Кои фактори определят дали ще преживеете здравословно и весело остаряване или ще се превърне в безкрайна верига от страдания от множество здравословни състояния?
Много фактори формират нашето здраве, включително генетика, диета, физическа активност, тютюнопушене и стрес. Някои други фактори може да са толкова мощни, но все още не са разпознати.
Аз съм екологичен токсиколог, който изучава как изкуствените химикали влияят на нашето здраве. Винаги съм се интересувал да разбера как нашето текущо здраве се оформя от излагането на химикали по време на ембрионален и ранен постнатален период – етапи от живота, които са особено чувствителни към околната среда стресови фактори.
За да отговоря на тези въпроси, се фокусирах върху анализа на дългосрочните ефекти върху здравето, предизвикани от семейство химикали, използвани като забавители на горенето, наречени полибромирани дифенил етери (PBDEs). Първият патент за използване на PBDE като забавител на горенето е издаден през 1960 г. и производство на търговски продукти, съдържащи PBDEs, като строителни материали, електроника, обзавеждане, моторни превозни средства, пластмаси, полиуретанова пяна, бебешки пижами и други,
По-късни проучвания показват, че концентрациите на тези химикали в човешката кръв, мляко и тъкани са били нараства експоненциално през последните 30 години, като се удвоява на всеки пет години, докато ефектите им върху здравето са слабо разбрани.
Ранните експозиции предизвикват промени в кръвните липиди през целия живот
В един от моите експерименти хранех мишки с един от най-често срещаните PBDE в човешката кръв и мляко – BDE-47. В женски мишки го получихаот 8-ия ден от бременността им до края на кърменето (21-ви ден след раждането).
Изложихме мишките на 0,2 милиграма от този химикал на килограм телесно тегло. Това накара концентрациите на BDE-47 в мазнините на опитни животни да достигнат нива, сходни с концентрациите, открити при хора, живеещи в големите американски градове. Това сравнение се използва в токсикологията, за да се гарантира, че лабораторните експерименти използват дози, подходящи за експозицията на хора.
Бяхме изненадани да открием, че нивата на триглицеридите са значително променени в потомството на изложените майки, въпреки че излагането на BDE-47 е спряло три месеца по-рано. Триглицеридите са основните съставки на телесните мазнини и клетъчните мембрани при хора и други животни.
За да разберете как BDE-47 променя кръвните триглицериди и други липиди, моята лаборатория проведе друг експеримент с мишки. Липидите са неразтворими молекули, които се използват за съхранение на енергия и като структурни компоненти на клетъчните мембрани.
Ние предположихме, че промените в липидите в кръвта са резултат от промени в чернодробната функция. Добре известно е, че черният дроб регулира състава на липидите в кръвта. Черният дроб може да синтезира нови липиди, да ги унищожава, да отделя липиди в кръвта и да ги абсорбира от кръвта.
За да проверим нашата хипотеза, ние излагахме женски мишки на BDE-47 ежедневно по време на бременност или по време на периода на кърмене и анализира здравните резултати при потомството, когато навърши една година – приблизително еквивалентно на 50 години в хора.
Този експеримент отново демонстрира, че краткосрочното излагане на BDE-47 по време на ранните етапи на развитие води до дълготрайни ефекти върху кръвните липиди при мишки. Тези ефекти са много сходни при животни, които са били изложени по време на ембрионалния период или по време на кърмене.
Препрограмиране на баланса на липидите в кръвта и черния дроб
При експонирани животни нивата на триглицеридите в кръвта паднаха наполовина и черният дроб натрупва 20% до 40% повече липиди, отколкото при мишки, които никога не са били изложени на химикала. Активността на много чернодробни гени, кодиращи ензими, важни за липидния метаболизъм, е променена при експонирани мишки.
Ние наблюдавахме, че дозата с по-ниска експозиция (0,2 mg/kg) и дозата с по-висока експозиция (1,0 mg/kg) регулират CD36 в противоположни посоки. По-ниската доза води до намаляване на CD36 и повишени триглицериди в кръвта, докато по-високата доза повишава CD36 и намалява триглицеридите в кръвта. Смятаме, че е важно да се отбележи, че и двете тествани дози са били в диапазона на експозиция при хора. Сред ключовите протеини, участващи в липидния метаболизъм, един е особено висок. Този протеин – CD36 – е отговорен за изпомпването на липидите от кръвта към черния дроб. Повишеното количество CD36 при експонирани животни вероятно е отговорно за понижаването на липидите в кръвта и повишаването им в черния дроб, което води до повишено натрупване на тези мазнини в черния дроб.
Промените в CD36 крият ли рискове за здравето?
Нашите открития показват, че експозицията на BDE-47 по време на ранното развитие може да промени нивата на CD36 в двете посоки при мишки и че както увеличаването, така и намаляването на CD36 може да бъде вредно.
Когато изложихме мишки на високи дози BDE-47, това повишава нивата на протеин CD36, което причинява прекомерно натрупване на мазнини в чернодробните клетки. Това състояние се нарича неалкохолна мастна чернодробна болест. Това е най-честата форма на хроничначернодробно заболяване при възрастни и деца.
Наоколо една трета от американското население има безалкохолна мастна чернодробна болест и е рисков фактор за Диабет тип 2, хипертония, сърдечно-съдови и бъбречни заболявания, чернодробна цироза и рак на черния дроб.
От друга страна, намалената активност на CD36 ще доведе до по-високи нива на липиди в кръвта и ще доведе до атеросклероза – заболяване, при което по стените на съдовете се изграждат плаки от липиди. Атеросклерозата е основният рисков фактор за сърдечен удар, който причинява около 800 000 смъртни случая годишно само в САЩ. По този начин, ранното излагане на живота на този химикал от околната среда може напълно да препрограмира траекторията на здравето през целия живот.
Проучванията, публикувани от други лаборатории, потвърждават това PBDE нарушават липидния метаболизъм при плъхове и увеличава риска от неалкохолно мастно чернодробно заболяване при мишки, изложени по време на ранните етапи на развитие.
Все още в риск?
PBDE бяха забранени в Европа до 2008 г и доброволно изтеглени от индустрията в Северна Америка до 2013 г. Вероятно производството на PBDEs е спряно в целия свят, въпреки че липсват данни за много региони. Тези химикали обаче все още присъстват в продуктите, използвани в домакинствата и автомобилите в САЩ. PBDE са много стабилни съединения. Веднъж изпуснати в околната среда, те се натрупват в утайки и мастни тъкани на дивата природа и хората и остават там в продължение на много години. Например, на полуживот на различни PBDEs в човешкото тяло е между една и седем години. В околната среда те намират своя път до мастните тъкани на животните, много от които представляват важни източници на храна за нас.
Въпреки че производството на PBDEs е спряно в развитите страни, някои проучвания съобщават, че концентрациите на PBDEs в човешките тъкани в САЩ. продължават да растат.
Хората, родени в САЩ и Канада през последните 15 до 20 години, са били изложени в ранния си живот на концентрации на PBDE в околната среда, сравними с тези, които препрограмират липидния метаболизъм в нашите експерименти с мишки. По този начин ние вярваме, че около 20 процента от населението на Северна Америка може да бъде изложено на риск от състояния, свързани с променени концентрации на липиди в кръвта и черния дроб.
Ще развият ли тези хора състояния, свързани със стареенето, по-лесно от предишните поколения? Отговорът тепърва предстои. Вероятно PBDE не са единственият виновник. Много други повсеместни замърсители, като напр полихлорирани бифенили (PCBs), диоксин (TCDD) и перфлуорирани съединения (PFOS, PFNA), днес е известно, че засягат CD36 при мишки.
Все още не е ясно дали ефектите от тези други химикали са толкова дълготрайни, колкото ефектите на PBDE. Все още не е ясно дали ефектите от химическата експозиция, наблюдавани при мишки, са еднакви при хората. Мишките са най-широко използвания животински модел за тестване на токсичността на фармацевтични продукти и промишлени химикали, а токсикологичните изследвания при животни обикновено са приложими за хора, въпреки че отговори на лабораторни животни и хората към химикалите могат да се различават по вид и тежест.
Тази статия първоначално е публикувана на Разговорът от Александър Суворов, асистент по обществено здраве в Университета на Масачузетс Амхерст.
