Mitkä tekijät määräävät, koetko terveen ja iloisen ikääntymisen vai muuttuuko se loputtomaksi lukuisista terveysongelmista kärsivien ketjuksi?
Monet tekijät muokkaavat terveyttämme, mukaan lukien genetiikka, ruokavalio, fyysinen aktiivisuus, tupakointi ja stressi. Jotkut muut tekijät voivat olla yhtä voimakkaita, mutta niitä ei ehkä vielä tunnisteta.
Olen ympäristötoksikologi, joka tutkii, miten ihmisen valmistamat kemikaalit vaikuttavat terveyteemme. Olin aina kiinnostunut ymmärtämään, kuinka kemiallinen altistuminen vaikuttaa nykyiseen terveyteemme alkio ja varhainen postnataalinen jakso – elinvaiheet, jotka ovat erityisen herkkiä ympäristölle stressitekijöitä.
Vastatakseni näihin kysymyksiin keskityin palonestoaineina käytettyjen kemikaalien aiheuttamien pitkäaikaisten terveysvaikutusten analysointiin. polybromidifenyylieetterit (PBDE). Ensimmäinen patentti PBDE: n käytölle palonestoaineena myönnettiin vuonna 1960 ja kaupallisten tuotteiden valmistukseen. PBDE: t, kuten rakennusmateriaalit, elektroniikka, kalusteet, moottoriajoneuvot, muovit, polyuretaanivaahdot, lasten pyjamat ja muut,
Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että näiden kemikaalien pitoisuudet ihmisen veressä, maidossa ja kudoksissa olivat lisääntynyt eksponentiaalisesti viimeisten 30 vuoden aikana, kaksinkertaistuen viiden vuoden välein, kun taas niiden terveysvaikutukset ymmärrettiin huonosti.
Varhainen altistuminen laukaisee elinikäisiä muutoksia veren lipideissä
Yhdessä kokeessani ruokitsin hiirille yhtä PBDE: tä, jota useimmiten löytyy ihmisen verestä ja maidosta – BDE-47:ää. The naarashiiret saivat senraskauden 8. päivästä imetyksen loppuun asti (synnytyksen jälkeinen päivä 21).
Altistimme hiiret 0,2 milligrammalle tätä kemikaalia painokiloa kohden. Tämä sai koe-eläinten rasvan BDE-47-pitoisuudet saavuttamaan saman tason kuin Amerikan suurkaupungeissa asuvilla ihmisillä. Tätä vertailua käytetään toksikologiassa sen varmistamiseksi, että laboratoriokokeissa käytetään ihmisen altistumisen kannalta olennaisia annoksia.
Olimme yllättyneitä havaitessamme, että altistuneiden äitien jälkeläisten triglyseridipitoisuudet muuttuivat merkittävästi, vaikka altistuminen BDE-47:lle loppui kolme kuukautta aikaisemmin. Triglyseridit ovat ihmisten ja muiden eläinten kehon rasvan ja solukalvojen pääainesosia.
Ymmärtääksesi kuinka BDE-47 muuttaa veren triglyseridejä ja muita lipidejä, Laboratorioni teki toisen kokeen hiirten kanssa. Lipidit ovat liukenemattomia molekyylejä, joita käytetään energian varastoimiseen ja solukalvojen rakennekomponentteina.
Oletimme, että muutokset veren lipideissä johtuvat muutoksista maksan toiminnassa. On hyvin tunnettua, että maksa säätelee veren lipidien koostumusta. Maksa voi syntetisoida uusia lipidejä, tuhota ne, erittää lipidejä vereen ja imeä niitä verestä.
Hypoteesimme testaamiseksi altistimme naarashiiret BDE-47:lle päivittäin raskauden tai imetyksen aikana. ja analysoidaan jälkeläisten terveystuloksia, kun he täyttivät vuoden – mikä vastaa suunnilleen 50 vuoden ikää ihmisiä.
Tämä koe osoitti jälleen, että lyhytaikainen altistuminen BDE-47:lle kehityksen alkuvaiheessa johtaa pitkäaikaisiin vaikutuksiin veren lipideihin hiirillä. Nämä vaikutukset olivat hyvin samankaltaisia eläimillä, jotka altistettiin alkiovaiheessa tai imetyksen aikana.
Veren ja maksan lipiditasapainon uudelleenohjelmointi
Altistuneilla eläimillä veren triglyseridipitoisuudet putosivat puoleen ja maksaan kertyi 20–40 prosenttia enemmän lipidejä kuin hiirissä, jotka eivät koskaan olleet altistuneet kemikaalille. Monien lipidiaineenvaihdunnalle tärkeitä entsyymejä koodaavien maksageenien aktiivisuus muuttui altistuneilla hiirillä.
Havaitsimme, että pienempi altistuminen annos (0,2 mg/kg) ja suurempi altistuminen annos (1,0 mg/kg) säätelevät CD36:ta vastakkaisiin suuntiin. Pienempi annos johti CD36:n laskuun ja kohonneisiin veren triglyserideihin, kun taas suurempi annos nosti CD36:ta ja laski veren triglyseridejä. Mielestämme on tärkeää huomata, että molemmat testatut annokset olivat ihmisten altistumisen rajoissa. Lipidiaineenvaihduntaan osallistuvien avainproteiinien joukossa yksi oli erityisen korkea. Tämä proteiini - CD36 - on vastuussa lipidien pumppaamisesta verestä maksaan. Lisääntynyt CD36:n määrä altistuneilla eläimillä on todennäköisesti vastuussa veren lipidien alentamisesta ja niiden noususta maksassa, mikä johtaa näiden rasvojen lisääntyneeseen kertymiseen maksaan.
Ovatko muutokset CD36:ssa terveysriskejä?
Tuloksemme osoittavat, että altistuminen BDE-47:lle varhaisen kehityksen aikana voi muuttaa CD36:n tasoja kumpaankin suuntaan hiirillä ja että sekä CD36:n lisääntyminen että väheneminen voivat olla haitallisia.
Kun altistimme hiiret suurille BDE-47-annoksille, tämä lisäsi CD36-proteiinin tasoa, mikä aiheuttaa liiallista rasvan kertymistä maksasoluihin. Tätä tilaa kutsutaan alkoholittomaksi rasvamaksasairaudeksi. Se on yleisin krooninen muotoaikuisten ja lasten maksasairaus.
Noin kolmanneksella Amerikan väestöstä on alkoholiton rasvamaksatauti, ja se on riskitekijä Tyypin 2 diabetes, verenpainetauti, sydän- ja verisuonisairaudet, maksakirroosi ja maksasyöpä.
Toisaalta CD36:n vähentynyt aktiivisuus johtaa korkeampiin lipiditasoihin veressä ja johtaa ateroskleroosi – sairaus, jossa verisuonten seinämille muodostuu lipidiplakkeja. Ateroskleroosi on ensisijainen riskitekijä sydänkohtaus, joka aiheuttaa noin 800 000 kuoleman vuosittain yksin Yhdysvalloissa. Siten varhainen altistuminen tälle ympäristökemikaalille voi täysin ohjelmoida elinikäisen terveysrajan.
Muiden laboratorioiden julkaisemat tutkimukset vahvistavat tämän PBDE: t häiritsevät lipidiaineenvaihduntaa rotilla ja lisää riskiä sairastua alkoholittomaan rasvamaksasairauksiin hiirillä, jotka altistuvat kehityksen varhaisissa vaiheissa.
Vieläkö vaarassa?
PBDE: t kiellettiin Euroopassa vuoteen 2008 mennessä ja Pohjois-Amerikan teollisuus vetäytyi pois vapaaehtoisesti vuoteen 2013 mennessä. On todennäköistä, että PBDE: iden tuotanto lopetettiin kaikkialla maailmassa, vaikka tiedot puuttuvat monilta alueilta. Näitä kemikaaleja on kuitenkin edelleen yhdysvaltalaisissa kotitalouksissa ja autoissa käytetyissä tuotteissa. PBDE: t ovat erittäin pysyviä yhdisteitä. Ympäristöön päästettyään ne kerääntyvät sedimentteihin ja luonnonvaraisten eläinten ja ihmisten rasvakudoksiin ja pysyvät siellä useita vuosia. Esimerkiksi, eri PBDE-yhdisteiden puoliintumisaika ihmiskehossa on yhdestä seitsemään vuotta. Ympäristöstä ne löysivät tiensä eläinten rasvakudoksiin, joista monet ovat meille tärkeitä ravinnonlähteitä.
Vaikka PBDE: iden tuotanto on lopetettu kehittyneissä maissa, jotkut tutkimukset raportoivat, että PBDE-pitoisuudet ihmisen kudoksissa Yhdysvalloissa. jatkaa kasvuaan.
Yhdysvalloissa ja Kanadassa viimeisten 15–20 vuoden aikana syntyneet ihmiset altistuvat varhaiselämänsä aikana PBDE: n ympäristöpitoisuudet, jotka ovat verrattavissa niihin, jotka ohjelmoivat uudelleen lipidiaineenvaihduntaa kokeissamme hiirten kanssa. Näin ollen uskomme, että noin 20 prosenttia Pohjois-Amerikan väestöstä saattaa olla vaarassa sairastua tiloihin, jotka liittyvät veren ja maksan lipidipitoisuuksien muuttumiseen.
Kehittyvätkö nämä ihmiset ikääntymiseen liittyviä sairauksia helpommin kuin aikaisemmat sukupolvet? Vastaus on vielä tulossa. On todennäköistä, että PBDE: t eivät ole ainoa syyllinen. Monet muut kaikkialla esiintyvät epäpuhtaudet, kuten polyklooratut bifenyylit (PCB: t), dioksiini (TCDD) ja perfluoratut yhdisteet (PFOS, PFNA), joiden tiedetään nykyään vaikuttavan CD36:een hiirissä.
Vielä ei ole selvää, ovatko näiden muiden kemikaalien vaikutukset yhtä pitkäkestoisia kuin PBDE: n vaikutukset. Ei myöskään ole vielä selvää, ovatko hiirillä havaittujen kemikaalien altistumisen vaikutukset samat ihmisillä. Hiiret ovat yleisimmin käytetty eläinmalli lääkkeiden ja teollisuuskemikaalien myrkyllisyyden testaamiseen, ja eläintoksikologisia tutkimuksia voidaan yleensä soveltaa ihmisiin, vaikka laboratorio-eläinten vastaukset ja ihmiset voivat vaihdella tyypiltään ja vakavuudeltaan.
Tämä artikkeli on alun perin julkaistu Keskustelu kirjoittaja Aleksanteri Suvorov, kansanterveystieteen apulaisprofessori Massachusettsin Amherstin yliopistossa.
