Экогенетика человека - это наука, которая изучает различные генетически обусловленные реакции людей на определённые агенты среды.
В её задачи входит объяснение различной чувствительности отдельных людей к действию потенциально опасных внешних агентов и изучение индивидуальных особенностей адаптации к окружающей среде.
Среда обитания человека постоянно менялась на протяжении сотен тысяч лет. К её изменениям человек приспосабливался как биологический вид с широкой нормой реакции. При этом постепенно менялся генотип, т.к. при разных условиях среды в популяциях людей сохранялись нужные и отсеивались ненужные комбинации аллелей.
Для современного периода существования человечества характерно, во-первых, появление в среде его обитания многих новых факторов, с которыми человек ранее не сталкивался (например, 60 тыс. новых химических веществ), и, во-вторых, очень быстрый темп изменения среды. Генотипы отдельных особей популяции и её генофонд в целом не успевают адекватно реагировать на изменения среды. Это приводит к тому, что в изменённых экологических условиях появляются наследственные болезни нового класса – экогенетические болезни. Они возникают у части населения популяции, имеющей «молчащий» до этого аллель, который проявляет патологическое действие при воздействии конкретного фактора среды, для данного организма нового. Этими факторами могут быть климатические факторы, производственные, бытовые, пищевые, лекарственные препараты.
Примером экогенетической болезни является обструктивная болезнь лёгких (когда развивается закупорка дыхательных путей), возникающая у людей, имеющих в гомозиготном состоянии рецессивный мутантный ген, контролирующий синтез α1-ингибитора протеаз, при воздействии производственного фактора (запылённость воздуха производственной пылью) или бытового (курение). 30 % больных раком лёгких имеют высокий уровень фермента, который гидроксилирует полициклические углеводороды в активные эпоксиды, а они, в свою очередь, являются активными канцерогенами. Факторы среды, которые опасны для людей, гомозиготных по доминантному гену, контролирующему синтез большого количества этого фермента, являются производственные факторы (химическая промышленность, где возможны контакты с углеводородами) и бытовые (курение – сигаретный дым содержит полициклические углеводороды).
Таким образом, патологические проявления аллелей под влиянием факторов среды называются экогенетическими болезнями.
Экогенетические патологические реакции могут быть обусловлены редкими мутантными аллелями. Причиной разнообразия ответных реакций на воздействие одного и того же фактора среды может быть и полиморфизм – присутствие в генофонде популяции 2-х и более аллелей одного гена. Таких генов в человеческих популяциях около 10000, следовательно, число вариантов генотипов по этим генам может быть 210000, а отсюда и разнообразие вариантов антигенных, ферментных, рецепторных и других молекулярно-биохимических систем человека. По всей вероятности, чаще всего экогенетические реакции определяются несколькими генами.
Концепция экогенетики, впервые предложенная в 1971 г. Брюэром, возникла в результате развития фармакогенетики - этот термин предложил немецкий генетик Ф. Фогель (1959) для описания генетически детерминированных патологических реакций на лекарства, обусловленные недостаточностью соответствующих ферментов.
Фармакогенетика - часть экологической генетики человека, которая изучает значение наследственности в реакции организма на лекарства. Вариации ответных реакций на введение лекарственных средств могут проявляться в виде повышенной чувствительности к лекарственному препарату, толерантности (отсутствие ответной реакции) к нему или парадоксальной реакции на него.
Примером подобных аномальных реакций на вводимый препарат может быть реакция на дитилин у лиц с атипичной холинэстеразой - сывороточным ферментом. В хирургии дитилин применяется для мышечной релаксации (расслабление). Этот препарат действует по типу яда кураре (остановка дыхания), но в норме быстро разлагается сывороточной холинэстеразой. В случае ее атипичности (при мутации в соответствующем гене) введение дитилина приводит к остановке дыхания на 1 час. Больного можно спасти искусственной вентиляцией лёгких в течение этого времени.
Типичной парадоксальной реакцией на лекарства является гемолиз эритроцитов у носителей мутации в гене глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы при приёме сульфаниламидов и некоторых других препаратов (их известно уже до 40 наименований). Спасти таких больных можно только срочным гемодиализом или обменным переливанием крови.
Выявление экогенетической патологии достаточно трудная задача, так как надо найти и генетическую основу биохимического отклонения от нормы, и установить конкретный фактор среды, вызывающий патологическое действие «молчащего» гена. В этой ситуации очень важна роль врача, заметившего «непонятный случай», особенно в области профессиональной патологии и лекарственной терапии.
Профилактика экогенетических болезней направлена на создание оптимальной среды для каждого человека (пища, лекарства, работа), чтобы исключить появление фактора, способного привести в действие механизм развития экогенетической болезни.