Toksyny środowiskowe a rozwój płodu - Environmental toxicants and fetal development

Toksyny środowiskowe i rozwój płodu to wpływ różnych substancji toksycznych ze środowiska na rozwój płodu . Niniejszy artykuł z potencjalnymi negatywnymi skutkami toksyn środowiskowych na prenatalnego rozwoju zarówno zarodka lub płodu, a także powikłań ciążowych . Ludzki embrion lub płód jest stosunkowo podatny na wpływ niekorzystnych warunków w środowisku matki. Substandardowe warunki płodowe często powodują różnego stopnia opóźnienia rozwojowe, zarówno fizyczne, jak i psychiczne, u rosnącego dziecka. Chociaż niektóre zmienne występują w wyniku uwarunkowań genetycznych dotyczących ojca, wiele z nich wynika bezpośrednio z toksyn środowiskowych, na które narażona jest matka.

Różne toksyny stanowią poważne zagrożenie dla płodów podczas rozwoju. Badanie z 2011 r. wykazało, że praktycznie wszystkie kobiety ciężarne w Stanach Zjednoczonych noszą w swoich ciałach wiele chemikaliów, w tym niektóre zakazane od lat 70. XX wieku. Naukowcy wykryli polichlorowane bifenyle , pestycydy chloroorganiczne , związki perfluorowane , fenole , polibromowane etery difenylowe , ftalany , wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne , nadchloranowe PBDE , związki stosowane jako środki zmniejszające palność oraz dichlorodifenylotrichloroetan ( DDT ), pestycyd zakazany w Stanach Zjednoczonych w 1972 r. ciała 99 do 100 procent ciężarnych kobiet, które testowały. Między innymi estrogeny środowiska , Bisfenol A (BPA) zidentyfikowano w 96 procent mężczyzn objętych badaniem. Kilka chemikaliów miało takie same stężenia, które w innych badaniach powiązano z negatywnymi skutkami u dzieci i uważa się, że narażenie na wiele substancji chemicznych może mieć większy wpływ niż narażenie tylko na jedną substancję.

Efekty

Toksyny środowiskowe można opisać oddzielnie przez to, jakie mają skutki, takie jak nieprawidłowości strukturalne, zmieniony wzrost, niedobory czynnościowe, wrodzona neoplazja, a nawet śmierć płodu.

Przedwczesny poród

Jedno na dziesięć dzieci w USA rodzi się przedwcześnie, a około 5% ma niską masę urodzeniową. Poród przedwczesny, definiowany jako poród w mniej niż 37 tygodniu ciąży, jest główną przyczyną śmiertelności niemowląt w całym dzieciństwie. Ekspozycja na toksyny środowiskowe, takie jak ołów, dym tytoniowy i DDT, wiąże się ze zwiększonym ryzykiem spontanicznej aborcji, niskiej masy urodzeniowej lub przedwczesnego porodu.

Wrodzone wady strukturalne

Dalsze informacje: Teratologia i wrodzone nieprawidłowości

Substancje toksyczne, które są zdolne do powodowania wrodzonych wad strukturalnych, można nazwać teratogenami . Są to czynniki zewnętrzne dla zarodka lub płodu, które wywierają szkodliwe działanie prowadzące do zwiększonego ryzyka wad rozwojowych , karcynogenezy , mutagenezy , zmiany funkcji, upośledzenia wzrostu lub utraty ciąży . Teratogeny są podzielone na cztery główne kategorie:

Teratogeny wpływają na płód poprzez różne mechanizmy, w tym:

  • Zakłócanie tempa proliferacji komórek, takie jak infekcja wirusowa i jonizacja
  • Zmienione szlaki biosyntezy widoczne w defektach chromosomowych
  • Nieprawidłowe interakcje komórkowe lub tkankowe obserwowane w cukrzycy
  • Czynniki zewnętrzne
  • Próg interakcji genów z teratogenami środowiskowymi

Zaburzenia neurorozwojowe

Neuroplastyczne skutki zanieczyszczenia mogą prowadzić do zaburzeń neurorozwojowych .

Wiele przypadków autyzmu jest związanych z określonymi lokalizacjami geograficznymi, co oznacza, że ​​coś w środowisku uzupełnia zagrożony genotyp, powodując autyzm u osób wrażliwych. Te odkrycia dotyczące autyzmu są jednak kontrowersyjne, ponieważ wielu badaczy uważa, że ​​rosnące wskaźniki w niektórych obszarach są konsekwencją dokładniejszych metod badań przesiewowych i diagnostycznych, a nie są spowodowane żadnym czynnikiem środowiskowym .

Substancje toksyczne i ich skutki

Substancje, które okazały się szczególnie szkodliwe, to ołów (gromadzony w kościach matki), dym papierosowy, alkohol, rtęć (neurologiczny środek toksyczny spożywany przez ryby), dwutlenek węgla i promieniowanie jonizujące.

Alkohol

Picie alkoholu w ciąży może powodować szereg zaburzeń znanych jako zaburzenia spektrum alkoholu u płodu . Najpoważniejszym z nich jest płodowy zespół alkoholowy .

Dym tytoniowy

Główny artykuł: Palenie i ciąża

Narażenie płodu na prenatalny dym tytoniowy może powodować szereg problemów behawioralnych, neurologicznych i fizycznych. Działania niepożądane obejmują urodzenie martwego dziecka, uszkodzenie łożyska, wcześniactwo, niższą średnią masę urodzeniową, fizyczne wady wrodzone (rozszczep podniebienia itp.), zmniejszenie czynności płuc, zwiększone ryzyko śmiertelności niemowląt.

Rtęć

Rtęć elementarna i metylortęć to dwie formy rtęci, które mogą stwarzać ryzyko zatrucia rtęcią w czasie ciąży. Wiadomo, że metylortęć, ogólnoświatowe zanieczyszczenie owoców morza i ryb słodkowodnych, wywołuje niekorzystne skutki dla układu nerwowego, zwłaszcza podczas rozwoju mózgu. Jedzenie ryb jest głównym źródłem narażenia ludzi na rtęć, a niektóre ryby mogą zawierać wystarczającą ilość rtęci, aby zaszkodzić rozwijającemu się układowi nerwowemu zarodka lub płodu, co czasami prowadzi do trudności w nauce. Rtęć jest obecna w wielu rodzajach ryb, ale najczęściej znajduje się w niektórych dużych rybach. Jeden dobrze udokumentowany przypadek powszechnego spożycia rtęci i późniejszych komplikacji w rozwoju płodowym miał miejsce w latach pięćdziesiątych w Minamata Bay w Japonii. Wykorzystywana przez pobliski zakład przemysłowy do produkcji tworzyw sztucznych, rtęć metylowa była odprowadzana do wód zatoki Minamata, gdzie była regularnie spożywana przez wielu mieszkańców wioski, którzy wykorzystywali ryby żyjące w zatoce jako podstawę diety. Wkrótce wielu mieszkańców, którzy spożywali mięso naładowane rtęcią, zaczęło odczuwać negatywne skutki spożycia toksyny; jednak rtęć szczególnie wpłynęła na kobiety w ciąży i ich płody, powodując wysoki wskaźnik poronień. Niemowlęta, które przeżyły, wystawione na działanie rtęci in-utero, wykazywały wyjątkowo wysoki odsetek upośledzeń fizycznych i umysłowych, a także nieprawidłowości fizyczne wynikające z ekspozycji w macicy podczas kluczowych etapów rozwoju fizycznego płodu. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków oraz Agencja Ochrony Środowiska doradzają kobietom w ciąży, aby nie jadły miecznika, rekina, makreli królewskiej i płytki oraz ograniczały spożycie tuńczyka albacore do 6 uncji lub mniej tygodniowo.

Teoretyzuje się, że wysoki poziom rtęci u noworodków w Gazie pochodzi z broni wojennej.

Narażenie na rtęć w ciąży może również powodować wady kończyn.

Ołów

Niekorzystne skutki narażenia na ołów w ciąży obejmują poronienie, niską masę urodzeniową, opóźnienia neurologiczne, anemię, encefalopatię, paraliż, ślepotę,

Rozwijający się układ nerwowy płodu jest szczególnie wrażliwy na toksyczność ołowiu. U dzieci narażonych kobiet obserwuje się toksyczność neurologiczną w wyniku zdolności ołowiu do przenikania przez barierę łożyskową. Szczególną troską kobiet w ciąży jest to, że podczas ciąży część nagromadzonego ołowiu w kości jest uwalniana do krwi. Kilka badań dostarczyło dowodów na to, że nawet niewielka ekspozycja matki na ołów powoduje u dzieci deficyty intelektualne i behawioralne.

Dioksyna

Dioksyny i związki dioksynopodobne utrzymują się w środowisku przez długi czas i są szeroko rozpowszechnione, więc wszyscy ludzie mają pewną ilość dioksyn w organizmie. Wewnątrzmaciczna ekspozycja na dioksyny i związki dioksynopodobne powiązano z subtelnymi zmianami rozwojowymi u płodu. Wpływ na dziecko w późniejszym życiu obejmuje zmiany w czynności wątroby, poziom hormonów tarczycy, poziom białych krwinek i obniżoną wydajność w testach uczenia się i inteligencji.

Zanieczyszczenie powietrza

Zanieczyszczenie powietrza może negatywnie wpłynąć na ciążę, powodując wyższy odsetek porodów przedwczesnych, ograniczenie wzrostu oraz problemy z sercem i płucami u niemowlęcia.

Związki takie jak tlenek węgla, dwutlenek siarki i dwutlenek azotu mogą spowodować poważne uszkodzenia, gdy zostaną wdychane przez ciężarną matkę. Stwierdzono, że niska masa urodzeniowa, poród przedwczesny, opóźnienie wzrostu wewnątrzmacicznego i wady wrodzone są związane z narażeniem płodu na zanieczyszczenia powietrza. Chociaż zanieczyszczenie można znaleźć praktycznie wszędzie, istnieją określone źródła, o których wiadomo, że uwalniają toksyczne substancje i powinny być unikane, jeśli to możliwe, przez tych, którzy chcą pozostać względnie wolni od toksyn. Substancje te obejmują między innymi: huty stali, oczyszczalnie ścieków/oczyszczalnie ścieków, spalarnie ścieków, zakłady produkcji samochodów, rafinerie ropy naftowej i zakłady produkcji chemicznej.

Kontrola zanieczyszczenia powietrza może być trudna. Na przykład w Los Angeles wprowadzono regulacje mające na celu kontrolę zanieczyszczeń poprzez wprowadzenie przepisów dotyczących emisji przemysłowych i samochodowych. Wprowadzono ulepszenia, aby spełnić te przepisy. Pomimo tych ulepszeń region nadal nie spełnia federalnych standardów dotyczących ozonu i cząstek stałych. Każdego roku w Los Angeles dochodzi do około 150 000 urodzeń. Tak więc wszelkie skutki, jakie zanieczyszczenie powietrza wywiera na rozwój człowieka w okresie życia płodowego, są bardzo niepokojące dla tych, którzy mieszkają w tym regionie.

Pył zawieszony (PM) składa się z mieszaniny cząstek stałych, które pozostają w powietrzu i różnią się w zależności od regionu. Cząsteczki te są bardzo małe, od PM10 do PM 2,5, które z łatwością mogą dostać się do płuc. Wykazano, że cząstki stałe są powiązane z ostrą chorobowością i śmiertelnością sercowo-oddechową. Wykazano, że cząstki stałe wpływają na wzrost wewnątrzmaciczny, co prowadzi do niezdrowych skutków dla rozwoju płodu, takich jak słaby lub powolny wzrost płodu oraz zwiększająca się zachorowalność i śmiertelność płodów. Badanie z 2012 r. wykazało, że narażenie na PM 2,5 różniło się w zależności od rasy/pochodzenia etnicznego, wieku, a także statusu społeczno-ekonomicznego, co prowadzi do tego, że niektóre populacje doświadczają bardziej negatywnych skutków zdrowotnych z powodu zanieczyszczenia środowiska, zwłaszcza związanego z pyłem .

Pestycydy

Pestycydy są tworzone w celu wyrządzenia szkód (owadom, gryzoniom i innym szkodnikom), pestycydy mogą spowodować poważne uszkodzenia rozwijającego się płodu, jeśli zostaną wprowadzone do środowiska płodowego. Badania wykazały, że pestycydy, a zwłaszcza fungicydy, pojawiły się w analizach krwi pępowinowej niemowlęcia, co dowodzi, że takie toksyny rzeczywiście przenikają do organizmu dziecka. Ogólnie rzecz biorąc, dwa pestycydy najczęściej wykrywane we krwi pępowinowej to dietylotoluamid (DEET) i winklozolina (środek grzybobójczy). Chociaż toksyczność pestycydów nie jest tak często wymieniana, jak niektóre inne metody toksyczności środowiskowej, takie jak zanieczyszczenie powietrza, skażenie może wystąpić w dowolnym momencie od zwykłego angażowania się w codzienne czynności, takie jak chodzenie po ścieżce w pobliżu skażonego obszaru lub spożywanie żywności, która nie zostały prawidłowo umyte. Tylko w 2007 roku w środowisku znaleziono 1,1 miliarda funtów pestycydów, co spowodowało, że narażenie na pestycydy zyskało rozgłos jako nowa przyczyna ostrożności dla tych, którzy chcą zachować zdrowie.

Przegląd 27 badań z 2013 r. dotyczących ekspozycji prenatalnych i we wczesnym dzieciństwie na pestycydy fosforoorganiczne wykazał, że wszystkie z wyjątkiem jednego wykazały negatywne skutki neurorozwojowe. W dziesięciu badaniach oceniających prenatalną ekspozycję „deficyty poznawcze (związane z pamięcią roboczą) stwierdzono u dzieci w wieku 7 lat, deficyty behawioralne (związane z uwagą) obserwowane głównie u małych dzieci oraz deficyty motoryczne (nieprawidłowe odruchy), obserwowane głównie u dzieci. noworodki”.

W 2014 r. przeprowadzono systematyczny przegląd neurorozwojowych skutków ekspozycji na pestycydy fosforoorganiczne w okresie prenatalnym i postnatalnym. W przeglądzie stwierdzono, że „Większość badań oceniających prenatalną ekspozycję na działanie pestycydów zaobserwowano negatywny wpływ na rozwój umysłowy i wzrost problemów z uwagą u dzieci w wieku przedszkolnym i szkolnym”.

W 2017 roku w badaniu przyjrzano się możliwym skutkom pestycydów rolniczych na ponad 500 000 urodzeń w głównie rolniczym regionie Kalifornii i porównano ich wyniki z wynikami urodzeń w innych mniej zdominowanych rolniczo obszarach Kalifornii. Ogólnie rzecz biorąc, odkryli, że narażenie na pestycydy zwiększyło niekorzystne wyniki urodzeń o 5-9%, ale tylko wśród matek narażonych na największe ilości pestycydów.

Benzyny

Ekspozycja na benzen u matek została powiązana z wadami mózgu płodu, zwłaszcza wadami cewy nerwowej. W jednym z badań ekspozycja na BTEX (benzen, toluen, etylobenzen, ksyleny) w pierwszym trymestrze ciąży wyraźnie wskazuje na negatywny związek z dwuciemieniową średnicą mózgu między 20 a 32 tygodniem ciąży. Kobiety z wysokim narażeniem na toluen miały trzy do pięciu razy więcej poronień niż te z niską ekspozycją, a kobiety z zawodową ekspozycją na benzen miały zwiększoną częstość poronień. Zawodowe narażenie ojców na toluen i formaldehyd zostało również powiązane z poronieniem u ich partnerów. Normalny rozwój jest ściśle kontrolowany przez hormony, a zakłócenie przez chemikalia wytworzone przez człowieka może trwale zmienić przebieg rozwoju. Ozon w otoczeniu ma negatywny wpływ na stężenie plemników u mężczyzn, substancje chemiczne związane z operacjami UOG (np. benzen, toluen, formaldehyd, glikol etylenowy i ozon) mają negatywny wpływ na jakość nasienia, w szczególności na zmniejszenie liczby plemników.

Badanie z 2011 r. wykazało związek między wadami cewy nerwowej a narażeniem matki na benzen , związek związany z wydobyciem gazu ziemnego. Badanie wykazało, że matki mieszkające w spisach w Teksasie z wyższym poziomem benzenu w otoczeniu częściej miały potomstwo z wadami cewy nerwowej, takie jak rozszczep kręgosłupa , niż matki mieszkające na obszarach o niższym poziomie benzenu .

Inne

  • Stwierdzono również, że ciepło i hałas mają znaczący wpływ na rozwój.
  • Dwutlenek węgla – zmniejszone dostarczanie tlenu do mózgu, niedobory intelektualne
  • Promieniowanie jonizujące – poronienia, niska masa urodzeniowa, fizyczne wady wrodzone, nowotwory wieku dziecięcego
  • Ekspozycja środowiskowa na nadchloran u kobiet z niedoczynnością tarczycy powoduje znaczne ryzyko niskiego IQ u dziecka.

Unikanie istotnych toksyn środowiskowych w ciąży

American College of Nurse-Położnych zaleca następujące środki ostrożności, aby zminimalizować ekspozycję na odpowiednich toksyn środowiskowych w ciąży:

  • Unikanie dostaw farb, takich jak witraże, farby olejne i glazury ceramiczne, a zamiast tego stosowanie farb i glazur akwarelowych lub akrylowych.
  • Sprawdzanie jakości wody z kranu lub wody butelkowanej i zmiana nawyków związanych z piciem wody, jeśli to konieczne.
  • Jeśli mieszkasz w domu wybudowanym przed 1978 r., sprawdzam, czy użyto farby ołowiowej. W takim przypadku nie należy dotykać kruszącej się lub łuszczącej się farby, profesjonalista powinien usunąć farbę i omijać miejsce podczas usuwania lub szlifowania farby.
  • Zmniejszenie narażenia na pestycydy ; dokładne mycie wszystkich produktów , obieranie skórki z owoców i warzyw lub kupowanie produktów ekologicznych, jeśli to możliwe.
  • Unikaj wszelkich środków czyszczących oznaczonych jako „toksyczne” lub jakichkolwiek produktów z ostrzeżeniem na etykiecie, a zamiast tego próbuj czyścić produkty naturalne, sodę oczyszczoną, ocet i/lub wodę.

Rozwój gazu ziemnego

W wiejskim badaniu rozwoju gazu ziemnego w Kolorado stwierdzono , że miejsce zamieszkania matki w promieniu 10 mil od studni gazu ziemnego ma pozytywny związek z występowaniem wrodzonych wad serca (CHD) i wad cewy nerwowej (NTD). Wraz z tym odkryciem stwierdzono niewielki związek między średnią masą urodzeniową a gęstością i bliskością odwiertów gazu ziemnego. Narażenie matki przez odwierty gazu ziemnego może mieć postać benzenu, rozpuszczalników, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) i innych zanieczyszczeń powietrza, takich jak toluen, dwutlenek azotu i dwutlenek siarki.

W Pensylwanii odwierty wydobywające niekonwencjonalny gaz ziemny wzrosły od zera w 2005 r. do 3689 w 2013 r. Badanie z 2016 r. obejmujące 9384 matek i 10946 noworodków w Geisinger Health System w Pensylwanii wykazało, że prenatalna ekspozycja mieszkaniowa na niekonwencjonalną działalność związaną z wydobyciem gazu ziemnego była związana z przedwczesnym porodem i zarejestrowana przez lekarza ciąża wysokiego ryzyka. W południowo-zachodniej Pensylwanii bliskość matek do niekonwencjonalnych odwiertów gazu okazała się być związana ze zmniejszeniem masy urodzeniowej. Nie było jasne, jaką drogę narażenia: powietrze, glebę czy wodę można przypisać stowarzyszeniu. Potrzebne są dalsze badania i większe badania na ten temat.

Substancje zaburzające gospodarkę hormonalną to związki, które mogą zakłócać normalny rozwój i prawidłowy poziom hormonów u ludzi. Substancje chemiczne zaburzające gospodarkę hormonalną (EDC) mogą wchodzić w interakcje z receptorami hormonów , a także zmieniać stężenia hormonów w organizmie, prowadząc do nieprawidłowych odpowiedzi hormonalnych w organizmie, a także zakłócać normalne funkcjonowanie enzymów. Wiadomo, że wydobycie ropy naftowej i gazu przyczynia się do powstawania EDC w środowisku, głównie ze względu na wysokie ryzyko zanieczyszczenia wód gruntowych i powierzchniowych, które towarzyszy tym wydobyciu. Oprócz zanieczyszczenia wody wydobycie ropy i gazu prowadzi również do wyższego poziomu zanieczyszczenia powietrza , tworząc kolejną drogę narażenia na te substancje zaburzające gospodarkę hormonalną. Ten problem często jest niedoceniany, dlatego też nie docenia się prawdziwej wielkości jego wpływu. W 2016 r. przeprowadzono badanie w celu oceny zapotrzebowania na składnik hormonalny do oceny stanu zdrowia w przypadku odwiertów i wydobycia ropy naftowej i gazu na gęsto zaludnionych obszarach. Ze względu na wysoki potencjał uwalniania chemikaliów z ropy i gazu podczas ekstrakcji, w szczególności chemikaliów, które, jak wykazano, zakłócają normalną produkcję i funkcjonowanie hormonów, autorzy mocno podkreślili potrzebę komponentu skupiającego się na funkcji endokrynologicznej i ogólnym zdrowiu z ocenami zdrowia i jak to z kolei wpływa na środowisko.

Rola łożyska

Zdrowe łożysko to półprzepuszczalna błona, która tworzy barierę dla większości patogenów i niektórych substancji ksenobiotycznych . Jednak z założenia jest niedoskonałą barierą, ponieważ musi transportować substancje potrzebne do wzrostu i rozwoju. Transport łożyskowy może być biernej dyfuzji w przypadku mniejszych cząsteczek , które lipidów rozpuszczalne lub transport aktywny w odniesieniu do substancji, które mają większą i / lub elektrycznie naładowany . Niektóre toksyczne chemikalia mogą być aktywnie transportowane. Dawka substancji otrzymanej przez płód jest określona przez ilość substancji transportowane przez łożysko, a także szybkości metabolizmu i eliminacji substancji. Ponieważ płód ma niedojrzały metabolizm , nie jest w stanie bardzo skutecznie odtruwać substancji; a ponieważ łożysko odgrywa tak ważną rolę w wymianie substancji między matką a płodem, nie ulega wątpliwości, że wszelkie substancje toksyczne, na które narażona jest matka, są transportowane do płodu, gdzie mogą następnie wpływać na rozwój. W szczególności dwutlenek węgla, ołów, etanol (alkohol) i dym papierosowy to substancje, które mają duże prawdopodobieństwo przeniesienia przez łożysko.

Identyfikacja potencjalnych zagrożeń dla rozwoju płodu wymaga podstaw informacji naukowej. W 2004 r. Brent zaproponował zestaw kryteriów identyfikacji przyczyn wad wrodzonych, które mają również zastosowanie do ogólnej toksyczności rozwojowej . Kryteria te to:

  • Dobrze przeprowadzone badania epidemiologiczne konsekwentnie wykazują związek między poszczególnymi skutkami a narażeniem na substancję.
  • Trendy danych potwierdzają związek między zmieniającymi się poziomami narażenia a konkretnym efektem.
  • Badania na zwierzętach dostarczają dowodów na korelację między narażeniem na substancję a poszczególnymi skutkami.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura