Экологические токсиканты и развитие плода - это воздействие различных токсичных веществ из окружающей среды на развитие плода . В этой статье рассматриваются потенциальные неблагоприятные эффекты экологических токсикантов на пренатальное развитие как эмбриона , так и плода, а также осложнения беременности . Человеческий эмбрион или плод относительно восприимчивы к воздействию неблагоприятных условий в окружающей среде матери. Нестандартные условия развития плода часто вызывают различные степени задержки развития, как физические, так и умственные, у растущего ребенка. Хотя некоторые переменные действительно возникают в результате генетических условий, относящихся к отцу, очень многие напрямую вызваны экологическими токсинами, воздействию которых подвергается мать.
Различные токсины представляют значительную опасность для плода во время развития. Исследование 2011 года показало, что практически все беременные женщины в США несут в своих организмах множество химических веществ, включая некоторые запрещенные с 1970-х годов. Исследователи обнаружили полихлорированные бифенилы , хлорорганические пестициды , перфторированные соединения , фенолы , полибромированные дифениловые эфиры , фталаты , полициклические ароматические углеводороды , перхлоратные ПБДЭ, соединения, используемые в качестве антипиренов, и дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), пестицид, запрещенный в США в 1972 году, в организмах 99–100 процентов беременных женщин, которых они тестировали. Среди других экологических эстрогенов у 96 процентов обследованных женщин был обнаружен бисфенол А (БФА). Некоторые из химических веществ находились в тех же концентрациях, которые были связаны с негативными эффектами у детей в других исследованиях, и считается, что воздействие нескольких химических веществ может иметь более серьезные последствия, чем воздействие только одного вещества. [1]
Экологические токсины можно описать отдельно по их воздействию, например, структурные аномалии, изменение роста, функциональные недостатки, врожденные неоплазии или даже смерть плода. [2]
Один из десяти младенцев в США рождается недоношенным, и около 5% имеют низкий вес при рождении. Преждевременные роды, определяемые как рождение на сроке менее 37 недель беременности, являются основной причиной детской смертности в детстве. Воздействие токсинов окружающей среды, таких как свинец, табачный дым и ДДТ, связано с повышенным риском самопроизвольного аборта, низкого веса при рождении или преждевременных родов. [3]
Токсичные вещества, способные вызывать структурные врожденные аномалии , можно назвать тератогенами . [4] Это агенты, внешние по отношению к эмбриону или плоду, которые оказывают пагубное воздействие, приводящее к повышенному риску пороков развития , канцерогенеза , мутагенеза , измененной функции, недостаточного роста или потери беременности . [5] Тератогены классифицируются по четырем основным категориям:
Тератогены воздействуют на плод различными механизмами, включая:
Нейропластические эффекты загрязнения могут привести к нарушениям развития нервной системы .
Многие случаи аутизма связаны с определенными географическими локациями, что подразумевает, что что-то в окружающей среде дополняет генотип риска , вызывая аутизм у уязвимых людей. Однако эти выводы относительно аутизма являются спорными, поскольку многие исследователи полагают, что увеличение показателей в определенных областях является следствием более точных методов скрининга и диагностики, а не связано с каким-либо фактором окружающей среды . [6]
Вещества, которые, как было установлено, особенно вредны, — это свинец (который хранится в костях матери), сигаретный дым, алкоголь, ртуть (неврологический токсин, потребляемый через рыбу), углекислый газ и ионизирующее излучение. [7]
Употребление алкоголя во время беременности может привести к ряду расстройств, известных как расстройства фетального алкогольного спектра . Наиболее тяжелым из них является фетальный алкогольный синдром . [8]
Воздействие табачного дыма на плод в пренатальный период может привести к широкому спектру поведенческих, неврологических и физических проблем. [9] К неблагоприятным последствиям относятся мертворождение, нарушение плаценты, недоношенность, низкий средний вес при рождении, физические врожденные дефекты (волчья пасть и т. д.), снижение функции легких, повышенный риск детской смертности. [7]
Элементарная ртуть и метилртуть — это две формы ртути, которые могут представлять риск отравления ртутью во время беременности. Метилртуть, всемирное загрязняющее вещество морепродуктов и пресноводной рыбы, как известно, оказывает неблагоприятное воздействие на нервную систему, особенно во время развития мозга. Употребление в пищу рыбы является основным источником воздействия ртути на человека, и некоторые виды рыбы могут содержать достаточно ртути, чтобы нанести вред развивающейся нервной системе эмбриона или плода, что иногда приводит к нарушениям обучаемости. [10] Ртуть присутствует во многих видах рыб, но в основном она встречается в определенных крупных рыбах. Один хорошо документированный случай широко распространенного проглатывания ртути и последующего осложнения развития плода произошел в 1950-х годах в заливе Минамата, Япония. Метилртуть , используемая на близлежащем промышленном предприятии при производстве пластмасс, была сброшена в воды залива Минамата, где она регулярно употреблялась в пищу многими жителями деревень, которые использовали рыбу, обитающую в заливе, в качестве основного продукта питания. Вскоре многие жители, потреблявшие мясо, содержащее ртуть, начали испытывать негативные последствия от употребления токсина; однако ртуть особенно сильно влияла на беременных женщин и их плоды, что приводило к высокому уровню выкидышей. Выжившие младенцы, подвергшиеся воздействию ртути внутриутробно, имели чрезвычайно высокий уровень физических и интеллектуальных нарушений, а также физических аномалий от воздействия в утробе матери на ключевых этапах физического развития плода. [11] Управление по контролю за продуктами и лекарствами США и Агентство по охране окружающей среды советуют беременным женщинам не есть рыбу-меч, акулу, королевскую макрель и плитчатую рыбу и ограничить потребление тунца-альбакора до 6 унций или менее в неделю. [10]
Предполагается, что высокий уровень ртути у новорожденных в секторе Газа является следствием применения военного оружия. [12]
Воздействие ртути во время беременности также может вызвать дефекты конечностей. [3]
Неблагоприятные последствия воздействия свинца во время беременности включают выкидыши, низкий вес при рождении, неврологические задержки, анемию, энцефалопатию, паралич, слепоту, [3] [7]
Развивающаяся нервная система плода особенно уязвима к свинцовой токсичности. Неврологическая токсичность наблюдается у детей женщин, подвергшихся воздействию свинца, в результате способности свинца проникать через плацентарный барьер. Особое беспокойство у беременных женщин вызывает тот факт, что часть накопленного в костях свинца попадает в кровь во время беременности. Несколько исследований предоставили доказательства того, что даже незначительное воздействие свинца на мать приводит к интеллектуальным и поведенческим нарушениям у детей. [13]
Кадмий — это тяжелый металл, который Агентство по охране окружающей среды США классифицирует как вероятный канцероген для человека. [14] Люди часто подвергаются воздействию кадмия через различные промышленные и сельскохозяйственные источники, и диета считается основным методом воздействия. [15] Было показано, что этот тяжелый металл вызывает повреждение почек, костей и нервной системы. [16] Беременные женщины подвергаются более высокому риску проблем со здоровьем от кадмия из-за повышенного усвоения металла во время беременности. [17] Кадмий также может представлять риски для здоровья плода, некоторые из которых могут быть пожизненными, поскольку он влияет на функцию плаценты и развитие плода. [18] Были получены данные об изменении размера плода при рождении, связанных с высокими уровнями воздействия кадмия, особенно у девочек. [19] Хотя исследования показывают, что относительно низкие уровни воздействия кадмия могут влиять на исходы беременности, необходимо провести больше исследований, чтобы подтвердить эти эффекты, установить обновленные рекомендации по ограничению воздействия и изучить способы снижения воздействия, особенно во время беременности. [20]
Диоксины и диоксиноподобные соединения сохраняются в окружающей среде в течение длительного времени и широко распространены, поэтому у всех людей в организме есть некоторое количество диоксинов. Внутриутробное воздействие диоксинов и диоксиноподобных соединений было связано с тонкими изменениями в развитии плода. Воздействие на ребенка в более позднем возрасте включает изменения в функции печени, уровнях гормонов щитовидной железы, уровнях лейкоцитов и снижение результатов в тестах на обучение и интеллект. [21]
Загрязнение воздуха может негативно влиять на беременность, приводя к более высоким показателям преждевременных родов, задержке роста, а также проблемам с сердцем и легкими у младенца. [22]
Такие соединения, как оксид углерода, диоксид серы и диоксид азота, могут нанести серьезный вред при вдыхании будущей матерью. [23] Было обнаружено, что низкий вес при рождении, преждевременные роды, задержка внутриутробного развития и врожденные аномалии связаны с воздействием загрязнения воздуха на плод. [24] Хотя загрязнение можно обнаружить практически везде, существуют определенные источники, которые, как известно, выделяют токсичные вещества и которых следует избегать, если это возможно, тем, кто хочет оставаться относительно свободным от токсинов. К этим веществам относятся, но не ограничиваются: сталелитейные заводы, очистные сооружения для сточных вод, мусоросжигательные заводы, заводы по производству автомобилей, нефтеперерабатывающие заводы и химические заводы. [23]
Контроль загрязнения воздуха может быть сложным. Например, в Лос-Анджелесе были приняты правила по контролю загрязнения путем введения правил по выбросам промышленных и транспортных средств. Были внесены улучшения для соответствия этим правилам. Несмотря на эти улучшения, регион по-прежнему не соответствует федеральным стандартам по озону и твердым частицам. В Лос-Анджелесе ежегодно происходит около 150 000 родов. Таким образом, любые последствия загрязнения воздуха для развития человека в утробе матери вызывают большую озабоченность у тех, кто живет в этом регионе. [25]
Твердые частицы (ТЧ) состоят из смеси загрязняющих частиц, которые остаются в воздухе и различаются по регионам. Эти частицы очень малы, от ТЧ10 до ТЧ2,5, которые могут легко проникать в легкие. Было показано, что твердые частицы связаны с острой кардиореспираторной заболеваемостью и смертностью. Было показано, что твердые частицы влияют на внутриутробный рост, что приводит к нездоровым результатам для развития плода, таким как плохой или медленный рост плода и увеличение заболеваемости и смертности плода. [26] Исследование, проведенное в 2012 году, показало, что воздействие ТЧ2,5 различается в зависимости от расы/этнической принадлежности, возраста, а также социально-экономического статуса, что приводит к тому, что определенные группы населения испытывают более негативные последствия для здоровья из-за загрязнения окружающей среды, особенно связанные с твердыми частицами . [27]
Пестициды созданы для конкретной цели — причинения вреда (насекомым, грызунам и другим вредителям), пестициды могут нанести серьезный ущерб развивающемуся плоду, если они попадут в окружающую среду плода. Исследования показали, что пестициды, в частности фунгициды, были обнаружены в анализах пуповинной крови младенца , что доказывает, что такие токсины действительно переносятся в организм ребенка. [28] В целом, два пестицида, наиболее часто обнаруживаемые в пуповинной крови, — это диэтилтолуамид (ДЭТА) и винклозолин (фунгицид). [28] Хотя токсичность пестицидов упоминается не так часто, как некоторые другие методы токсичности окружающей среды, такие как загрязнение воздуха, загрязнение может произойти в любое время, просто занимаясь повседневной деятельностью, например, проходя по тропинке вблизи загрязненной зоны или употребляя в пищу продукты, которые не были должным образом вымыты. [28] Только в 2007 году в окружающей среде было обнаружено 1,1 миллиарда фунтов (500 кт) пестицидов, в результате чего воздействие пестицидов приобрело известность как новая причина предостережения для тех, кто хочет сохранить свое здоровье. [28]
Обзор 27 исследований 2013 года по пренатальному и раннему детскому воздействию фосфорорганических пестицидов показал, что все, кроме одного, показали отрицательные результаты нейроразвития. В десяти исследованиях, оценивающих пренатальное воздействие, «когнитивные дефициты (связанные с рабочей памятью) были обнаружены у детей в возрасте 7 лет, поведенческие дефициты (связанные с вниманием) наблюдались в основном у малышей, а двигательные дефициты (аномальные рефлексы) наблюдались в основном у новорожденных». [29]
Систематический обзор нейроразвивающих эффектов пренатального и постнатального воздействия фосфорорганических пестицидов был проведен в 2014 году. Обзор показал, что «большинство исследований, оценивающих пренатальное воздействие, наблюдали отрицательное влияние на умственное развитие и увеличение проблем с вниманием у детей дошкольного и школьного возраста». [30]
В 2017 году исследование рассмотрело возможные эффекты сельскохозяйственных пестицидов в более чем 500 000 родов в преимущественно сельскохозяйственном регионе Калифорнии и сравнило свои результаты с результатами родов в других, менее сельскохозяйственных районах Калифорнии. В целом, они обнаружили, что воздействие пестицидов увеличило неблагоприятные исходы родов на 5–9%, но только среди тех матерей, которые подверглись воздействию наибольшего количества пестицидов. [31]
Воздействие бензола на матерей было связано с дефектами мозга плода, особенно дефектами нервной трубки. В одном исследовании воздействие BTEX (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы) в течение первого триместра беременности четко указывало на отрицательную связь с бипариетальным диаметром мозга между 20 и 32 неделями беременности. Женщины с высоким уровнем воздействия толуола имели в три-пять раз больше выкидышей, чем те, кто подвергался низкому уровню воздействия, а женщины с профессиональным воздействием бензола, как было показано, имели более высокий уровень выкидышей. Профессиональное воздействие толуола и формальдегида на отцовскую деятельность также было связано с выкидышами у их партнеров. Нормальное развитие в значительной степени контролируется гормонами, и нарушение, вызванное искусственными химикатами, может навсегда изменить ход развития. Окружающий озон был отрицательно связан с концентрацией спермы у мужчин, химикаты, связанные с операциями UOG (например, бензол, толуол, формальдегид, этиленгликоль и озон), были связаны с негативным воздействием на качество спермы, в частности, со снижением количества сперматозоидов. [32]
Исследование 2011 года обнаружило связь между дефектами нервной трубки и воздействием на мать бензола , соединения, связанного с добычей природного газа. Исследование показало, что матери, живущие в переписных участках Техаса с более высоким уровнем окружающего бензола , с большей вероятностью имели потомство с дефектами нервной трубки, такими как spina bifida , чем матери, живущие в районах с более низким уровнем бензола . [33]
Американский колледж медсестер-акушерок рекомендует следующие меры предосторожности для минимизации воздействия соответствующих токсинов окружающей среды во время беременности: [35]
В исследовании развития природного газа в сельской местности Колорадо было обнаружено, что проживание матерей в радиусе 10 миль от газовых скважин имеет положительную связь с распространенностью врожденных пороков сердца (ВПС) и дефектов нервной трубки (ДНТ). Наряду с этим открытием была обнаружена небольшая связь между средним весом при рождении и плотностью и близостью к газовым скважинам. Воздействие на матерей через газовые скважины может происходить в форме бензола, растворителей, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и других загрязнителей воздуха, таких как толуол, диоксид азота и диоксид серы. [36]
В Пенсильвании количество скважин для добычи нетрадиционного природного газа увеличилось с нуля в 2005 году до 3689 в 2013 году. Исследование 2016 года, в котором приняли участие 9384 матери и 10946 новорожденных в системе здравоохранения Geisinger в Пенсильвании, показало, что пренатальное воздействие на жилище нетрадиционной деятельности по разработке природного газа было связано с преждевременными родами и беременностью с высоким риском, зарегистрированной врачом. [37] На юго-западе Пенсильвании было обнаружено, что близость матери к нетрадиционному бурению газовых скважин связана со снижением веса при рождении. Неясно, какой путь воздействия: воздух, почва или вода, может быть связан с этой связью. Необходимы дальнейшие исследования и более масштабные исследования по этой теме. [38]
Эндокринные разрушители — это соединения, которые могут нарушить нормальное развитие и нормальный уровень гормонов у людей. Химические вещества, нарушающие эндокринную систему (EDC), могут взаимодействовать с гормональными рецепторами , а также изменять концентрацию гормонов в организме, что приводит к неправильным гормональным реакциям в организме, а также нарушать нормальное функционирование ферментов. Известно, что добыча нефти и газа способствует образованию EDC в окружающей среде, в основном из-за высокого риска загрязнения грунтовых и поверхностных вод, которое сопровождает эту добычу. Помимо загрязнения воды , добыча нефти и газа также приводит к более высокому уровню загрязнения воздуха , создавая еще один путь воздействия этих эндокринных разрушителей. Эта проблема часто недооценивается, и поэтому истинные масштабы воздействия недооцениваются. В 2016 году было проведено исследование, заархивированное 2017-05-06 в Wayback Machine, для оценки необходимости эндокринного компонента в оценках здоровья при бурении и добыче нефти и газа в густонаселенных районах. Учитывая высокий потенциал выброса химических веществ из нефти и газа при добыче, в частности, химических веществ, которые, как было показано, нарушают нормальное производство и функционирование гормонов, авторы особо подчеркнули необходимость компонента, сосредоточенного на эндокринной функции и общем состоянии здоровья с оценками состояния здоровья, а также того, как это, в свою очередь, влияет на окружающую среду. [39]
Здоровая плацента представляет собой полупроницаемую мембрану, которая образует барьер для большинства патогенов и для некоторых ксенобиотических веществ. Однако по своей природе это несовершенный барьер, поскольку он должен транспортировать вещества, необходимые для роста и развития. Плацентарный транспорт может осуществляться путем пассивной диффузии для более мелких молекул , которые растворимы в липидах , или путем активного транспорта для веществ, которые больше и/или электрически заряжены . Некоторые токсичные химические вещества могут активно транспортироваться. Доза вещества, полученного плодом, определяется количеством вещества, транспортируемого через плаценту, а также скоростью метаболизма и выведения вещества. Поскольку у плода незрелый метаболизм , он не может эффективно детоксифицировать вещества; и поскольку плацента играет такую важную роль в обмене веществами между матерью и плодом, само собой разумеется, что любые токсичные вещества, которым подвергается мать, транспортируются к плоду, где они затем могут повлиять на развитие. Углекислый газ, свинец, этанол (алкоголь) и сигаретный дым в частности являются веществами, которые имеют высокую вероятность плацентарного переноса. [7]
Определение потенциальных опасностей для развития плода требует наличия научной информации. В 2004 году Брент предложил набор критериев для определения причин врожденных пороков развития , которые также применимы к токсичности развития в целом. Эти критерии таковы:
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )