Biológiai markerek szerepe a foglalkozási expozíciók és a rákkockázat kimutatására Dr.Gundy Sarolta tud. oszt. vez. Országos Onkológiai Intézet, Budapest
Mi a legfőbb cél az ember életében? • EGÉSZSÉGES UTÓDOK (A gyermekvállalás körülményeinek elősegítése) • EGÉSZSÉGES TÁRSADALOM (Betegség megelőzés - prevenció)
Egészséges utódok Eurostat adatok - 2011 A teljes termékenységi arányszám Magyarországon a legalacsonyabb! Az élve születések száma: 1,23/ 1 nő A kelet-európai országokban ez a szám relatíve magasabb • • • •
Csehország: 1,43 Szlovákia: 1,45 Lengyelország: 1,42 Szlovénia: 1,56
Hazai termékenység alakulása 1950-2010
A nemzeti fennmaradáshoz: 2,1 gyermek/nő kell!
Egészséges társadalom
Születéskor várható élettartam Magyarországon (1900-2010)
AZ EMBER BIOLÓGIAI VALÓSÁGA • Veleszületett tulajdonságok (gén és fehérje funkciók) • Környezet hatása (Módosult genetikai tulajdonságok (Epigenetika) • Molekuláris szinten MINDEN betegség környezeti eredetű, aminek súlyosságát a GENETIKA szabja meg
A környezetszennyezéssel összefügg • Évente 4 millió ember halála (WHO) • Elégtelen higiénia és a helytelen táplálkozás miatt gyomor-bél-fertőzések, HIV - szegény országok! • Tüdő és a légutak megbetegedései Szívés érrendszeri betegségek (a gazdagabb országokban 7-szer olyan magas, mint a fejlődő országokban) • Rosszindulatú daganatok – a fejletlen és alacsony jövedelmű országokban NINCS benne a 10 első halálokban! (Fejletlenfejlődő országok)
Szennyező forrásokmodern társadalmak • ~10% víz • ~20% levegő • ~70% élelmiszer
Ember és környezet (Egy kis történelem) • Környezetszennyezés – ami óta ember él a Földön! • Pattintott kőkorszak - szilikózis • Kr. e. 200 e. : Zambia – ólom szennyeződés • Sumérok- ”A föld fehérré válik” A birodalom bukása • Kr. e. VI.sz.: Cloaca Maxima csatorna és vízvezeték rendszer DE CSAK(!) a XIX. században válik általános kérdéssé a BŰZ miatt
• Középkor: A disznók „etetése” és az utcaseprés kezdete, de • A csatornák és az emésztők eldugultak! • Pestis járvány (1347) • 1789 előtt - tiszafák mint pissoirok • 1589 Harrington vízöblítéses WC-je, DE csak 1778-ban árusítják először • XVII.sz. Fr.o. „Latrina mundi cloaca Galliae” • 1892- a víztisztítás kezdete a kolera járvány miatt
Környezetszennyezés korlátozása • Kína már 4000 éve! (Ürülék vidékre!) • 1306: London „szénszennyezés” büntetése • 1830: Anglia: iparosodás következménye: szarvasmarha pusztulás (Swannsea - 24 év átlagéletkor!), ezért • 1870: 1. közegészségügyi törvény • 1936: 2.törvény „kellemetlen” foglalkozások felsorolása • 1950: Fokozatosan egyre több környezetvédelmi szervezet, NGO-k, új törvények
Mi is az a környezetvédelem? • „A környezetvédelem nem más, mint olyan szervezett tevékenységek összessége, amelynek célja az emberiség megvédése önmagától!”
Mi az egészségvédelem? • „Az egészséget elősegítő életmód, és az ezt ösztönző társadalmi, gazdasági, környezeti és személyes tényezők támogatása” (WHO), ahol Az egészséget szolgáló magatartás két pillére: • Az egyéni szint (tanácsadás, nevelés, klinikai beavatkozás) • A közösségi szint (egészséggazdasági, társadalmi, kulturális, természeti és technikai feltételek javítása).
Mi a betegség, miként ismerhetjük fel? • A test vagy az elme olyan állapota amely testi vagy lelki fájdalomban vagy valamely funkció rendellenes működésben nyilvánul meg, vagy • Eltérés a szervezet normális működéséhez képest, amit a biomarkerek jeleznek. A biomarker olyan mutató, amely egy-egy betegség jelenlétét, ill. annak súlyossági fokát fejezi ki, • vagy amelynek jelenléte egy betegség majdani bekövetkeztének kockázatára, manifesztációjára utal.
Foglalkozási betegségek 1. Az üzemorvosok atyja: Bernardino Ramazzini, az iparosokat és munkásokat sújtó betegségekről MÁR 1700-ban megjelent műve: „Tanulmány az iparosok betegségeiről” „Nem vagyunk-e kénytelenek beismerni, hogy több mesterség is a betegségek forrása az azt gyakorlók számára, s az iparosok, akik a legsúlyosabb betegségeket találják abban, hogy amiben támaszt reméltek életük és családjuk számára, hálátlan foglalkozásukat meggyűlölve halnak meg? Mivel gyakorlatom során sokszor volt alkalmam megfigyelni e sorscsapást mindenképpen írni akartam az iparosok betegségeiről”. Több mint 50 foglalkozás: pl. bányászat, kőfejtés, kémikusok, textilipar, üvegezők, festők, sírásók, bábaasszonyok, a dajkák stb.
Foglalkozási betegségek 2. Ramazzini megemlíti a légzési nehézségeket, az asztmát, a köhögést, a bőrbetegségeket, a fertőzések és élősködők okozta betegségek veszélyét, a higany-, ólom- és antimon mérgezést.
A „rák” szó még nem szerepel leírásában! Közel egy évszázaddal később P.POTT fedezi fel az első foglalkozáshoz köthető rákot. (Kéményseprő inasok herezacskó rákja)
Foglalkozás egészségügy A munka és egészség kapcsolatával foglalkozó multidiszciplináris tudományterület. Vizsgálati területei: - a munka hatása az egészségre - az egészség hatása a munkavégzésre - az egészségi problémák többségének nem a munka az oka - az egészségi problémák többsége befolyásolja az egyén munkaképességét vagy teljesítményét Fő feladatok: - a munka okozta megbetegedések megelőzése - a már létező betegségek munka miatti súlyosbodásának megakadályozása
MUNKAHELYI KÓROKI TÉNYEZŐK
A gének és a környezeti kölcsönhatások Expozíció Genetikai változás Mutáció Repair
Ivarsejtek Veleszületett rendellenességek
Sejthalál
Testi sejtek (Embrionális is!) Rák, betegségek, öregedés (Veleszületett rendellenességek)
A veleszületett rendellenesség (VR) lehet • Ivarsejti eredetű (az apa, vagy az anya ivarsejtjeiből származik) • Testi sejti eredetű: az embrionális fejlődés során spontán, vagy környezeti (teratogén) hatásra alakul ki • Összes VR kb. 5-8% ivarsejti, kb. 58% teratogén eredetű
A veleszületett rendellenességek okai Ismeretlen
Soktényezős
Kromoszóma
50-60%
7-10% 7-8% 6-7%
Mutáns gén
Környezeti
20-25%
DNS sérülések főbb csoportjai •Báziskárosodások •Egyszálú törések •Kétszálú törések Mindez végbe mehet az ivarsejtekben (utódok) és a testi sejtekben is (rák, betegségek, öregedés)
A megtermékenyítés pillanata, amikor sok MINDEN eldől!
Ivarsejti génmutációk vezethetnek • Veleszületett rendellenességekhez • Különböző betegségek kialakulásához
Előbb nézzünk körül! Mi is az a rák? • A rák az a betegség, amelynek során a daganatos sejtek a szervezet egy adott szervében ellenőrizetlenül osztódnak és képesek arra, hogy más szövetekben (szervekben) is korlátlanul osztódjanak. • A ráksejtek a véren és a nyirok-rendszeren keresztül terjednek szét testünk más részeiben. • A rák a nevét arról a szervünkről vagy arról sejttípusról kapja, amelyben először jelenik meg.
World Cancer Report 2008 Globális helyzet /IARC ( Ed. Boyle P., Levin B ).
• „A daganatos terhelés a XX. század utolsó 30 évében megkétszereződött. • A becslések szerint 2000 és 2020 között tovább kétszereződik, 2030-ra pedig várhatóan megháromszorozódik.”
World Cancer Report/IARC, (Előrejelzés 2003-ban) B.W. Stewart, P. Kleihues 2003
• 2000-ben a világon a halálokok negyede rosszindulatú daganatokhoz volt köthető • 5.3 millió férfi és 4.7 millió nő betegedett meg, ami 6.2 millió halálesetet eredményezett (Túlélés: 38%!). • A fejlődő országokban 2X> haláleset mint az iparilag fejlett államokban • 2020-ra 50% növekedéssel 15 millió új eset várható • Életmód váltással és népegészségügyi prevenciós akciókkal a trend megállítható! • A daganatok kialakulása 30%-ban megelőzhető, 30%-ban gyógyítható.
…….és a JÖVŐ a TÉNYek alapján ? Don`t worry, be happy (?) • A daganat halálozási ráta 2000-2004 között kedvező trendet mutatott Európában! • Az Európai Unióban az összes daganatos halálozás 9%-kal csökkent a férfiak, és 8%-kal a nők körében, az 1990 – 1994, illetve a 2000-2004-es évek viszonylatában. (La Vecchia et al., Advance Access issue of the Annals of Oncology, November 30,2009)
Korra standardizált rákhalálozási ráta 100.000 lakosra (2000 – 2004, Európa)
Sorrend
Férfiak
SMR
Nők
SMR
1.
Magyarország
255.2
Dánia
141.0
2.
Csehország
215.9
Magyarország
131.5
3. .. .. ..
Lengyelország
209.8
Skócia
123.1
Utolsó 3
Svédország
125.8
Spanyolország
78.9
Finnország
130.9
Görögország
79.7
Svájc
136.9
Portugália
80.9
La Vecchia et al. Annals of Oncology 2009. Nov. 30. Advance Access
A rákhalálozás trendje az EU-ban és Magyarországon (1970-2002) males
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
females
Magyarország
EU átlag
A környezet és az életmód ~90%-ban felelős a daganatok kialakulásáért Kockázati faktorok Dohányzás Táplálkozás Fertőzések Munkahely Alkohol Földrajzi hely Környezetszennyeződés Szexuális magatartás
Átlag (%) 30 30 10 4 3 3 2 7
Tartomány (%) 25-40 10-70 2-14 2-5 2-4 1-5 1-3 0,5-8
A dohányzás, a táplálkozás és a fertőzések • “Ezek a faktorok a világ rákhalálozási gyakoriságában 43%-ban voltak felelősek, vagyis 2.7 millió végzetes esetért, • 40 %-ban pedig az összes új eset kialakulásáért, vagyis 4 millió új daganatos esetért felelősek”.
Örökletes daganat gyanúja merül fel • A daganatok családi halmozódásában ún.
• • • •
"mendeli öröklésmenet" figyelhető meg, szokatlanul korai életkorban jelenik meg a tumor, ugyanazon személy több szervében keletkezik primer daganat, különösen elsőfokú rokonokban (szülő, testvér, gyermek) azonos a daganat, páros szervek esetében mindkét szervrészt érintő daganat van egy személyben
Az epidemiológiától a biomarkerekig • Adatgyűjtés – közös, azonos adatbázis, gyűjtési szempontok és vizsgálati módszerek kiválasztása • Az adatforrások a betegek kórlapjai, a kutatási kohorsz-adatok, betegadatbázisok epidemiológiai vizsgálatok biomarker-kutatás • A forrásadatok megbízhatóságának, hitelességének tisztázása, a különböző tanulmányok adatainak harmonizálása METAANALÍZIS
Mik azok a biomarkerek? • Minden biológiai struktúra, vagy élettani folyamat, ami a szervezetben, vagy az anyagcsere által termelt anyagból mérhető, befolyásolja, magyarázza, vagy előrejelzi egy betegség kialakulásának valószínűségét vagy annak lefolyását • Objektíven mérhető jellemzők és/vagy indikátorok, amelyek a normális, a patológiai vagy a farmakológiai folyamatokra adott válaszokat tükrözik
KÜLSŐ EXPOZÍCIÓ (Környezet)
BIOTRANSZFORMÁLÓ ENZIMEK POLIMORFIZMUSA
ENDOGÉN EXPOZÍCIÓ (Szervezet)
BELSŐ DÓZIS EXKRÉCIÓ BIOLÓGIAILAG AKTÍV DÓZIS
A GENOM STABILITÁST BEFOLYÁSOLÓ POLIMORFIZMUSOK
PROTEINEK
LIPIDEK (Oxidativ károsodás)
DNS KÁROSODÁSOK
DNS REPAIR ENZIMEK POLIMORFIZMUSAI
KROMOSZÓMA KÁROSODÁSOK A VÉR LIMFOCITÁIBAN
SPECIFIKUS ELVÁLTOZÁSOK A TARGET SZÖVETEKBEN
RÁKKOCKÁZAT PREDIKTOR KARCINOGENEZIS TOVÁBBI LÉPÉSEI
RÁK
Biomarkerek Az expozíciók markerei Meghatározhatók és azonosíthatók és/vagy csökkenthetők az expozíciókat kiváltó anyagok és metabolitjaik, és az expozíciónak kitett kockázati csoportok a./A belső dózis (anyavegyület vagy metabolitjainak a koncentrációja) b./A biológiailag hatásos dózis markerei (pl. DNS adduktok, fehérje-fehérje adduktok)
Biológiailag hatásos dózis molekuláris biomarkerei • DNS adduktok • Fehérje adduktok (mutagén/karcinogén kovalens kötődése)
32P-UTÓJELÖLÉSSEL
MÉRT BP-DNS ADDUKTOK AUTORADIOGRÁFIÁS KÉPE
BPDE-DNS standard
BP-vel kezelt sejtek
2.Genetikai fogékonyság markerei Különböző daganatok kialakulásáért (is) felelős gének
Géncsoportok
Gének
Fázis-I (Konjugáló) polimorfizmusok Fázis-II (Detoxikáló) polimorfizmusok DNA repair gének Immunfunkciókért felelős gének
CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2D6, CYP2E1, ADH2, ADH3, MPO mEH GSTM1, GSTT1, GSTP1, NAT1, NAT2, ALDH2, NQO1, SULT1A1, SOD2 XRCC1, XRCC3, XPD, XPF, ERCC1 IL1A, IL1B, IL2, IL6, TNF, HLA Class I/II
Sejtciklust kontrolláló gének
TP53, HRAS
Nikotin-függést CYP2A6, DAT1, DRD2, DRD4, RARA befolyásoló és egyéb
Biomarkerek 3. A biológiai hatás markerei Az egész szervezet, a szervműködések, a szövetek, egyes sejtek szintjén, vagy szubcelluláris és molekuláris szinten mérő korai mutatók (infarktus - tumormarker) (Javítatlan DNS hibák, Mutációk, Citogenetikai markerek)
Citogenetikai biomarkerek • Mutagén-karcinogén kapcsolat: a genotoxicitás (sugár, VC, benzol, ETOX, dohányzás, stb) fokozott rákkockázattal párosul • Egyes örökletes kórképekben a (numerikus, strukturális) kromoszóma-aberrációk nagyobb rákkockázattal járnak • Malignus hematológiai betegségekben meghatározott kromoszóma aberrációk vannak jelen
A CA, mint a rákkockázat biomarkere • A dohányzási és a foglalkozási expozícióktól függetlenül is (bár a kockázatot növelik, de) fennáll a magas CAgyakoriság és a rákkockázat közötti kapcsolat (Kaplan-Meier analízis) • A hypotézis tehát, hogy a sporadikus CA emelkedés genetikai eredetű és prediktív tényezője a karcinogenezisnek, igaznak bizonyult.
KROMOSZÓMA ABERRÁCIÓK
Sister chromatid exchange (SCE)
Mikronukleuszok (Giemsa festés)
Mikronukleuszok (FISH festés)
Környezeti és foglalkozási expozíciók kromoszóma károsító hatása Expozíció (N)
Aberráns sejt (átlag±S.E.)
Szignifikancia
Budapest (815)
2,22±0,18
Vidék (1371)
2,55±0,26
VC (303)
1,63±0,08
S p=0,018 VC vs. TDI
MDI/MDA (405)
1,52±0,08
TDI/TDA (307)
1,35±0,08
NS VC vs. MDI NS MDI vs. TDI
Vörösiszap (59)
1,68±0,20
NS
NS V.I. vs. Vidék
A CA-t hordozó sejtek gyakorisága és a daganat kialakulása közötti korreláció Összes követett kontroll Aberráns sejt N gyakoriság (%)
Daganatos betegek N %
0 1 2
727 665 490
19 20 17
2,61 3,00 3,45
3 4 >4
279 147 164
9 10 14
3,23 6,80 8,54
• • • • • • • • •
Elimináció Szubsztitúció Termelési folyamat módosítása Előrelátó tervezés Műszaki védekezés Karbantartás, higiénia Munkarend szabályzás Felvilágosítás, képzés Személyi védőeszközök
Biomarkerek és a jövő • Újabb molekuláris markerek és target léziók kiválasztása-módszerfejlesztés • Biomarkerek specificitása (IARC) • Nemzetközi kooperációk • Módszer standardizálás (IARC) • Szignifikancia problémák – nagyobb esetszám egy adott expozícióra • Követés
