Η ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ

Πολλά βακτηριακά είδη είναι παθογόνα και έχουν συνδεθεί με ασθένειες στον άνθρωπο και στα ζώα και λιγότερο στα φυτά. Αρκετά διαβρώνουν υποστρώματα, όπως μάρμαρα, προκαλώντας συχνά σημαντικές φθορές σε μνημεία τέχνης (π.χ. Thiobacillus). Οι επιδράσεις των βακτηρίων δεν είναι πάντα βλαβερές. Υπάρχουν είδη με πολύ σημαντική προσφορά στην ανακύκλωση των βιοστοιχείων της γης και βακτηριακά είδη που χρησιμοποιούνται σε πολύπλευρες ανθρώπινες δραστηριότητες.

Επιγραμματικά θα μπορούσε να αναφερθεί η συνεισφορά των φωτοσυνθετικών βακτηρίων στην παραγωγή οξυγόνου, που είναι αναγκαίο για την αναπνοή των οργανισμών στα υδάτινα οικοσυστήματα, αλλά και στην παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, που είναι ίση περίπου με την ποσότητα που χρειάζονται τα φυτά για τη φωτοσύνθεση. Επιπλέον, υπάρχουν βακτήρια που δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο και το μετατρέπουν σε αμμωνία και τελικά την αμμωνία σε νιτρικά και νιτρώδη ιόντα, που μπορούν τα χρησιμοποιηθούν από τα φυτά. Σημαντικά είναι τα βακτήρια που οξειδώνουν ενώσεις του θείου και του σιδήρου. Τα μικροβιακά αυτά είδη χρησιμοποιούνται στη μεταλλουργία.

Γενικά μπορούμε να πούμε ότι τα βακτήρια αποικοδομούν κάθε είδους οργανικό υπόστρωμα, από όλους τους υδατάνθρακες έως τα προϊόντα του πετρελαίου. Έτσι, ευεργετική για τα ζώα είναι η διάσπαση της κυτταρίνης από συμβιωτικά βακτήρια στο στομάχι των μηρυκαστικών και χρήσιμη για τον άνθρωπο η μικροβιολογική μετατροπή του πετρελαίου και η αφομοίωση του μεθανίου. Η χρησιμοποίηση των βακτηριακών στελεχών για την αποικοδόμηση των αποβλήτων στις μονάδες βιολογικού καθαρισμού και για την παραγωγή διαφόρων ενζύμων, όπως πρωτεάσες, αμυλάσες, κλπ, αποτελούν σημαντικότατο πεδίο εφαρμογών, στη βελτίωση του περιβάλλοντος, στη παραγωγή ενέργειας (μεθανίου) και μικροβιακής πρωτεΐνης, που χρησιμοποιείται για ζωοτροφή, καθώς και στη παρασκευή απορρυπαντικών με ένζυμα.

Η προσφορά των βακτηριακών στελεχών στη φαρμακευτική βιομηχανία είναι ανεκτίμητη αφού χρησιμοποιούνται στη παρασκευή φαρμάκων. Πρέπει να σημειωθεί ότι το 5 % των αντιβιοτικών παράγεται από βακτήρια του γένους Bacillus (μπασιτρακίνη, πολυμυξίνη), ενώ το 75% παράγεται από βακτήρια του γένους Streptomyces (ακτινομυκίνη, ερυθρομυκίνη, στρεπτομυκίνη, χλωραμφαινικόλη, κ.ά.) και λιγότερο από τα γένη Nocardia. Άλλα βακτήρια παράγουν αμινοξέα και βιταμίνες.

Στη μικροβιολογική παραγωγή τροφών η συμμετοχή των βακτηριακών στελεχών είναι καθοριστική. Η ζύμωση του γάλακτος πραγματοποιείται από τα γαλακτικά βακτήρια, που μετατρέπουν την λακτόζη σε γαλακτικό οξύ. Από τα πολυάριθμα γαλακτοκομικά προϊόντα μπορούμε να αναφέρουμε τα βουτυρόγαλα, ξινόγαλο, διάφορα τυριά, γιαούρτι. Η ίδια γαλακτική ζύμωση παρατηρείται στην παρασκευή κρασιού (μηλογαλακτική ζύμωση), τουρσιού και πράσινων ελιών. Τέλος τα βακτήρια του οξικού οξέος, που μετατρέπουν την αιθανόλη σε οξικό οξύ και ευθύνονται για το ξίνισμα του κρασιού χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ξυδιού.

Επιπλέον, πρέπει να αναφερθούμε στο θετικό ρόλο της φυσιολογικής χλωρίδας του ανθρωπίνου σώματος για τη διατήρηση της καλής υγείας και της φυσιολογικής λειτουργίας. Τα μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας ζουν στις εσωτερικές και εξωτερικές επιφάνειες του ανθρωπίνου σώματος και γενικά εμποδίζουν την εγκατάσταση παθογόνων μικροοργανισμών. Ορισμένα βακτηριακά στελέχη του εντέρου συνθέτουν τις βιταμίνες Κ και Β12 και βοηθούν στην απορρόφηση των τροφών.

ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΡΟΦΩΝ

Οι περισσότερο συνηθισμένοι τρόποι που χρησιμοποιούμε είναι η απλή ψύξη ή κατάψυξη, με αποτέλεσμα να μειώνεται η μικροβιακή δραστηριότητα ή να σταματά και να αποφεύγεται έτσι η αλλοίωση των τροφών. Άλλοι τρόποι που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή είναι η προσθήκη μεγάλων ποσοτήτων άλατος ή ζάχαρης στις τροφές. Για παράδειγμα μπορούμε να αναφέρουμε την άλμη (γάρο) για τη διατήρηση του τυριού, το αλάτισμα του μπακαλιάρου ή του χοιρινού κρέατος και την υπερβολική ζάχαρη στη μαρμελάδα ή στα γλυκά του κουταλιού (σιρόπι). Η ξήρανση και η αφυδάτωση είναι ένας άλλος τρόπος διατήρησης των τροφών. Χαρακτηριστική είναι η διατήρηση αποξηραμένων φρούτων, σύκα, σταφίδες, δαμάσκηνα, κ.ά. Η αφυδάτωση είναι μια διαδικασία ξήρανσης με αργό και ελεγχόμενο τρόπο, προκειμένου οι τροφές να μην χάνουν την θρεπτική τους αξία και τους οργανοληπτικούς χαρακτήρες τους (άρωμα, γεύση, κλπ). Για παράδειγμα αναφέρουμε χυμούς φρούτων, αποβουτυρωμένο γάλα (σκονόγαλο), αυγά, καφές, τσάι, κλπ.

Η χρήση αντιβιοτικών, συντηρητικών και αντιοξειδωτικών για τη συντήρηση των τροφών είναι πολύ διαδεδομένη στη βιομηχανία τροφίμων. Οι συνηθέστερες ουσίες που χρησιμοποιούνται είναι η νισίνη, η τετρακυκλίνη, το νιτρικό νάτριο, το προπιονικό οξύ, το βενζοϊκό οξύ, η βουτυλιωμένη υδροξυανισόλη (ΒΗΑ) και υδροξυτολουΐνη (ΒΗΤ).

Τέλος με την αποστείρωση νεκρώνονται πλήρως όλοι οι ζωντανοί μικροοργανισμοί, καταστρέφονται ακόμη και τα ανθεκτικά σπόρια. Η θέρμανση αποτελεί την πιο χρησιμοποιημένη μέθοδο αποστείρωσης. Το βράσιμο (υγρή θέρμανση) ή το ψήσιμο (ξηρή θέρμανση) απαλλάσσει τις τροφές από τα μικρόβια. Η καλύτερη αποστείρωση επιτυγχάνεται στη χύτρα (120 °C για 30 λεπτά) ή στο φούρνο (160-180 °C για 1,5 -2 ώρες). Η θερμοκατεργασία των τροφών εφαρμόζεται και στην κονσερβοποίηση, με τρόπο ώστε να ελαχιστοποιείται η απώλεια θρεπτικών συστατικών. Η αποστείρωση με ακτινοβόληση των τροφών με ακτίνες γ και x, έχει περιορισμένη εφαρμογή, αλλά είναι ικανή να καταστρέψει πλήρως της βλαστητικές μορφές αλλά και τα σπόρια.

Η παστερίωση είναι μια απλή και αποτελεσματική θερμο-επεξεργασία του γάλακτος, του οίνου και του ζύθου με την οποία καταστρέφονται οι μικροοργανισμοί. Παθογόνοι μικροοργανισμοί (σαλμονέλα, σιγγέλα, σταφυλόκοκκοι, στρεπτόκοκκοι, βακτήρια της διφθερίτιδας και φυματίωσης, βρουκέλλες), που μεταφέρονται με το γάλα, καταστρέφονται αν θερμανθούν στους 62.9 °C για 30 λεπτά ή στους 71°C για 15 δευτερόλεπτα. Με τη παστερίωση δεν καταστρέφονται τα σπόρια, γι’ αυτό πρέπει να προϊόντα να διατηρούνται στο ψυγείο.

 

ΔΗΛΗΤΗΡΙΑΣΕΙΣ

Οι δηλητηριάσεις που αποτελούν προνόμιο κυρίως των αναπτυγμένων χωρών είναι αρκετά συχνές, γεγονός που αποδίδεται μεταξύ των άλλων και στην πληθώρα των δηλητηρίων που κυκλοφορούν και χρησιμοποιούνται καθημερινά από τον άνθρωπο. Τα συνηθέστερα αίτια των δηλητηριάσεων αποτελούν τα φάρμακα (ιατρικά ή φυτοφάρμακα), είδη επαγγελματικής χρήσης και προϊόντα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Σύμφωνα με στοιχεία του 1994 στη χώρα μας τα φάρμακα ήταν υπεύθυνα για το 42.4% των δηλητηριάσεων, τα είδη οικιακής χρήσεως για το 26.1%, τα γεωργικά φάρμακα για το 4.5%, τα καλλυντικά για το 6% και άλλες χημικές ουσίες για το 5.6%. Το σπίτι ήταν στις περισσότερες των περιπτώσεων ο χώρος στον οποίο συνέβη η δηλητηρίαση (86%), ενώ ο εργασιακός χώρος του 2.8% και τα χωράφια του 6.6%. Αυτό που κάνει ιδιαίτερη εντύπωση είναι ότι στο 81.5% των περιπτώσεων η αιτία της δηλητηρίασης ήταν ένα τυχαίο γεγονός, στο 13.7% ήταν απόπειρες αυτοκτονίας και στο 3.4% επαγγελματικά αίτια. Με αφορμή το γεγονός ότι και οι νεφροί σε πολλές από τις δηλητηριάσεις πάσχουν και συμμετέχουν με κλινικές εκδηλώσεις, θα γίνει παρακάτω αναφορά στις σημαντικότερες δηλητηριάσεις που χαρακτηρίζονται εκτός των άλλων και από νεφρική βλάβη.

1. ΦΥΤΟΦΑΡΜΑΚΑ

1.1. PARAQUAT-DIQUAT

Το paraquat και το diquat είναι αζωτούχες υδατοδιαλυτές ενώσεις (διπυριδυλικά παράγωγα), μικρού μοριακού βάρους (Μ.Β.=186) (το δεύτερο είναι λιγότερο τοξικό από το πρώτο). Είναι ζιζανιοκτόνα επαφής και ειδικά το paraquat (Gramoxone) είναι το κατ’ εξοχήν δηλητήριο που χρησιμοποιήθηκε για την καταστροφή φυτειών μαριχουάνας σε πολλές χώρες του κόσμου. Η λήψη ακόμη και μικρής ποσότητας από το δηλητήριο αυτό οδηγεί με βεβαιότητα στο θάνατο, κυρίως λόγω σοβαρής πνευμονικής βλάβης.

1.2. ΟΡΓΑΝΟΦΩΣΦΟΡΙΚΟΙ ΕΣΤΕΡΕΣ

1.2.1.Παραθείο (Parathion)

Όλοι σχεδόν οι οργανοφωσφορικοί εστέρες έχουν δυσάρεστη οσμή, είναι λιποδιαλυτοί, κυκλοφορούν σε sprays, σκόνες, γαλακτώματα ή κοκκώδεις μορφές και οι μεταβολίτες τους αποβάλλονται από τους νεφρούς. Είναι δυνατό να εισέλθουν στον οργανισμό απ’ όλες τις πιθανές οδούς (στόμα, υγιές δέρμα, αναπνευστική οδός). Τα δηλητήρια αυτά ασκούν την τοξική τους επίδραση διαμέσου σύνδεσης και αδρανοποίησης του ενζύμου ακετυλοχοληνεστεράση. Τα πρώϊμα συμπτώματα (μετά από εισπνοή, απορρόφηση από το δέρμα ή κατάποση του δηλητηρίου) εμφανίζονται μέσα σε 30-60 min και φθάνουν στο ανώτερο επίπεδο (peak) μετά 2-8 ώρες. Ο θάνατος οφείλεται σε πνευμονικό οίδημα και αναπνευστική ανεπάρκεια.

Στην οξεία δηλητηρίαση με οργανοφωσφορικούς εστέρες, οι κλινικές εκδηλώσεις εξαρτώνται από την βαρύτητά της. Σε ήπια δηλητηρίαση υπάρχει ανορεξία, κεφαλόπονος, αδυναμία, ανησυχία, δυσφορία στο στήθος, τρόμος στη γλώσσα και τα βλέφαρα, μύση και μείωση της οπτικής οξύτητας. Σε μέτρια υπάρχει ναυτία, σιελόρροια, δακρύρροια, συσπάσεις στην κοιλιακή χώρα, έμετοι, εφιδρώσεις και μυϊκός ινιδισμός. Σε σοβαρή δηλητηρίαση παρατηρείται διάρροια, έντονη μύση και κόρες που δεν αντιδρούν στα ερεθίσματα, αναπνευστική δυσχέρεια, πνευμονικό οίδημα, κυάνωση, απώλεια ελέγχου των σφυγκτήρων, σύγχυση, κώμα και καρδιακοί αποκλεισμοί.  

2. ΦΥΤΑ

2.1. ΜΑΝΙΤΑΡΙΑ

Υπάρχουν πολλά είδη δηλητηριωδών μανιταριών, τα οποία αναπτύσσονται εκεί όπου απαντούν και μη δηλητηριώδη. Τo πλέον επικίνδυνο είδος στην Ευρώπη είναι η amanita phalloides, ενώ στις ΗΠΑ επικίνδυνα είδη μανιταριών είναι η amanita verna, η amanita virosa κ.ά. (1). Βρώση ενός μόνο κομματιού δηλητηριώδους μανιταριού είναι αρκετή για να επιφέρει το θάνατο. Το σημαντικότερο είναι ότι η δηλητηρίαση είναι συνήθης στα μικρότερα παιδιά, που έχουν μάλλον μεγαλύτερη ευαισθησία και βέβαια αποτελούν τα αθώα θύματα, αφού η συλλογή των μανιταριών γίνεται συνήθως από «έμπειρους» ενήλικες (παππούδες). Πρέπει λοιπόν να σημειωθεί ότι η διάκριση των αθώων μανιταριών από τα δηλητηριώδη είναι πολύ δύσκολη, αν όχι αδύνατη, ακόμη και από «έμπειρους ειδικούς». Για το λόγο αυτό η βρώση τους θα αποτελεί πάντα μεγάλο κίνδυνο για τους ανθρώπους που τα χρησιμοποιούν. Τα συμπτώματα της δηλητηρίασης οφείλονται κυρίως στη διέγερση του παρασυμπαθητικού (δακρύρροια, μύση, εφιδρώσεις, σιελόρροια, ναυτία, έμετοι, διάρροιες, κοιλιακοί πόνοι, αυξημένες βρογχικές εκκρίσεις, άσθμα, δύσπνοια, βραδυκαρδία, υπόταση). Μυϊκός τρόμος, σύγχυση, έκσταση και παραλήρημα, αποτελούν συχνές εκδηλώσεις ασθενών με σοβαρές δηλητηριάσεις.

2.2. ΠΙΚΡΑΓΚΟΥΡΙΑ (ECBALIUM ELATERIUM)

Η πικραγγουριά είναι φυτό ποώδες, που ενδημεί στις χώρες της Μεσογείου, οι καρποί του οποίου είναι ατρακτοειδούς σχήματος και φέρουν στην επιφάνειά τους βελόνες. Χρησιμοποιείται σε διάφορες παθήσεις (λ.χ. στη θεραπεία ιγμορίτιδας, κίρρωσης ήπατος, σαν καθαρτικό, αναλγητικό και αντιφλεγμονώδες) υπό μορφή ρινικών εισπνοών, όπου μπορεί να προκαλέσει έντονα φλεγμονώδη φαινόμενα, γενικές αντιδράσεις ή ακόμη και το θάνατο (10). Ο χυμός της περιέχει κουκουρμπιτασίνες και όταν λαμβάνεται από το στόμα προκαλεί έντονη διάρροια, ερεθισμό του βλεννογόνου του στομάχου, εμέτους, οίδημα φάρυγγα, δυσφαγία, εκδηλώσεις από το ΚΝΣ και νεφρική ανεπάρκεια (11).

3. ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΒΑΡΕΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ 

3.1. ΚΑΔΜΙΟ

Το κάδμιο αποτελεί υποπροϊόν της επεξεργασίας του ψευδαργύρου, ο οποίος χρησιμοποιείται στη βιομηχανία επιμετάλλωσης του χάλυβα, στη βιομηχανία χρωμάτων, πλαστικών, επεξεργασίας γυαλιού, κραμάτων, συσσωρευτών, ηλεκτρικών συσκευών κ.ά. Έχει πολύ μεγάλο χρόνο ημίσειας ζωής (10 χρόνια) και μπορεί εύκολα μικρές ποσότητες να συσσωρευτούν στον οργανισμό σιγά-σιγά και να προκαλέσουν τοξικότητα (χρειάζονται ωστόσο αρκετά χρόνια τέτοιας έκθεσης για να συμβεί κάτι τέτοιο).

3.2. ΜΟΛΥΒΔΟΣ

Ο μόλυβδος χρησιμοποιείται στη βιομηχανία παραγωγής ξηρών μπαταριών, χρωμάτων, αγγειοπλαστικής, στις επιμεταλλώσεις, στις βαφές, στην τυπογραφία κ.ά. Στις αρχές του 1900 ανακοινώθηκαν αρκετές περιπτώσεις νεφροπάθειας από μόλυβδο σε άτομα που εργάζονταν σε αντίστοιχες βιομηχανίες. Επιβεβαίωση της σχέσης ανάμεσα στην έκθεση σε μόλυβδο και στην προοδευτική επιβάρυνση της νεφρικής λειτουργίας ήταν μία μελέτη που έγινε το 1968 και αφορούσε σε βιομηχανικούς εργάτες της Ρουμανίας (Βουκουρέστι). Τελικά μετά από αρκετές αναφορές σε περιπτώσεις δηλητηρίασης από μόλυβδο η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η παρατεταμένη έκθεση στο μόλυβδο με επίπεδα μολύβδου στο αίμα πάνω από 70 μg/100 ml μπορεί να προκαλέσει χρόνια αναστρέψιμη νεφροπάθεια. Εκτός από τις βιομηχανικές εκθέσεις στον μόλυβδο μία άλλη χαρακτηριστική αλλά και ασυνήθιστη περίπτωση οξείας δηλητηρίασης από μόλυβδο ήταν και αυτή που διαπιστώθηκε σε παιδιά 3-6 ετών που έτρωγαν μεγάλες ποσότητες χρωμάτων (pica) που περιείχαν μόλυβδο (υπό μορφή ξεφλουδισμένης μπογιάς βαμμένου τοίχου, στις βεράντες των σπιτιών τους).

3.3. ΥΔΡΑΡΓΥΡΟΣ

Ο υδράργυρος είναι μέταλλο που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία θερμομέτρων, μπαταριών, λαμπτήρων κ.ά. Βέβαια δεν πρέπει να λησμονείται ότι η χρήση του υδραργύρου στην παραγωγή δερματικών αλοιφών και παλαιότερα ως διουρητικού. Ακόμη η παρατεταμένη έκθεση σε σκευάσματα υδραργύρου υπό μορφή καθαρτικών (χλωριούχος υδράργυρος) μπορεί επίσης να οδηγήσει σε δηλητηρίαση από το μέταλλο αυτό. Οι ασθενείς αυτοί αρχικά εμφανίζουν κοιλιακά άλγη, εμέτους υδαρείς κενώσεις, παράνοια και οξεία νεφρική ανεπάρκεια. Η γεύση τους είναι πικρή και μεταλλική, αισθάνονται ένα σφίξιμο στον θώρακα και καύσος κάτω από το στέρνο. 

3.4. ΧΡΩΜΙΟ

Χρώμιο υπάρχει και χρησιμοποιείται στη βιομηχανία επιχρωμιώσεων (επιμεταλλώσεις), στις συγκολλήσεις πάνω σε χάλυβα, στο γαλβάνισμα, στις βιομηχανίες κατεργασίας του δέρματος, στην παραγωγή βαφών και σε βιομηχανίες σμάλτου. Δηλητηρίαση από χρώμιο μπορεί να υπάρχει λόγω ατυχήματος ή αυτοχειρίας. Η απορρόφηση του χρωμίου γίνεται σχεδόν αποκλειστικά με την εισπνοή και η αποβολή του κυρίως δια των ούρων. Οι τοξικές εκδηλώσεις της δηλητηρίασης περιλαμβάνουν τους εμέτους, τις διαρροϊκές κενώσεις, την ηπατική ανεπάρκεια, την θρομβοπενία, την αιμορραγική διάθεση, τις εκδηλώσεις από το ΚΝΣ και τη νεφρική βλάβη. 

3.5. ΑΡΣΕΝΙΚΟ

Το αρσενικό μπορεί να προκαλέσει δηλητηρίαση σε ατυχήματα, σε αυτοχειρίες αλλά και στις πετρελαϊκές βιομηχανίες του, όπου χρησιμοποιείται, όπως επίσης σε βιομηχανίες λιπασμάτων και χρωμάτων. Το αέριο αρσενικό είναι άχρωμο και εύοσμο και χρησιμοποιήθηκε υπό μορφή δηλητηριώδους αερίου κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο. Η εισπνοή του προκαλεί ταχύτατα ναυτία, εμέτους, διάρροια, λήθαργο, ανορεξία, κοιλιακά άλγη και μέσα σε λίγες ώρες προκαλεί μαζική αιμόλυση, αιματουρία και ίκτερο. Το δέρμα εμφανίζεται κίτρινο-καφέ και οι τρίχες της κεφαλής μπορεί να γίνουν γκρίζες μέσα σε 24 ώρες.

4. ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ

Οι αλογονωμένοι υδρογονάνθρακες (πετρελαιοειδή) συχνά προκαλούν οξεία νεφρική βλάβη. Όσον αφορά στους αρωματικούς υδρογονάνθρακες (βενζόλιο, ξυλόλιο, τολουένιο) άτομα που ευχαριστιούνται να εισπνέουν (μυρίζουν) τέτοια μόρια, όπως λ.χ. την ιχθυόκολλα, εμφανίζουν νεφρική ανεπάρκεια.

5. ΓΛΥΚΟΛΕΣ
5.1.  ΑΙΘΥΛΕΝΟΓΛΥΚΟΛΗ

Η αιθυλενογλυκόλη αποτελεί συστατικό των αντιψυκτικών, χρησιμοποιείται ευρέως, είναι σχετικά φθηνή, έχει ευχάριστη γεύση και πίνεται πολύ εύκολα. Λαμβάνεται εύκολα και από παιδιά (ατύχημα), πιθανά λόγω της γεύσης και της εμφάνισής της (χρώμα). Προκαλεί ευφορία και για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται από αλκοολικούς αντί της αιθανόλης. Όπως και στην περίπτωση της μεθανόλης, δεν είναι η ίδια τοξική, αλλά τα μεταβολικά της προϊόντα.

Μετά τη λήψη της παρατηρούνται τρία κλινικά στάδια με ποικίλη σοβαρότητα : α) Κατά τη διάρκεια των πρώτων 30 min έως 12 ωρών οι ασθενείς έχουν κυρίως νευρολογικά συμπτώματα, που ξεκινούν από παραισθήσεις, σύγχυση, αποχαύνωση, μέθη και φθάνουν στην αποπληξία και το κώμα. β) Το δεύτερο στάδιο που διαπιστώνεται μετά από 12-24 ώρες χαρακτηρίζεται από καρδιοαναπνευστικές διαταραχές (όπως ταχύπνοια, λόγω αναπνευστικής ανεπάρκειας, συμφορητική καρδιακή ανεπάρκεια, πνευμονικό οίδημα, αρρυθμίες) και οσφυαλγία. γ) Το τελευταίο στάδιο οφείλεται στην τοξική δράση της στα νεφρά.


6. ΔΗΓΜΑΤΑ ΦΙΔΙΩΝ

Μεταξύ των δηλητηριάσεων περιλαμβάνονται και τα δήγματα των φιδιών. Αυτά στις ΗΠΑ ξεπερνούν τα 8000/έτος και η σοβαρότητά τους εξαρτάται από την ηλικία του θύματος, τη σωματική του μάζα, το σημείο του δήγματος, το μέγεθος και το είδος του φιδιού, όπως και την άσκηση μετά το δήγμα (το τρέξιμο αυξάνει την απορρόφηση του δηλητηρίου).

Διαπιστώνεται τοπικά αίσθημα καύσους και γάγγραινα του δέρματος, ενώ συστηματικά υπάρχει πυρετός, ναυτία, έμετοι, κράμπες, shock, παραλήρημα και σπασμοί. Από τους νεφρούς διαπιστώνονται σοβαρές και ποικίλες βλάβες. Η θεραπεία περιλαμβάνει την ακινητοποίηση του σημείου στο οποίο έγινε το δήγμα,  ανάπαυση και περίδεση (αν είναι αυτό εφικτό). Καθαρίζεται χειρουργικά το σημείο του δήγματος, αφαιρούνται τα ξένα σώματα από το τραύμα και ανακουφίζεται ο ασθενής από τον πόνο. Χρησιμοποιείται πολυδύναμος αντιοφικός ορός, λαμβάνονται μέτρα για το shock, την πιθανή παρουσία αιμορραγίας και υποστηρίζεται η αναπνοή αν χρειαστεί στις περιπτώσεις που χρειάζεται.

ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

 

¨  Ο όρος Βιοτεχνολογία χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Ούγγρο Kark Ereky το 1919, για να περιγράψει τη «διαδικασία παραγωγής προϊόντων από ακατέργαστα υλικά με την βοήθεια ζωντανών οργανισμών». Είναι μια σύμπτυξη του όρου «Βιολογική Τεχνολογία» και αποτελεί συνδυασμό επιστήμης και τεχνολογίας με στόχο την εφαρμογή των γνώσεων που έχουν αποκτηθεί από τη μελέτη των ζωντανών οργανισμών για την παραγωγή σε ευρεία κλίμακα προϊόντων που χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη γεωργία, στην κτηνοτροφία, στην ιατρική, στη βιομηχανία τροφίμων και φαρμάκων, στη μεταλλουργία, αλλά και στην προστασία του περιβάλλοντος.

¨  Βιοτεχνολογία με την ευρεία έννοια είναι η χρήση ζωντανών οργανισμών προς όφελος του ανθρώπου και στηρίζεται κυρίως σε τεχνικές καλλιέργειας και ανάπτυξης των μικροοργανισμών και στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA. Μερικές από τις εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας, που έχουν ήδη συζητηθεί στο κεφάλαιο των Μικροοργανισμών, είναι η παραγωγή αντιβιοτικών, βιταμινών και ενζύμων, η παραγωγή μικροβιακής πρωτεΐνης και ζωοτροφών, η αλκοολική και γαλακτική ζύμωση, η μικροβιολογική μετατροπή του πετρελαίου, η βιολογική επεξεργασία αποβλήτων και η χρησιμοποίηση βακτηρίων για τον εμπλουτισμό μετάλλων.

¨  Η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου γενετικού υλικού περιλαμβάνει όλες τις τεχνικές που οδηγούν σε μεταφορά του γενετικού υλικού από τον ένα οργανισμό στον άλλο και αποτελεί τεχνολογία αιχμής που εντάσσεται στον κλάδο των βιολογικών  επιστημών,  την  Γενετική Μηχανική. Ο γενετικός ανασυνδυασμός είναι μια φυσική διαδικασία που παρατηρείται στους προκαρυωτικούς, αλλά και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Η Γενετική Μηχανική στηρίζει τις αρχές της σε αυτά τα φυσικά φαινόμενα, τα οποία και χρησιμοποιεί για την ανταλλαγή ή μεταφορά γενετικού υλικού με στόχο την δημιουργία κυττάρων ή οργανισμών με επιθυμητά χαρακτηριστικά. Οι εφαρμογές της τεχνολογίας αυτής στην Ιατρική (παραγωγή ιντερφερόνης, ινσουλίνης, εμβολίων, κ.λ.π), αλλά και στην βελτίωση ορισμένων φυτικών και ζωικών οργανισμών είναι πολύ σημαντικές και διαδεδομένες, ενώ η γονιδιακή θεραπεία άρχισε ήδη να εφαρμόζεται.

¨  Η τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA έδωσε την δυνατότητα της απομόνωσης συγκεκριμένων γονιδίων από το γονιδίωμα οποιουδήποτε οργανισμού, τη μεταφορά τους από ένα οργανισμό σε κάποιο άλλο και την έκφραση αυτών των γονιδίων στα νέα κύτταρα μέσα σε μικρά χρονικά διαστήματα. Σε αυτό το πλαίσιο η μεταφορά και έκφραση γονιδίων ευκαρυωτικών οργανισμών σε βακτήρια ήταν το εντυπωσιακότερο επίτευγμα της τελευταίας εικοσαετίας, που άνοιξε το δρόμο για τη μεταφορά γονιδίων μεταξύ των ευκαρυωτικών οργανισμών και τη δημιουργία διαγονιδιακών ή γενετικά τροποποιημένων φυτών και ζώων.

¨  Μια ιδιομορφία που παρουσιάζουν πολλά βακτήρια (σε σχέση με τα ευκαρυωτικά κύτταρα) είναι ότι περιέχουν δύο είδη DNA. To ένα είδος, που αποτελεί και τη μεγαλύτερη μάζα, είναι το χρωμοσωμικό DNA, που περιέχει τις απαραίτητες πληροφορίες για τη ζωή του κυττάρου. Το άλλο είδος είναι το πλασμιδιακό DNA (πλασμίδια), που περιέχει  πληροφορίες  όχι  απαραίτητες  αλλά    χρήσιμες  για    την επιβίωση του βακτηρίου. Έτσι, για παράδειγμα, μερικά πλασμίδια έχουν πληροφορίες που επιτρέπουν στα βακτήρια να αναπτύσσονται παρουσία αντιβιοτικών. Τα πλασμίδια είναι κυκλικά μόρια DNA, μεγέθους που κυμαίνεται από 2.000 έως 2.000.000 αζωτούχες βάσεις και μεταφέρονται από βακτήριο σε βακτήριο με μια διαδικασία που ονομάζεται βακτηριακή σύζευξη, μεταβιβάζοντας ταυτόχρονα τις ιδιότητες που περιέχουν. Έτσι, τα πλασμίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φορείς της γενετικής πληροφορίας που θέλουμε να εκφραστεί στα βακτηριακά κύτταρα. Άλλα τέτοια οχήματα μεταφοράς γενετικού υλικού είναι τα κοσμίδια (συνθετικά μόρια που αποτελούνται από πλασμιδιακό DNA και κομμάτι DNA από τον λ βακτηριοφάγο), αλλά και το DNA διαφόρων ιών, όπως  SV40, ρετροϊών, παπιλομαϊών.

¨  Η κατασκευή του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου γίνεται με την ακόλουθη διαδικασία:

α) Με ειδικές τεχνικές απομονώνονται τα πλασμίδια από τα βακτήρια.

β) Με τη χρήση της ίδιας περιοριστικής ενδονουκλεάσης (ένζυμο που κόβει την διπλόκλωνη αλυσίδα αφήνοντας μονόκλωνα συμπληρωματικά άκρα), κόβεται το πλασμιδιακό DNA και η αλληλουχία του ξένου DNA που επιθυμούμε να ενσωματώσουμε στο πλασμίδιο.

γ) Το πλασμιδιακό DNA αναμιγνύεται με το ξένο DNA, η προσέγγιση των κομματιών γίνεται τυχαία και η συνένωσή τους γίνεται με τη μεσολάβηση ειδικών ενζύμων.

δ) Τα πλασμίδια που ενσωμάτωσαν το ξένο DNA, είναι μεγαλύτερα και βαρύτερα και μπορούν εύκολα να απομονωθούν.

ε) Με μια διαδικασία που ονομάζεται μετασχηματισμός τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια εισάγονται στα βακτηριακά κύτταρα, όπου αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται. Όταν το κύτταρο ξενιστής διπλασιάζεται, περνούν στην επόμενη γενιά αντίγραφα του ανασυνδυασμένου μορίου DNA και η διαδικασία αυτή συνεχίζεται όσο διαρκεί και η ανάπτυξη των βακτηρίων.

στ) Μετά από πολλές διαδοχικές κυτταρικές διαιρέσεις, αναπτύσσεται μια αποικία βακτηρίων, ένας κλώνος, το κάθε κύτταρο του οποίου περιέχει ένα τουλάχιστον μόριο του ανασυνδυασμένου DNA, οπότε και λέμε ότι το γονίδιο που μας ενδιέφερε κλωνοποιήθηκε.

¨  Με το τρόπο αυτό κλωνοποιήθηκαν και παράγονται μαζικά η ανθρώπινη αυξητική ορμόνη, η ερυθροποιητίνη, η ορμόνη ινσουλίνη, η ιντερφερόνη και το εμβόλιο για τον ιό της ηπατίτιδας Β, φαρμακευτικά σκευάσματα με τεράστια σημασία στην θεραπεία συγκεκριμένων ασθενειών. Επίσης, με τεχνητό ανασυνδυασμό του DNA έγινε κατορθωτή η δημιουργία διαγονιδιακών ή γενετικά τροποποιημένων φυτών και ζώων, που έχουν αποκτήσει ειδικές ιδιότητες, όπως η ανθεκτικότητα στα έντομα, στα ζιζανιοκτόνα και τα αντιβιοτικά, η αντοχή στον παγετό,  η ταχύτερη ανάπτυξη,  η παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών, κ.λ.π. Επιπλέον, άνοιξε ο δρόμος για την γονιδιακή θεραπεία ασθενειών, όπου τα υγιή φυσιολογικά γονίδια εισάγονται στα κύτταρα που εμφανίζουν τη βλάβη από την ασθένεια και αντικαθιστούν τα μεταλλαγμένα γονίδια επαναφέροντας τη φυσιολογική κυτταρική λειτουργία.

 

Ποιες είναι οι ιστορικές φάσεις της σύγχρονης Βιοτεχνολογίας

 

1797: ο γιατρός E. Jenner χρησιμοποίησε ζωντανούς μικροοργανισμούς για να ενισχύσει την άμυνα του οργανισμού στην ευλογιά.

1864 : ο L. Pasteur παρασκεύασε αντιλυσσικό εμβόλιο.

1838-39 : οι Schleiden και Schwann καθιερώνουν το κύτταρο ως μορφολογική και φυσιολογική στοιχειώδη μονάδα φυτών και ζώων και καθιερώνεται η κυτταρική θεωρία.

1856 : ο Mentel κάνει τα διάσημα πειράματά του σχετικά με το διαχωρισμό των γονιδίων.

1873 : ο Schneider παρατηρεί τη διάλυση του πυρήνα και την ακολουθούμενη εμφάνιση των χρωμοσωμάτων.

1903 : ο Sutton συσχετίζει τα χρωμοσώματα με τους μεντελικούς παράγοντες.

1910 : εμφανίζεται η Drosophila melanogaster ως πειραματόζωο στα εργαστήρια Γενετικής και ο Morgan βρίσκει το πρώτο φυλοσύνδετο γονίδιο, τη μετάλλαξη white.

1928 : ο Griffith δουλεύοντας με στελέχη του βακτηρίου Diplococcus pneumonia και ποντίκια ανακαλύπτει το γενετικό μετασχηματισμό.

1928 : ο A. Fleming ανακάλυψε τις αντιβιοτικές ιδιότητες των μυκήτων.

1935 : ο Stanley ανακαλύπτει ότι οι ιοί αποτελούνται από νουκλεϊνικά οξέα και πρωτεΐνες.

1940 : βρέθηκαν τρόποι παρασκευής της πενικιλλίνης.

1944 : οι Avery, MacLeod και McCarty βρίσκουν ότι η χημική ουσία που προκαλούσε το μετασχηματισμό στα πειράματα του Griffith είναι το DNA.

1946 : οι Lederberg και Tatum ανακαλύπτουν το φαινόμενο της βακτηριακής σύζευξης.

1951 : η R. Franklin μελετώντας εικόνες του DNA που πήρε με τη βοήθεια ακτίνων Χ, αποκαλύπτει το σπειροειδές σχήμα του DNA.

1953 : οι Watson και Crick προτείνουν το περίφημο μοντέλο της διπλής έλικας του DNA.

1957 : Κατά τη διάρκεια μιας επιδημίας δυσεντερίας στην Ιαπωνία εμφανίζονται βακτήρια ανθεκτικά σε μιά σειρά αντιβιοτικά.

1957-1961 : ο Hayes και οι συνεργάτες του αποσαφηνίζουν τη φύση του χρωμοσωμικού παράγοντα που μεταφέρεται κατά τη βακτηριακή σύζευξη. Ο παράγοντας γονιμότητας όπως τον ονόμασαν είναι αυτός που μεταφέρει και τα γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, είναι ένα πλασμίδιο.

1965 : οι F. Jacob και J. Monod παίρνουν το βραβείο Νόμπελ για τις εργασίες τους επί των γενετικών μηχανισμών και τη μεταφορά της γενετικής πληροφορίας στα βακτήρια και για τη διατύπωση του πρώτου μοντέλου ρύθμισης της έκφρασης των γονιδίων.

1970 : απομονώνεται η περιοριστική ενδονουκλεάση του DNA.

1972 : ο P. Berg και οι συνεργάτες του απομόνωσαν ένα ιικό τμήμα DNA και το ενσωμάτωσαν σε βακτηριακό DNA. Λίγο αργότερα οι S. Cohen και H. Boyer τροποποίησαν το γενετικό υλικό συγκεκριμένων οργανισμών εισάγοντας τμήματα DNA που προήρχοντο από άλλο οργανισμό. Η όλη διαδικασία ονομάστηκε ανασυνδυασμός του DNA.

1975 : κάνει την εμφάνισή της η τεχνολογία των μονοκλωνικών αντισωμάτων.

1978 : επιτυγχάνεται η παραγωγή από βακτήρια ανασυνδυασμένης ανθρώπινης σωματοστατίνης. 

1982 : δίνεται άδεια χρήσης ανασυνδυασμένης ινσουλίνης ως φάρμακο για τους διαβητικούς. Τον ίδιο χρόνο εμφανίζεται το πρώτο γενετικά τροποποιημένο φυτό (μια ποικιλία καπνού).

1989 : ξεκινά το πρόγραμμα Χαρτογράφησης του Ανθρώπινου Γονιδιώματος.

1990 : εφαρμόζεται πειραματικά η γονιδιακή θεραπεία σε ένα τετράχρονο κοριτσάκι που πάσχει από έλλειψη του γονιδίου της απαμινάσης της αδενοσίνης.

1995 : ολοκληρώνεται η αποκρυπτογράφηση της αλληλουχίας του γονιδιώματος ενός βακτηρίου (Haemophilus infuenzae).

1996 : ολοκληρώνεται η αποκρυπτογράφηση της αλληλουχίας του πρώτου ευκαρυωτικού γονιδιώματος (Saccharomyces cerevisiae).

1997 : το ινστιτούτο Roselin της Σκωτίας ανακοινώνει την κλωνοποίηση της προβατίνας Dolly.

1998 : ολοκληρώνεται η αποκρυπτογράφηση της αλληλουχίας του πρώτου γονιδιώματος πολυκύτταρου οργανισμού (Caenorhabditis elegans).

2002 : ολοκληρώνεται η αποκρυπτογράφηση της αλληλουχίας του πρώτου γονιδιώματος θηλαστικού (ποντικού – Musmusculus).

2004 :ολοκληρώνεται η αποκρυπτογράφηση της αλληλουχίας του γονιδιώματος του ανθρώπου (Homosapiens).

ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ

 

¨    Η έννοια της κλωνοποίησης σχετίζεται με τη δημιουργία πανομοιότυπων γονιδίων, κυττάρων ή οργανισμών. Την κλωνοποίηση γονιδίων, την αναλύσαμε στην παράγραφο για το ανασυνδυασμένο γενετικό υλικό. Η κλωνοποίηση κυττάρων είναι μια διαδικασία όπου ένα B-λεμφοκύτταρο, που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή ενός συγκεκριμένου αντισώματος, συντήκεται με ένα καρκινικό κύτταρο δημιουργώντας ένα υβριδικό «αθάνατο» κύτταρο που μπορεί να παράγει το συγκεκριμένο αντίσωμα σε μεγάλες ποσότητες. Με τον τρόπο αυτό γίνεται η παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων. Η κλωνοποίηση οργανισμού, είχε επιτευχθεί από τη δεκαετία του 1960, όπου είχαν παραχθεί αμφίβια με την ίδια διαδικασία. Η ιδέα είναι πολύ απλή αφού αν από το ωάριο αφαιρεθεί ο πυρήνας  και αντικατασταθεί με τον πυρήνα ενός σωματικού κυττάρου, τότε ο οργανισμός που θα γεννηθεί θα περιέχει το γενετικό υλικό του δότη του σωματικού κυττάρου, θα είναι δηλαδή πανομοιότυπο αντίγραφο. Οι δυσκολίες που υπήρχαν για τα θηλαστικά ήταν ότι τα σωματικά κύτταρα είναι έντονα διαφοροποιημένα, μικρό μέρος του γονιδιακού δυναμικού τους εκφράζεται, η χρωματίνη είναι υπερσυμπυκνωμένη και ο πυρήνας δεν μπορεί να ενεργοποιηθεί για να δώσει το νέο οργανισμό.

¨    Το 1997 η ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Roselin του Εδιμβούργου της Σκωτίας ανακοίνωσε τη δημιουργία του πρώτου κλωνοποιημένου θηλαστικού, ενός προβάτου που το ονόμασαν Dolly. Oι ερευνητές δοκίμασαν πάνω από 700 κύτταρα μαστού μιας προβατίνας 6 ετών έως ότου ένα κύτταρο από αυτά, που δεν ήταν πλήρως διαφοροποιημένο, κατορθώσει να δώσει έμβρυο. Από το σωματικό κύτταρο μαστού μετά από μερικές διαιρέσεις αφαιρούσαν τους πυρήνες και τους τοποθετούσαν με κυτταρική σύντηξη σε αντίστοιχα ωάρια που προέρχονταν από άλλη προβατίνα, από τα οποία είχαν αφαιρέσει με μικροπιπέτα τον πυρήνας τους. Το ωοκύτταρο με τον πυρήνα από το σωματικό κύτταρο διαιρείται μετά από ηλεκτρική διέγερση δίνοντας έμβρυο 3 ή 4 διαιρέσεων. Τα έμβρυα εμφυτεύονται στη μήτρα τρίτου προβάτου («θετή μητέρα»), όπως ακριβώς συμβαίνει με την εξωσωματική γονιμοποίηση. Με αυτή τη διαδικασία ένα έμβρυο κατόρθωσε να αναπτυχθεί και να δώσει τελικά τη διάσημη Dolly. Σχεδόν ταυτόχρονα  άλλες ερευνητικές ομάδες ανακοίνωσαν τη δημιουργία κλωνοποιημένων μοσχαριών, χοίρων, προβάτων. Μετά από 3 σχεδόν χρόνια ο αρχικός ενθουσιασμός έδωσε τη θέση του στον έντονο προβληματισμό. Η Dolly φαίνεται γερασμένη, το γενετικό της υλικό με συσσωρευμένες βλάβες από την προηγούμενη ζωή του, δεν είναι ικανό να προωθήσει τις ανάγκες της νέας ζωής.

¨    Τα ηθικά, κοινωνικά και νομικά προβλήματα που προκύπτουν από την εφαρμογή της κλωνοποίησης στον άνθρωπο, που είναι πιθανό να επιχειρηθεί στο μέλλον είναι πραγματικά τεράστια. Όλα όσα ξέραμε για τη δημιουργία της καινούργιας ζωής ανατρέπονται αφού η σύμπραξη του θηλυκού με το αρσενικό δεν είναι πλέον απαραίτητη. Οποιοσδήποτε μπορεί να δημιουργήσει αντίγραφα του εαυτού του, για να ικανοποιήσει την ματαιοδοξία του, με ότι αυτό συνεπάγεται. Είναι ανάγκη λοιπόν να θωρακιστεί η κοινωνία μας από τέτοιου είδους επιλογές και να χρησιμοποιηθεί η νέα τεχνολογία προς όφελος του ανθρώπου. Για παράδειγμα η κλωνοποίηση διαγονιδιακών ζώων που παράγουν   τον   ανθρώπινο  παράγοντα   πήξης  του  αίματος  ή την α1-αντιθρυξίνη, θα οδηγήσει σε μείωση του κόστους των αντίστοιχων φαρμάκων. Πρέπει να σημειωθεί ότι η δημιουργία ενός διαγονιδιακού ζώου που παράγει τον παράγοντα πήξης κοστίζει 300-600 εκατομμύρια δραχμές. Η δημιουργία πολλαπλών αντιγράφων του ζώου αυτού θα έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ακόμη μεγαλυτέρων ποσοτήτων φαρμάκου με χαμηλότερο κόστος. Οι μεγάλες φαρμακοβιομηχανίες έχουν επενδύσει πολλά χρήματα στη νέα τεχνολογία και βέβαια αναμένουν τεράστια κέρδη τα επόμενα χρόνια.

 

ΔΙΑΓΟΝΙΔΙΑΚΑ ΦΥΤΑ ΚΑΙ ΖΩΑ

Η δημιουργία γενετικά τροποποιημένων φυτών επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ενός βακτηρίου, του Agrobacterium tumefaciens, που προκαλεί όγκους στην περιοχή του βλαστού που έρχεται σε επαφή με το έδαφος. Η ασθένεια εμφανίζεται στα ψυχανθή, τα εσπεριδοειδή και τα διακοσμητικά φυτά. Το βακτήριο διαθέτει ένα μεγάλο πλασμίδιο που ονομάζεται Ti, το οποίο μεταφέρεται στο φυτικό κύτταρο και ενσωματώνεται στο φυτικό DNA μετασχηματίζοντας τα φυτικά κύτταρα και επάγοντας ταυτόχρονα ουσίες χρήσιμες για το βακτήριο, που ονομάζονται οπίνες. Αν λοιπόν το πλασμίδιο αυτό ανασυνδυαστεί με την προσθήκη ενός γονιδίου, από άλλο φυτό, θα μπορεί το ανασυνδυασμένο πλέον βακτήριο να χρησιμοποιηθεί για να τροποποιήσει φυτικά κύτταρα σε κυτταροκαλλιέργεια. Τα γονίδια που προκαλούν όγκους στα φυτικά κύτταρα απενεργοποιούνται έτσι ώστε το ενσωματωμένο στο φυτικό DNA πλασμίδιο να μην προκαλεί όγκους. Τα τροποποιημένα φυτικά κύτταρα τελικά δίνουν ένα νέο οργανισμό, που περιέχει και εκφράζει το ξένο γονίδιο. Τέτοια γονίδια μεταφέρουν ιδιότητες όπως την παραγωγή τοξίνης που σκοτώνει τα έντομα, την αντοχή στα ζιζανιοκτόνα, στα αντιβιοτικά, στους ιούς, στα βακτήρια, στους μύκητες και στον παγετό, καθώς και την καθυστέρηση ωρίμανσης και την παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών.

Τα διαγονιδιακά ζώα δημιουργούνται με μια τεχνική που ονομάζεται μικροέγχυση που συνίσταται στην εισαγωγή του DNA με ειδική μικροβελόνα στον πυρήνα του ωοκυττάρου. Στην μέθοδο αυτή χρησιμοποιούνται ωάρια  του ζώου που έχουν γονιμοποιηθεί στο εργαστήριο. Στο στάδιο του ενός κυττάρου μικρή ποσότητα του ξένου γονιδίου μικροεγχύεται στον πυρήνα του ωοκυττάρου. Το γονιμοποιημένο ωάριο εμφυτεύεται στη μήτρα  της «θετής μητέρας», όπου αναπτύσσεται το έμβρυο. Στη συνέχεια γίνεται έλεγχος των απογόνων για την ύπαρξη του ξένου γονιδίου και διασταυρώσεις για να περάσει η τροποποιημένη γενετική πληροφορία στους απογόνους. Με αυτό τον τρόπο έχει γίνει κατορθωτό στο γάλα των διαγονιδιακών ζώων να εκκρίνονται φαρμακευτικές πρωτεΐνες, όπως η ινσουλίνη, οι παράγοντες πήξεως VIII και IX, ο ενεργοποιητής πλασμινογόνου, οι ιντερφερόνες, η α1-αντιθρυψίνη και η αυξητική ορμόνη. Άλλες ιδιότητες που μεταφέρονται σε διαγονιδιακές αγελάδες, πρόβατα, χοίρους, αίγες είναι η ταχύτερη ανάπτυξη, η αντοχή στις χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά και γονίδια για ασθένειες.

 

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ – ΤΟ ΑΤΥΧΗΜΑ ΤΟΥ ΤΣΕΡΝΟΜΠΙΛ

¨  Το σύνολο των γονιδίων ενός οργανισμού αποτελεί το γονότυπο. Τα γονίδια αλληλεπιδρούν μόνο μεταξύ τους αλλά και με το περιβάλλον διαμορφώνοντας έτσι τον τελικό φαινότυπο. Ο φαινότυπος λοιπόν ίσος προς το άθροισμα του «γενοτύπου και του περιβάλλοντος». Οι λέξεις γονότυπος και φαινότυπος εισήχθηκαν από τον Wilhelm Johannsen που πρώτος αντιλήφθηκε τη σημασία του περιβάλλοντος. Στη φύση υπάρχουν πολλές περιπτώσεις όπου το μη γενετικό περιβάλλον μπορεί να επηρεάσει το φαινότυπο ενός οργανισμού σε οποιοδήποτε επίπεδο οργάνωσης. Τέτοια παραδείγματα είναι το χρώμα των λουλουδιών του φυτού Primulla, που σε θερμοκρασία μεγαλύτερη των 30 °C εμφανίζει λευκά άνθη και σε χαμηλότερη κόκκινα άνθη, το μαύρο χρώμα στα άκρα (πόδια, αυτιά, ουρά, μύτη) των κουνελιών των Ιμαλαΐων σε σχέση με το λευκό χρώμα του τριχώματος στο υπόλοιπο σώμα των κουνελιών, που οφείλεται στο γεγονός ότι το θερμοευαίσθητο ένζυμο που ελέγχει το χρώμα λειτουργεί μόνο στην μικρότερη από 34 °C θερμοκρασία των άκρων. Επίσης η λαγωχειλία οφείλεται στο γονότυπο, αλλά είναι και απόρροια περιβαλλοντικής επίδρασης, όταν χορηγηθεί στη μητέρα κορτιζόνη ή εκτεθεί σε χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου. Ένα άλλο παράδειγμα αφορά σε χαρακτηριστικά που κληρονομούνται με συνεχή τρόπο, όπως είναι το ύψος του ανθρώπου, το χρώμα του δέρματος ή ο δείκτης νοημοσύνης (IQ). Το πώς θα εκδηλωθούν οι ιδιότητες αυτές στο φαινότυπο εξαρτάται και από το περιβάλλον, έτσι το τελικό ύψος ενός ατόμου είναι συνάρτηση των γονιδίων αλλά και της διατροφής ή το χρώμα του δέρματος εξαρτάται και από το γεωγραφικό πλάτος που ζει το άτομο ή από το χώρο εργασίας του (έκθεση στον ήλιο). Συμπερασματικά, το περιβάλλον έχει για τον οποιοδήποτε οργανισμό, σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, όχι μόνο ρυθμιστικό, αλλά και δημιουργικό ρόλο και πολλές φορές τον ίδιο αποφασιστικό ρόλο με το γονότυπο.

¨  Πολλές φορές το περιβάλλον γίνεται «εχθρικό» για τους οργανισμούς, συνήθως με την άπληστη και άφρονα επέμβαση του ανθρώπου. Οι αλλαγές στο γενετικό υλικό ονομάζονται μεταλλαγές και οι επιπτώσεις τους είναι πολύ σημαντικές στον ανθρώπινο οργανισμό ή στους απογόνους. Ανάλογα με το μεταλλαγμένο φαινότυπο που δημιουργούν οι μεταλλαγές διακρίνονται σε τροφικές ή βιοχημικές και ορατές ή μορφολογικές. Οι βιοχημικές μεταλλαγές επιδρούν στην ικανότητα του οργανισμού να παράγει κάποια μόρια (αμινοξέα, ένζυμα, κ.λ.π.) απαραίτητα για την ανάπτυξή του, ενώ οι μορφολογικές επηρεάζουν κάποιο ορατό χαρακτηριστικό, π.χ. το χρώμα ή το σχήμα. Μερικές ασθένειες που οφείλονται σε μεταλλάξεις είναι ο αλφισμός, που οφείλεται στην αδυναμία του οργανισμού να συνθέσει μελανίνη, η φαινυλκετονουρία (αδυναμία συνθέσεως του ενζύμου που μετατρέπει την φαινυλαλανίνη σε τυροσίνη), η αιμορροφιλία, η πολυδακτυλία, η μεσογειακή αναιμία ή θαλασσαιμία, η δρεπανοκυτταρική αναιμία, κ.ά.Σε χρωμοσωμικό επίπεδο οι μεταλλαγές διακρίνονται σε πυρηνικές και εξωπυρηνικές ή κυτταροπλασματικές. Οι πυρηνικές μεταλλαγές μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριους τύπους: α) τις σημειακές μεταλλαγές, αλλαγές σε κάποιο σημείο της σειράς των νουκλεοτιδίων, β) τις χρωμοσωμικές μεταλλαγές, αλλαγές στον αριθμό και στην θέση πάνω στο χρωμόσωμα ολόκληρων γονιδιακών ομάδων και γ) τις μεταλλαγές γονιδιώματος, αλλαγές στο βασικό αριθμό των χρωμοσωμάτων.

¨  Οι μεταλλαγές ή γίνονται αυτόματα (π.χ. από λάθη του μηχανισμού της αντιγραφής) ή προέρχονται από την επίδραση του περιβάλλοντος, όπως από τις ακτινοβολίες (π.χ. φυσική ακτινοβολία, ραδιενέργεια) ή διάφορες ουσίες (μεταλλαξογόνα).

Οι αυτόματες μεταλλαγές, που ορίζονται ως αλλαγές στο γενετικό υλικό που δημιουργούνται με την απουσία οποιασδήποτε συνειδητής επίδρασης μεταλλαξογόνων, οφείλονται σε λάθη κατά το μηχανισμό της αντιγραφής του γενετικού υλικού. Αυτού του είδους οι μεταλλαγές γίνονται με ρυθμούς 10–5  έως 10–8 ανά γονίδιο και ανά γενιά, ανάλογα με τον οργανισμό. Οι συχνότητες αυτόματων μεταλλαγών είναι υψηλότερες στους ιούς και μικροοργανισμούς από ότι στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Οι μεταλλαγές αυτές είναι αναγκαίες σαν βάση για την εξέλιξη, αφού δημιουργούν τον πολυμορφισμό και την ποικιλότητα των ιδιοτήτων σε ένα είδος, από τις οποίες οι καλύτερα προσαρμοσμένες κάθε φορά στο περιβάλλον επικρατούν (φυσική επιλογή).

Οι τεχνητά προκαλούμενες μεταλλαγές έχουν ως αιτία τις ακτινοβολίες και τα χημικά μεταλλαξογόνα. Το πρώτο μεταλλαξογόνο που ανακαλύφθηκε ήταν οι ακτίνες Χ από το Muller το 1927, ο οποίος έδειξε ότι οι συχνότητες των προκαλούμενων μεταλλαγών εξαρτώνται από τη δόση της ακτινοβολίας.

Οι ακτίνες Χ, αλλά και οι άλλες ιονίζουσες ακτινοβολίες (ραδιενέργεια) προκαλούν σπασίματα των χρωμοσωμάτων, οξειδώνουν τις   δεοξυριβόζες   και   απαμινώνουν  τις   βάσεις   και    δημιουργούν υπεροξείδιο του υδρογόνου και δραστικές ρίζες υδροξυλίου και υπεροξειδίου, που προκαλούν περαιτέρω οξειδώσεις στο DNA. Με παρόμοιο τρόπο η υπεριώδη ακτινοβολία απορροφάται από τις αζωτούχες βάσεις και προκαλεί διμερισμό κυρίως της θυμίνης με αποτέλεσμα τέτοια διμερή να αλλοιώνουν την έλικα του DNA και να παρεμβαίνουν στην αντιγραφή.

Τα χημικά μεταλλαξογόνα είναι ουσίες όπως το νιτρώδες οξύ, η υδροξυλαμίνη, οι αλκυλιωτικοί παράγοντες, η καφεΐνη, τα  ανάλογα των βάσεων, τα οργανικά υπεροξείδια, η φορμαλδεΰδη, η ουραιθάνη, τα αλκαλοειδή, οι φαινόλες και κινόνες, κ.ά. Οι ουσίες αυτές έχουν την ικανότητα να τροποποιούν τη χημεία των βάσεων και να οδηγούν σε λαθεμένο ζευγάρωμα κατά την αντιγραφή ή να προκαλούν σπασίματα στα χρωμοσώματα σε όλα τα είδη των οργανισμών. Ορισμένες από αυτές τις ουσίες έχουν ισχυρή καρκινογόνο δράση. Άλλοι παράγοντες που προκαλούν μεταλλάξεις είναι η θερμοκρασία, καθώς και άλλα γενετικά φαινόμενα, όπως ο διασκελισμός, η μεταφορά γενετικού υλικού μέσω ιών και η δράση μεταθετών στοιχείων.

 

Το ατύχημα του Τσερνομπίλ  και οι επιπτώσεις στον Ελλαδικό χώρο

Οι ακτίνες Χ, γ, α και β, μπορούν να προκαλέσουν το θάνατο οποιοδήποτε οργανισμού σε περίπτωση υπερβολικής έκθεσης σε αυτές, αλλά και ανεπανόρθωτες βλάβες στα σωματικά κύτταρα, όπως εγκαύματα, λευχαιμία, μελανώματα, σαρκώματα, κ.ά. Στα γεννητικά κύτταρα δημιουργούν μεταλλάξεις, οι οποίες μεταβιβάζονται στους απογόνους, με συνέπεια την τερατογένεση ή την εμφάνιση δυσμορφιών εξαιτίας γονιδιακών ή χρωμοσωμικών αλλοιώσεων. Τέτοιο παράδειγμα εξωγενούς επίδρασης με δραματικά αποτελέσματα ήταν η επίδραση των ραδιενεργών στοιχείων που ελευθερώθηκαν μετά την έκρηξη στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ της Ουκρανίας στις 26 Απριλίου 1986, ώρα 1:20 π.μ.. Ενδεικτικό των τραγικών επιπτώσεων της ραδιενέργειας είναι ότι 54 χρόνια μετά την έκρηξη της πυρηνικής βόμβας στη Χιροσίμα προστίθενται νέα θύματα στο μακρύ κατάλογο των νεκρών.

Το Σάββατο 3 Μαΐου 1986 το ραδιενεργό νέφος από το ατύχημα του Τσερνομπίλ σκέπασε τον Ελλαδικό χώρο. Το νέφος περιείχε καίσιο, ιώδιο-131, τελούριο, βάριο, λανθάνιο, κ.ά και η όποια επίδρασή του έγινε δυσμενέστερη από τις βροχοπτώσεις που σημειώθηκαν τις μέρες εκείνες με αποτέλεσμα την διείσδυση του καισίου στο έδαφος των αντίστοιχων περιοχών.

Η απορρόφηση ραδιενέργειας του πληθυσμού από το ατύχημα του Τσερνομπίλ έγινε με τους εξής τρόπους:

α) Εξωτερική ακτινοβόληση από ραδιονουκλίδια του νέφους, με άμεση επαφή με το δέρμα και τα ρούχα, καθώς και από την ακτινοβόληση του εδάφους. Η επιβάρυνση υπολογίζεται σε 24,6 mrem σε κάθε άνθρωπο  επί 24ώρου έκθεσης. Η μέση τιμή εκτιμάται σε 2,4 mrem.

β) Εσωτερική ακτινοβόληση λόγω εισπνοής: Η συνολική επιβάρυνση είναι 5 mrem για τα παιδιά και 7 mrem για τους ενήλικες.

γ) Εσωτερική ακτινοβόληση από πρόσληψη νερού: Από μετρήσεις που έγιναν στα δείγματα νερού η ραδιενέργεια που έχει ληφθεί από κάθε άτομο δεν ξεπερνά τα 250 Bq για τους ενήλικες και τα 150 Bq για τα παιδιά, που ισοδυναμεί με δόση 0,5 mrem.

δ) Εσωτερική ακτινοβόληση από τροφές: Η συνολική εκτιμώμενη επιβάρυνση ήταν 51,75-61,61 mrem για τους ενήλικες 48,69-58,13 mrem για τα παιδιά.

Για να υπάρχει ένα μέτρο σύγκρισης η ραδιονόσηση στον άνθρωπο προκαλείται με δόση 150 rem, ενώ η μέση δόση ακτινοβολίας που δέχεται ένας άνθρωπος από φυσικές πηγές είναι 250 mrem το χρόνο (0,68 mrem/ημέρα).

Από τη ραδιομόλυνση αναμένονται για τον Ελληνικό πληθυσμό 204 επιπλέον περιπτώσεις καρκίνων στις 600.000 που θα συμβούν τα επόμενα 30 χρόνια. Επίσης οι 225.000 γεννήσεις παιδιών με γενετικές ανωμαλίες θα αυξηθούν κατά 58 στα επόμενα 30 χρόνια.

 

 

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.