Welke factoren bepalen of je gezond en vrolijk oud wordt of dat het een eindeloze keten wordt van lijden aan tal van gezondheidsproblemen?
Veel factoren bepalen onze gezondheid, waaronder genetica, voeding, lichamelijke activiteit, roken en stress. Sommige andere factoren zijn mogelijk even krachtig, maar worden mogelijk nog niet herkend.
Ik ben een milieutoxicoloog die onderzoekt hoe door de mens gemaakte chemicaliën onze gezondheid beïnvloeden. Ik was altijd geïnteresseerd om te begrijpen hoe onze huidige gezondheid wordt gevormd door blootstelling aan chemische stoffen tijdens de embryonale en vroege postnatale periode – levensfasen die bijzonder gevoelig zijn voor omgevingsfactoren stressoren.
Om deze vragen te beantwoorden, heb ik me gericht op de analyse van gezondheidseffecten op lange termijn veroorzaakt door een familie van chemicaliën die worden gebruikt als vlamvertragers, genaamd polybroomdifenylethers (PBDE's). Het eerste patent voor PBDE-gebruik als vlamvertrager werd in 1960 verleend en de productie van commerciële producten die: PBDE's, zoals bouwmaterialen, elektronica, meubels, motorvoertuigen, kunststoffen, polyurethaanschuim, babypyjama's en anderen,
Latere studies toonden aan dat de concentraties van deze chemicaliën in menselijk bloed, melk en weefsels waren: exponentieel toegenomen in de afgelopen 30 jaar, een verdubbeling om de vijf jaar, terwijl hun gezondheidseffecten slecht werden begrepen.
Vroege blootstelling veroorzaakt levenslange veranderingen in bloedlipiden
In een van mijn experimenten voerde ik muizen een van de PBDE's die het vaakst in menselijk bloed en melk worden aangetroffen: BDE-47. De vrouwelijke muizen hebben het ontvangenvanaf dag 8 van hun zwangerschap tot het einde van de borstvoeding (postpartum dag 21).
We stelden muizen bloot aan 0,2 milligram van deze chemische stof per kilogram lichaamsgewicht. Dit zorgde ervoor dat BDE-47-concentraties in het vet van proefdieren vergelijkbare niveaus bereikten als concentraties die worden gevonden bij mensen die in grote Amerikaanse steden wonen. Deze vergelijking wordt gebruikt in de toxicologie om ervoor te zorgen dat laboratoriumexperimenten doses gebruiken die relevant zijn voor menselijke blootstelling.
We waren verrast toen we ontdekten dat de triglyceridenspiegels significant waren veranderd in de nakomelingen van blootgestelde moeders, hoewel de blootstelling aan BDE-47 drie maanden eerder was gestopt. Triglyceriden zijn hoofdbestanddelen van lichaamsvet en celmembranen bij mensen en andere dieren.
Om te begrijpen hoe BDE-47 bloedtriglyceriden en andere lipiden verandert, mijn laboratorium heeft nog een experiment uitgevoerd met muizen. Lipiden zijn onoplosbare moleculen die worden gebruikt om energie op te slaan en als structurele componenten van celmembranen.
We veronderstelden dat veranderingen in bloedlipiden het gevolg zijn van veranderingen in de leverfunctie. Het is bekend dat de lever de samenstelling van lipiden in het bloed regelt. De lever kan nieuwe lipiden synthetiseren, vernietigen, lipiden afscheiden in het bloed en ze uit het bloed opnemen.
Om onze hypothese te testen, hebben we vrouwelijke muizen dagelijks blootgesteld aan BDE-47 tijdens de zwangerschap of tijdens de periode van borstvoeding en analyseerde gezondheidsresultaten bij nakomelingen toen ze een jaar oud waren - ongeveer gelijk aan 50 jaar in mensen.
Dit experiment toonde opnieuw aan dat kortdurende blootstelling aan BDE-47 tijdens vroege ontwikkelingsfasen resulteert in langdurige effecten op bloedlipiden bij muizen. Deze effecten waren zeer vergelijkbaar bij dieren die werden blootgesteld tijdens de embryonale periode of tijdens de borstvoeding.
Herprogrammering van de balans van lipiden in bloed en lever
Bij blootgestelde dieren daalden de niveaus van triglyceriden in het bloed met de helft, en levers verzamelden 20 tot 40 procent meer lipiden dan bij muizen die nooit aan de chemische stof waren blootgesteld. De activiteit van veel levergenen die coderen voor enzymen die belangrijk zijn voor het lipidenmetabolisme, was veranderd in blootgestelde muizen.
We hebben waargenomen dat een dosis met een lagere blootstelling (0,2 mg/kg) en een dosis met een hogere blootstelling (1,0 mg/kg) CD36 in tegengestelde richtingen reguleerde. Een lagere dosis resulteerde in verlaagde CD36 en verhoogde bloedtriglyceriden, terwijl een hogere dosis CD36 verhoogde en bloedtriglyceriden verlaagde. We denken dat het belangrijk is op te merken dat beide geteste doses binnen het bereik van menselijke blootstellingen lagen. Van de belangrijkste eiwitten die betrokken zijn bij het lipidenmetabolisme, was er één bijzonder hoog. Dit eiwit – CD36 – is verantwoordelijk voor het pompen van lipiden uit het bloed naar de lever. Een verhoogde hoeveelheid CD36 bij blootgestelde dieren is waarschijnlijk verantwoordelijk voor het verlagen van de lipiden in het bloed en het verhogen ervan in de lever, wat resulteert in een verhoogde ophoping van deze vetten in de lever.
Brengen veranderingen in CD36 gezondheidsrisico's met zich mee?
Onze bevindingen tonen aan dat blootstelling aan BDE-47 tijdens de vroege ontwikkeling de niveaus van CD36 in beide richtingen bij muizen kan veranderen en dat zowel toename als afname van CD36 schadelijk kan zijn.
Toen we muizen blootstelden aan hoge doses BDE-47, verhoogde dit de niveaus van het CD36-eiwit, wat een overmatige ophoping van vet in levercellen veroorzaakt. Deze aandoening wordt niet-alcoholische leververvetting genoemd. Het is de meest voorkomende vorm van chronischeleverziekte bij volwassenen en kinderen.
In de omgeving van een derde van de Amerikaanse bevolking heeft niet-alcoholische leververvetting, en het is een risicofactor voor: Type 2 diabetes, hypertensie, hart- en nierziekte, levercirrose en leverkanker.
Aan de andere kant zal een verminderde activiteit van CD36 leiden tot hogere lipideniveaus in het bloed en resulteren in: atherosclerose – een ziekte waarbij plaques van lipiden zich op de wanden van bloedvaten vormen. Atherosclerose is de belangrijkste risicofactor voor: hartaanval, die jaarlijks ongeveer 800.000 doden veroorzaakt alleen in de VS. Blootstelling in het vroege leven aan deze chemische stof uit het milieu kan dus het levenslange gezondheidstraject volledig herprogrammeren.
Studies gepubliceerd door andere laboratoria bevestigen dat: PBDE's verstoren het lipidenmetabolisme bij ratten en het risico op niet-alcoholische leververvetting verhogen bij muizen die zijn blootgesteld tijdens vroege ontwikkelingsfasen.
Nog steeds in gevaar?
PBDE's werden in 2008 in Europa verboden en vrijwillig ingetrokken door de industrie in Noord-Amerika tegen 2013. Het is waarschijnlijk dat de productie van PBDE's over de hele wereld is stopgezet, hoewel voor veel regio's gegevens ontbreken. Deze chemicaliën zijn echter nog steeds aanwezig in producten die worden gebruikt in Amerikaanse huishoudens en auto's. PBDE's zijn zeer stabiele verbindingen. Eenmaal vrijgekomen in het milieu hopen ze zich op in sedimenten en in vetweefsel van dieren in het wild en mensen en blijven daar vele jaren. Bijvoorbeeld de halfwaardetijd van verschillende PBDE's in het menselijk lichaam is tussen één en zeven jaar. In de omgeving vonden ze hun weg naar vetweefsel van dieren, waarvan vele belangrijke voedselbronnen voor ons zijn.
Hoewel de productie van PBDE's in ontwikkelde landen is stopgezet, melden sommige onderzoeken dat concentraties van PBDE's in menselijke weefsels in de V.S. blijven groeien.
Mensen die in de afgelopen 15 tot 20 jaar in de VS en Canada zijn geboren, werden tijdens hun vroege leven blootgesteld aan: omgevingsconcentraties van PBDE, vergelijkbaar met die die het lipidenmetabolisme in onze experimenten herprogrammeerden met muizen. We zijn dus van mening dat ongeveer 20 procent van de Noord-Amerikaanse bevolking het risico loopt op aandoeningen die verband houden met veranderde lipideconcentraties in bloed en lever.
Zullen deze mensen sneller aan veroudering gerelateerde aandoeningen krijgen dan vorige generaties? Het antwoord moet nog komen. Het is waarschijnlijk dat PBDE's niet de enige boosdoener zijn. Veel andere alomtegenwoordige verontreinigende stoffen, zoals polychloorbifenylen (PCB's), dioxine (TCDD) en geperfluoreerde verbindingen (PFOS, PFNA), zijn tegenwoordig bekend dat ze CD36 bij muizen beïnvloeden.
Het is nog niet duidelijk of de effecten van deze andere chemicaliën even langdurig zijn als de effecten van PBDE. Het is ook nog niet duidelijk of de effecten van blootstelling aan chemische stoffen die bij muizen worden waargenomen, hetzelfde zijn bij mensen. Muizen zijn het meest gebruikte diermodel voor het testen van de toxiciteit van farmaceutische en industriële chemicaliën, en toxicologische studies bij dieren zijn over het algemeen van toepassing op mensen, hoewel reacties van proefdieren en mensen tot chemicaliën kunnen verschillen in type en ernst.
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op Het gesprek door Alexander Suvorov, assistent-hoogleraar volksgezondheid aan de Universiteit van Massachusetts Amherst.
