Twoja wyszukiwarka

KRZYSZTOF SZYFTER
PALENIE ALBO ZDROWIE
Wiedza i Życie nr 11/1996
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 11/1996

Przeciętny Polak powyżej piętnastego roku życia wypala średnio 3620 papierosów rocznie. Dzięki temu Polska po raz pierwszy w swojej historii przewodzi światowemu klubowi palaczy, wyprzedzając takie potęgi, jak Japonia i Stany Zjednoczone. Amerykanie z pierwszej pozycji spadli na jedenastą - nasze miejsce sprzed dwudziestu lat.

Mutacja/mutagen
Substancje szkodliwe w dymie papierosowym

Co sekundę na świecie umiera ktoś z powodu palenia papierosów. Palenie tytoniu stanowi obok diety, promieniowania jonizującego, leków (!) oraz ekspozycji na pewne substancje związane z wykonywaną pracą, główny środowiskowy czynnik ryzyka choroby nowotworowej. Przypisuje się mu odpowiedzialność za 30% wszelkich typów raka.

Najpowszechniejszą chorobą nowotworową jest rak płuc. W Polsce co trzeci mężczyzna umiera na niego, następny w statystyce - rak żołądka pochłania trzy razy mniej ofiar. Szóste i siódme miejsce na tej liście zajmują zgony spowodowane rakiem krtani i pęcherza moczowego - nowotworów, których etiologia jest także silnie powiązana z nałogiem palenia tytoniu.

Statystyka dotycząca kobiet wygląda nieco inaczej, ponieważ rak płuc (9.1% zgonów na choroby nowotworowe) zajmuje drugą pozycję na liście "zabójców" po raku sutka (14%).

Różna śmiertelność mężczyzn i kobiet spowodowana chorobami nowotworowymi przypisywanymi paleniu tytoniu może rodzić wątpliwości, czy i jak dalece winny tragedii był nałóg. Różnic nie tłumaczy zanieczyszczenie środowiska, gdyż dotyczy to w podobnym stopniu obu płci, choć istotnie w rejonach silnie skażonych choroby nowotworowe występują częściej.

Co innego warunki pracy. Nawet do dzisiaj istnieją zawody typowo męskie, jak choćby hutnik, metalurg, petrochemik czy koksownik. Trudniący się nimi ludzie często skazani są na pracę w atmosferze nasyconej (i to w wysokich stężeniach) tymi samymi substancjami, które występują w dymie tytoniowym. Najbardziej narażeni na związki uszkadzające DNA są robotnicy wytwarzający węgiel drzewny, a także ci, którzy mają kontakt z gorącą smołą. Obliczono, że pracownik wylewający asfalt wdycha w ciągu jednej godziny tyle policyklicznych węglowodorów aromatycznych, ile pochłonąłby, wypalając 200 papierosów.

Rozważając różnice w zachorowalności na nowotwory dotyczące mężczyzn i kobiet warto zwrócić także uwagę na fakt, że dopiero w ostatnich latach skłonność do sięgania po "dymek" (szczególnie w miastach) wydaje się wyrównywać. Skutki tego "równouprawnienia" będziemy mogli poznać dopiero za jakiś czas, gdyż okres rozwoju choroby nowotworowej jest dość długi i trwa od 5 do 20 lat.

Jeżeli uwarunkowania zawodowe i środowiskowe nowotworów mogły zachwiać wiarę w palenie tytoniu jako podstawowy czynnik sprawczy tych chorób, to jeszcze raz odwołajmy się do danych epidemiologicznych.

Śmiertelność z powodu raka płuc jest 10-15 razy wyższa wśród palaczy niż osób niepalących. Rak krtani jest prawie wyłącznie zarezerwowany dla tych pierwszych. Liczy się nie tylko sam fakt palenia, ale również jego intensywność, a ryzyko rośnie wraz z liczbą wypalanych papierosów. Ponadto w przypadku raka krtani niekorzystnie łączą się dwa nałogi. Częstokroć paleniu tytoniu towarzyszy picie alkoholu. Okazuje się, że chociaż alkohol w formie czystej ma nikłe właściwości kancerogenne, to jednak wzmaga działanie rakotwórcze tytoniu, zyskując miano ko-kancerogenu. Przełożenie języka nauki na język codzienny oznacza: papieros - ryzyko, papieros i łyk czegoś mocniejszego - ryzyko wzrasta.

Poszczególne narządy człowieka cechuje różna wrażliwość na składniki dymu tytoniowego. Najczęściej nowotwory o tym podłożu rozwijają się w układzie oddechowym. Będą to nowotwory: płuc (70-80 przypadków na 100 tys. osób), krtani (7-8 zachorowań na 100 tys. mężczyzn, mniej niż jedno na 100 tys. kobiet) oraz jamy ustnej. Jednak rakotwórcze związki obecne w tytoniu i dymie wraz z krwią penetrują cały organizm. Obwinia się je za wystąpienie nowotworów przełyku, trzustki, pęcherza moczowego i miedniczek nerkowych. Nawet w przypadku raka szyjki macicy, a więc narządu pozornie nie mającego nic wspólnego z paleniem, ryzyko wystąpienia nowotworu jest dwukrotnie większe u palaczek niż u kobiet niepalących.

O kancerogennym charakterze tytoniu, a faktycznie dymu tytoniowego decyduje wiele substancji. Zidentyfikowano w nim bowiem prawie 400 związków chemicznych. Przegląd ważniejszych substancji szkodliwych dla zdrowia czytelnik odnajdzie w ramce na następnej stronie. Części z nich przypisuje się właściwości mutagenne, kancerogenne (zarówno w znaczeniu działania na DNA lub w inny sposób warunkujące podjęcie procesu kancerogenezy), ko-kancerogenne lub wywołujące ujawnienie rakotwórczych właściwości innych substancji.

Niektóre ze składowych dymu tytoniowego są naturalnymi składnikami tytoniu (alkaloidy), inne tworzą się podczas przetwarzania tytoniu, a jeszcze inne w trakcie palenia. Niepełne spalanie materiału organicznego prowadzi do powstania substancji smolistych, prostych węglowodorów, policyklicznych węglowodorów aromatycznych (PWA), amin aromatycznych ze wszystkimi ich wariantami oraz tlenków węgla i azotu. (Chemika może rozdrażnić brak konsekwencji w podaniu składu, gdyż wyliczam jednym tchem smołę, stanowiącą złożoną mieszaninę i tak jednoznacznie określone związki chemiczne, jak na przykład PWA. Podział ten jest jednak przyjęty ze względu na stosowane techniki analityczne). Źródłem czynników kancerogennych może być nawet filtr, mający za zadanie wychwytywanie nikotyny i szkodliwych substancji smolistych. Włókna octanu celulozy - podstawowego budulca filtra - mogą się uwalniać, osiadać w drogach oddechowych, a tym samym stanowić ognisko procesu nowotworowego.

Dym wdychany przez palacza i ten unoszący się z żarzącego się końca papierosa są jednakowo zasobne w czynniki kancerogenne, choć palacz serwuje sobie większą porcję, niż jego niepalący towarzysze. Stężenia wielu substancji rakotwórczych są nawet wyższe w dymie uwalnianym z żarzącego się końca, ale ulegają rozrzedzeniu w powietrzu. Jeżeli jednak palimy w pomieszczeniu zamkniętym - pokoju, restauracji, w pociągu, to częstujemy przebywających z nami ludzi solidną porcją toksyn. Stają się oni niezamierzonymi, tzw. biernymi palaczami, wchłaniającymi dostarczane przez palacza czynniki rakotwórcze. Wśród nich największe znaczenie dla kancerogenezy mają substancje smoliste (2-30 mg w jednym wypalonym papierosie), PWA i N-nitrozoaminy.

Co dzieje się, gdy zaciągamy się dymem tytoniowym? Wymienione wyżej substancje przedostają się do organizmu za pośrednictwem układu oddechowego i penetrują komórki, docierając do jądra, zawierającego DNA - nośnik informacji genetycznej. To, co udało się zamknąć w jednym zdaniu jest w rzeczywistości bardzo skomplikowanym i wieloetapowym procesem. PWA cechuje nikła rozpuszczalność w wodzie i dobra w tłuszczach. Ułatwia im to przeniknięcie przez lipidowe błony komórkowe, ale jednocześnie ogranicza mobilność i tym samym szansę oddziaływania z funkcjonalnymi elementami struktury komórki. Związki należące do PWA nie są zbyt aktywne chemicznie. Na nasze nieszczęście jednak komórka dysponuje systemem enzymatycznym, który w kolejno po sobie następujących reakcjach utleniania i hydroksylacji przekształcają te związki w wysoce reaktywne pochodne. W tym momencie można postawić pytanie, po co to wszystko? Czyżbyśmy przy udziale naszych własnych enzymów komórkowych przygotowywali sobie aktywny czynnik, który chwilę później dobierze się do DNA i zweksluje naszą informację genetyczną w niepożądanym kierunku? Okazuje się jednak, że przekształcenie kancerogenu w formę aktywną ma na celu usunięcie go z komórki, czyli detoksykację (co odbywa się dzięki współdziałaniu następnych enzymów).

Szlak przemian policyklicznych węglowodorów aromatycznych w organizmie człowieka, pokazany na przykładzie benzo(a)pirenu - B(a)P

Wykazano, że 80-90% aktywnego kancerogenu jest wydalane z komórki. Dopiero to, co pozostanie w jądrze komórkowym stanowi zagrożenie, może bowiem reagować z cząsteczką DNA. Produkt tej reakcji nazywany jest adduktem kancerogen:DNA.

Bez wchodzenia w szczegóły można powiedzieć, że cząsteczka DNA ma pewną dynamikę pozwalającą na rozplatanie się i ponowne splatanie nici oraz na przejściowe wiązanie się z różnymi współdziałającymi białkami. Tymczasem addukt tkwiący w cząsteczce jak zadra modyfikuje splatanie-rozplatanie, blokuje miejsce rezerwowane dla białka, albo przeciwnie - potrafi związać je zbyt mocno i uniemożliwia przemieszczanie się enzymu wzdłuż cząsteczki DNA. Tyle może nabroić dymek z papierosa widziany oczami biologa molekularnego, a właściwie za pomocą technik, którymi dysponuje biologia molekularna.

Udało się wykazać, że poziom adduktów rośnie wraz z liczbą wypalanych papierosów, a dodatkowy obciążający wpływ ma to, jak długo tkwimy w szponach nałogu oraz wiek, w którym zaczęliśmy palić.

Przykładowa struktura adduktu kancerogen:DNA. Powstały addukt zakłóca strukturę DNA, stanowiąc zawadę przestrzenną dla funkcjonowania DNA

Większość omawianych oznaczeń wykonano w leukocytach krwi obwodowej, łatwo uzyskiwanych do badań. Rzadziej, bo praktycznie tylko w czasie operacji chirurgicznych, badacz ma dostęp do tkanki docelowej dla danego kancerogenu. Stąd właśnie wiemy, że w tkance płucnej kobiet wykrywa się wyższy poziom adduktów w DNA niż u mężczyzn, co mogłoby świadczyć o większej wrażliwości płuc kobiet na obecne w dymie tytoniowym kancerogeny. W przypadku tkanek krtani natomiast jest odwrotnie - znacznie mniej adduktów w DNA kobiet niż mężczyzn, co całkowicie pasuje do danych epidemiologicznych. Kwestia płciowego zróżnicowania wrażliwości materiału genetycznego na kancerogeny pozostaje jeszcze otwarta, ale więcej danych wskazuje na niższą odporność kobiet na genotoksyczne działanie dymu tytoniowego.

Analiza adduktów objęła także porównanie molekularnych skutków różnych sposobów palenia tytoniu. Poziomy adduktów w płucach i leukocytach palaczy papierosów okazały się wyższe niż u fajczarzy. Jednak, gdy analizie poddano wycinki jamy ustnej, wynik był odwrotny, niekorzystny dla tych ostatnich. Tym samym obiegowe stwierdzenie, że fajka mniej szkodzi, należy zawęzić do określonych narządów, co już nadaje poczuciu bezpieczeństwa fajczarzy trochę sardoniczny charakter.

Warto przytoczyć też dane na temat innych, bardzo specyficznych tkanek. Analizowano poziom adduktów kancerogen:DNA w łożyskach matek palących papierosy i matek niepalących. Jak można się było spodziewać poziom adduktów w łożyskach matek palących papierosy był wyższy, podobnie jak u ich poronionych płodów. Jednoznaczność tych wyników powinna przemówić do kobiet sięgających po papierosa podczas ciąży.

Opisane dotąd uszkodzenia DNA dotyczyły całej cząsteczki. Wiadomo jednak, że w obrębie tej ogromnej biomolekuły tylko wybrane regiony zawierają konkretną informację genetyczną, wykorzystywaną do syntezy białek (geny). Jednak również pomiędzy genami występują "równi" oraz "równiejsi", uszkodzenia niektórych z nich bowiem prowadzą prostą drogą do zapoczątkowania procesu kancerogenezy. Mowa o tzw. protoonkogenach, których produkty białkowe mogą dokonać transformacji nowotworowej komórki. Oprócz tych zawiązków samoniszczenia organizmu mamy geny o przeciwstawnym działaniu określane po prostu jako geny przeciwnowotworowe, a najbardziej znany z nich p53 był obszernie opisany na łamach "Wiedzy i Życia" (nr 6/1994). W stanie fizjologicznym produkcja białek kodowanych przez onkogeny i geny przeciwnowotworowe jest minimalna i najpewniej pozostaje w stanie określonej równowagi. Uszkodzenia w obrębie obu grup genów zakłócają tę równowagę; albo prowadzą do produkcji aktywnych białek onkogennych lub zdefektowanych białek antyonkogennych, nie wypełniających swoich ochronnych funkcji.

Uszkodzenie informacji genetycznej uruchamia naturalną odpowiedź komórki jaką jest naprawa DNA. Okazuje się, że komórka dysponuje pełną maszynerią, pozwalającą na rozpoznanie uszkodzenia, usunięcie (najczęściej wraz z niewielkim marginesem) zmienionego elementu struktury oraz odbudowę podwójnej helisy z wykorzystaniem nici nieuszkodzonej jako właściwej matrycy. Sprawność i wierność naprawy DNA są wysokie.

Istnieją zatem dwa istotne, opisane wyżej progi ochronne. Na poziomie komórkowym jest to detoksykacja, a na poziomie molekularnym naprawa DNA. Tym samym zapoczątkowanie procesu kancerogenezy można traktować jednak jako zjawisko względnie mało prawdopodobne, co potwierdzają dane epidemiologiczne. Gdyby zbadać, ilu palaczy tytoniu zapadanie na chorobę nowotworową, to okaże się, że jeżeli w Polsce notuje się około 250 zachorowań na wszelkie typy nowotworów na 100 tys. mieszkańców, a palacze stanowią od 25-45% dorosłej populacji, to ryzyko nie wydaje się krańcowo odstraszające.

Do właściwej oceny ryzyka trzeba jednak wyjść poza stosowaną do tej pory optykę chemika lub biologa molekularnego i przyjrzeć się zagadnieniu jeszcze od strony genetycznej. Warto przypomnieć, że genetyka głosi różne poglądy, ale na pewno nie ma wśród nich tezy o równości między ludźmi. Właśnie genetycznie jesteśmy niebywale zróżnicowani, co określa się fachowo polimorfizmem genetycznym. Choć, pomijając patologię, dysponujemy zasadniczo tym samym zestawem genów, to subtelne różnice w ich budowie prowadzą do syntezy białek (enzymów), różniących się aktywnością (znowu problem relacji struktura - funkcja).

Winston Churchill

W prowadzonych rozważaniach wystąpiły trzy procesy enzymatyczne: aktywacji kancerogenów, detoksykacji i naprawy DNA. Wiadomo, że różnice międzyosobnicze w sprawności każdego z tych etapów sięgają setek razy, a może jeszcze wyżej. O indywidualnej wrażliwości każdego z nas decydują łącznie wszystkie trzy etapy. Dlatego u jednej osoby kancerogeny wprowadzane do organizmu wraz z dymem tytoniowym będą intensywnie przeprowadzane w formę aktywną, kiepsko usuwane podczas detoksykacji, a powstałe uszkodzenia naprawiane niezbyt sprawnie - w efekcie kaszel, chrypka i... dalej pozostaje tylko pytanie, gdzie zlokalizuje się nowotwór. Druga zaś osoba, której od losu dostały się geny kodujące białka o krańcowo odwróconej sprawności, korzysta z uciech życia bez uszczerbku dla zdrowia. Trudno jest jednak pokładać całą nadzieję w wierze w fortunny zestaw genów, który spokojnie upora się z kancerogenami obecnymi w dymie tytoniowym. Niesprawiedliwe? Chyba tak, ale to pozostaje poza treścią artykułu.

Zamiast ubolewań nad losem warto przytoczyć dzieje dwóch znanych osobistości brytyjskich. Marszałek B. Montgomery prowadzący niezwykle higieniczny tryb życia, a w kwestiach nałogów postępujący jak harcerz, żył lat 87. Tymczasem premier W. Churchill - według własnego określenia - trzykrotnie przekraczający miarę w paleniu cygar i piciu whisky zakończył burzliwe życie w wieku 91 lat... Jeżeli więc Marszałek na długie życie zapracował, to Premierowi, który działał dokładnie w przeciwnym kierunku, z pewnością pomógł korzystny układ genów.

Trudno jednak liczyć, że i nam dopisze tyle szczęścia. Wybór, papieros czy zdrowie, tak czy inaczej należy więc do nas.

MUTACJA/MUTAGEN

Mutacja - trwała zmiana informacji genetycznej zapisanej w DNA.

Mutagen - czynnik fizyczny lub chemiczny zdolny do wywołania mutacji.

Kancerogen - czynnik fizyczny lub chemiczny indukujący proces nowotworzenia.

Kancerogeneza - proces transformacji normalnej komórki z nowotworową.

Pojęcia mutagenu i kancerogenu nakładają się w znacznym stopniu, ale nie są tożsame. Większość mutagenów ma lub jest podejrzewana o właściwości kancerogenne. Większość kancerogenów jest genotoksyczna i wywołuje uszkodzenia DNA, ale niektóre z nich mogą oddziaływać na inne elementy przekazu informacji genetycznej.

Ko-kancerogen - czynnik sam nie będący kancerogenem, ale wzmagający działanie kancerogenne innych substancji.
Do początku strony

SUBSTANCJE SZKODLIWE
WYSTĘPUJĄCE W DYMIE PAPIEROSÓW

Składnik Dym wdychany Dym unoszący się
substancje smoliste 24.1 mg 11.4 mg
tlenek węgla 53.0 mg 12.0 mg
nikotyna 4.1 mg 0.8 mg
tlenek azotu 2-3 mg 0.2-0.5 mg
lotne węglowodory
eten 1.2 mg 0.24 mg
propen 1.3 mg 0.18 mg
1,3-butadien 0.4 mg 0.03 mg
izopren 3.1 mg 0.70 mg
związki aromatyczne
benzo(a)piren 0.23 mg 0.04 m
2-naftyloamina 0.06 mg 0.002 mg
chinolina 18 mg 1.7 mg
N-nitrozoaminy
nitrozodwumetyloamina
0.15-1.7 mg 0.01-0.04 mg
Radioaktywne izotopy
polon (Po210) 0.004 Bq 0.003 Bq
Do początku strony

Dr hab. KRZYSZTOF SZYFTER jest specjalistą od genetyki człowieka oraz ekogenetyki. Pracuje w Zakładzie Genetyki Człowieka PAN w Poznaniu.