Možné riziká rakoviny z pitnej vody

Pitná voda ako elementárny a nepostrádateľný nutričný a metabolický faktor živých organizmov a človeka môže - podľa obsahu látok v nej rozpustených - vytvárať významné pozitívne či negatívne biologické (zdravotné) efekty. Jedným z rizík, ktoré môže vytvárať príjem pitnej vody je aj riziko mutagenity. Závažnosť zdravotných rizík z pitnej vody, teda aj rizika mutagenity spočíva v tom že na rozdiel od iných nutričných faktorov ju musíme prijímať denne po celý život. Ako metabolické rozpúšťadlo je v interakcii so všetkými látkami a substrátmi v tele.

Spektrum látok v nej rozpustených tak môže vytvárať v organizme množstvo známych i neznámych, pozitívnych i negatívnych metabolických korelácií niekedy s výsledným „mutagénnym či genotoxickým efektom“. Závažnosť tohto rizika je v tom, že prebiehajúce rizikové pôsobenie genotoxických a mutagénnych chemických látok v tele sa neprejavuje navonok nijakými akútnymi bolesťami či symptómami upozorňujúcimi na jeho prítomnosť (neskoré účinky). Riziko ktoré vytvárajú ako aj viacstupňový proces karcinogenézy (schopnosť vyvolať rakovinu), ktorý tieto látky môžu odštartovať je väčšinou dlhodobý, tichý, skrytý, bezbolestný až do terminálneho štádia keď sa manifestuje tvorbou nádorov.

Presné - biologické účinky zmesi látok vo vode nemožno odhadnúť len deduktívne na základe kvalitatívnych a kvantitatívnych stanovení jednotlivých zložiek chemickou analýzou. O biologickej účinnosti - pozitívnej či negatívnej (napr. mutagenite) - môžu rozhodnúť len „včasné biologické testy mutagenity“ (AMES test, CALPL a i.) a analýza zdravia a chorobnosti populácie.

Ukazuje sa že v legislatíve SR ustanovujúcej požiadavky na kvalitu pitnej vody nie sú biologické testy mutagenity adekvátne zohľadnené pri inak vysokej úrovni hygienických kritérií a predpisov pre distribúciu pitnej vody. Legislatíva na Slovensku obsahuje celkovo 82. ukazovateľov kvality pitnej vody a ich limity, z toho 28. ukazovateľov kvality pre minimálny rozsah rozboru pitnej vody. Absentuje však požiadavka na jednoduchý orientačný test biologických účinkov synergicky pôsobiacich zmesí chemických látok vo vode, akým je napr. už desaťročia v hygienickej praxi využívaný AMESov bakteriálny testovací systém.

Všeobecné informácie

Všeobecne o mutagenite a genotoxicite

Mutagenita - ako biologický termín - je vo všeobecnosti schopnosť niektorých chemických látok (hlavne organických, alebo anorganických komplexných zlúčenín) a ich zmesí indukovať génové mutácie v bunkách. Mutagény sú látky, ktoré vytvárajú „riziko mutagenity“ v bunkách živých organizmov - a všeobecne ich označujeme ako genotoxické látky či faktory prostredia. Hovoríme potom o genotoxickom účinku faktorov prostredia. Voda je významným cirkulujúcim faktorom prostredia, ktorý sa môže stať nosičom rôznych škodlivín čiže aj genotoxických látok a zdrojom rizika mutagenity pre organizmus.

Negenotoxické mutagény (nepriame) sú zasa látky, ktoré síce neinterakujú priamo s genetickým aparátom bunky, ale inhibujú či potencujú tvorbu metabolických produktov a priebeh metabolických reakcií s výsledným genotoxickým efektom t.j. poškodením chromozómov či hromadením génových mutácii. Uvedené typy látok sa môžu vyskytovať aj vo vode. V prípade pitnej vody tak môže vzniknúť dlhodobé riziko mutagenity pre populáciu, ktorá je jej konzumentom. Prítomnosť takéhoto rizika je potrebné detekovať, potom je potrebné objektivizovať jeho úroveň a výsledky správne interpretovať a pokúsiť sa ho z dlhodobého hľadiska znížiť či eliminovať toto riziko.

Dlhodobé či zvýšené riziko mutagenity vedie u jednotlivca či populácie k vytváraniu iniciačných a promočných podmienok karcinogenézy v bunkách a tkanivách a následne k tumorigenéze. Podľa Gábelovej (2004) tumorové promótory (spúšťače) môžu byť rôzne látky bežné v životnom prostredí, často ani nie sú karcinogénne či mutagénne, ale pôsobením na iniciované bunky urýchľujú proces karcinogenézy. Preto aj zmesi prirodzených a cudzorodých látok vo vode – aj v subkritickom množstve - v korelácii s metabolizmom človeka v kritickej fáze zdravotnej indispozície (choroby) môžu mať negatívny biologický účinok (napríklad mutagénny).

Možnosti vzniku mutagénnej vody

Možnosti kontaminácie a vzniku mutagénnej aktivity vody

• kontaminácia z geologického pozadia - napr. kontaminácia vody zlúčeninami As a iných kovov v horninách v Slov. Rudohorí
• kontaminácia rôznymi látkami pri prechode vody znečistenou pôdou
• spracovanie surovej a pitnej vody - napr. chlorácia a iné úpravy.
• priemysel – kontaminácia z najrôznejších typov chemickej a priemyselnej výroby
• agropriemysel – kontaminácia hnojivami pesticídami herbicídami a insekticídami
• havárije a náhodné úniky chemických látok z najrôznejších objektov
• odpady - presakovanie skládok odpadu, zámerná likvidácia odpadov vo vodných tokoch
• bojové využitie mutagénov a zámerné teroristické útoky
• iné neznáme, netypické a náhodné kontaminácie

Prevencia

Možnosti prevencie rizika mutagenity vo vode

• chemický screening a monitoring podozrivých a známych mutagénov a karcinogénov v pitnej vode
• biologický monitoring, čiže monitoring biologických mutagénnych účinkov spracovaných pitných vôd, závlahových vôd, rezervoárov surovej pitnej vody a vodných zdrojov používaných v potravinárskej výrobe.

Zníženie rizika či eliminácia mutagenity vo vode

Možnosti zníženia či eliminácie zisteného rizika mutagenity vo vode

• kontrola priemyselných odpadových vôd vo vodozbernom území zdrojov pitnej vody
• vyhľadanie a odstránenie zdroja kontaminácie vody postupným vyšetrením jednotlivých vetiev vodovodnej siete, vodojemov, nádrží surovej vody a všetkých prítokov
• riedenie menej kvalitného zdroja vody kvalitnejším zdrojom vody
• pre jednotlivca - striedanie zdrojov pitnej vody napr. druhu balených pitných vôd

Metódy

Princípom biologického testovania a monitorovania mutagénnej aktivity vzoriek (napr. vody) a rizika mutagenity faktorov prostredia (napr. vody) pre populáciu je sledovanie génových mutácií a chromozómových poškodení u testovacích biologických systémov, alebo u osôb a populácie vystavenej rizikovým faktorom prostredia (napr. látkam vo vode).

Nezastupiteľnosť biologického testovanie spočíva v tom, že umožňuje posúdiť výsledný biologický účinok akejkoľvek kombinácie látok a faktorov v ich vzájomnej korelácii ako aj v korelácii s metabolizmom organizmu (človeka) a životným prostredím testovacieho biologického systému.

Pre biologické testovanie in vivo môžu byť použité akékoľvek biologické testovacie systémy (rastlinné či živočíšne) od bakteriálnych až po cicavce (nepriame testy) vrátane človeka (priame testy), alebo ich bunky či tkanivá (in vitro testy).

V hygienickej a experimentálnej praxi sa uprednostňuje orientačné nepriame testovanie na systémoch s rýchlym striedaním generácií v priebehu niekoľkých hodín až dní (bakteriálne kmene, jednobunkové riasy).

Metodické techniky:

Najpoužívanejší v hygienickej praxi je AMESov bakteriálny test na arteficiálnych kmeňoch Salmonella typhimurium (TA100, TA98, YG1041, YG1042 a i.) a jeho modifikácie (Kado assay, Baker´s systém).

Postup: odber 200l vody cez sorbent s veľkou povrchovou aktivitou (Separon) - extrakcia vzorky - organických látok (EOM) - ich pasáž do biologického rozpúšťadla – rozdelenie vzorky do rôznych koncentrácií – aplikovanie vzorky testovaciemu systému – odčítanie zmutovaných-revertovaných kolónii – výsledky – interpretácia a extrapolácia výsledkov.

U novších metodík sa odoberá pre stanovenie mutagénnej aktivity už len jeden liter vody a používa sa sorbent C18 ktorý má vyššiu záchytnosť mutagénu. Je to výhodné pokiaľ ide o organizačnú a časovú náročnosť odberu, spotrebu chemikálií, ale v redukovanom objeme vzorky nemožno stanoviť kvantitu extrahovateľných organických látok (EOM) a tak presne interpretovať úroveň mutagenity pri jednotlivých koncentráciách, ktoré umožňujú prepočet na množstvo vody v litroch pri ktorom začína mutagénny efekt.

Využitie v hygienickej praxi

V r. 1988 sme zaviedli na ústave hygieny - na oddelení GT - aj „vyšetrenie: mutagénnej aktivity vôd“ pitnej, surovej, úžitkovej, odpadovej a pod. Doteraz sme vyšetrili jednorázovo resp. opakovane pitnú, upravenú a surovú vodu z týchto lokalít (vodovody, studne, nádrže, vodojemy, vodné toky):

Extrapolácia výsledkov z iných biologických testovacích systémov na človeka nemôže byť jednoznačná. Testovací systém musí mať v poriadku všetky arteficiálne a presne definované parametre - dostáva optimálnu výživu a musí byť v štandardnom stave (zdravý). Zistenú mutagénnu aktivitu potom možno jednoznačne prisúdiť vzorke. Jednotlivci ľudskej populácie však predstavujú zmes rôzne - geneticky, kondične a zdravotne vybavených či indisponovaných jedincov s množstvom rizík z osobnej životosprávy nesprávnej výživy liekov a pod.

U takto indisponovaných jedincov môže aj subkritické či podnormatívne množstvo mutagénu pôsobiť ako promótor karcinogenézy už iniciovaných buniek z predošlého dlhodobého pôsobenia iných mutagénov. Preto tieto „nepriame“ testy označujeme ako orientačné. Pozitívny výsledok však musíme interpretovať vždy ako závažný a je dôvodom pre vykonanie radu ďalších krokov pre objektivizáciu skutočného biologického rizika pre jednotlivcov a populáciu – konzumentov vody.

Na základe komplexného posúdenia rizika môže hygienik (orgán verejného zdravotníctva) vykonať rad opatrení eliminujúcich riziko, alebo znižujúcich riziko na úroveň tolerovateľnú organizmom človeka. Opakovanými vyšetreniami – monitoringom – možno kontrolovať účinnosť prijatých opatrení a úroveň rizika mutagenity.

Pri hygienickom rozhodovaní o postupe v prípade pozitívnej vzorky je potrebné vychádzať z prepočítaného množstva vody v litroch pri ktorom začína zvýšený mutagénny efekt a z času, za aký konzument toto množstvo vypije pri priemernej dennej spotrebe ako aj z násobku revertovaných kolónií oproti kontrole. Uvedené parametre by mal popisovať a interpretovať špecialista - genetický toxikológ v spolupráci s odborníkom pre hygienu pitnej vody. Následne v spolupráci vypracovať odborný postup pre zníženie, elimináciu rizika mutagenity a kroky pre opakovanú kontrolu účinnosti vykonaných opatrení.

Diskusia záver

Aj keď sa v súčasnosti veľa diskutuje o možných toxických a genotoxických účinkoch chemických látok vo vode, nepredpokladáme, že v našich podmienkach by pitná voda mohla bežne ako samostatný faktor vytvárať významné genotoxické riziko pre populáciu. Ale v prípade zvýšenej kontaminácie a ako kofaktor výživy prijímaný denne, môže v korelácii s inými rizikovými kofaktormi mutagenity a karcinogenézy vytvoriť biologicky efektívne (účinné) riziko potencujúce iniciačné či promočné štádiá karcinogenézy v bunkách a po dlhodobej expozícii prípadnú tumorigénnu transformáciu. Za jednu z hlavných zložiek v pitnej vode sú považované vedľajšie produkty chlorácie napr. 3-chloro-4-(dichlormetyl)-5-hydroxy-2-(5H)-furanon, označovaný ako látka MX (Černá a kol. 2001).

Rozhodnúť o zdravotnej neškodnosti či škodlivosti faktoru životného prostredia, ktorým je voda a zmesi látok v nej obsiahnutých, nemožno len na základe stanovenia kvality a kvantity látok chemickými analýzami. Je potrebný aj „biologický prístup“ t.j. testovanie biologickej účinnosti rizikových látok vo vode. Tento prístup je zasa, len jednou i keď nepostrádateľnou súčasťou „komplexného hodnotenia rizika mutagenity“. Legislatívne stanovené normy chemických látok vo vode by nemali byť a nemôžu byť hlavným a jediným kritériom pre hodnotenie kvality pitnej vody.

Mali by byť základným orientačným kritériom a podkladom pre „komplexnú objektivizáciu biologicky efektívnych rizík“ - v našom prípade ide o riziko mutagenity. Najvyšším ukazovateľom a zároveň aj dôkazom biologicky efektívneho (účinného) rizika – okrem pozitívnych testov - je chorobnosť a jej nárast. V prípade rizika mutagenity ide o výskyt a nárast počtu onkologických ochorení v populácii, ktoré majú bohužiaľ v našich podmienkach stále narastajúci trend. Aby sme s určitosťou vylúčili pitné vody ako možný faktor podieľajúci sa na tomto trende, musíme vyšetreniami mutagénnej aktivity zabezpečiť zdravotnú neškodnosť vody aj v tomto kvalitatívnom ukazovateli a legislatívne ho adekvátnejšie upraviť.

Vysvetlivky

Aberácia – poškodenia chromozómov v bunkách.
Aberantné bunky - bunky s poškodenými chromozómami. Chromozómové aberácie - sú mutácie, ktoré postihujú genetický materiál na úrovni chromozómov. Ich podstatou je vznik jedného či viacerých zlomov v štruktúre chromozómu. Odlomené oblasti chromozómu, ktoré neobsahujú centroméru, sa v priebehu najbližšieho delenia jadra strácajú. Odlomený fragment sa môže pripojiť na iný chromozóm. Somatická mutácia môže viesť k malígnej transformácii bunky.
Fibrogénny účinok - vytváranie chorobných vláknitých zmien v pľúcach a iných orgánoch**.**
Genetické - dedičné, vývojové.
Genetické mutácie - predstavujú dedičnú zmenu genetického materiálu.
Gentoxicita – vlastnosť látok alebo iných faktorov ovplyvňovať genetický materiál- chromozómy. Zmeny spôsobené genotoxickými faktormi môžu byť génové mutácie, alebo iné poškodenia genetického materiálu.
Koenzým - je nízko molekulová neaminová štruktúra, ktorá spolu s bielkovinou vytvára zložené enzýmy a zabezpečuje funkčnosť tohto enzýmu. Kofaktory prenášajú atómy alebo skupiny elektrónov a urýchľujú procesy, na ktorých sa zúčastňujú.
Kofaktor - faktory ovplyvňujúce priebeh ochorenia alebo metabolického procesu-napr. vzniku rakoviny.
Mutagenita - schopnosť vyvolať genetickú mutáciu.
Tumorigénna transformácia – premena rakovinových buniek na nádor.
Promótor karcinogenézy - látka zvyšujúca aktivitu katalyzátora pre vznik rakovinového ochorenia**.
Revertované kolónie** – zvrátenie rastu umelo vytvorených kolónií baktérií, na pôvodnú divokú formu, vplyvom mutagénnu v testovanej vzorke.
Subkritická - pod normatívne dávka genotoxického faktora.