Від яких факторів залежить, чи ви відчуєте здорове та життєрадісне старіння, чи воно перетвориться на нескінченний ланцюг страждань від численних захворювань?
Багато факторів формують наше здоров’я, включаючи генетику, дієту, фізичну активність, куріння та стрес. Деякі інші фактори можуть бути настільки ж сильними, але ще не розпізнані.
Я токсиколог із навколишнього середовища, вивчаю, як штучні хімічні речовини впливають на наше здоров’я. Мені завжди було цікаво зрозуміти, як наше нинішнє здоров’я формується під впливом хімічних речовин під час ембріональний та ранній постнатальний період – етапи життя, які особливо чутливі до навколишнього середовища стресори.
Щоб вирішити ці питання, я зосередився на аналізі довгострокових наслідків для здоров’я, викликаних сімейством хімічних речовин, які використовуються як вогнезахисні речовини під назвою полібромовані дифенілові ефіри (ПБДЕ). Перший патент на використання PBDE в якості антипірену був виданий в 1960 році, і виробництво комерційних продуктів, що містять PBDE, такі як будівельні матеріали, електроніка, меблі, транспортні засоби, пластмаси, пінополіуретан, дитячі піжами та інші,
Пізніші дослідження показали, що концентрації цих хімічних речовин у крові, молоці та тканинах людини були зростаючи в геометричній прогресії за останні 30 років, подвоюючи кожні п’ять років, тоді як їхній вплив на здоров’я був недостатньо вивченим.
Ранній вплив викликає зміни ліпідів крові протягом усього життя
В одному зі своїх експериментів я згодовував мишей одним із ПБДЕ, які найчастіше зустрічаються в крові та молоці людини – БДЕ-47. The самки мишей отримали йогоз 8 дня вагітності до закінчення годування (21 день після пологів).
Ми піддавали мишам 0,2 міліграма цієї хімічної речовини на кілограм ваги тіла. Це призвело до того, що концентрації BDE-47 в жирі піддослідних тварин досягли таких же рівнів, як і у людей, які живуть у великих містах Америки. Це порівняння використовується в токсикології, щоб переконатися, що в лабораторних експериментах використовуються дози, відповідні впливу на людину.
Ми були здивовані, виявивши, що рівень тригліцеридів був значно змінений у нащадків матерів, які зазнали впливу БДЕ-47, навіть якщо вплив БДЕ-47 припинився трьома місяцями раніше. Тригліцериди є основними складовими жиру і клітинних мембран у людей та інших тварин.
Щоб зрозуміти, як BDE-47 змінює тригліцериди та інші ліпіди крові, моя лабораторія провела ще один експеримент з мишами. Ліпіди - це нерозчинні молекули, які використовуються для зберігання енергії та як структурні компоненти клітинних мембран.
Ми припустили, що зміни ліпідів крові є результатом змін у функції печінки. Відомо, що печінка регулює склад ліпідів у крові. Печінка може синтезувати нові ліпіди, руйнувати їх, виділяти ліпіди в кров і поглинати їх з крові.
Щоб перевірити нашу гіпотезу, ми щодня піддавали впливу БДЕ-47 самок мишей під час вагітності або в період лактації. і проаналізували результати здоров’я нащадків, коли вони досягли одного року – приблизно еквівалентно 50 рокам у людей.
Цей експеримент знову продемонстрував, що короткочасний вплив БДЕ-47 на ранніх етапах розвитку призводить до довготривалого впливу на ліпіди крові у мишей. Ці ефекти були дуже подібними у тварин, які були піддані впливу під час ембріонального періоду або під час годування.
Перепрограмування балансу ліпідів у крові та печінці
У тварин, підданих впливу, рівень тригліцеридів у крові знизився вдвічі, і Печінка накопичила на 20-40% більше ліпідів, ніж у мишей, які ніколи не піддавалися впливу хімічної речовини.. Активність багатьох генів печінки, що кодують ферменти, важливі для метаболізму ліпідів, була змінена у мишей, підданих впливу.
Ми помітили, що нижча доза (0,2 мг/кг) і більш висока доза (1,0 мг/кг) регулюють CD36 у протилежних напрямках. Більш низька доза призвела до зниження CD36 і підвищення рівня тригліцеридів у крові, тоді як більш висока доза призвела до підвищення CD36 і зниження рівня тригліцеридів у крові. Ми вважаємо, що важливо зазначити, що обидві випробувані дози були в діапазоні впливу на людину. Серед ключових білків, які беруть участь у метаболізмі ліпідів, один був особливо високим. Цей білок - CD36 - відповідає за перекачування ліпідів з крові в печінку. Підвищена кількість CD36 у підданих тваринам, ймовірно, відповідає за зниження рівня ліпідів у крові та підвищення їх у печінці, що призводить до збільшення накопичення цих жирів у печінці.
Чи становлять зміни в CD36 ризики для здоров’я?
Наші результати показують, що вплив BDE-47 на ранньому етапі розвитку може змінити рівні CD36 в будь-якому напрямку у мишей і що як збільшення, так і зниження CD36 може бути шкідливим.
Коли ми піддавали мишей впливу високих доз БДЕ-47, це підвищувало рівень білка CD36, що викликає надмірне накопичення жиру в клітинах печінки. Цей стан називають неалкогольною жировою хворобою печінки. Це найпоширеніша форма хронічноїзахворювання печінки у дорослих і дітей.
Навколо має одна третина американського населення неалкогольна жирова хвороба печінки, і це фактор ризику для Цукровий діабет 2 типу, гіпертонія, серцево-судинні та ниркові захворювання, цироз печінки і рак печінки.
З іншого боку, зниження активності CD36 призведе до підвищення рівня ліпідів у крові та призведе до атеросклероз – захворювання, при якому на стінках судин утворюються ліпідні бляшки. Атеросклероз є основним фактором ризику серцевий напад, який щорічно спричиняє близько 800 000 смертей тільки в США. Таким чином, ранній вплив цієї хімічної речовини навколишнього середовища може повністю перепрограмувати траєкторію здоров’я протягом усього життя.
Дослідження, опубліковані іншими лабораторіями, підтверджують це PBDE порушують ліпідний обмін у щурів і підвищення ризику неалкогольної жирової хвороби печінки у мишей, підданих впливу на ранніх стадіях розвитку.
Все ще в групі ризику?
ПБДЕ були заборонені в Європі до 2008 року і добровільно вилучено промисловістю Північної Америки до 2013 року. Ймовірно, що виробництво ПБДЕ припинилося в усьому світі, хоча дані для багатьох регіонів відсутні. Однак ці хімічні речовини все ще присутні в продуктах, які використовуються в домашніх господарствах і автомобілях США. ПБДЕ є дуже стабільними сполуками. Потрапляючи в навколишнє середовище, вони накопичуються в відкладеннях і в жирових тканинах дикої природи і людини і залишаються там протягом багатьох років. Наприклад, період напіввиведення різних ПБДЕ в організмі людини від одного до семи років. У навколишньому середовищі вони знайшли шлях до жирових тканин тварин, багато з яких є важливими джерелами їжі для нас.
Хоча виробництво ПБДЕ припинилося в розвинених країнах, деякі дослідження повідомляють, що концентрації ПБДЕ в тканинах людини в США. продовжують рости.
Люди, народжені в США і Канаді протягом останніх 15-20 років, піддавалися впливу в ранньому віці концентрації ПБДЕ в навколишньому середовищі, порівнянні з тими, які перепрограмували метаболізм ліпідів у наших експериментах з мишами. Таким чином, ми вважаємо, що близько 20 відсотків населення Північної Америки можуть піддаватися ризику захворювань, пов’язаних із зміною концентрації ліпідів у крові та печінці.
Чи будуть у цих людей захворювання, пов’язані зі старінням, розвиватися швидше, ніж у попередніх поколінь? Відповідь ще попереду. Цілком імовірно, що PBDE не є єдиним винуватцем. Багато інших повсюдно поширених забруднювачів, таких як поліхлоровані біфеніли (ПХБ), діоксин (TCDD) і перфторовані сполуки (PFOS, PFNA)Сьогодні відомо, що вони впливають на CD36 у мишей.
Поки не зрозуміло, чи вплив цих інших хімічних речовин такий же тривалий, як і вплив ПБДЕ. Також поки не зрозуміло, чи вплив хімічних речовин на мишей однаковий для людей. Миші є найбільш широко використовуваною моделлю тварин для тестування токсичності фармацевтичних препаратів і промислових хімікатів, а токсикологічні дослідження на тваринах, як правило, застосовні до людей, хоча відповіді лабораторних тварин і люди до хімічних речовин можуть відрізнятися за типом і тяжкістю.
Ця стаття була спочатку опублікована на Розмова за Олександр Суворов, доцент кафедри охорони здоров'я Массачусетського університету Амхерст.
