Blootstelling aan bepaalde chemicaliën tijdens de zwangerschap verstoort de hersenontwikkeling

Elk jaar, alleen al in de Verenigde Staten, duizenden nieuwe chemische verbindingen zijn geproduceerd. Ze voegen zich al bij de tienduizenden commercieel toegankelijk.

Deze stoffen worden gebruikt bij de samenstelling van een breed scala aan producten, waaronder, maar niet beperkt tot, plastic derivaten, waarvan nu bekend is dat ze via verschillende routes in levende organismen terechtkomen: het water dat ze opnemen voedsel dat ze eten of zelfs de lucht die ze inademen.

Toegegeven, in het dagelijks leven zijn de niveaus van blootstelling aan individuele chemische stoffen vaak lager dan de wettelijke grenswaarden, experimenteel bepaald. Maar het probleem is dat deze individuele blootstellingen niet altijd de risico's weerspiegelen die deze producten vormen voor de menselijke gezondheid.

Chemische stoffen die afzonderlijk genomen slechts een beperkt effect hebben, kunnen namelijk veel schadelijker effecten hebben. indien aanwezig in complexe mengsels.

Cet “cocktail-effect” werd opnieuw benadrukt door een studie die dit jaar in het tijdschrift Science werd gepubliceerd.

Door gegevens uit epidemiologische studies te combineren met experimenten uitgevoerd op cellulaire en aquatische diermodellen, heeft een internationale onderzoeksgroep, waarvan wij deel uitmaken, aangetoond dat de hormonale verstoring veroorzaakt door blootstelling aan een mengsel van acht chemicaliën in de dagelijkse heeft invloed op de hersenontwikkeling en taalverwerving bij kinderen. Terug op deze resultaten en op de perspectieven die ze openen.

Een cohort om de impact van chemicaliën op ongeboren kinderen te bestuderen

In tegenstelling tot de meeste eerdere onderzoeken, die zich richtten op de effecten van afzonderlijke verbindingen, was het werk waaraan we deelnamen gericht op het analyseren van de gevolgen van blootstelling aan een mengsel van chemische verbindingen met hormoonontregelende eigenschappen, de werkelijke blootstellingsniveaus.

Voor de goede orde, hormoonontregelaars zijn stoffen die de werking van hormonen (chemische boodschappers) kunnen verstoren, en dit in extreem lage concentraties. De gevolgen van deze interacties zijn potentieel zeer schadelijk, omdat hormonen betrokken zijn bij een groot aantal fundamentele processen: celproliferatie en -migratie tijdens de ontwikkeling van de foetus, metabolisme, reproductie, stress, voeding, slaap, enz.

Onze resultaten zijn verkregen met behulp van gegevens uit de SELMA-cohortstudie, uitgevoerd aan de Karlstad University, Zweden. Deze studie volgt ongeveer 2 moeder-kind-paren vanaf de vroege zwangerschap, tot de bevalling en tot het kind de leerplichtige leeftijd bereikt.

De algemene doelstelling van SELMA is het bestuderen van de impact van blootstelling aan chemische stoffen waarvan wordt vermoed of bewezen dat ze het endocriene systeem in de vroege zwangerschap verstoren op de gezondheid en ontwikkeling van het kind later in het leven. Ter herinnering: de SELMA-studie heeft het al mogelijk gemaakt om een ​​verband te leggen tussen blootstelling aan verschillende chemicaliën en de seksuele ontwikkeling van kinderen, ademhalingsproblemen, cognitieve ontwikkeling en groei tijdens de kindertijd.

De originaliteit van de aanpak, die aanleiding gaf tot een publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Science, is om niet alleen epidemiologische gegevens zoals die van de SELMA-studie te integreren, maar ook experimentele toxicologische gegevens en uiteindelijk een nieuwe benadering voor te stellen voor het beoordelen van het risico dat gepaard gaat met met blootstelling aan mengsels. Om dit te doen, werd dit werk in drie fasen uitgevoerd.

Identificatie van het chemische mengsel

Ten eerste was de oververtegenwoordiging van een mengsel van acht chemicaliën in het bloed en de urine van zwangere vrouwen in het SELMA-cohort gecorreleerd met taalachterstand bij kinderen van 30 maanden oud (minder dan vijftig gesproken woorden). Van verschillende bestanddelen van deze blend was bekend dat ze hormoonontregelende effecten hebben.

Dit was bijvoorbeeld het geval bij bisfenol A (een verbinding die wordt gebruikt om kunststoffen en sommige epoxyharsen te maken) of sommige chemische verbindingen geperfluoreerd (gebruikt in een groot aantal consumenten- en industriële producten, van cosmetica tot blusschuim tot waterdichte kleding). Andere verbindingen in dit mengsel, zoals bepaalde ftalaten (diethylftalaat, dibutylftalaat en benzyl- en butylftalaat), waren geassocieerd met taalachterstand bij kinderen na 30 maanden door eerder onderzoek.

Deze effecten waren eerder geïdentificeerd door middel van associatieonderzoek dat op elk product afzonderlijk werd uitgevoerd. Deze keer was het doel om hun effecten als mengsel te bepalen. Nadat het mengsel was geïdentificeerd, werd het daarom opnieuw gemaakt door chemici om het in meer detail te bestuderen.

Experimentele studie

Na deze eerste identificatiestap voerden de wetenschappers experimenten uit om het werkingsmechanisme van het mengsel van chemicaliën te bestuderen. Hiervoor gebruikten ze verschillende experimentele modellen, om de moleculaire doelwitten te identificeren via welke dit mengsel in het organisme zou kunnen werken.

Het doel was om het vermogen ervan te beoordelen om de door hormonen gemedieerde regulatie te verstoren, maar ook: genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van de hersenen of geassocieerd met cognitieve en intellectuele stoornissen bij blootstellingsniveaus die relevant zijn voor de mens.

Deze stap werd met name uitgevoerd op organoïden van de menselijke hersenen (culturen van cellen die in staat zijn zichzelf te organiseren om bepaalde functies van de weefsels van het orgaan dat ze vertegenwoordigen te reproduceren. Ze zitten in een soort "mini-orgels", noot van de redacteur). Dankzij deze tools is het mogelijk geweest om de belangrijkste aspecten van de ontwikkeling van onze hersenen te reproduceren. Zo konden de onderzoekers voor het eerst de moleculaire effecten van dit mengsel van chemicaliën op menselijk foetaal hersenweefsel rechtstreeks bestuderen.

Computermodellering heeft het ook mogelijk gemaakt om de effecten van het mengsel te analyseren op netwerken van genen die betrokken zijn bij de differentiatie van neuronen en worden gereguleerd door talrijke hormonen, met name hormonen schildklier. In dezelfde studie konden aspecten van schildklierverstoring en verstoring van het zwemgedrag worden aangetoond bij een amfibie en bij zebravissen.

De gegevens die over al deze experimentele modellen werden verkregen, werden vervolgens geanalyseerd om de hormonale routes te identificeren die voornamelijk verstoord zijn. De resultaten onthulden een behoud van de verstorende eigenschappen van het chemische mengsel bij gewervelde dieren.

Verontrustende bevindingen

Ten derde werden de resultaten van deze experimentele onderzoeken gebruikt om nieuwe instrumenten te ontwikkelen voor het beoordelen van de risico's van blootstelling aan mengsels van chemicaliën.

Al dit werk heeft het mogelijk gemaakt om aan te tonen dat bij realistische concentraties het mengsel van bestudeerde producten regulerende netwerken onder hormonale invloed verstoort in de organoïden van het menselijk brein zoals in diermodellen. Xenopus levis et Danio lachte.

Door de epidemiologische gegevens te analyseren, konden we aantonen dat tot 54% van de kinderen prenatale blootstellingen hadden ervaren boven de niveaus die in ons onderzoek als zorgwekkend werden beschouwd (die experimenteel werden bepaald).

Kinderen in het bovenste deciel van blootstelling hadden een 3,3 keer hoger risico op taalachterstand dan die in het onderste deciel (taalachterstand werd gekozen als eindpunt omdat het een vroege intellectuele achterstand is).

Een van de belangrijkste beïnvloede hormonale routes is die van: schildklierhormonen. Wetende dat optimale niveaus van maternale schildklierhormonen nodig zijn in het begin van de zwangerschap voor de groei en ontwikkeling van de hersenen, is het niet verwonderlijk dat er een verband bestaat tussen prenatale blootstelling aan deze producten en vertraagde spraak.

Deze resultaten tonen aan dat het absoluut noodzakelijk is om de benadering te veranderen om rekening te houden met mengsels van chemicaliën bij de evaluatie ervan. Het gebruik van nieuwe instrumenten voor het analyseren van het risico verbonden aan blootstelling aan mengsels (in plaats van aan individuele verbindingen) had kunnen voorkomen dat 54% van de kinderen in utero werd blootgesteld aan niveaus die achteraf werden beoordeeld, in het licht van de resultaten van dit verontrustende onderzoek.

Pas wetgeving aan om risico's beter in te schatten

Dit werk toont aan dat het door dit onderzoek geïdentificeerde risico alleen kan worden gedetecteerd door de producten niet één voor één te beschouwen, maar als een "cocktail", aangezien de effecten van chemische stoffen in complexe mengsels kunnen verschillen van hun individuele eigenschappen.

Dit is een belangrijk punt omdat de risicobeoordeling momenteel uitsluitend gericht is op de effecten van individuele chemicaliën.

Bovendien kunnen de biologische effecten van hormoonontregelaars zich manifesteren bij doses die ver onder de grenswaarden liggen die zijn vastgesteld door conventionele toxicologische tests. De huidige wetgeving houdt echter onvoldoende rekening met het “hormoonontregelende” karakter van bepaalde stoffen. Ter illustratie: het is pas sinds 2018 dat de teksten de identificatie van hormoonontregelaars mogelijk maken. En nogmaals, alleen de het gaat om biociden fytosanitaire producten.

Al meer dan 30 jaar proberen onderzoekers de werkingsmechanismen van hormoonontregelaars te verduidelijken en hun effecten op de gezondheid (mens en dier) te meten. Ons werk toont aan dat het combineren van epidemiologische gegevens en experimentele resultaten een veelbelovende manier is om ons begrip van deze zeer specifieke verontreinigende stoffen te verbeteren. Het blijft dan om de wetgeving dienovereenkomstig aan te passen.

Jean Baptiste Finic, hoogleraar MNHN, Nationaal Natuurhistorisch Museum (MNHN) et Barbara Demeneix, Professor Fysiologie, Endocrinologie, Nationaal Natuurhistorisch Museum (MNHN)

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder Creative Commons-licentie. Lees deorigineel artikel.