Яды в наше время производятся в промышленных масштабах — пища, лекарства, одежда, шампуни и другие средства содержат химикаты или создаются с их использованием. Влияние этих веществ на природу и на жизнь человека не всегда предсказуемо. «Теории и практики» публикуют отрывок из книги профессора Алана Колока «Современные яды: Дозы, действие, последствия», которую издательство «Альпина Паблишер» планирует выпустить в начале января.

В самом конце прошлого века, между 1999 и 2000 гг., Дана Колпин и небольшая группа ее товарищей по геологоразведке были очень заняты. На протяжении двух лет они проводили общенациональное обследование 139 проточных водоемов в 30 штатах для измерения уровня загрязнителей в них. Они собрали пробы воды и анализировали их на наличие разнообразных продуктов фармацевтической промышленности, в том числе ветеринарных и человеческих антибиотиков, других лекарственных средств, стероидов и гормонов. Также они проводили тесты на некоторые вещества, используемые в средствах личной гигиены, в том числе ДЭТА (N,N-диэтил-м-толуамид), основной компонент многих репеллентов, и триклозан, антибактериальное вещество, содержащееся в мыле и моющих средствах. Хотя для анализов были специально выбраны водоемы, находящиеся вблизи потенциальных источников загрязнения, и большинство веществ были обнаружены в низких концентрациях (меньше одной части на миллиард), результаты все равно оказались шокирующими. В 80% обследованных водоемов были обнаружены разнообразные вещества, в среднем семи наименований, в измеряемых концентрациях.

Многие из этих веществ принадлежали к категории фармацевтических продуктов и средств личной гигиены — группе, которая до недавнего времени не считалась токсикологически опасной. Результаты исследования озаботили специалистов; для многих из этих веществ до сих пор не существовало критериев чистоты воды, поэтому было неясно, представляют ли обнаруженные концентрации какой-либо риск. Несмотря на то что эти концентрации в целом были невысоки, повсеместность распространенности этих веществ в окружающей среде заставила ученых задуматься об их потенциальной токсичности и заняться более пристальным рассмотрением их жизненного цикла, начиная от производства через личное использование потребителями и заканчивая конечной утилизацией.

Американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов разделяет эти вещества на две категории: косметические и лекарственные средства. Косметические средства используются преимущественно с очищающей или эстетической целью, а лекарства предназначены для диагностики, лечения, борьбы с симптомами или профилактики заболеваний. Солнцезащитные кремы и средства от прыщей действуют на структуры и функции организма, поэтому они также попадают в категорию лекарств. Но есть и такие продукты, например увлажняющие солнцезащитные средства и шампуни от перхоти, которые размывают грань между двумя группами и принадлежат одновременно к обеим.

Современный человек пользуется лекарствами в немыслимых объемах. В 2013 г. в Соединенных Штатах было выписано более 4 млрд рецептов; более 45% населения получают по рецепту как минимум одно лекарство в месяц. Уровень употребления лекарств, продаваемых без рецепта, впечатляет не меньше: так, например, ежегодное потребление аспирина в США превосходит 10 000 т.

За использованием различных ингредиентов средств личной гигиены уследить сложнее, так как эти продукты представляют собой смеси различных веществ, формулы которых нередко защищены патентами. Таким образом, конкретный химический состав продукта и, следовательно, дозу того или иного вещества, воздействующую на пользующегося им человека, оценить бывает трудно. Однако общее количество существующих и применяемых средств личной гигиены огромно. По данным Рабочей группы по охране окружающей среды, женщины в среднем используют девять средств личной гигиены каждый день, при этом 1% мужчин и 25% женщин используют каждый день 15 и более различных продуктов из этой группы. К ним относятся бальзамы для губ, одеколоны, дезодоранты, духи, лосьоны, декоративная косметика, различные кремы, в том числе для бритья, влажные салфетки, ватные палочки и диски, туалетная бумага, одноразовые носовые платки и т. д. В состав этих продуктов входит более 10 500 уникальных химических соединений. При этом многие из этих веществ содержатся не в каком-то одном продукте, а распределены по многим. Например, антибиотик триклозан входит в состав целого ряда различных бактериальных мыл, зубных паст, блеска для губ, кремов для первой помощи, дезодорантов и даже в некоторые разновидности кухонной утвари, матрасов и детских игрушек.

Высокая потребность в промышленных продуктах этой группы обусловила быстрое развитие химической отрасли, поставляющей их на прилавки. В области фармацевтики в очень большой степени задействованы международные связи, так как 80% активных ингредиентов и 40% готовых лекарств, потребляемых в США, производятся за пределами страны. Главные поставщики, удовлетворяющие сегодня потребности американского фармацевтического рынка, — Индия и Китай, на которых эта задача взвалила серьезное бремя проблем с загрязнением водной среды.

Наверное, самый поразительный пример чрезмерного сброса фармацевтических продуктов в окружающую среду — ситуация в индийском городе Патанчеру, неподалеку от Хайдарабада. Этот регион стал центром индийской фармацевтической промышленности; здесь сосредоточено более 90 заводов. Как это бывает со многими химическими процессами, увеличение производства может вести к соответствующему увеличению потерь продукта через стоки. Поэтому стоки фармацевтических предприятий вокруг Патанчеру обрабатывались перед сбросом в окружающую среду. К несчастью, очистные сооружения Patancheru Environ Tech Ltd., которые должны были удалять из воды эти химические вещества, не соответствовали задаче, и стоки фармацевтических предприятий содержали фармацевтические продукты в очень высоких концентрациях. Одиннадцать веществ, в том числе шесть антибиотиков, регулятор артериального давления, четыре блокатора рецепторов и ингибитор обратного всасывания серотонина были обнаружены в стоках в концентрации свыше микрограммов на литр. Это достаточно серьезные количества, превосходящие допустимый уровень токсичности для водных организмов. Больше всего, до 31 мг / л, в воде обнаружилось антибиотика ципрофлоксацина: эта концентрация превышала терапевтическую дозировку данного препарата! Аналогичная ситуация сложилась в Китае, где в стоках, сбрасываемых в реку, и в самой речной воде были выявлены количества антибиотика окситетрациклина до нескольких миллиграммов на литр.

Путь от производства химических составляющих до конечного продукта в домашней аптечке может быть для разных средств очень разным. Некоторые из них в своем коммерческом виде поступают в США от зарубежных производителей, а другие изготавливаются из произведенных в других странах ингредиентов. Но какими бы ни были промежуточные шаги между производителем химических веществ и потребителем, практически любой гражданин США пользуется фармацевтическими продуктами и средствами личной гигиены.

Безопасность средств личной гигиены, как и лекарств, регулируется Управлением по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами, хотя законы, относящиеся к средствам личной гигиены, менее строги, чем относящиеся к лекарствам. Закон запрещает продажу поддельных и неверно маркированных косметических товаров, но не дает Управлению полномочий требовать предпродажного одобрения ингредиентов этих средств. Единственное исключение — красители, которые должны проходить процедуру одобрения. Так что за безопасность этой продукции несет ответственность не Управление, а сами производители.

Один из печальных примеров непреднамеренной токсикации связан с некоторыми продуктами для ухода за волосами, в том числе распрямителями. Эти продукты содержат экстракты плаценты животных, которые, в свою очередь, содержат прогестерон, эстрогены и гормоны роста — биоактивные вещества. Кроме того, эти продукты обычно применяются достаточно долго. Было установлено, что гормоны роста усиливают рост волосяных фолликулов и уменьшают выпадение волос, скорее всего, благодаря стимулированию формирования новых кровеносных капилляров и последующему увеличению притока крови к волосяным луковицам. Однако эти продукты также могут негативно влиять на здоровье: ускоряют наступление менархе (первого менструального цикла) у девочек и стимулируют формирование миомы матки (доброкачественной опухоли, формирующейся из гладкой мышечной ткани, которая только в редких случаях становится злокачественной) у взрослых женщин. Наверное, самые неприятные эффекты эти средства вызывают при использовании маленькими девочками. Было установлено, что средства для ухода за волосами могут вызывать преждевременное развитие вторичных половых признаков (рост груди и появление лобковых волос) у детей уже в возрасте 14 месяцев! К счастью, при прекращении применения продукта дети возвращаются к нормальной, соответствующей возрасту, стадии развития.

Возможно, это крайний случай, но многие лекарственные и косметические средства специально разрабатываются для того, чтобы использовать биологическую активность, то есть вызывать клеточные изменения. Стероиды, антибиотики и все прочие лекарства биологически активны; они взаимодействуют со специфическими путями метаболизма и процессами, которые происходят в организме реципиента — человека или животного. Именно в этих клеточных и молекулярных изменениях и кроются проблемы: вне зависимости от того, какова цель использования средства, не все изменения оказываются благоприятными, а, кроме того, их влияние не ограничивается непосредственным потребителем продукта.

После приема лекарства выводятся из организма чаще всего с мочой, а средства личной гигиены обычно просто смываются. В обоих случаях они могут попадать в канализационные стоки либо в изначальной форме, либо с присоединенными группами молекул, которые улучшают их водорастворимость. Важно, что, приобретая водорастворимость, эти метаболиты вовсе не обязательно лишаются своей биологической активности; кроме того, они могут преобразовываться бактериями обратно в исходные вещества, которые оказываются в окружающей среде снова в активной форме. И здесь нам снова нужно вспомнить об исследовании Колпин и ее коллег. Обнаруженное ими повсеместное присутствие в воде компонентов лекарственных и косметических средств в сложных сочетаниях из семи и более веществ делают их важным новым классом загрязнителей.

Но существуют ли данные о том, что эти вещества вредят местной биоте? Да, такие данные есть, в частности, можно упомянуть о связи, выявленной в Азии между восточным бенгальским грифом (Gyps bengalensis), домашним скотом и противовоспалительным средством диклофенаком.

Грифы — падальщики, питающиеся трупами животных. Когда-то бенгальские грифы были самыми многочисленными хищными птицами в мире, во многом благодаря их тесным отношениям с человеком и его домашним скотом. В Индии крупный рогатый скот традиционно используется для получения молока и как тягловая сила, но при этом коровы считаются священными животными и поэтому не забиваются на мясо. Когда одна из 500 млн голов индийского скота умирает, избавляться от трупа обычно предоставляют грифам, даже в городах*. В 1990-х гг. численность грифов заметно упала, и в конце концов осталось не более 5% всей популяции.

Вскрытия недавно погибших птиц показали, что многие из них (до 85%) умерли от острой почечной недостаточности. Затем были проведены дополнительные исследования тканей для обнаружения типичных агентов, вызывающих почечную недостаточность: кадмия, ртути и возбудителей инфекционных заболеваний, таких как птичий грипп, инфекционный бронхит и лихорадка Западного Нила. Однако ничто из этого не объясняло вымирание птиц. Поскольку основным источником пищи для грифов служат трупы домашнего скота, были опрошены ветеринары и продавцы ветеринарных препаратов, в результате чего был выявлен химический «подозреваемый» — нестероидное противовоспалительное средство диклофенак. Проверив ткани почек грифов на присутствие этого лекарства, ученые получили поразительные результаты. У всех грифов, умерших от почечной недостаточности (25 из 25) — и ни у одного из умерших по другим причинам (0 из 13), — в печени обнаружился диклофенак. Лабораторные исследования токсичности, в которых грифам давали диклофенак орально, а также скармливали ткани животных, которым давали этот же препарат, показали острую токсичность вещества.

Результаты исследования, подтвердившие токсичность диклофенака, имели значение, выходящее за границы Индии. Фармацевтическое средство, накапливающееся в тканях домашнего скота, вызвало массовую гибель хищных птиц, несмотря на то что ветеринары применяли лекарство в разумных дозах. В отличие от ситуации с гибелью белоголовых орланов из-за ДДТ в 1960–1970-х гг., диклофенак не биомагнифицировался в пищевых цепях, однако законное использование лекарства в ветеринарии привело к исчезновению жизненно важного вида из давно устоявшейся и функционирующей экосистемы.

Вымирание грифов иллюстрирует короткий и прямой путь нанесения вреда живой природе лекарственным средством. С другой стороны, исследование Колпин демонстрирует путь воздействия веществ, содержащихся в сточных водах, на водные организмы в более диффузной и менее концентрированной форме. Так будет ли такое воздействие вредно для водной фауны — в частности, для рыб?

Одна из причин дать положительный ответ — доказанное влияние на рыб низких концентраций антидепрессанта флуоксетина (также известного под торговым названием «Прозак»). Колпин с коллегами обнаружили присутствие флуоксетина лишь в одном из 84 исследованных водоемов. Он содержался в низкой концентрации, порядка 10 нанограммов на литр. Поздние исследования, проведенные в Великобритании, также выявили наличие в некоторых водоемах флуоксетина в концентрациях от 10 до 100 нг / л (частей на триллион). Может ли это вещество представлять проблему?

После публикации статьи Колпин было проведено более 30 исследований по оценке влияния флуоксетина на рыб. Хотя в большинстве работ негативный эффект был выявлен только при концентрациях вещества от 30 до 100 мг / л, некоторые ученые отметили воздействие при гораздо более низких концентрациях, сравнимых с обнаруженными Колпин в поверхностных водах. В идеале концентрация флуоксетина в водоемах должна быть нулевой, тогда все споры о критериях качества воды будут просто неактуальны. Но, к сожалению, как показали Колпин с коллегами, мы живем в эпоху, когда следы человеческой деятельности могут быть обнаружены в водоемах по всей стране и про всему миру.

Остается вопрос: какое влияние эти вещества могут оказывать на человека? Вещества, обнаруженные Колпин с коллегами в поверхностных водах, находятся в таких низких концентрациях и пути их возможного попадания в организм человека так запутаны, что оценить риск становится крайне сложно. Однако если рассматривать водных животных как современный аналог канареек в угольной шахте, то честно ли будет игнорировать влияние этих веществ на природу? В случае с присутствием фармацевтических продуктов и средств личной гигиены в окружающей среде — откуда они вряд ли исчезнут в ближайшем будущем — врагом точно оказываемся мы сами. Вещества этой группы неожиданно стали новым насущным вопросом современной токсикологии, и игнорировать его никак нельзя.