Faktor-faktor apa yang menentukan apakah Anda akan mengalami penuaan yang sehat dan ceria atau apakah itu akan berubah menjadi rantai penderitaan tanpa akhir dari berbagai kondisi kesehatan?
Banyak faktor yang membentuk kesehatan kita, termasuk genetika, diet, aktivitas fisik, merokok, dan stres. Beberapa faktor lain mungkin sama kuatnya tetapi mungkin belum dikenali.
Saya seorang ahli toksikologi lingkungan yang mempelajari bagaimana bahan kimia buatan manusia mempengaruhi kesehatan kita. Saya selalu tertarik untuk memahami bagaimana kesehatan kita saat ini dibentuk oleh paparan bahan kimia selama periode embrionik dan awal pascakelahiran – tahap kehidupan yang sangat sensitif terhadap lingkungan stresor.
Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, saya berfokus pada analisis efek kesehatan jangka panjang yang disebabkan oleh keluarga bahan kimia yang digunakan sebagai penghambat api yang disebut polibrominasi difenil eter (PBDEs). Paten pertama untuk penggunaan PBDE sebagai penghambat api dikeluarkan pada tahun 1960, dan pembuatan produk komersial yang mengandung: PBDE, seperti bahan bangunan, elektronik, perabot, kendaraan bermotor, plastik, busa poliuretan, piyama bayi dan yang lain,
Studi selanjutnya menunjukkan bahwa konsentrasi bahan kimia ini dalam darah, susu, dan jaringan manusia meningkat secara eksponensial selama 30 tahun terakhir, dua kali lipat setiap lima tahun, sementara efek kesehatannya kurang dipahami.
Paparan awal memicu perubahan seumur hidup dalam lipid darah
Dalam salah satu percobaan saya, saya memberi makan tikus salah satu PBDE yang paling sering ditemukan dalam darah dan susu manusia – BDE-47. NS tikus betina menerimanyadari hari ke-8 kehamilan mereka sampai akhir menyusui (hari ke-21 pascapersalinan).
Kami mengekspos tikus ke 0,2 miligram bahan kimia ini per kilogram berat badan. Hal ini menyebabkan konsentrasi BDE-47 dalam lemak hewan percobaan mencapai tingkat yang sama dengan konsentrasi yang ditemukan pada manusia yang tinggal di kota-kota besar Amerika. Perbandingan ini digunakan dalam toksikologi untuk memastikan bahwa eksperimen laboratorium menggunakan dosis yang relevan untuk paparan manusia.
Kami terkejut menemukan bahwa kadar trigliserida berubah secara signifikan pada keturunan dari ibu yang terpapar, meskipun paparan BDE-47 berhenti tiga bulan sebelumnya. Trigliserida adalah penyusun utama lemak tubuh dan membran sel pada manusia dan hewan lainnya.
Untuk memahami bagaimana BDE-47 mengubah trigliserida darah dan lipid lainnya, laboratorium saya melakukan percobaan lain dengan tikus. Lipid adalah molekul tidak larut yang digunakan untuk menyimpan energi dan sebagai komponen struktural membran sel.
Kami berhipotesis bahwa perubahan lipid darah hasil dari perubahan fungsi hati. Diketahui bahwa hati mengatur komposisi lipid dalam darah. Hati dapat mensintesis lipid baru, menghancurkannya, mengeluarkan lipid ke darah dan menyerapnya dari darah.
Untuk menguji hipotesis kami, kami memaparkan tikus betina ke BDE-47 setiap hari selama kehamilan atau selama periode menyusui dan menganalisis hasil kesehatan pada keturunannya ketika mereka mencapai usia satu tahun – kira-kira setara dengan 50 tahun dalam manusia.
Eksperimen ini sekali lagi menunjukkan bahwa paparan jangka pendek terhadap BDE-47 selama langkah awal pengembangan menghasilkan efek jangka panjang pada lipid darah pada tikus. Efek ini sangat mirip pada hewan yang terpapar selama periode embrio atau selama menyusui.
Memprogram ulang keseimbangan lipid dalam darah dan hati
Pada hewan yang terpapar, kadar trigliserida darah turun setengahnya, dan hati mengakumulasi 20 persen hingga 40 persen lebih banyak lipid daripada tikus yang tidak pernah terpapar bahan kimia. Aktivitas banyak gen hati yang mengkode enzim yang penting untuk metabolisme lipid diubah pada tikus yang terpapar.
Kami mengamati bahwa dosis paparan rendah (0,2 mg/kg) dan dosis paparan tinggi (1,0 mg/kg) mengatur CD36 dalam arah yang berlawanan. Dosis yang lebih rendah mengakibatkan penurunan CD36 dan peningkatan trigliserida darah, sedangkan dosis yang lebih tinggi meningkatkan CD36 dan penurunan trigliserida darah. Kami pikir penting untuk dicatat bahwa kedua dosis yang diuji berada dalam kisaran paparan manusia. Di antara protein kunci yang terlibat dalam metabolisme lipid, salah satunya sangat tinggi. Protein ini – CD36 – bertanggung jawab untuk memompa lipid dari darah ke hati. Peningkatan jumlah CD36 pada hewan yang terpapar kemungkinan bertanggung jawab untuk menurunkan lipid dalam darah dan meningkatkannya di hati, yang mengakibatkan peningkatan akumulasi lemak ini di hati.
Apakah perubahan CD36 menimbulkan risiko kesehatan?
Temuan kami menunjukkan bahwa paparan BDE-47 selama perkembangan awal dapat mengubah kadar CD36 di kedua arah pada tikus dan bahwa peningkatan dan penurunan CD36 dapat merusak.
Ketika kami mengekspos tikus ke BDE-47 dosis tinggi, ini meningkatkan kadar protein CD36, yang menyebabkan akumulasi lemak berlebihan di sel hati. Kondisi ini disebut penyakit hati berlemak nonalkohol. Ini adalah bentuk kronis yang paling umumpenyakit hati di antara orang dewasa dan anak-anak.
Sekitar sepertiga penduduk Amerika memiliki penyakit hati berlemak nonalkohol, dan merupakan faktor risiko untuk Diabetes tipe 2, hipertensi, penyakit jantung dan ginjal, sirosis hati dan kanker hati.
Di sisi lain, penurunan aktivitas CD36 akan menyebabkan tingkat lipid yang lebih tinggi dalam darah dan mengakibatkan aterosklerosis - penyakit di mana plak lipid terbentuk di dinding pembuluh darah. Aterosklerosis adalah faktor risiko utama untuk serangan jantung, yang menyebabkan sekitar 800.000 kematian setiap tahun di AS saja. Dengan demikian, paparan awal kehidupan terhadap bahan kimia lingkungan ini dapat sepenuhnya memprogram ulang lintasan kesehatan seumur hidup.
Studi yang diterbitkan oleh laboratorium lain mengkonfirmasi bahwa PBDE mengganggu metabolisme lipid pada tikus dan meningkatkan risiko penyakit hati berlemak nonalkohol pada tikus yang terpapar selama langkah awal pengembangan.
Masih berisiko?
PBDE dilarang di Eropa pada tahun 2008 dan ditarik secara sukarela oleh industri di Amerika Utara pada tahun 2013. Kemungkinan produksi PBDE berhenti di seluruh dunia, meskipun data untuk banyak wilayah hilang. Namun bahan kimia ini masih ada dalam produk yang digunakan di rumah tangga dan mobil AS. PBDE adalah senyawa yang sangat stabil. Setelah dilepaskan ke lingkungan, mereka menumpuk di sedimen dan jaringan lemak satwa liar dan manusia dan tinggal di sana selama bertahun-tahun. Misalnya, waktu paruh PBDE yang berbeda dalam tubuh manusia adalah antara satu dan tujuh tahun. Di lingkungan mereka menemukan jalan mereka ke jaringan lemak hewan, banyak di antaranya merupakan sumber makanan penting bagi kita.
Meskipun produksi PBDE telah berhenti di negara maju, beberapa penelitian melaporkan bahwa konsentrasi PBDE dalam jaringan manusia di AS. terus berkembang.
Orang yang lahir di AS dan Kanada selama 15 hingga 20 tahun terakhir terpapar pada awal kehidupan mereka untuk konsentrasi lingkungan PBDE, sebanding dengan yang memprogram ulang metabolisme lipid dalam percobaan kami dengan tikus. Dengan demikian, kami percaya bahwa sekitar 20 persen populasi Amerika Utara mungkin berisiko mengalami kondisi yang terkait dengan perubahan konsentrasi lipid dalam darah dan hati.
Akankah orang-orang ini mengembangkan kondisi terkait penuaan lebih cepat daripada generasi sebelumnya? Jawabannya belum datang. Kemungkinan PBDE bukan satu-satunya penyebab. Banyak polutan lain yang ada di mana-mana, seperti: bifenil poliklorinasi (PCB), dioksin (TCDD) dan senyawa perfluorinasi (PFOS, PFNA), saat ini diketahui mempengaruhi CD36 pada tikus.
Belum jelas apakah efek dari bahan kimia lain ini tahan lama seperti efek PBDE. Juga belum jelas apakah efek paparan bahan kimia yang diamati pada tikus sama pada manusia. Tikus adalah model hewan yang paling banyak digunakan untuk menguji toksisitas obat-obatan dan bahan kimia industri, dan studi toksikologi hewan umumnya dapat diterapkan pada manusia, meskipun tanggapan hewan laboratorium dan manusia terhadap bahan kimia mungkin berbeda dalam jenis dan tingkat keparahannya.
Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan oleh Alexander Suvorov, Asisten Profesor Kesehatan Masyarakat di University of Massachusetts Amherst.
