Genotoxicita

Genotoxicita označuje vlastnost chemických látek, které mohou poškozovat genetickou informaci uvnitř buňky, což může vést k mutacím a následně ke vzniku rakoviny. Takovéto látky mohou způsobovat poškození DNA buď přímo nebo nepřímo. Mezi nepřímé účinky patří například indukce mutací a nesprávná aktivace určitých procesů. Přímo může docházet ke vzniku přímých poškození DNA, což může vést k trvalým dědičným změnám v buňkách organismu. Buňky mají k dispozici kontrolní mechanismy, které mohou zabránit projevům genotoxických mutací. Pokud dojde k poškození DNA, buňky se snaží buď opravit vzniklé poškození, nebo spustit proces apoptózy, což vede ke zničení poškozených buněk. Ne vždy je poškození možné úplně napravit, což vede k vyššímu riziku vzniku mutací.[1]

Mezi typická poškození DNA patří jedno- a dvouvláknové zlomy, alkali-labilní místa, bodové mutace a strukturální a numerické chromozomové aberace. Kvůli možnému riziku genotoxických látek pro lidské zdraví byly vyvinuty různé pokročilé techniky, které umožňují posoudit potenciální nebezpečí těchto látek na základě zkoumání poškození DNA v buňkách vystavených daným látkám. K těmto technikám patří například test Ames, in vitro a in vivo toxikologické testy a test Comet.[2]

Mechanismus

Hlavní mechanismy genotoxicity zahrnují chemické a fyzikální látky, které mohou přímo nebo nepřímo poškodit DNA v buňkách. Tyto látky mohou vyvolat mutace, nevhodnou aktivaci určitých procesů nebo přímé poškození DNA, což může vést k trvalým dědičným změnám v organismu. Mezi běžné příklady genotoxických látek patří ionizující záření, UV záření, mutagenní chemické látky a některé farmaceutické léky.

Ionizující záření

Když ionizující záření proniká do buněk, může interagovat s molekulami DNA v jádře buněk. Existují dva hlavní mechanismy, kterými ionizující záření může poškozovat DNA: přímé a nepřímé působení.

Přímé působení se vyskytuje, když ionizující záření interaguje přímo s molekulami DNA v jádře buněk. Tento proces může vést k ionizaci nebo excitaci molekul DNA, což může vést k jednovláknovým nebo dvojvláknovým zlomům DNA, modifikacím bází nebo křížovým vazbám DNA.[3]

Nepřímé působení se vyskytuje, když ionizující záření interaguje s molekulami vodíku a dalšími molekulami v okolí DNA. Toto může vést k tvorbě volných radikálů, jako jsou hydroxylové radikály a kyslíkové radikály, které pak mohou reagovat s molekulami DNA a vést ke vzniku poškození DNA.[4]

Jedním z nejvážnějších důsledků poškození DNA ionizujícím zářením jsou mutace. Mutace mohou vést k vývoji rakoviny nebo jiných onemocnění. Například, jednovláknové a dvojvláknové zlomy DNA mohou vést ke změnám v kódu DNA, které mohou způsobit nefunkčnost proteinů nebo narušit regulaci buněčného cyklu. Modifikace bází, jako je například oxidace guaninu na 8-oxoguanin, mohou také vést k mutacím v genetickém kódu.[5]

UV záření

UV záření se skládá ze tří hlavních typů: UV-A, UV-B a UV-C. UV-C a většina UV-B je přirozeně filtrováno vrstvou ozónu a nedosahuje povrchu Země. UV-A záření, které má největší vlnovou délku, může však pronikat do kůže a poškozovat DNA buněk.[6]

Mechanismus genotoxického působení UV-A záření na DNA buněk se skládá z několika kroků. Když UV-A záření dopadne na buňku, může způsobit tvorbu kyslíkových radikálů, které následně poškozují molekuly DNA. Konkrétně se UV-A záření váže na pyrimidinové báze (zejména na thymin), což vede k tvorbě fotolytických produktů, jako jsou pyrimidinové dimery a (6-4) fotoprodukty. Tyto fotolytické produkty narušují strukturu DNA a mohou vést ke změnám v kódující sekvenci DNA, což může mít negativní dopad na funkci buněk a organismu jako celku.[7]

V závislosti na expozici UV záření mohou být účinky genotoxicity různé. Krátkodobá expozice může vést k pocitu pálení kůže a vyrážkám, zatímco dlouhodobá expozice může způsobit předčasné stárnutí kůže a zvyšuje riziko vzniku rakoviny kůže.[8][6]

Odkazy

Reference

  1. ↑ PHILLIPS, David H.; ARLT, Volker M. Genotoxicity: damage to DNA and its consequences. EXS. 2009, roč. 99, s. 87–110. PMID: 19157059. Dostupné online [cit. 2023-04-27]. ISSN 1023-294X. DOI 10.1007/978-3-7643-8336-7_4. PMID 19157059. 
  2. ↑ EASTMOND, David A.; HARTWIG, Andrea; ANDERSON, Diana. Mutagenicity testing for chemical risk assessment: update of the WHO/IPCS Harmonized Scheme. Mutagenesis. 2009-07, roč. 24, čís. 4, s. 341–349. PMID: 19535363. Dostupné online [cit. 2023-04-27]. ISSN 1464-3804. DOI 10.1093/mutage/gep014. PMID 19535363. 
  3. ↑ BORREGO-SOTO, Gissela; ORTIZ-LÓPEZ, Rocío; ROJAS-MARTÍNEZ, Augusto. Ionizing radiation-induced DNA injury and damage detection in patients with breast cancer. Genetics and Molecular Biology. 2015-12, roč. 38, čís. 4, s. 420–432. PMID: 26692152 PMCID: PMC4763322. Dostupné online [cit. 2023-04-27]. ISSN 1415-4757. DOI 10.1590/S1415-475738420150019. PMID 26692152. 
  4. ↑ LOMAX, M. E.; FOLKES, L. K.; O'NEILL, P. Biological Consequences of Radiation-induced DNA Damage: Relevance to Radiotherapy. Clinical Oncology. 2013-10-01, roč. 25, čís. Advances in Clinical Radiobiology, s. 578–585. Dostupné online [cit. 2023-04-27]. ISSN 0936-6555. DOI 10.1016/j.clon.2013.06.007. (anglicky) 
  5. ↑ STEPÁN, Václav; DAVÍDKOVÁ, Marie. Significance of 8-oxoG in the spectrum of DNA damages caused by ionising radiation of different quality. Radiation Protection Dosimetry. 2006, roč. 122, čís. 1–4, s. 113–115. PMID: 17229784. Dostupné online [cit. 2023-04-27]. ISSN 0144-8420. DOI 10.1093/rpd/ncl418. PMID 17229784. 
  6. ↑ a b Radiation: Ultraviolet (UV) radiation. www.who.int [online]. [cit. 2023-04-27]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. ↑ SCHUCH, André Passaglia; MENCK, Carlos Frederico Martins. The genotoxic effects of DNA lesions induced by artificial UV-radiation and sunlight. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2010-06-01, roč. 99, čís. 3, s. 111–116. Dostupné online [cit. 2023-04-27]. ISSN 1011-1344. DOI 10.1016/j.jphotobiol.2010.03.004. (anglicky) 
  8. ↑ Radiation: Effects of ultraviolet (UV) radiation on the skin, eyes and immune system. www.who.int [online]. [cit. 2023-04-27]. Dostupné online. (anglicky) 

Externí odkazy