Диоксины опасны тем, что повреждают в первую очередь регуляторные гены, которые влияют на тысячи структурных генов и тем самым вызывают огромное число повреждений в клетке и организме.
Диоксины, попадая в организм человека с водой, продуктами и воздухом, приводят не только к повышенной смертности новорожденных, но и грозят людям генетическим вырождением. Образование большого количества диоксинов происходит на промышленных предприятиях, применяющих в технологическом процессе хлор, – главным образом на химических, целлюлозно-бумажных, металлургических, а также при сжигании дизельного топлива, бензина со свинцом, промышленного и бытового мусора. Известны 175 различных соединений, называемых диоксинами. Когда говорят о диоксине, имеют в виду наиболее активный из них – 2, 3, 7, 8 – тетрахлордибензо-n-диоксин. Диоксин вызывает массу различных эффектов, в том числе рак, врожденные дефекты, поражения печени и вилоковой железы, а также подавление имунной системы. Один из очевидных длительных эффектов отравления диоксином у человека – это тяжелое, нередко уродующее поражение кожи, называемое хлоракне, при котором появляются угревидные образования. Как выяснилось, диоксин обратимо связывается с внутриклеточным рецептором, с которым взаимодействуют также полихлордифенилы. Комплекс, образующийся при взаимодействии диоксина с его рецептором, связывается с ДНК в специфичных участках. Один из этих участков представляет собой регуляторную последовательность нуклеотидов, расположенную перед геном, который кодирует фермент из семейства цитохромов Р-450. Диоксин индуцирует экспрессию и других регуляторных генов. Он способен накапливаться в организме, период его полураспада составляет 5 лет. Недавно Уитлоком было обнаружено, что диоксин может вызывать изгиб ДНК, а это имеет значение для транскрипции генов. Было предположено, что диоксин является аналогом какого-то гормона. Помимо собственных непревзойденных возможностей, диоксины обладают свойством усиливать токсичность других ядов, а также действие радиации. Присутствие диоксинов в человеческих зародышах, а также в материнском молоке увеличивает число детей с отклонениями в развитии, ведет к росту смертности новорожденных.
Загрязнение питьевой воды промышленными и бытовыми стоками стало серьезной проблемой. Высокую мутагенную активность показали 2-хлорпропан и 3-хлор-4-дихлорметил-5-гидрокси-2(SH)-фуранол. В стоках производств по отбелке целлюлозы идентифицированы такие мутагенны, как дихлорметан, бромдихлорметан, трихлорэтан и др. Таким образом, в результате взаимодействия хлора с водной органикой образуется свыше 2000 мутагеннов, то есть наблюдается большой всплеск мутагенной активности хлорированной воды.
Из данных литературы известно, что разнообразие веществ, образующихся при хлорировании воды, в значительной степени зависит от качества источника водоснабжения. Чем более загрязнена химическими соединениями исходная вода, тем больше образуется хлорорганических веществ в процессе ее хлорирования. Качество водоподготовки определяется качеством питьевой воды (в первую очередь по показателям мутагенности и канцерогенности), а уровень мутагенной активности определяется состоянием исходных вод – источников водоснабжения.
Идентифицированы многочисленные органические вещества, образующиеся при хлорировании воды. Из них мутагенную активность проявляют бромэтан, бромбутан, бромхлорацетонитрил, бромхлорметан, бромоформ, бромпропан, хлорал, хлордибромметан, дибромэтан, дихлорацетонитрил, 1, 2-дихлорэтан, дихлорпропан, йодэтан. Смесь этих мутагенных веществ обуславливает только 10% общей мутагенной активности экстрактов воды.
В экстрактах питьевой воды было идентифицировано мутагенное соединение 3-(2-хлорэтокси) -1, 2- дихлорпропан. Мутагенную активность проявляют его метаболиты. Был также идентифицирован в хлорированных стоках сильный мутаген прямого действия 3-хлор- (4- дихлорметил) — 5- гидрокси-2(5Н)- фуранон. Было показано, что это соединение содержится в экстрактах хлорированных гуминовых кислот.
Модельные опыты позволили установить основные продукты хлорирования гуминовых кислот и определить уровень их мутагенной активности на тест-штаммах S. typhimurium ( тест Эймса). Идентифицированы следующие продукты хлорирования гуминовых кислот, обладающие мутагенной активностью: дихлорацетонитрил, 1, 1 -дихлорпропан, 1, 1 -дихлорпропанон, 1, З -дихлорпропанон, 1, 1, 1 -трихлорпропанон, 1, 1, 3 — трихлорпропанон, 1, 1, 3, 3 — тетрахлорпропанон, пентахлорпропанол, 3, 3 -дихлорпропенал, 2, 2, 3- трихлорпропенал. Суммарная активность этих мутагенов составляет только 7% от общей мутагенной активности образца экстракта, из которого эти вещества были выделены и идентифицированы. Дальнейшая идентификация и изучение мутагенной активности веществ, образующихся при хлорировании гуминовых кислот, выявила ряд новых мутагенов прямого действия. Смесь из дихлорметил -дихлорпропеновой кислоты, трихлороксобутаноевой кислоты, 1, 1, 3, 3 -тетрахлорпропанона, пентахлорпропанона, трихлорциклопентендиона, метил-трихлорметилдиоксоанедиона, метилхлорнафтоата проявила мутагенную активность, соответствующую 61% общей активности фракции экстракта. Во фракции, проявившей 29% общей активности, обнаружены 2 изомера трихлороксопентановой кислоты, тетрахлороксопентановая кислота, трихлортетрадекадиеновая кислота, 1, 1, 3, 4, 5, 5, 5 — гептахлоропент -3-ен-2-она.