Ce factori determină dacă vei experimenta o îmbătrânire sănătoasă și veselă sau dacă se va transforma într-un lanț nesfârșit de suferințe din cauza numeroaselor afecțiuni de sănătate?
Mulți factori ne influențează sănătatea, inclusiv genetica, dieta, activitatea fizică, fumatul și stresul. Alți factori pot fi la fel de puternici, dar este posibil să nu fie încă recunoscuți.
Sunt toxicolog de mediu și studiază modul în care substanțele chimice create de om ne afectează sănătatea. Am fost întotdeauna interesat să înțeleg modul în care sănătatea noastră actuală este modelată de expunerile chimice în timpul perioada embrionară și postnatală timpurie – etape de viață care sunt deosebit de sensibile la mediu factori de stres.
Pentru a răspunde acestor întrebări, m-am concentrat pe analiza efectelor pe termen lung asupra sănătății induse de o familie de substanțe chimice utilizate ca ignifuge numite eteri difenil polibromurați (PBDE). Primul brevet pentru utilizarea PBDE ca ignifug a fost eliberat în 1960, iar fabricarea produselor comerciale care conțin PBDE, cum ar fi materiale de construcție, electronice, mobilier, autovehicule, materiale plastice, spumă poliuretanică, pijamale pentru copii și alții,
Studiile ulterioare au arătat că concentrațiile acestor substanțe chimice în sângele uman, laptele și țesuturile au fost crescând exponențial în ultimii 30 de ani, dublându-se la fiecare cinci ani, în timp ce efectele lor asupra sănătății au fost prost înțelese.
Expunerea timpurie declanșează modificări pe tot parcursul vieții ale lipidelor din sânge
Într-unul dintre experimentele mele, am hrănit șoarecii cu unul dintre PBDE-urile găsite cel mai des în sângele și laptele uman - BDE-47. The soarecele femele l-au primitdin ziua 8 a sarcinii până la sfârșitul alăptării (ziua 21 postpartum).
Am expus șoarecii la 0,2 miligrame din această substanță chimică per kilogram de greutate corporală. Acest lucru a făcut ca concentrațiile de BDE-47 din grăsimea animalelor de experiment să atingă niveluri similare cu concentrațiile găsite la oamenii care trăiesc în marile orașe americane. Această comparație este utilizată în toxicologie pentru a se asigura că experimentele de laborator utilizează doze relevante pentru expunerile umane.
Am fost surprinși să constatăm că nivelurile de trigliceride au fost modificate semnificativ la urmașii mamelor expuse, chiar dacă expunerea la BDE-47 a încetat cu trei luni mai devreme. Trigliceridele sunt constituenții principali ai grăsimii corporale și ai membranelor celulare la oameni și alte animale.
Pentru a înțelege cum BDE-47 modifică trigliceridele din sânge și alte lipide, laboratorul meu a efectuat un alt experiment cu soareci. Lipidele sunt molecule insolubile care sunt folosite pentru a stoca energie și ca componente structurale ale membranelor celulare.
Am emis ipoteza că modificările lipidelor din sânge rezultă din modificări ale funcției hepatice. Este bine cunoscut faptul că ficatul reglează compoziția lipidelor din sânge. Ficatul poate sintetiza noi lipide, le poate distruge, secreta lipide în sânge și le poate absorbi din sânge.
Pentru a ne testa ipoteza, am expus femelele de șoareci la BDE-47 zilnic în timpul sarcinii sau în perioada de alăptare. și au analizat rezultatele sănătății la urmași când aceștia au împlinit vârsta de un an – aproximativ echivalent cu 50 de ani în oameni.
Acest experiment a demonstrat din nou că expunerea pe termen scurt la BDE-47 în timpul etapelor timpurii de dezvoltare are ca rezultat efecte de lungă durată asupra lipidelor din sânge la șoareci. Aceste efecte au fost foarte asemănătoare la animalele care au fost expuse în perioada embrionară sau în timpul alăptării.
Reprogramarea echilibrului lipidic din sânge și ficat
La animalele expuse, nivelurile de trigliceride din sânge au scăzut la jumătate și ficatul a acumulat cu 20% până la 40% mai multe lipide decât la șoarecii care nu au fost niciodată expuși la substanța chimică. Activitatea multor gene hepatice care codifică enzime importante pentru metabolismul lipidelor a fost modificată la șoarecii expuși.
Am observat că doza de expunere mai mică (0,2 mg/kg) și doza de expunere mai mare (1,0 mg/kg) au reglat CD36 în direcții opuse. Doza mai mică a dus la scăderea CD36 și la creșterea trigliceridelor din sânge, în timp ce doza mai mare a crescut CD36 și a scăzut trigliceridele din sânge. Credem că este important să remarcăm că ambele doze testate au fost în intervalul expunerilor umane. Printre proteinele cheie implicate în metabolismul lipidelor, una a fost deosebit de ridicată. Această proteină – CD36 – este responsabilă pentru pomparea lipidelor din sânge în ficat. Cantitatea crescută de CD36 la animalele expuse este probabil responsabilă pentru scăderea lipidelor din sânge și creșterea acestora în ficat, ducând la acumularea crescută a acestor grăsimi în ficat.
Modificările CD36 prezintă riscuri pentru sănătate?
Descoperirile noastre demonstrează că expunerea la BDE-47 în timpul dezvoltării timpurii poate modifica nivelurile de CD36 în orice direcție la șoareci și că atât creșterea, cât și scăderea CD36 pot fi dăunătoare.
Când am expus șoarecii la doze mari de BDE-47, acest nivel a crescut de proteine CD36, ceea ce provoacă acumularea excesivă de grăsime în celulele hepatice. Această afecțiune se numește boală hepatică grasă nonalcoolică. Este cea mai frecventă formă de cronicăboli hepatice la adulți și copii.
În jurul o treime din populaţia americană are boala hepatică grasă nealcoolică și este un factor de risc pentru Diabet de tip 2, hipertensiune arterială, boli cardiovasculare și de rinichi, ciroza hepatică și cancerul hepatic.
Pe de altă parte, scăderea activității CD36 va duce la niveluri mai mari de lipide în sânge și va duce la ateroscleroza – o boală în care plăcile de lipide se formează pe pereții vaselor. Ateroscleroza este principalul factor de risc pentru atac de cord, care provoacă aproximativ 800.000 de decese anual numai în SUA. Astfel, expunerea timpurie la această substanță chimică de mediu poate reprograma complet traiectoria sănătății pe tot parcursul vieții.
Studiile publicate de alte laboratoare confirmă acest lucru PBDE-urile perturbă metabolismul lipidelor la șobolani și crește riscul de boală hepatică grasă nealcoolică la șoarecii expuși în primele etape de dezvoltare.
Încă în pericol?
PBDE-urile au fost interzise în Europa până în 2008 și retras voluntar de industrie din America de Nord până în 2013. Este probabil ca producția de PBDE să fi încetat în întreaga lume, deși lipsesc date pentru multe regiuni. Cu toate acestea, aceste substanțe chimice sunt încă prezente în produsele utilizate în gospodăriile și mașinile din SUA. PBDE-urile sunt compuși foarte stabili. Odată eliberate în mediu, se acumulează în sedimente și în țesuturile grase ale vieții sălbatice și ale oamenilor și rămân acolo mulți ani. De exemplu, cel timpul de înjumătățire al diferitelor PBDE în corpul uman este între unu și șapte ani. În mediul înconjurător și-au găsit drumul către țesuturile adipoase ale animalelor, dintre care multe reprezintă surse importante de hrană pentru noi.
Deși producția de PBDE a încetat în țările dezvoltate, unele studii raportează că concentrațiile de PBDE în țesuturile umane din S.U.A. continua să crească.
Oamenii născuți în SUA și Canada în ultimii 15 până la 20 de ani au fost expuși la începutul vieții la concentrațiile de mediu ale PBDE, comparabile cu cele care au reprogramat metabolismul lipidelor în experimentele noastre cu soareci. Astfel, credem că aproximativ 20 la sută din populația nord-americană poate fi expusă riscului de afecțiuni asociate cu concentrațiile modificate de lipide din sânge și ficat.
Acești oameni vor dezvolta afecțiuni legate de îmbătrânire mai ușor decât generațiile anterioare? Răspunsul urmează să vină. Este probabil ca PBDE-urile să nu fie singurul vinovat. Mulți alți poluanți omniprezent, cum ar fi bifenili policlorurați (PCB), dioxină (TCDD) și compuși perfluorurați (PFOS, PFNA), sunt cunoscute astăzi că afectează CD36 la șoareci.
Nu este încă clar dacă efectele acestor alte substanțe chimice sunt la fel de lungi ca efectele PBDE. De asemenea, nu este încă clar dacă efectele expunerilor chimice observate la șoareci sunt aceleași la om. Șoarecii sunt cel mai utilizat model animal pentru testarea toxicității produselor farmaceutice și a substanțelor chimice industriale, iar studiile de toxicologie pe animale sunt, în general, aplicabile oamenilor, deși răspunsurile animalelor de laborator iar oamenii față de substanțele chimice pot diferi ca tip și severitate.
Acest articol a fost publicat inițial pe Conversatia de Alexandru Suvorov, profesor asistent de sănătate publică la Universitatea din Massachusetts Amherst.
