Aké faktory rozhodujú o tom, či budete prežívať zdravé a veselé starnutie, alebo či sa zmení na nekonečnú reťaz utrpenia z mnohých zdravotných problémov?
Naše zdravie ovplyvňuje mnoho faktorov vrátane genetiky, stravy, fyzickej aktivity, fajčenia a stresu. Niektoré ďalšie faktory môžu byť rovnako silné, ale nemusia byť ešte rozpoznané.
Som environmentálny toxikológ, ktorý študuje, ako chemické látky vyrobené človekom ovplyvňujú naše zdravie. Vždy som sa zaujímal o pochopenie toho, ako je naše súčasné zdravie formované vystavením chemikáliám počas embryonálne a skoré postnatálne obdobie – životné štádiá, ktoré sú obzvlášť citlivé na životné prostredie stresory.
Na vyriešenie týchto otázok som sa zameral na analýzu dlhodobých účinkov na zdravie vyvolaných skupinou chemikálií používaných ako spomaľovače horenia tzv. polybromované difenylétery (PBDE). Prvý patent na použitie PBDE ako retardéra horenia bol vydaný v roku 1960 a výroba komerčných produktov obsahujúcich PBDE, ako sú stavebné materiály, elektronika, bytové zariadenie, motorové vozidlá, plasty, polyuretánové peny, detské pyžamá a iní,
Neskoršie štúdie ukázali, že koncentrácie týchto chemikálií v ľudskej krvi, mlieku a tkanivách boli za posledných 30 rokov sa exponenciálne zvyšuje a každých päť rokov sa zdvojnásobuje, zatiaľ čo ich účinky na zdravie neboli dostatočne pochopené.
Včasné expozície spúšťajú celoživotné zmeny krvných lipidov
V jednom z mojich experimentov som kŕmil myši jedným z PBDE, ktorý sa najčastejšie nachádza v ľudskej krvi a mlieku – BDE-47. The dostali to samičky myšíod 8. dňa tehotenstva do ukončenia dojčenia (21. deň po pôrode).
Myši sme vystavili 0,2 miligramu tejto chemikálie na kilogram telesnej hmotnosti. To spôsobilo, že koncentrácie BDE-47 v tuku pokusných zvierat dosiahli podobné úrovne ako u ľudí žijúcich vo veľkých amerických mestách. Toto porovnanie sa používa v toxikológii, aby sa zabezpečilo, že laboratórne experimenty budú používať dávky relevantné pre expozíciu ľudí.
Boli sme prekvapení, keď sme zistili, že hladiny triglyceridov boli významne zmenené u potomkov exponovaných matiek, aj keď expozícia BDE-47 prestala o tri mesiace skôr. Triglyceridy sú hlavnými zložkami telesného tuku a bunkových membrán u ľudí a iných zvierat.
Aby ste pochopili, ako BDE-47 mení krvné triglyceridy a iné lipidy, moje laboratórium vykonalo ďalší experiment s myšami. Lipidy sú nerozpustné molekuly, ktoré sa používajú na ukladanie energie a ako štrukturálne zložky bunkových membrán.
Predpokladali sme, že zmeny v krvných lipidoch sú výsledkom zmien funkcie pečene. Je dobre známe, že pečeň reguluje zloženie lipidov v krvi. Pečeň dokáže syntetizovať nové lipidy, ničiť ich, vylučovať lipidy do krvi a absorbovať ich z krvi.
Aby sme otestovali našu hypotézu, vystavili sme samice myší BDE-47 denne počas tehotenstva alebo počas obdobia laktácie a analyzovali zdravotné výsledky u potomkov, keď dosiahli jeden rok, čo je zhruba ekvivalent 50 rokov ľudí.
Tento experiment opäť ukázal, že krátkodobá expozícia BDE-47 počas skorých štádií vývoja vedie k dlhodobým účinkom na krvné lipidy u myší. Tieto účinky boli veľmi podobné u zvierat, ktoré boli vystavené počas embryonálneho obdobia alebo počas dojčenia.
Preprogramovanie rovnováhy lipidov v krvi a pečeni
U exponovaných zvierat klesli hladiny triglyceridov v krvi o polovicu a pečeň nahromadila o 20 až 40 percent viac lipidov ako u myší, ktoré nikdy neboli vystavené chemikálii. Aktivita mnohých pečeňových génov kódujúcich enzýmy dôležité pre metabolizmus lipidov bola u exponovaných myší zmenená.
Pozorovali sme, že dávka s nižšou expozíciou (0, 2 mg / kg) a dávka s vyššou expozíciou (1, 0 mg / kg) regulovala CD36 v opačných smeroch. Nižšia dávka viedla k zníženiu CD36 a zvýšeniu triglyceridov v krvi, zatiaľ čo vyššia dávka zvýšila CD36 a znížila triglyceridy v krvi. Myslíme si, že je dôležité poznamenať, že obe testované dávky boli v rozsahu expozícií u ľudí. Medzi kľúčovými proteínmi zapojenými do metabolizmu lipidov bol jeden obzvlášť vysoký. Tento proteín – CD36 – je zodpovedný za pumpovanie lipidov z krvi do pečene. Zvýšené množstvo CD36 u exponovaných zvierat je pravdepodobne zodpovedné za zníženie lipidov v krvi a ich zvýšenie v pečeni, čo vedie k zvýšenej akumulácii týchto tukov v pečeni.
Predstavujú zmeny v CD36 zdravotné riziká?
Naše zistenia ukazujú, že expozícia BDE-47 počas skorého vývoja môže zmeniť hladiny CD36 v oboch smeroch u myší a že zvýšenie aj zníženie CD36 môže byť škodlivé.
Keď sme myši vystavili vysokým dávkam BDE-47, zvýšili sa tým hladiny proteínu CD36, čo spôsobuje nadmerné hromadenie tuku v pečeňových bunkách. Tento stav sa nazýva nealkoholické stukovatenie pečene. To je najčastejšia forma chronickejochorenie pečene u dospelých a detí.
Okolo má jedna tretina americkej populácie nealkoholické tukové ochorenie pečene a je rizikovým faktorom pre Diabetes typu 2, hypertenzia, kardiovaskulárne a obličkové ochorenia, cirhóza pečene a rakovina pečene.
Na druhej strane znížená aktivita CD36 povedie k vyšším hladinám lipidov v krvi a výsledkom bude ateroskleróza – ochorenie, pri ktorom sa na stenách ciev tvoria lipidové plaky. Ateroskleróza je hlavným rizikovým faktorom srdcový infarkt, ktorý ročne spôsobí približne 800 000 úmrtí len v USA. Vystavenie tejto environmentálnej chemikálii v ranom veku teda môže úplne preprogramovať celoživotnú trajektóriu zdravia.
Potvrdzujú to štúdie publikované inými laboratóriami PBDE narúšajú metabolizmus lipidov u potkanov a zvýšiť riziko nealkoholického stukovatenia pečene u myší vystavených počas počiatočných štádií vývoja.
Stále v ohrození?
PBDE boli v Európe zakázané do roku 2008 a dobrovoľne stiahnutý priemyslom v Severnej Amerike do roku 2013. Je pravdepodobné, že výroba PBDE sa zastavila na celom svete, hoci údaje pre mnohé regióny chýbajú. Tieto chemikálie sú však stále prítomné vo výrobkoch používaných v domácnostiach a autách v USA. PBDE sú veľmi stabilné zlúčeniny. Po uvoľnení do životného prostredia sa hromadia v sedimentoch a tukových tkanivách voľne žijúcich živočíchov a ľudí a zostávajú tam mnoho rokov. Napríklad, polčas rôznych PBDE v ľudskom tele je jeden až sedem rokov. V prostredí si našli cestu k tukovým tkanivám živočíchov, z ktorých mnohé sú pre nás dôležitým zdrojom potravy.
Hoci sa produkcia PBDE v rozvinutých krajinách zastavila, niektoré štúdie uvádzajú, že koncentrácie PBDE v ľudských tkanivách v U.S. naďalej rásť.
Ľudia narodení v USA a Kanade za posledných 15 až 20 rokov boli počas svojho raného života vystavení environmentálne koncentrácie PBDE, porovnateľné s tými, ktoré preprogramovali metabolizmus lipidov v našich experimentoch s myšami. Preto sa domnievame, že asi 20 percent populácie Severnej Ameriky môže byť ohrozených stavmi spojenými so zmenenými koncentráciami lipidov v krvi a pečeni.
Rozvinú sa u týchto ľudí stavy súvisiace so starnutím ľahšie ako u predchádzajúcich generácií? Odpoveď ešte len príde. Je pravdepodobné, že PBDE nie sú jediným vinníkom. Mnohé ďalšie všadeprítomné škodliviny, ako napr polychlórované bifenyly (PCB), dioxín (TCDD) a perfluórované zlúčeniny (PFOS, PFNA), je dnes známe, že ovplyvňujú CD36 u myší.
Zatiaľ nie je jasné, či účinky týchto iných chemikálií sú také dlhodobé ako účinky PBDE. Zatiaľ tiež nie je jasné, či účinky chemických expozícií pozorovaných u myší sú rovnaké aj u ľudí. Myši sú najpoužívanejším zvieracím modelom na testovanie toxicity liečiv a priemyselných chemikálií a toxikologické štúdie na zvieratách sú vo všeobecnosti použiteľné aj pre ľudí, hoci reakcie laboratórnych zvierat a ľudia k chemikáliám sa môžu líšiť typom a závažnosťou.
Tento článok bol pôvodne publikovaný dňa Konverzácia podľa Alexander Suvorov, odborný asistent verejného zdravotníctva na University of Massachusetts Amherst.
