Kateri dejavniki določajo, ali boste doživljali zdravo in veselo staranje ali se bo to spremenilo v neskončno verigo trpljenja zaradi številnih zdravstvenih stanj?
Veliko dejavnikov vpliva na naše zdravje, vključno z genetiko, prehrano, telesno dejavnostjo, kajenjem in stresom. Nekateri drugi dejavniki so lahko tako močni, a morda še niso prepoznani.
Sem okoljski toksikolog, ki preučuje, kako umetne kemikalije vplivajo na naše zdravje. Vedno me je zanimalo, kako naše trenutno zdravje oblikuje izpostavljenost kemikalijam med embrionalno in zgodnje postnatalno obdobje – življenjska obdobja, ki so še posebej občutljiva na okolje stresorji.
Za obravnavo teh vprašanj sem se osredotočil na analizo dolgoročnih učinkov na zdravje, ki jih povzroča družina kemikalij, ki se uporabljajo kot zaviralci gorenja, imenovani polibromirani difenil etri (PBDE). Prvi patent za uporabo PBDE kot zaviralca gorenja je bil izdan leta 1960 in proizvodnja komercialnih izdelkov, ki vsebujejo PBDE, kot so gradbeni materiali, elektronika, pohištvo, motorna vozila, plastika, poliuretanske pene, otroške pižame in drugi,
Kasnejše študije so pokazale, da so bile koncentracije teh kemikalij v človeški krvi, mleku in tkivih v zadnjih 30 letih eksponentno narašča, vsakih pet let pa se podvoji, medtem ko so bili njihovi učinki na zdravje slabo razumljeni.
Zgodnja izpostavljenost sproži vseživljenjske spremembe lipidov v krvi
V enem od svojih poskusov sem miši hranil z enim od PBDE, ki jih najpogosteje najdemo v človeški krvi in mleku – BDE-47. The samice miši so ga prejeleod 8. dneva nosečnosti do konca dojenja (21. dan po porodu).
Miši smo izpostavili 0,2 miligrama te kemikalije na kilogram telesne teže. To je povzročilo, da so koncentracije BDE-47 v maščobi poskusnih živali dosegle podobne ravni kot koncentracije pri ljudeh, ki živijo v velikih ameriških mestih. Ta primerjava se uporablja v toksikologiji, da se zagotovi, da laboratorijski poskusi uporabljajo odmerke, pomembne za izpostavljenost ljudi.
Presenečeni smo ugotovili, da so bile ravni trigliceridov pri potomcih izpostavljenih mater bistveno spremenjene, čeprav je izpostavljenost BDE-47 prenehala tri mesece prej. Trigliceridi so glavne sestavine telesne maščobe in celičnih membran pri ljudeh in drugih živalih.
Da bi razumeli, kako BDE-47 spreminja trigliceride in druge lipide v krvi, moj laboratorij je izvedel še en poskus z mišmi. Lipidi so netopne molekule, ki se uporabljajo za shranjevanje energije in kot strukturne komponente celičnih membran.
Domnevali smo, da so spremembe lipidov v krvi posledica sprememb v delovanju jeter. Znano je, da jetra uravnavajo sestavo lipidov v krvi. Jetra lahko sintetizirajo nove lipide, jih uničijo, izločajo lipide v kri in jih absorbirajo iz krvi.
Da bi preverili našo hipotezo, smo med nosečnostjo ali med dojenjem vsak dan izpostavljali samice BDE-47. in analizirali zdravstvene rezultate pri potomcih, ko so dopolnili eno leto – kar je približno enako 50 let pri ljudi.
Ta poskus je ponovno pokazal, da kratkotrajna izpostavljenost BDE-47 v zgodnjih fazah razvoja povzroči dolgotrajne učinke na krvne lipide pri miših. Ti učinki so bili zelo podobni pri živalih, ki so bile izpostavljene v embrionalnem obdobju ali med dojenjem.
Reprogramiranje ravnotežja lipidov v krvi in jetrih
Pri izpostavljenih živalih so se ravni trigliceridov v krvi zmanjšale za polovico in jetra so nabrala od 20 do 40 odstotkov več lipidov kot pri miših, ki nikoli niso bile izpostavljene kemikaliji. Pri izpostavljenih miših je bila spremenjena aktivnost številnih jetrnih genov, ki kodirajo encime, pomembne za presnovo lipidov.
Opazili smo, da odmerek nižje izpostavljenosti (0,2 mg/kg) in odmerek višje izpostavljenosti (1,0 mg/kg) uravnavata CD36 v nasprotnih smereh. Nižji odmerek je povzročil znižanje CD36 in povišane trigliceride v krvi, višji odmerek pa zvišal CD36 in znižal trigliceride v krvi. Menimo, da je pomembno opozoriti, da sta bila oba testirana odmerka v območju izpostavljenosti ljudi. Med ključnimi beljakovinami, ki sodelujejo pri presnovi lipidov, je bila ena posebej visoka. Ta beljakovina – CD36 – je odgovorna za črpanje lipidov iz krvi v jetra. Povečana količina CD36 pri izpostavljenih živalih je verjetno odgovorna za znižanje lipidov v krvi in njihovo zvišanje v jetrih, kar povzroči povečano kopičenje teh maščob v jetrih.
Ali spremembe v CD36 predstavljajo tveganje za zdravje?
Naše ugotovitve kažejo, da lahko izpostavljenost BDE-47 v zgodnjem razvoju spremeni ravni CD36 v obe smeri pri miših in da sta lahko tako povečanje kot zmanjšanje CD36 škodljiva.
Ko smo miši izpostavili visokim odmerkom BDE-47, je to povečalo raven proteina CD36, ki povzroča prekomerno kopičenje maščobe v jetrnih celicah. To stanje se imenuje nealkoholna maščobna bolezen jeter. Je najpogostejša oblika kroničnebolezni jeter pri odraslih in otrocih.
Naokoli ima ena tretjina ameriškega prebivalstva brezalkoholna maščobna bolezen jeter in je dejavnik tveganja za Sladkorna bolezen tipa 2, hipertenzija, bolezni srca in ožilja ter bolezni ledvic, jetrna ciroza in rak jeter.
Po drugi strani pa bo zmanjšana aktivnost CD36 povzročila višje ravni lipidov v krvi in povzročila ateroskleroza – bolezen, pri kateri se na stenah žil nabirajo lipidni plaki. Ateroskleroza je glavni dejavnik tveganja za srčni infarkt, ki vsako leto povzroči okoli 800.000 smrti samo v ZDA. Tako lahko zgodnja življenjska izpostavljenost tej okoljski kemikaliji popolnoma reprogramira življenjsko pot zdravja.
Študije, ki so jih objavili drugi laboratoriji, to potrjujejo PBDE motijo presnovo lipidov pri podganah in poveča tveganje za nealkoholno maščobno bolezen jeter pri miših, izpostavljenih v zgodnjih fazah razvoja.
Še vedno v nevarnosti?
PBDE so bili v Evropi prepovedani do leta 2008 in prostovoljno umaknila industrija v Severni Ameriki do leta 2013. Verjetno je, da se je proizvodnja PBDE po vsem svetu ustavila, čeprav manjkajo podatki za številne regije. Vendar pa so te kemikalije še vedno prisotne v izdelkih, ki se uporabljajo v gospodinjstvih in avtomobilih ZDA. PBDE so zelo stabilne spojine. Ko se sprostijo v okolje, se kopičijo v sedimentih in maščobnih tkivih prostoživečih živali in ljudi ter tam ostanejo več let. Na primer, razpolovna doba različnih PBDE v človeškem telesu je med enim in sedmim letom. V okolju so našli pot do maščobnih tkiv živali, od katerih so mnoge pomembne vire hrane za nas.
Čeprav je proizvodnja PBDE v razvitih državah prenehala, nekatere študije poročajo, da koncentracije PBDE v človeških tkivih v ZDA. še naprej rastejo.
Ljudje, rojeni v ZDA in Kanadi v zadnjih 15 do 20 letih, so bili v zgodnjem življenju izpostavljeni okoljske koncentracije PBDE, primerljive s tistimi, ki so reprogramirale presnovo lipidov v naših poskusih z mišmi. Tako verjamemo, da je lahko približno 20 odstotkov severnoameriške populacije ogroženih zaradi stanj, povezanih s spremenjeno koncentracijo lipidov v krvi in jetrih.
Ali bodo ti ljudje hitreje kot prejšnje generacije razvili stanja, povezana s staranjem? Odgovor še prihaja. Verjetno je, da PBDE niso edini krivec. Številna druga vseprisotna onesnaževala, kot npr poliklorirani bifenili (PCB), dioksin (TCDD) in perfluorirane spojine (PFOS, PFNA), za katere je danes znano, da vplivajo na CD36 pri miših.
Ni še jasno, ali so učinki teh drugih kemikalij tako dolgotrajni kot učinki PBDE. Prav tako še ni jasno, ali so učinki izpostavljenosti kemikalijam, opaženi pri miših, enaki pri ljudeh. Miši so najbolj razširjen živalski model za testiranje strupenosti farmacevtskih in industrijskih kemikalij, študije toksikologije na živalih pa so na splošno uporabne za ljudi, čeprav odzivi laboratorijskih živali in ljudje do kemikalij se lahko razlikujejo po vrsti in resnosti.
Ta članek je bil prvotno objavljen na Pogovor od Aleksander Suvorov, docent za javno zdravje na Univerzi Massachusetts Amherst.
