CRITICAL PERIODS OF ADAPTATION TO SMOKE AND SOLAR ACTIVITY IN HUMAN ONTOGENESIS: A REVIEW

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Critical periods of adaptation occur when ecologically determined critical periods, caused by a high intensity of environmental factors, and critical stages of ontogenesis, predetermining a low level of resistance to these factors, coincide. We present a qualitative synthesis of the literature on human disadaptation caused by selected environmental factors through the mechanism of environmentally related oxidative stress (EROS) linked to epigenesis, mutagenesis, and oncogenesis. As an indicator of deleterious effects of exposure to environmental factors during critical periods we considered leukemia, lymphoms, tumors of the central nervous system, embryonic tumors and soft tissue sarcomas among children. We present a method for calculating the critical stages of ontogenesis and their sensitivity to smoke and solar activity time series analysis on the associations between environmental factors and the incidence of neoplasms with estimation of time lag between the exposures and the outcomes. Moreover, we propose a set of measures to reduce the negative impact of the environmental factors during critical periods of human ontogenesis.

About the authors

S. K. Pinaev

Far Eastern State Medical University

кандидат медицинских наук, доцент кафедры онкологии с курсом хирургии и эндоскопии ДПО

A. Ya. Chizhov

Russian Peoples' Friendship University

O. G. Pinaeva

Far Eastern State Medical University

References

  1. Баранов В. С., Кузнецова Т. В. Цитогенетика эмбрионального развития человека: Научно-практические аспекты. СПб., 2007. 640 с
  2. Биркун A. А., Власюк В. В., Гуревич П. С. и др. Патологическая анатомия болезней плода и ребенка: руководство для врачей в 2 т. Т. 1 / под ред. Т. Е. Ивановской, Л. В. Леоновой. М.: Медицина, 1989. 384 с
  3. Бреус Т. К. Космическая и земная погода и их влияние на здоровье и самочувствие людей // Методы нелинейного анализа в кардиологии и онкологии: Физические подходы и клиническая практика. Вып. 2 / под ред. Р. Р. Назирова. М.: КДУ, 2010. С. 99-110
  4. Гаркави Л. Х., Квакина Е. Б., Кузьменко Т. С. Антистрессорные реакции и активационная терапия. М.: Имедис,1998. 565 с
  5. Желудкова О. Г., Поляков В. Г., Рыков М. Ю., Сусулева Н. А., Турабов И. А. Клинические проявления онкологических заболеваний у детей: практические реко мендации / под ред. В. Г. Полякова, М. Ю. Рыкова. СПб.: Типография Михаила Фурсова, 2017. 52 с
  6. Иммунореабилитация при инфекционно-воспалительных и соматических заболеваниях с использованием Трансфер Факторов: методическое письмо. М.: Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации, 2004. 34 с
  7. Пинаев С. К., Чижов А. Я. Риск развития эмбриональных опухолей у детей в зависимости от радиации Солнца и дыма лесных пожаров // Радиация и риск. 2020. Т. 29, № 1. С. 68-78. doi: 10.21870/0131-3878-2020-29-1-68-78
  8. Пинаев С. К., Чижов А. Я. Системный анализ влияния солнечной радиации и дыма лесных пожаров на риск развития злокачественных новообразований у детей // Успехи молекулярной онкологии. 2018. Т. 5, № 4. Прил. С. 9. URL: https://umo.abvpress.ru/jour/article/view/187/167 (дата обращения: 08.09.2021)
  9. Пинаева О. Г., Лебедько О. А., Яковенко Д. В., Тимошин С. С., Пинаев С. К., Сазонова Е. Н. Влияние антенатальной гипоксии на некоторые показатели тканевого гомеостаза печени белых крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014. Т. 157, № 3. С. 301-304. doi: 10.1007/s10517-014-2557-2
  10. Пинаева О. Г., Лебедько О. А., Пинаев С. К., Сазонова Е. Н. Влияние неонатального введения даларгина на морфометрические показатели гепатоцитов и свободнорадикальное окисление в организме белых крыс, перенесших антенатальную гипоксию // Дальневосточный медицинский журнал. 2017. № 3. С. 67-71. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30079671 (дата обращения: 08.09.2021)
  11. Пинаева О. Г., Лебедько О. А., Пинаев С. К., Сазонова Е. Н. Гепатопротективное влияние неонатального введения неопиатного аналога лей-энкефалина на половозрелых белых крыс, перенесших антенатальную гипоксию // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019. Т. 167, № 4. С. 409-412. DOI: 10.1007/ s10517-019-04542-9.
  12. Сметник В. П., Тумилович Л. Г. Неоперативная гинекология: pуководство для врачей. 3-е изд. М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2003. 560 с
  13. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь. Изд. 2-е. М.: Мысль, 1976. 367 с
  14. Чижов А. Я., Пинаев С. К. Системный анализ влияния солнечной радиации и дыма лесных пожаров на риск лейкоза у детей // Радиация и риск. 2018. T. 27, № 4. С. 87-94. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-4-87-94
  15. Щербов Б. Л., Лазарева Е. В., Журкова И. С. Лесные пожары и их последствия. Новосибирск: ГЕО, 2015. 211 с
  16. Air pollution and cancer (IARC Scientific Publications; 161). Ed. by Straif K., Cohen F., Samet J., 170 p.
  17. Bentham G. Association between incidence of non-Hodgkin’s lymphoma and solar ultraviolet radiation in England and Wales. BMJ. 1996, 312 (7039), pp. 1128-1131. doi: 10.1136/bmj.312.7039.1 128.
  18. Bono R., Bellisario V, Tassinari R., Squillacioti G., Manetta T., Bugiani M., Migliore E., Piccioni P. Bisphenol A, Tobacco Smoke, and Age as Predictors of Oxidative Stress in Children and Adolescents. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019, 16 (11), pii: E2025. doi: 10.3390/ijerph16112025.
  19. Breda C. N. S., Davanzo G. G., Basso P. J., Saraiva Camara N. O., Moraes-Vieira P. M. M. Mitochondria as central hub of the immune system. Redox Biol. 2019, 26, p. 101255. doi: 10.1016/j.redox.2019.101255.
  20. Carceles-Alvarez A., Ortega-Garcia J. A., Lopez-Hernandez F. A., Orozco-Llamas M., Espinosa-Lopez B., Tobarra-Sanchez E., Alvarez L. Spatial clustering of childhood leukaemia with the integration of the Paediatric Environmental History. Environ. Res. 2017, 156, pp. 605-612. doi: 10.1016/j.envres.2017.04.019.
  21. Consales C., Cirotti C., Filomeni G., Panatta M., Butera A., Merla C., Lopresto V., Pinto R., Marino C., Benassi B. Fifty-Hertz Magnetic Field Affects the Epigenetic Modulation of the miR-34b/c in Neuronal Cells. Mol. Neurobiol. 2018, 55 (7), pp. 5698-5714. DOI: 10.1007/ s12035-017-0791-0.
  22. Coste A., Goujon S., Boniol M., Marquant F., Faure L., Dore J. F., Hemon D., Clavel J. Residential exposure to solar ultraviolet radiation and incidence of childhood hematological malignancies in France. Cancer Causes Control. 2015, 26 (9), pp. 1339-49. doi: 10.1007/s10552-015-0629-x.
  23. Coste A., Hemon D., Orsi L., Boniol M., Dore J. F., Faure L., Clavel J., Goujon S. Residential exposure to ultraviolet light and risk of precursor B-cell acute lymphoblastic leukemia: assessing the role of individual risk factors, the ESCALE and ESTELLE studies. Cancer Causes Control. 2017, 28 (10), pp. 1075-1083. doi: 10.1007/s10552-017-0936-5.
  24. Danysh H. E., Zhang K., Mitchell L. E., Scheurer M. E., Lupo P. J. Maternal residential proximity to major roadways at delivery and childhood central nervous system tumors. Environ Res. 2016, 146, pp. 315-322. DOI: 10.1016/j. envres.2016.01.012.
  25. Filomeni G., De Zio D., Cecconi F. Oxidative stress and autophagy: the clash between damage and metabolic needs. Cell Death Differ. 2015, 22 (3), pp. 377-388. doi: 10.1038/cdd.2014.150.
  26. Fossen Johnson S. Methemoglobinemia: Infants at risk. Curr. Probl. Pediatr. Adolesc. Health Care. 2019, 49 (3), pp. 57-67. doi: 10.1016/j.cppeds.2019.03.002.
  27. Fucic A., Guszak V., Mantovani A. Transplacental exposure to environmental carcinogens: Association with childhood cancer risks and the role of modulating factors. Reprod Toxicol. 2017, 72, pp. 182-190. DOI: 10.1016/j. reprotox.2017.06.044.
  28. Ghodbane S., Lahbib A., Sakly M., Abdelmelek H. Bioeffects of static magnetic fields: oxidative stress, genotoxic effects, and cancer studies. Biomed. Res. Int. 2013, p. 602987. DOI: 10.1 155/2013/602987.
  29. Greenop K. R., Hinwood A. L., Fritschi L., Scott R. J., Attia J., Ashton L. J., Heath J. A., Armstrong B. K., Milne E. Vehicle refuelling, use of domestic wood heaters and the risk of childhood brain tumours: Results from an Australian case-control study. Pediatr. Blood Cancer. 2015, 62 (2), pp. 229-234. doi: 10.1002/pbc.25268.
  30. Hantsoo L., Jasarevic E., Criniti S., McGeehan B., Tanes C., Sammel M. D., Elovitz M. A., Compher C., Wu G., Epperson C. N. Childhood adversity impact on gut microbiota and inflammatory response to stress during pregnancy. Brain Behav. Immun. 2019, 75, pp. 240-250. DOI: 10.1016/j. bbi.2018.1 1.005.
  31. Heck J. E., Wu J., Lombardi C., Qiu J., Meyers T. J., Wilhelm M., Cockburn M., Ritz B. Childhood cancer and traffic-related air pollution exposure in pregnancy and early life. Environ. Health Perspect. 2013, 121 (11-12), pp. 13851391. doi: 10.1289/ehp.1306761.
  32. Hooper M. L. Is sunlight an aetiological agent in the genesis of retinoblastoma? Br. J. Cancer. 1999, 79 (7-8), pp. 1273-1276. doi: 10.1038/sj.bjc.6690204.
  33. Kumar S. V., Lupo P. J., Pompeii L. A., Danysh H. E. Maternal Residential Proximity to Major Roadways and Pediatric Embryonal Tumors in Offspring. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2018, 15 (3), p. 505. DOI: 10.3390/ ijerph15030505.
  34. Lombardi C., Heck J. E., Cockburn M., Ritz B. Solar UV radiation and cancer in young children. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2013, 22 (6), pp. 1118-1128. DOI: 10.1 158/1055-9965.EPI-12-1316.
  35. Metayer C., Dahl G., Wiemels J., Miller M. Childhood Leukemia: A Preventable Disease. Pediatrics. 2016, 138 (Suppl. 1), S45-S55. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27940977 doi: 10.1542/peds.2015-4268H.
  36. Neufeld G., Mumblat Y., Smolkin T. et al. The semaphorins and their receptors as modulators of tumor progression. Drug Resist. Updat. 2016, 29, pp. 1-12. doi: 10.1016/j.drup.2016.08.001.
  37. Neven K. Y., Saenen N. D., Tarantini L. et al. Placental promoter methylation of DNA repair genes and prenatal exposure to particulate air pollution: an ENVIRONAGE cohortstudy. Lancet Planet. Health. 2018, 2 (4), e174-e183. doi: 10.1016/S2542-5196(18)30049-4.
  38. Orsi L., Rudant J., Ajrouche R., Leverger G., Baruchel A., Nelken B., Pasquet M., Michel G., Bertrand Y., Ducassou S., Gandemer V., Lutz P., Saumet L., Moreau P., Hemon D., Clavel J. Parental smoking, maternal alcohol, coffee and tea consumption during pregnancy, and childhood acute leukemia: the ESTELLE study. Cancer Causes Control. 2015, 26 (7), pp. 1003-1017. doi: 10.1007/s10552-015-0593-5.
  39. Pedersen C., Johansen C., Schuz J., Olsen J. H., Raaschou-Nielsen O. Residential exposure to extremely low-frequency magnetic fields and risk of childhood leukaemia, CNS tumour and lymphoma in Denmark. Br. J. Cancer. 2015, 113 (9), pp. 1370-1374. doi: 10.1038/bjc.2015.365.
  40. Petridou E. T., Dikalioti S. K., Skalkidou A., Andrie E., Dessypris N., Trichopoulos D. Childhood Hematology-Oncology Group. Sun exposure, birth weight, and childhood lymphomas: a case control study in Greece. Cancer Causes Control. 2007, 18 (9), pp. 1031-1037. DOI: 10.1007/ s10552-007-9044-2.
  41. Pinaev S. K., Chizhov A. Ya., Pinaeva O. G. Critical periods of adaptation to oncogenic environmental factors at the stages of ontogenesis. Actual Problems of Ecology and Environmental Management (APEEM 2021). E3S Web of Conferences 265, 06006 (2021). DOI: 10.1051/ e3sconf/202126506006
  42. Pinaev S. K., Pinaeva O. G., Chizhov A. Ya. Environmentally-induced alternative oncogenesis: EROS arrows. Actual Problems of Ecology and Environmental Management: Cooperation for Sustainable Development and Environmental Safety (APEEM 2020). E3S Web of Conferences 169, 04006 (2020) DOI: 10.1051/ e3sconf/202016904006.
  43. Qian Q., Chen W, Cao Y., Cao Q., Cui Y., Li Y., Wu J. Targeting Reactive Oxygen Species in Cancer via Chinese Herbal Medicine. Oxid. Med. Cell. Longev. 2019, 9240426. doi: 10.1155/2019/9240426.
  44. Rabha R., Ghosh S., Padhy P. K. Indoor air pollution in rural north-east India: Elemental compositions, changes in haematological indices, oxidative stress and health risks. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018, 165, pp. 393-403. doi: 10.1016/j.ecoenv.2018.09.014.
  45. Rotroff D. M., Joubert B. R., Marvel S. W., Haberg S. E., Wu M. C., Nilsen R. M., Ueland P. M., Nystad W., London S. J., Motsinger-Reif A. Maternal smoking impacts key biological pathways in newborns through epigenetic modification in Utero. BMC Genomics. 2016, 17 (1), p. 976. doi: 10.1186/s12864-016-3310-1.
  46. Senger D. R., Li D., Jaminet S. C., Cao S. Activation of the Nrf2 Cell Defense Pathway by Ancient Foods: Disease Prevention by Important Molecules and Microbes Lost from the Modern Western Diet. PLoS One. 2016, 11 (2), e0148042. doi: 10.1371/journal.pone.0148042.
  47. Sorahan T., Lancashire R. J. Parental cigarette smoking and childhood risks of hepatoblastoma: OSCC data. Br. J. Cancer. 2004, 90 (5), pp. 1016-1018. DOI: 10.1038/ sj.bjc.6601651.
  48. Volk J, Heck J. E., Schmiegelow K., Hansen J. Parental occupational exposure to diesel engine exhaust in relation to childhood leukaemia and central nervous system cancers: a register-based nested case-control study in Denmark 1968 2016. Occup. Environ. Med. 2019, 76 (1 1), pp. 809-817. doi: 10.1136/oemed-2019-105847.
  49. Wong K. Y., Tai B. C., Chia S. E., Kuperan P., Lee K. M., Lim S. T., Loong S., Mow B., Ng S. B., Tan L., Tan S. Y., Tan S. H., Tao M., Wong A., Wong G. C., Seow A. Sun exposure and risk of lymphoid neoplasms in Singapore. Cancer Causes Control. 2012, 23 (7), pp. 1055-1064. doi: 10.1007/s10552-012-9974-1.
  50. Yoon J., Terman J. R. MICAL redox enzymes and actin remodeling: New links to classical tumorigenic and cancer pathways. Mol. Cell. Oncol. 2017, 5 (1), e 1384881. doi: 10.1080/23723556.2017.1384881.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Pinaev S.K., Chizhov A.Y., Pinaeva O.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».