Какие факторы определяют, испытаете ли вы здоровое и жизнерадостное старение или оно превратится в бесконечную цепочку страданий от многочисленных заболеваний?
На наше здоровье влияют многие факторы, включая генетику, диету, физическую активность, курение и стресс. Некоторые другие факторы могут быть столь же сильными, но их еще нельзя распознать.
Я токсиколог-эколог, изучаю, как химические вещества влияют на наше здоровье. Мне всегда было интересно понять, как наше текущее здоровье формируется химическим воздействием во время эмбриональный и ранний постнатальный периоды - этапы жизни, которые особенно чувствительны к окружающей среде стрессоры.
Чтобы ответить на эти вопросы, я сосредоточился на анализе долгосрочных последствий для здоровья, вызванных семейством химических веществ, используемых в качестве антипиренов, которые называются полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ). Первый патент на использование ПБДЭ в качестве антипирена был выдан в 1960 году, и производство коммерческих продуктов, содержащих ПБДЭ, такие как строительные материалы, электроника, мебель, автомобили, пластмассы, пенополиуретан, детские пижамы и другие,
Более поздние исследования показали, что концентрации этих химических веществ в крови, молоке и тканях человека были очень низкими. экспоненциально растет за последние 30 лет, удваиваясь каждые пять лет, в то время как их влияние на здоровье было плохо изучено.
Раннее воздействие вызывает пожизненные изменения липидов крови
В одном из своих экспериментов я скармливал мышам один из ПБДЭ, который чаще всего содержится в крови и молоке человека - БДЭ-47. В самки мышей получили этос 8 дня беременности до конца кормления грудью (21 день послеродового периода).
Мы подвергали мышей воздействию 0,2 миллиграмма этого химического вещества на килограмм веса тела. Это привело к тому, что концентрации БДЭ-47 в жире экспериментальных животных достигли уровней, аналогичных концентрациям, обнаруживаемым у людей, живущих в больших американских городах. Это сравнение используется в токсикологии, чтобы гарантировать, что в лабораторных экспериментах используются дозы, соответствующие облучению человека.
Мы были удивлены, обнаружив, что уровни триглицеридов были значительно изменены у потомков подвергшихся воздействию матерей, хотя воздействие БДЭ-47 прекратилось тремя месяцами ранее. Триглицериды являются основными составляющими жировых отложений и клеточных мембран человека и других животных.
Чтобы понять, как BDE-47 изменяет триглицериды и другие липиды крови, моя лаборатория провела еще один эксперимент с мышами. Липиды - это нерастворимые молекулы, которые используются для хранения энергии и в качестве структурных компонентов клеточных мембран.
Мы предположили, что изменения липидов крови являются результатом изменений функции печени. Как известно, печень регулирует состав липидов в крови. Печень может синтезировать новые липиды, разрушать их, выделять липиды в кровь и поглощать их из крови.
Чтобы проверить нашу гипотезу, мы ежедневно подвергали самок мышей воздействию БДЭ-47 во время беременности или в период лактации. и проанализировали результаты для здоровья потомства, когда они достигли возраста одного года, что примерно эквивалентно 50 годам в люди.
Этот эксперимент еще раз продемонстрировал, что кратковременное воздействие БДЭ-47 на ранних этапах развития приводит к долгосрочному воздействию на липиды крови мышей. Эти эффекты были очень похожи у животных, подвергшихся воздействию в эмбриональном периоде или во время кормления грудью.
Перепрограммирование баланса липидов в крови и печени
У подвергшихся воздействию животных уровень триглицеридов в крови упал вдвое, и в печени накоплено на 20-40% больше липидов, чем у мышей, которые никогда не подвергались воздействию этого химического вещества.. У подвергшихся воздействию мышей была изменена активность многих генов печени, кодирующих ферменты, важные для метаболизма липидов.
Мы наблюдали, что доза более низкой экспозиции (0,2 мг / кг) и дозы более высокой экспозиции (1,0 мг / кг) регулирует CD36 в противоположных направлениях. Более низкая доза привела к снижению CD36 и повышению уровня триглицеридов в крови, в то время как более высокая доза повысила уровень CD36 и снизила уровень триглицеридов в крови. Мы считаем важным отметить, что обе проверенные дозы находились в диапазоне воздействия на человека. Среди ключевых белков, участвующих в метаболизме липидов, один был особенно высоким. Этот белок - CD36 - отвечает за перекачку липидов из крови в печень. Повышенное количество CD36 у животных, подвергшихся воздействию, вероятно, отвечает за снижение уровня липидов в крови и их повышение в печени, что приводит к увеличению накопления этих жиров в печени.
Представляют ли изменения в CD36 риск для здоровья?
Наши результаты показывают, что воздействие BDE-47 на раннем этапе развития может изменять уровни CD36 в любом направлении у мышей, и что как увеличение, так и снижение CD36 могут быть вредными.
Когда мы подвергали мышей воздействию высоких доз БДЭ-47, это повышало уровень белка CD36, что вызывает чрезмерное накопление жира в клетках печени. Это состояние называется неалкогольной жировой болезнью печени. Это наиболее частая форма хроническойзаболевание печени у взрослых и детей.
Около одна треть населения Америки имеет неалкогольная жировая болезнь печени, и это фактор риска Сахарный диабет 2 типа, гипертония, сердечно-сосудистые заболевания и заболевания почек., цирроз печени и рак печени.
С другой стороны, снижение активности CD36 приведет к повышению уровня липидов в крови и приведет к атеросклероз - заболевание, при котором на стенках сосудов накапливаются липидные бляшки. Атеросклероз является основным фактором риска сердечный приступ, от которого ежегодно умирает около 800 000 человек только в США. Таким образом, воздействие этого химического вещества в окружающей среде в раннем возрасте может полностью изменить траекторию здоровья на протяжении всей жизни.
Исследования, опубликованные другими лабораториями, подтверждают, что ПБДЭ нарушают метаболизм липидов у крыс а также повышают риск неалкогольной жировой болезни печени у мышей, подвергшихся воздействию на ранних этапах развития.
Все еще в опасности?
К 2008 году ПБДЭ были запрещены в Европе. а также добровольно снято промышленностью в Северной Америке к 2013 г.. Вероятно, что производство ПБДЭ прекратилось во всем мире, хотя данные по многим регионам отсутствуют. Однако эти химические вещества все еще присутствуют в продуктах, используемых в домашних хозяйствах и автомобилях США. ПБДЭ - очень стабильные соединения. Попав в окружающую среду, они накапливаются в отложениях и жировых тканях диких животных и людей и остаются там в течение многих лет. Например, период полураспада различных ПБДЭ в организме человека составляет от одного до семи лет. В окружающей среде они попали в жировые ткани животных, многие из которых являются для нас важными источниками пищи.
Хотя производство ПБДЭ в развитых странах прекратилось, в некоторых исследованиях сообщается, что концентрации ПБДЭ в тканях человека в США. продолжать расти.
Люди, родившиеся в США и Канаде в течение последних 15-20 лет, в молодости подвергались воздействию концентрации ПБДЭ в окружающей среде, сравнимые с теми, которые перепрограммировали метаболизм липидов в наших экспериментах с мышами. Таким образом, мы полагаем, что около 20 процентов населения Северной Америки могут подвергаться риску заболеваний, связанных с изменением концентрации липидов в крови и печени.
Будут ли у этих людей возникать состояния, связанные со старением, быстрее, чем у предыдущих поколений? Ответ еще впереди. Вероятно, виноваты не только ПБДЭ. Многие другие повсеместно распространенные загрязнители, такие как полихлорированные бифенилы (ПХБ), диоксин (TCDD) и перфторированные соединения (PFOS, PFNA), сегодня известно, что они влияют на CD36 у мышей.
Пока не ясно, являются ли эффекты этих других химических веществ столь же продолжительными, как эффекты ПБДЭ. Также еще не ясно, являются ли эффекты химического воздействия, наблюдаемые у мышей, такими же у людей. Мыши являются наиболее широко используемой животной моделью для тестирования токсичности фармацевтических препаратов и промышленных химикатов, а исследования токсикологии на животных обычно применимы к людям. хотя ответы лабораторных животных и люди к химическим веществам могут различаться по типу и степени тяжести.
Эта статья изначально была опубликована на Разговор к Александр Суворов, Доцент кафедры общественного здравоохранения Массачусетского университета в Амхерсте.
