutlenek azotu to związek chemiczny, którego głównym źródłem jest spalanie w pojazdach mechanicznych. Występuje również w gazach emitowanych przez przemysł. Występuje naturalnie podczas erupcji wulkanów i pożarów lasów.

Smog jest prawie wyłącznie kojarzony z problemami z oddychaniem i chorobami układu krążenia. Obecnie badania naukowe wskazują, że osoby, które były narażone na tę substancję zanieczyszczającą, mogą być bardziej narażone na cukrzycę typu 2.

Naukowcy ustalili, że wyższy poziom ekspozycji na NO2 zwiększa insulinooporność. Ponadto, gdy dochodzi do zmiany funkcji metabolicznych komórek β, następuje zmniejszenie wydzielania insuliny.

Wykazano również, że w kontakcie organizmu z dwutlenkiem azotu może nastąpić wzrost podskórnej tkanki tłuszczowej brzucha.

Kiedy płód jest narażony na zanieczyszczenie powietrza NO2, dziecko może doświadczyć szybkiego przyrostu masy ciała po urodzeniu. Może to prowadzić do zwiększonego ryzyka kardiometabolicznego w średnim dzieciństwie.

Bibliografia

1. WHO (2019). Dioksyny i ich wpływ na zdrowie człowieka. Pobrane z who.int.
2. Françoise Brucker-Davis (2009). Wpływ syntetycznych chemikaliów środowiskowych na czynność tarczycy. Odzyskany z liebertpub.com.
3. Kim JT, Lee HK. (2014). Zespół metaboliczny i zanieczyszczenia środowiska z perspektywy mitochondrialnej. NCBI. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
4. Brigitte Le Magueresse-Battistoni, Hubert Vidal i Danielle Naville (2018). Zanieczyszczenia środowiska i zaburzenia metaboliczne: scenariusz wielokrotnej ekspozycji w życiu. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
5. Fiorella, Sarubbi & Palomba, Raffaele, Assunta, Arrichiello & Auriemma, Giuseppe. (2016). Wpływ zanieczyszczenia środowiska na produkcję i profil metaboliczny krów bawołów. Researchgate. Odzyskany z researchgate.net.
6. Sung Kyun Park (2017). Zanieczyszczenie powietrza i cukrzyca typu 2: czy skutki metaboliczne zanieczyszczenia powietrza zaczynają się wcześnie w życiu? American Diabetes Association. Odzyskany z cukrzyca.diabetesjournals.org.
7. Yasmin Morales Ovalles, Leticia Miranda de Contreras, María Luisa Di Bernardo Navas (2014). Neurotoksyczność pestycydów jako czynników zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego: przegląd. Odzyskany z scielo.org.ve.
8. Brian A. Neel1 i Robert M. Sargis (2011). Paradoks postępu: środowiskowe zakłócenia metabolizmu i epidemia cukrzycy. American Diabetes Association. Odzyskany z cukrzyca.diabetesjournals.org.