Per- i polifluorovane alkilne supstance (PFAS) dobijaju svoj „zauvek hemijski“ nadimak zadržavanjem u vodi, zemljištu, pa čak i ljudskom mozgu. Ova jedinstvena sposobnost da se pređe krvno-moždana barijera i akumulira u moždanom tkivu čini PFAS posebno zabrinjavajućim, ali osnovni mehanizam njihove neurotoksičnosti mora se dalje proučavati.
U tom cilju, nova studija istraživača sa Univerziteta u Bufalu identifikovala je 11 gena koji mogu da drže ključ za razumevanje odgovora mozga na ove prodorne hemikalije koje se obično nalaze u svakodnevnim predmetima. Rad je objavljen u časopisu ACS Chemical Neuroscience .
Utvrđeno je da su ovi geni, neki uključeni u procese vitalne za zdravlje neurona, stalno pod uticajem izlaganja PFAS-u, bilo da se eksprimiraju više ili manje, bez obzira na vrstu testiranih PFAS jedinjenja. Na primer, sva jedinjenja su izazvala da se genski ključ za preživljavanje neuronskih ćelija izrazio manje, a drugi gen povezan sa smrću neuronskih ćelija da izrazi više.
„Naši nalazi ukazuju na to da ovi geni mogu biti markeri za otkrivanje i praćenje neurotoksičnosti izazvane PFAS-om u budućnosti“, kaže vodeći ko-korespondent autor dr G. Ekin Atilla-Gokcumen, dr Marjorie E. Vinkler, uvaženi profesor u Departman za hemiju, u okviru UB College of Arts and Sciences.
Ipak, studija je otkrila da još stotine gena čija se ekspresija menja u različitim pravcima na osnovu testiranog jedinjenja. Osim toga, nije postojala korelacija između nivoa na kome se PFAS akumulira u ćeliji i stepena do kojeg izaziva diferencijalnu ekspresiju gena.
Uzeto zajedno, ovo sugeriše da različite molekularne strukture unutar svakog tipa PFAS izazivaju promene u ekspresiji gena.
„PFAS, uprkos tome što dele određene hemijske karakteristike, dolaze u različitim oblicima i veličinama, što dovodi do varijabilnosti u njihovim biološkim efektima. Stoga je znanje o tome kako naša sopstvena biologija reaguje na različite tipove PFAS od velike biomedicinske važnosti“, kaže druga studija. ko-korespondent, Diana Aga, Ph.D., uvaženi profesor SUNI i Katedra za hemiju Henri M. Voodburn, i direktor Instituta UB RENEV.
„U zavisnosti od njihove dužine lanca ili grupe glave, PFAS može imati veoma različite efekte na ćelije“, dodaje Atilla-Gokcumen. „Ne bi trebalo da ih posmatramo kao jednu veliku klasu jedinjenja, već zaista kao jedinjenja koja treba da istražimo pojedinačno.“
PFAS nisu odmah toksični. Izloženi smo im praktično svaki dan, uključujući vodu za piće i pakovanje hrane, i ne primećujemo ih.
„Zbog toga, istraživači moraju da pronađu tačke procene dalje uzvodno u ćelijskom procesu, a ne samo da li ćelija živi ili umire“, kaže Atilla-Gokcumen.
Tim je odlučio da se fokusira na to kako PFAS utiče na ekspresiju gena ćelija sličnih neuronima, kao i na to kako PFAS utiče na lipide, koji su molekuli koji pomažu u stvaranju ćelijske membrane, između ostalih važnih funkcija. Izloženost različitim PFAS-ima tokom 24 sata rezultirala je skromnim, ali izrazitim promenama u lipidima, i preko 700 gena koji su se eksprimirali različito.
Od šest testiranih tipova PFAS, perfluorooktanska kiselina (PFOA) – koja se nekada uobičajeno koristila u tiganjima sa neprijanjajućim slojem, a nedavno je EPA smatrala opasnom – bila je daleko najupečatljivija. Uprkos malom unosu, PFOA je promenila ekspresiju skoro 600 gena – nijedno drugo jedinjenje nije promenilo više od 147. Konkretno, PFOA je smanjio ekspresiju gena uključenih u sinaptički rast i nervnu funkciju.
Sveukupno, ovih šest jedinjenja izazvalo je promene u biološkim putevima uključenim u signalizaciju hipoksije, oksidativni stres, sintezu proteina i metabolizam aminokiselina, od kojih su svi ključni za funkciju i razvoj neurona.
Utvrđeno je da jedanaest gena izražavaju na isti način, manje ili više, za svih šest jedinjenja. Jedan od gena koji je konstantno smanjen bio je neurotrofni faktor koji potiče od mezencefalnih astrocita, koji je važan za opstanak neuronskih ćelija i pokazalo se da preokreće simptome neurodegenerativnih bolesti kod pacova. Jedan od gena koji je stalno pojačan bio je protein koji deluje na tioredoksin, a koji je povezan sa smrću neuronskih ćelija.
„Svaki od ovih 11 gena pokazao je doslednu regulaciju u svim PFAS koje smo testirali. Ovaj jedinstveni odgovor sugeriše da oni mogu poslužiti kao obećavajući markeri za procenu izloženosti PFAS, ali je potrebno dalje istraživanje da bi se znalo kako ovi geni reaguju na druge tipove PFAS“, Atilla-Gokcumen kaže.
Koliko god da PFAS može biti štetan, stvarnost je da dobre zamene tek treba da se pronađu.
Jedinjenja se možda mogu zameniti u aplikacijama kao što je pakovanje hrane, ali njihova efikasnost u gašenju požara i proizvodnji poluprovodnika, na primer, možda će morati da se nastavi dugoročno.
Zato su ovakve studije ključne, kaže Atilla-Gokcumen. Raznovrsne reakcije koje većina gena ima na različita jedinjenja, kao i nedostatak korelacije između unosa PFAS u ćelije i stepena ekspresije promene gena koju izazivaju, naglašavaju koliko je svako od ovih jedinjenja jedinstveno.
„Ako razumemo zašto su neki PFAS štetniji od drugih, možemo dati prioritet postepenom uklanjanju najgorih prestupnika dok tražimo bezbednije zamene. Na primer, istražuju se alternative kao što je PFAS kratkog lanca, jer imaju tendenciju da manje opstaju u okruženju i akumuliraju se manje u biološkim sistemima“, objašnjava Atilla-Gokcumen.
„Međutim, njihova smanjena postojanost može doći po cenu efikasnosti u određenim aplikacijama, a postoji zabrinutost zbog potencijalnih nepoznatih efekata na zdravlje koji zahtevaju dalja istraživanja. Potrebna su dalja istraživanja kako bi se osiguralo da su ove zamene zaista bezbednije i delotvornije za specifične primene. Ovo istraživanje je veliki korak ka postizanju ovog cilja.“
