Wydawnictwo Medyczne Borgis
Czytelnia Medyczna » Nowa Pediatria » 3/2008 » Czynniki neurotoksyczne w środowisku życia dzieci przyczyną zaburzeń rozwojowych w aspekcie autyzmu1)
- reklama -
Babuszka.pl
rosyjski online
z lektorem
Ski Spa - serwis narciarski Warszawa
- reklama -
© Borgis - Nowa Pediatria 3/2008, s. 50-57
*Joanna Kałużna-Czaplińska, Wioletta Grys, Jacek Rynkowski
Czynniki neurotoksyczne w środowisku życia dzieci przyczyną zaburzeń rozwojowych w aspekcie autyzmu1)
Neurotoxic factors in the child´s environment as a reason for developmental disorders in autism
Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Wydział Chemiczny Politechniki Łódzkiej
Dyrektor Instytutu: prof. dr hab. Jacek Rynkowski
Streszczenie
Autism is a developmental disorder, which is defined by behaviour and diagnosed by clinical history and observation, up to this time there are not any biomarkers. They are diagnosed on the basis of dysfunctions such as impaired social interaction, impaired communication and restricted and repetitive interests and activities. There are numerous theories as to the specific causes of autism, but they are as yet not proven. Autism is a complex metabolic disorder involving multiple organ systems, primarily the immunological, gastrointestinal and neurological systems. Autism appears within the first 3 years of life. The exact reason for the disease is not known, however, there are a lot of theories suggesting a connection between its ethiology and early damage to the part of brain responsible for cognitive functions. The influence of different environmental factors (neurotoxic substances) plays a significant role in each stage of life. Neurotoxic substances are the substances that adversely affect structural or functional components of the nervous system. The article presents the latest literature findings showing correlation between autism and neurotoxic factors, environmental stress, oxidative stress, psychosocial stress. The dependence between nervous and immune systems are also presented. The research on disorders in immune system and their correlation with neurological diseases initiated a new branch of science-neuroimmunology.
Słowa kluczowe: autism, neurotoxins, environment.
Reklama
Wstęp
Autyzm jest definiowany jako całościowe zaburzenie rozwojowe okresu wczesnodziecięcego, charakteryzujące się osłabieniem więzi społecznych, aberracjami komunikacji, takimi jak brak mowy lub upośledzenie jej rozwoju oraz ograniczonymi albo uporczywymi zachowaniami i zainteresowaniami, dotyczącymi szczególnie obiektów nieożywionych. Zaburzenie to jest problemem złożonym, składający się nań zespół objawów bywa różnorodny (1). Pierwsze objawy występują przed ukończeniem 3. roku życia, mogą być obecne już w okresie niemowlęcym (2). Szacuje się, że jedno dziecko na 166 cierpi na zaburzenia, należące do spektrum autystycznego, przy czym dotykają one znacznie częściej chłopców niż dziewczynki (3). Choć dokładna przyczyna choroby nie jest znana, wiele z istniejących teorii wiąże jej etiologię z wczesnymi uszkodzeniami neuropoznawczymi w mózgu. Badania bliźniąt, przeprowadzone w Wielkiej Brytanii potwierdzają, że autyzm ma składową dziedziczną, ale wskazują także na rolę czynników zewnętrznych. Gdyby przyczyną autyzmu były tylko geny, na tę chorobę zapadałoby każde z bliźniąt jednojajowych, mających ten sam komplet genów. Owe dane wskazują, iż muszą istnieć również inne, egzogenne czynniki, które modyfikują genetyczną predyspozycję do wystąpienia spektrum zaburzeń autystycznych. Autyzm jest obecnie rozważany jako zaburzenie wieloczynnikowe, będące wynikiem interakcji pomiędzy genami i środowiskiem (1). Czynniki środowiskowe, określane ogólnie jako cała gama pozagenetycznych wpływów, oddziaływują na zdrowie człowieka jeszcze przed zapłodnieniem, jak i przez całe życie, zarówno prenatalne jak i postnatalne (4).
Dlaczego rozwijający się organizm jest bardziej wrażliwy na tzw. ”stres środowiskowy”?
Dzieci są bardziej narażone na czynniki toksyczne niż dorośli. W przeliczeniu na masę ciała piją one więcej wody, spożywają więcej pokarmu oraz wdychają więcej powietrza. Szlaki metaboliczne płodów i niemowląt są niedojrzałe. Istnieją różnice we wchłanianiu, przemianie materii, detoksyfikacji i wydalaniu ksenobiotyków. W ich organizmach pewne związki toksyczne mogą ulegać przemianie do form aktywnych (4). Mechanizmy wydalania nerkowego są słabo rozwinięte u małych dzieci, co z równoczesnym niedorozwojem mechanizmów biotransformacji jest przyczyną ich dużej wrażliwości na zatrucia zarówno lekami, jak i substancjami występującymi w środowisku (5). Doświadczenia kliniczne pokazują, że rozwijający się mózg jest bardzo wrażliwym, docelowym miejscem narażenia na substancje chemiczne. Mózg w okresach: prenatalnym oraz wczesnym poporodowym jest w stanie szybkiego wzrostu, późniejsze upośledzenie funkcji poznawczych może być wynikiem nawet niewielkiego narażenia na środowiskowe czynniki toksyczne (6). Prenatalna ekspozycja na czynniki zewnętrzne zależy od etapu ciąży. Jeśli urazy nastąpią w ciągu pierwszego tygodnia po zapłodnieniu, mogą być jeszcze naprawione. Kolejny etap, trwający do ósmego tygodnia, jest okresem głównej organogenezy i jest on krytyczny dla teratogennych wpływów. Okres rozwoju płodu, zaczynający się od ósmego tygodnia po zapłodnieniu, jest związany z różnicowaniem się komórek ośrodkowego układu nerwowego. W rezultacie uszkodzenia następujące w tym czasie są związane m.in. z późniejszą ułomnością rozwojową, przy czym efekty zdrowotne mogą ujawnić się bezpośrednio przy urodzeniu lub później (istnieje luka czasowa między ekspozycją a efektem). Funkcjonalne dojrzewanie wielu organów następuje także w różnym wieku postnatalnym, np. wzrost komórek nerwowych jest zakończony w wieku ok. 2 lat, ale mielinizacja tkanek nerwowych, czyli tworzenie się otoczki zbudowanej z mieliny na włóknach nerwowych, nie jest osiągnięta do ok. 18. roku życia (4).
Stres oksydacyjny w autyzmie
Wzrasta liczba dowodów, że stres oksydacyjny odgrywa ważną rolę w rozwoju klinicznych objawów autyzmu. W prawidłowych warunkach wolne rodniki tlenowe są neutralizowane w obrębie komórek przez mechanizm obronny przeciwutleniaczy. Stres tlenowy jest wynikiem zachwiania równowagi dynamicznej w komórce, kiedy stężenia reaktywnych form tlenu przewyższają ilość antyoksydantów. Nadmiar wolnych rodników u autystyków jest przypisywany działaniu czynników egzogennych (2). Stężenia głównych białkowych antyutleniaczy w osoczu: transferyny (białko wiążące żelazo) i ceruloplazminy (białko wiążące miedź) maleją u dzieci autystycznych. Istnieje związek pomiędzy zredukowaną ilością tych protein, a brakiem lub zaburzeniami mowy, występującymi u chorych (7). Wyniki badań wskazują również na zmiany w aktywności enzymatycznych przeciwutleniaczy, takich jak katalaza, peroksydaza glutationowa i dysmutaza ponadtlenkowa. Dodatkowo u osób cierpiących na spektrum zaburzeń autystycznych stwierdza się niskie poziomy czynnika odtruwającego – glutationu, działającego w ustroju jako układ oksydoredukcyjny, chroniący grupy sulfhydrylowe (–SH) białek przed utlenieniem.
Mózg jest bardzo podatny na stres oksydacyjny, stanowi on ok. 2% masy ciała, ale zużywa ok. 20% metabolicznego tlenu. W związku ze zmniejszeniem produkcji glutationu przez neurony, organ ten ma ograniczoną zdolność do detoksyfikacji reaktywnych form tlenu. Dlatego też komórki nerwowe są pierwszymi komórkami atakowanymi przez wolne rodniki (2). Dowiedziono, iż zawartość utlenionego markera-pirolu karboksyetylu w mózgu dzieci autystycznych jest wyższa (8).
Reaktywne formy tlenu są bardzo toksyczne, ponieważ reagują z tłuszczami, białkami i kwasami nukleinowymi, przyczyniając się do śmierci komórki na drodze apoptozy lub nekrozy (2). Stres oksydacyjny w autyzmie jest badany na poziomie błony komórkowej, przez pomiar produktów utlenienia tłuszczów, czynników odtruwających (takich jak glutation) oraz innych przeciwutleniaczy, w tym również pochodzących z diety kwasu askorbinowego (wit. C), tokoferolu (wit. E) oraz karetonoidów, stanowiących obronę organizmu przeciwko reaktywnym formom tlenowym (9). Stopień utlenienia lipidów jest większy w osoczu dzieci autystycznych w porównaniu ze zdrowymi. Utlenianie tłuszczów jest reakcją łańcuchową między wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi, a wolnymi rodnikami tlenowymi, w jej wyniku produkowane są bardzo toksyczne dla komórki związki: nadtlenki lipidów i polimerowe węglowodory. Zawartość malonylodialdehydu (MDA), końcowego produktu utleniania wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, jest podwyższona w osoczu 87% autystycznych pacjentów (2).
Badania sugerują, że wczesna ekspozycja na stres środowiskowy może przyczyniać się do nadmiernej produkcji wolnych rodników, które powodują utlenianie wielkocząsteczkowych związków w komórkach, co jest równoznaczne z wystąpieniem obciążenia tlenowego organizmu, w konsekwencji czego ryzyko wystąpienia zaburzeń neurorozwojowych, takich jak autyzm, zwiększa się. Czynniki środowiskowe, szczególnie w przypadku uwarunkowanej genetycznie wrażliwości, przyczyniają się do stresu oksydacyjnego w autyzmie, który z kolei powoduje nieprawidłową odpowiedź układu nerwowego oraz sprzężonego z nim układu odpornościowego (2).
NEUROTOKSYNY PRZYCZYNĄ OBCIĄŻENIA TLENOWEGO ORGANIZMU
Neurotoksyny są określane jako substancje chemiczne, które działają zabójczo na neurony, ich źródłem bez wątpienia może być środowisko. Alternatywne metody leczenia pacjentów z neurodegeneracyjnymi zaburzeniami, takimi jak autyzm dziecięcy, polegające na metylacji i detoksyfikacji organizmu, wychodzą z założenia, że środowisko i inne zewnętrzne czynniki mogą być źródłem neurotoksycznych substancji (10). Takimi egzogennymi, działającymi letalnie na komórki nerwowe, prooksydantami związanymi ze stresem tlenowym i przypuszczalnie z etiologią autyzmu są: metale ciężkie, chemikalia i toksyny, zanieczyszczenia powietrza, niektóre leki, patogenne bakterie i wirusy (2).
Istnieje lista 201 przemysłowych czynników chemicznych, które są neurotoksyczne dla człowieka. Mogą one powodować autyzm, a także inne zaburzenia, takie jak deficyt uwagi, opóźnienie umysłowe i porażenie mózgowe. Chemikalia te zostały podzielone na 4 kategorie: metale i związki nieorganiczne (obejmujące swoim zasięgiem 25 pozycji), rozpuszczalniki organiczne (43 pozycje), inne substancje organiczne (93 pozycje), pestycydy (40 pozycji). Z tych 201 substancji 5 charakteryzuje się znaczną rozwojową neurotoksycznością dla ludzi. Są to: metylortęć, ołów, arsen, polichlorowane bifenyle i toluen (11).
Wydobycie rtęci jest największym źródłem zanieczyszczenia środowiska, wynosi bowiem 25 000-150 000 ton rocznie (12). Pomijając przemysł, sama medycyna jest niemałym źródłem emisji tego metalu. Chlorek rtęciowy jest używany przez lekarzy jako miejscowy środek odkażający, w stomatologii rtęć stosuje się do produkcji plomb amalgamatowych. Dichromian rtęci i timerosal zawierający 50% etylortęci, są powszechnie stosowane jako antyseptyki czy środki konserwujące w maściach, kroplach do oczu, sprayach do nosa i szczepionkach. Ponadto związki rtęci są zawarte w: proszkach na ząbkowanie, środkach moczopędnych i licznych lekach (13). Kilka lat temu Organizacja ds. Żywności i Leków (FDA) oraz Amerykańska Akademia Pediatryczna (AAP) podały do wiadomości, że typowe ilości rtęci podawane niemowlętom i dzieciom przez pierwsze 2 lata życia w postaci szczepień ochronnych przekroczyły zalecane normy bezpieczeństwa. Do dzisiaj timerosal usunięto z większości, ale nie ze wszystkich szczepionek dla dzieci (14). Znaczny procent rtęci, występującej w środowisku, jest konwertowany, zwykle z udziałem bakterii i pleśni, do metylortęci (15). Przyczyną toksyczności rtęci jest przede wszystkim jej zmetylowana pochodna, a nie rtęć metaliczna (16). Rtęć stanowi największe zagrożenie dla organizmów rozwijających się. Metal ten szczególnie u niedojrzałych ssaków łatwo pokonuje barierę krew-mózg (17). Zawartość metylortęci w krwinkach płodu ludzkiego może być nawet większa niż w krwinkach kobiet narażonych w okresie ciąży na ten związek. Istnieją doniesienia o występowaniu rtęci w mleku kobiet spożywających ryby z zawartością metylortęci lub chleb skażony fungicydami metylortęciowymi (18). Częstsze występowanie epidemiologicznych zatruć rtęcią zaczęto odnotowywać dopiero w okresie szerokiego zastosowania preparatów rtęciowych jako środków bakteriobójczych i grzybobójczych (od lat 50-tych XX w.) (19). W podobnym czasie po raz pierwszy wprowadzono pojęcie „autyzm dziecięcy” do terminologii medycznej. Objawami behawioralnymi zatrucia rtęcią są: zmiany nastroju, niepokój, bojaźliwość, drażliwość, napady agresji, histerie, brak aktywności, zachowania obsesyjno-kompulsywne oraz upośledzenie interakcji społecznych. Zaburzenia sensoryczne (wrażliwość na głośne dźwięki, wzmożone lub obniżone odczuwanie bólu) oraz zaburzenia ruchu to również objawy zatrucia rtęcią. Ponadto stwierdza się zaburzenia funkcjonowania neuroprzekaźników: dopaminy, serotoniny, acetylocholiny. Takie same nieprawidłowości spotyka się u dzieci z zespołem autyzmu. Wystawienie organizmu na działanie rtęci powoduje zniszczenia w systemie immunologicznym i zwiększoną podatność organizmu na działanie wirusów. U części chorych dzieci stwierdza się występowanie chronicznych infekcji wirusowych. Związki rtęci mogą także powodować zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu przewodu pokarmowego. Wiele dzieci autystycznych ma problemy ze strony układu pokarmowego, w tym trudności w trawieniu niektórych pokarmów (14). Badania prenatalne na szczurach pokazały, że narażenie rozwijającego się układu dopaminergicznego na działanie MeHg daje w rezultacie zmiany aktywności ruchowej samców, ale nie u samic szczurów, a jak wiadomo częstotliwość występowania autyzmu u chłopców jest znacznie większa niż u dziewczynek (20).
Człowiek zaczyna akumulować ołów w organizmie już podczas rozwoju prenatalnego. Toksyczność tego pierwiastka można w dużym stopniu tłumaczyć przez jego interferencje z układami enzymatycznymi. Ołów inaktywuje enzymy przez wiązanie grup – SH białka lub przez podstawianie jonów metali niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania. Z tego powodu wiele organów jest potencjalnie docelowym miejscem działania ołowiu. Wywiera on wpływ na syntezę hemoglobiny, układy: nerwowy, sercowo-naczyniowy, żółciowy, endokrynny i pokarmowy (21). Narażenie na działanie ołowiu może powodować zaburzenia rozwojowe, upośledzenie umysłowe, spowolnioną psychomotorykę, zmiany w zachowaniu, problemy szkolne oraz niski iloraz inteligencji u potomstwa (4). Dokonano oceny stanu neuropoznawczego 6-miesięcznych niemowląt, których matki były eksponowane na niskie stężenia ołowiu podczas ciąży. U dzieci tych zbadano wzrokową pamięć poznawczą (VRM), jej wynik był odwrotnie sprzężony ze stężeniami ołowiu we krwi pępowinowej (21). Udowodniono, że ołów oddziaływuje na neuroprzekaźniki monoaminowe. Wczesnorozwojowa ekspozycja powoduje redukcję ilości serotoniny (5-HT) oraz jej metabolitu – kwasu 5-hydroksyindolooctowego (5-HIAA) w prążkowiu i pniu mózgu oraz 5-HIAA w korze czołowej. Narażenie na ten metal powoduje także śmierć rozwijających się neuronów dopaminowych i w zależności od dawki wywiera różny wpływ na pozakomórkowy poziom dopaminy. Ekspozycja na wysokie dawki daje w efekcie spadek synaptosomalnej dopaminy, natomiast na niskie powoduje znaczny jej wzrost (22).
Głównymi źródłami zanieczyszczeń powietrza i gleby związkami arsenu jest przemysł wydobywczy węgla kamiennego i paliw płynnych oraz górnictwo i hutnictwo metali nieżelaznych. Największe ilości arsenu w całodziennej racji pokarmowej pochodzą z wody pitnej. W krajach, w których jako wody pitnej używa się wód gruntowych zawartość arsenu ponad stukrotnie przekracza zawartość dopuszczalną ustaloną przez ekspertów Światowej Organizacji Zdrowia (23). Ogólnie, trójwartościowe związki arsenu są bardziej toksyczne niż pięciowartościowe, a zmetylowane trójwartościowe związki arsenu są bardziej szkodliwe niż nieorganiczne (24). Obie: pięciowartościowe i trójwartościowe formy tego pierwiastka szybko i selektywnie przenikają barierę łożyska, a następnie akumulują się w tkance nabłonkowej płodu podczas okresu wczesnej ciąży (25). Arseniny są bardziej niebezpieczne dla organizmu, ponieważ wiążą się z grupami tiolowymi, upośledzając funkcje wielu białek. Związki arsenu (III) powodują także zaburzenia w utlenianiu, np. pirogronianu, alfa-ketoglutaranu i glutaminianu (26). Mechanizm działania toksycznego arsenu na poziomie molekularnym jest złożony, produkowane są reaktywne formy tlenu oraz zmianie ulegają aktywności kluczowych enzymów (25). Przeprowadzone badania morfologiczne i morfometryczne wykazały deformację strukturalną komórek Purkinjego móżdżku szczurów, eksponowanych na arsenian (III) sodu podczas okresu szybkiego wzrostu mózgu. Móżdżek jest obszarem krytycznym dla rozwoju zdolności motorycznych oraz koordynacji ruchowej (27). Zatrucia związkami arsenu przejawiają się również zredukowaną prędkością przewodnictwa nerwowego, typową dla aksonalnej degeneracji, jednak mechanizm działania tej neurotoksyczności jest słabo rozumiany (28).
Ponad 90% polichlorowanych bifenyli (PCB) znajdowanych u ludzi pochodzi z codziennej diety (11). Występują one głównie w kamieniu kotłowym, rybach i skorupiakach (4). Związki te nie ulegają biodegradacji, akumulują się w łańcuchu pokarmowym i trafiają do biosystemu człowieka, czego rezultatem są ich podniesione poziomy w tkankach, a także w mleku karmiących matek (11). Nawet niskie dawki polichlorowanych bifenyli zwiększają ryzyko wystąpienia upośledzeń neurorozwojowych (4). Prenatalna ekspozycja na PCB jest związana ze zmianami behawioralnymi i zubożeniem funkcji poznawczych u dzieci w wieku przedszkolnym. Wpływ ten jest mniejszy w grupie nie karmionych piersią (29). Polichlorowane bifenyle i ich metabolity hydroksy-polichlorowane bifenyle(OH-PCB) mają budowę podobną do hormonów tarczycy (TH), takich jak tyroksyna i trijodotyronina. Hormony te są niezbędne dla rozwoju neuronów. Niektóre PCB i OH-PCB mogą oddziaływać z receptorem hormonu tarczycy, zmieniając ekspresję genów. Niedobór hormonów tarczycy podczas okresu okołoporodowego powoduje kretynizm u dzieci z towarzyszącymi deficytami poznawczymi oraz upośledzeniem umysłowym (30). Stwierdzono zwiększoną występowalność choroby niedoczynności tarczycy u matek dzieci ze spektrum zaburzeń autystycznych (31). Reasumując, ekspozycja na PCB i OH-PCB może powodować niektóre zaburzenia rozwojowe mózgu: trudności w uczeniu, zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi oraz autyzm (30).
Ekspozycja na toluen powoduje zaburzenia ośrodkowego układu nerwowego. Największym źródłem emisji do powietrza jest użycie tego rozpuszczalnika jako składnika benzyny. Toluen znajduje także zastosowanie w gospodarstwie domowym, jest obecny w farbach, rozcieńczalnikach, kosmetykach, gumie, druku, klejach oraz w dymie tytoniowym. Toluen, w formie bez ładunku, jest przenoszony z wody do powietrza, jako że ma on ograniczoną rozpuszczalność w wodzie. Następstwami narażenia na wysokie dawki toluenu są: upośledzenie procesów poznawczych, zaburzenia osobowości, obumieranie mózgu, zaburzenia wzrokowo-ruchowe, dreszcze, ataksja (bezład), hypoksja (niedotlenienie narządów i tkanek), prostracja (zobojętnienie, stan całkowitego załamania) oraz zmiany w syntezie neuroprzekaźników katecholaminowych w różnych obszarach mózgu. Zaburzenia neurologiczne są często trwałe, w przypadku nawet jednorazowych zatruć. Wiedza na temat metabolizmu toluenu u dzieci jest jednak niedostateczna (32).
Ftalany są używane jako tzw. „zmiękczacze” w plastikach z polichlorku winylu (PVC). Plastyfikatory te nie są chemicznie związane z polichlorkiem winylu, mogą być z niego wymywane i przedostawać się do powietrza i artykułów spożywczych. Związki te zawarte są w wielu produktach konsumenckich, włącznie z materiałami budowlanymi, urządzeniami gospodarstwa domowego, opakowaniami żywnościowymi i środkami czyszczącymi. Ftalany stosuje się również do produkcji miękkich polimerowych zabawek (33). Test przeprowadzony przez „Świat Konsumenta” wykazał, iż związki z tej grupy były obecne w 10-ciu na 15 przebadanych wózków dziecięcych różnych marek. Te szkodliwe chemikalia zostały wykryte w elementach często dotykanych i lizanych przez dzieci, takich jak: uchwyty, barierki ochronne i tapicerki wózków (34). Ftalany wchodzą w skład suplementów diety i leków, np. ftalan DBP jest obecny w otoczce lekarstw (33). Żywice ftalanowe szczególnie stanowią zagrożenie dla dzieci poddawanych przewlekłej hospitalizacji, ponieważ powszechnie stosowane produkty medyczne, takich jak akcesoria do odżywiania, infuzyjne zestawy rurowe, cewniki, rury wewnątrztchawicze oraz maseczki tlenowe, zawierają wagowo od 17 do 41% ftalanów (35). Związki te zaburzają cykl życiowy komórek i przez to są szczególnie niebezpieczne dla dzieci, efekty ekspozycji to m.in.: zahamowanie wzrostu, niska masa urodzeniowa, zaburzenia funkcji jelit, uszkodzenia nerek (33).
Niemowlęta i małe dzieci są szczególnie narażone na pestycydy pochodzące ze środowiska domowego, ponieważ dużo czasu spędzają w mieszkaniach. Chlorpyrifos, będący związkiem fosforoorganicznym, jest jednym z najważniejszych pestycydów wykrywanych w amerykańskich domach. Wysokie dawki tej substancji powodują inhibicję enzymów acetylocholinosterazowych w układzie nerwowym, powodując spektrum objawów cholinergicznych (4). Przekaźnictwo cholinergiczne budzi zainteresowanie psychiatrów ze względu na udział acetylocholiny w neurofizjologicznych uwarunkowaniach procesów poznawczych. Dla przykładu zaburzenia w zakresie przekaźnictwa cholinergicznego stwierdza się u dzieci autystycznych (36). Poza chlorpyrifosem istnieją inne powszechnie używane „domowe pestycydy”, które również znalazły się na liście 201 neurotoksycznych dla człowieka substancji, są nimi: chlordan, dieldrin, diazinon i dichlorfos (11). Ponadto organiczne chlorowane pestycydy wykazują w większości właściwości ksenoestrogenów – łącząc się z receptorami estrogenowymi naśladują działanie naturalnych hormonów, a tym samym mogą szkodliwie działać na zdrowie człowieka. Takimi ksenoestrogenami są np. środek owadobójczy dichlorodifenylotrichloroetan (DDT) i endosulfan o działaniu roztoczobójczym (37).
Neurotoksyny występujące w pokarmach
Substancje zawarte w niektórych pokarmach mogą być neurotoksyczne dla człowieka. Kwas propionowy (PPA) jest krótkołańcuchowym kwasem tłuszczowym, będącym produktem końcowym metabolizmu bakterii jelitowych. W przemyśle spożywczym jest powszechnym konserwantem dodawanym do żywności. Rodzice autystycznych dzieci zauważali, że objawy choroby zaostrzały się, kiedy ich pociechy przyjmowały pokarmy, takich jak chleb z rafinowanej mąki pszennej oraz produkty mleczne, zawierające duże ilości kwasu propionowego jako konserwantu. PPA, który gromadzi się w większości w jelitach, łatwo pokonuje barierę jelito-krew i krew-mózg, i może powodować zmiany w ośrodkowym układzie nerwowym. Tutaj przenika błony komórkowe i akumuluje się w obrębie neuronów, powodując wewnątrzkomórkowe zakwaszenie, będące przyczyną zaburzeń w uwalnianiu neuroprzekaźników. Szczury, którym wstrzyknięto kwas propionowy do komory mózgu, wykazywały upośledzenie zachowań społecznych, przypominające symptomy spektrum zaburzeń autystycznych u ludzi (3). Biochemiczna analiza mózgu zwierząt wskazywała na obecność markerów stresu oksydacyjnego-utlenionych tłuszczów i karbonylowanych białek oraz spadek stężenia glutationu, będącego czynnikiem odtruwającym organizm z toksyn (38).
Zagrożeniem dla zdrowia dzieci są także substancje toksyczne, naturalnie występujące w niektórych pokarmach. Największe niebezpieczeństwo stanowią tutaj biotoksyny morskie. Fitotoksyny, wytwarzane przez wykwity niektórych gatunków glonów, a następnie kumulowane w wielu organizmach morskich, nie są dla nich szkodliwe, natomiast ich konsumpcja przez człowieka może doprowadzić do powstania szeregu chorób (39). Zawarte w skorupiakach, rybach i owocach morza niepożądane substancje nie są inaktywowane w trakcie obróbki kulinarnej, takiej jak gotowanie czy pieczenie. Można wyróżnić następujące zatrucia na tle spożywania biotoksyn morskich: neurotoksyczne, paralityczne i amnestyczne. Najbardziej znane i zarazem niebezpiecze są: saksytoksyna (STX), brewetoksyny (BTX), ciguatoksyna (CTX) i kwas domoikowy (DA). STX powoduje blokowanie przepływu jonów sodu w kanałach błonowych, mających istotne znaczenie w przekazywaniu impulsów nerwowych, powoduje zaburzenia ruchowe i objawy ze strony układu pokarmowego. Zatrucie ciguatoksyną wywołuje nadmierną przepuszczalność błony cytoplazmatycznej dla jonów sodu, efektem czego jest zachwianie homeostazy komórkowej i upośledzenie funkcji neuronów. Kwas domoikowy powoduje szeroki zakres objawów neurologicznych, brewetoksyny zaburzają funkcję układu nerwowego i pokarmowego (40).
Ekspozycja na leki, używki i inne substancje psychoaktywne
Chociaż etiologia autyzmu jest przedmiotem wielu dyskusji, zostało udowodnione, że prenatalna ekspozycja na leki, takie jak talidomid i kwas walproinowy, przyczynia się do rozwoju autyzmu (41). Inni autorzy dopisują do tej grupy środków farmaceutycznych również kwas retinowy (2). Badania donoszą, że narażenie na talidomid o działaniu przeciwwymiotnym i kwas walproinowy o właściwościach przeciwdrgawkowych we wczesnym okresie rozwoju embrionalnego (pierwsze 3 miesiące) powoduje wzrost przypadków autyzmu u ludzi. W mózgu i krwi szczurów, którym podano te teratogeny prenatalnie, stwierdzono podniesiony poziom neurotransmiterów monoaminowych. U zwierząt tych zwiększył się poziom dopaminy w korze czołowej oraz serotoniny w hipokampie. Nieprawidłowości takie często występują w mózgu autystycznych pacjentów (42). Choć retinoidy odgrywają krytyczną rolę w prawidłowym rozwoju przez stymulację odpowiednich genów, ich nadmiar jest wysoce teratogenny. Związki te są używane w medycynie do leczenia chorób oczu, skóry i niektórych odmian nowotworów. Kwas retinowy jest biologicznie aktywnym metabolitem retinoidów. Podany przedporodowo wywiera długotrwały wpływ na rozwój neurobehawioralny. Zwierzęta doświadczalne, które eksponowano na działanie kwasu retinowego prenatalnie, przejawiają zwiększony poziom aktywności psychoruchowej (43). Wysokie dawki kwasu retinowego powodują anomalie ośrodkowego układu nerwowego, brak lub niewielkie pofałdowanie mózgu, pomniejszenie przodomózgowia i móżdżku. Udowodniono, że podanie tego związku przed neurulacją-procesem przebiegającym podczas rozwoju zarodkowego, polegającym na wyodrębnianiu się komórek, które będą zawiązkiem układu nerwowego, jest bardziej teratogenne niż podanie go po neurulacji (44).
Przedporodowe narażenie na działanie używek czy nielegalnych substancji psychoaktywnych ma także niepomijalny wpływ na późniejszy rozwój neurobehawioralny dziecka. Prenatalna ekspozycja na kokainę może powodować: niedotlenienie narządów i tkanek, zaburzenia wzrokowo-słuchowe, nieprawidłowości dróg moczowych, anomalie twarzowo-czaszkowe, brak aktywności, obniżenie zdolności współdziałania oraz zaburzenia snu (43). Kolejnym czynnikiem neurotoksycznym jest tutaj alkohol etylowy. Nadużywanie alkoholu przez ciężarne kobiety powoduje upośledzenie umysłowe potomstwa (4). Również paleniu tytoniu podczas ciąży przypisywane jest występowanie behawioralnych nieprawidłowości u dzieci, takich jak: deficyt uwagi, nadmierna ruchliwość czy opóźnienie w czytaniu i pisaniu. Jak pokazują badania, prenatalna ekspozycja na nikotynę wywiera niepomijalny wpływ na ośrodkowy układ dopaminergiczny (45). Ponadto nie należy zapominać, że składnikiem dymu tytoniowego jest neurotoksyczny toluen (32).
Stres psychospołeczny
Czynnikiem zewnętrznym, który może powodować ryzyko wystąpienia zaburzeń rozwojowych dziecka, takich jak autyzm, jest także silny stres emocjonalny u kobiet w ciąży. Dowiedziono, że stres psychospołeczny u ciężarnych przyczynia się do wzrostu stężenia testosteronu w organizmie płodu. Istnieją doniesienia literaturowe, iż zaburzenia autystyczne mogą być wynikiem prenatalnej ekspozycji na wysokie stężenia tego hormonu podczas krytycznego okresu ciąży. Podniesione poziomy testosteronu u płodu są dodatnio skorelowane z symptomami autyzmu i ujemnie sprzężone z rozwojem społecznym i empatią. Uczeni twierdzą, że powodem autyzmu, który przeważnie dotyka chłopców, jest skrajnie męska „płeć” mózgu. Charakterystyczne zachowania autystyków, takie jak uporczywe powtarzanie pewnych czynności, brak empatii w stosunku do otoczenia są cechami ekstremalnie męskiego mózgu. Czynnikiem, który popycha mózg do wejścia na ścieżkę autyzmu mogą być męskie hormony. Testosteron wpływa zarówno na funkcjonowanie mózgu, jak i jego budowę. Pod wpływem jego działania komórki nerwowe mogą np. wejść na ścieżkę zaprogramowanej śmierci (apoptozy) czy tworzyć nowe połączenia z innymi neuronami. W szczególności chłopcy są poddawani ogromnej dawce testosteronu podczas okresu płodowego, dodatkowe podniesienie poziomu tego adrogenu w wyniku silnego stresu emocjonalnego ciężarnych kobiet, może być przyczyną późniejszych zaburzeń neurorozwojowych (46).
Czynniki szkodliwe a neuroimmunologia
Istnieje wzajemna zależność pomiędzy układem nerwowym a odpornościowym, badania nad zaburzeniami funkcjonowania układu odpornościowego obserwowane w przebiegu chorób neurologicznych dały początek nowej gałęzi nauki – neuroimmunologii (47). Ponieważ oba układy są ze sobą ściśle powiązane, rozpatruje się wpływ zewnętrznych czynników szkodliwych na rozregulowanie połączeń neuroimmunologicznych, a nie na każdy układ odpornościowy i nerwowy z osobna, wyłonił się wręcz obszar wiedzy zwany neuroimmunotoksykologią (22). Istnieją sugestie, że neuroprzekaźniki katecholaminowe (szczególnie dopamina) odgrywają kluczową rolę w regulacji odpowiedzi odpornościowej organizmu. Nie jest jednak do końca wyjaśnione, w jaki sposób dopamina wpływa na funkcjonowanie układu immunologicznego (47).
Część badaczy uważa, że wywołana wirusami autoimmunizacja (nieprawidłowa reakcja układu odpornościowego, polegająca na niszczeniu własnych komórek i tkanek) może być przyczyną autyzmu (48). Narażenie na czynniki infekcyjne, takich jak: wirus różyczki, odry, świnki, opryszczki, Borna i cytomegalii może odgrywać rolę w rozwoju tej choroby (2). Dla przykładu zainfekowanie szczurów doświadczalnych wirusem choroby Borna stosuje się w celu uzyskania zwierzęcego modelu autyzmu i innych neurologicznych zaburzeń rozwojowych (49). Badania serologiczne wskazują na znacząco wyższy poziom przeciwciał odry u dzieci autystycznych, który może być konsekwencją błędnej odpowiedzi immunologicznej na szczepionkę (48). Społeczny niepokój wywołała publikacja o grupie dzieci z Wielkiej Brytanii z objawami regresywnego autyzmu po otrzymaniu szczepienia NMR (przeciwko odrze, śwince i różyczce). Autorzy przedstawili teorię, jak NMR powoduje autyzm: szczepienie przyczynia się do zapalenia jelita, nieżyt ten powoduje, że jelita stają się przepuszczalne dla peptydów – niestrawionych do końca białek w postaci krótkich odcinków aminokwasów (50). Mówi się, że osoby z autyzmem cierpią na tzw. zespół cieknącego jelita. Jelitowe peptydy, pochodzące np. z nieprawidłowego rozkładu kazeiny i glutenu, powodują rozregulowanie endogennego układu opioidowego i jednocześnie zaburzenie prawidłowego rozwoju mózgu, jako że część peptydów przechodzi do mózgu (51). Peptydy opioidowe mają znaczenie w patogenezie autyzmu. Podwyższone stężenia tych związków występują w płynie mózgowo-rdzeniowym zwłaszcza tych dzieci, które odczuwają ból słabiej oraz z częstszymi epizodami samookaleczeń i innych zachowań autodestrukcyjnych (36).
Istnieją doniesienia, że bakterie jelitowe, szczególnie z rodzaju Clostridium, odgrywają rolę w pewnych przypadkach autyzmu. Niektóre gatunki klostridiów wytwarzają neurotoksyny, które mogą być bezpośrednią lub pośrednią przyczyną tej choroby. Zarodniki tych bakterii odznaczają się dużą odpornością na powszechnie stosowane środki przeciwbakteryjne i bakteriobójcze. Infekcja dotyczy dzieci, u których nastąpiła immunosupresja, czyli hamowanie wytwarzania przeciwciał i komórek odpornościowych przez różne czynniki, zwane supresorami. Immunosupresja może mieć podłoże genetyczne, może być również spowodowana kontaktem z pewnymi chemikaliami lub innymi czynnikami środowiskowymi (52).
Wnioski
Jak podaje „Environmental Impact Assessment Review” przeglądowe badania epidemiologiczne środowiska i zdrowia w samych tylko krajach Europy Wschodniej i Środkowej zidentyfikowały więcej niż 100 miejsc, gdzie udokumentowano ścisły związek pomiędzy ekspozycją na toksyczne zanieczyszczenia środowiska, a chorobami, wśród których obok nowotworów i chorób układu oddechowego wymienia się zaburzenia rozwojowe u dzieci (53). Wiedza na temat wpływu środowiska na zdrowie dzieci wzrosła ogromnie, jednakże wiedza pediatrów z zakresu medycyny środowiska jest ograniczona, dla przykładu badania przeprowadzone w Niemczech szacują, że na 10 000 lekarzy tylko 100 posiada odpowiednie przygotowanie w tym kierunku (54). Autyzm może być leczony farmakologicznie i behawioralnie, ale na dzień dzisiejszy nie jest wyleczalny. Wczesna diagnoza i działanie są potrzebne, aby zapewnić jak najlepszy rozwój dziecka, w przeciwnym razie w przyszłości funkcjonuje ono tak, jak człowiek upośledzony umysłowo. Nie wykryto żadnego czynnika, który byłby specyficzny dla autyzmu, ani takiego, który występowałby zawsze w okresie prenatalnym, okołoporodowym lub wczesnym postnatalnym. Faktem jest, iż na przestrzeni ostatnich kilku dziesięcioleci drastycznie wzrosła liczba dzieci, u których zdiagnozowano autyzm. Należy więc zastanowić się, na ile to zaburzenie neurologiczne może być skorelowane z postępem cywilizacji i zwiększającym się rokrocznie stopniem zanieczyszczenia środowiska.

1) Grant „Badania chromatograficzne we wczesnej diagnozie zaburzeń rozwojowych u dzieci” Nr NN 204 31 62 34 MNiSW. Kierownik grantu dr Joanna Kałużna-Czaplińska.
Reklama
Piśmiennictwo
1. Rodier PM: Początki autyzmu. Świat Nauki 2000; 5: 50-7. 2. Chauhan A, Chauhan V: Oxidative stress in autism. Pathophysiology 2006; 13: 171-81. 3. Shultz SR et al.: Intracerebroventricular injection of propionic acid, an enteric bacterial metabolic end-produkt, impairs social behavior in the rat: Implications for an animal model of autism. Neuropharmacology 2008; 54: 901-11. 4. Berkowitz GS et al.: The rationale for a national prospective cohort study of environmental exposure and childhood development. Environ Res Section A 2001; 85: 59-68. 5. Piotrowski JK: Podstawy toksykologii. Warszawa: WNT; 2006. s. 85. 6. Winneke G: Appraisal of neurobehavioral methods in environmental health research: The developing brain as a target for neurotoxic chemicals. Int J Hyg Environ Health 2007; 210: 601-9. 7. Chauhan A et al.: Oxidative stress in autism: Increased lipid peroxidation and reduced serum levels of ceruloplasmin and transferrin-the antioxidant protein. Life Sciences 2004; 75: 2539-49. 8. McGinnis WR: Could oxidative stress from psychosocial stress affect neurodevelopment in autism? J Autism Dev Disord 2007; 37: 993-4. 9. Zoroglu SS et al.: Increased oxidative stress and altered activities of erythrocyte free radical scavenging enzymes in autism. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci 2004; 254: 143-7. 10. Neuro Science: Autism and neurotoxins. www.neuroscienceinc.com. 11. Grandjean P, Landrigan PJ: Developmental neurotoxicity of industrial chemicals. Lancet 2006; 368: 2167-78. 12. Seńczuk W: Toksykologia. Warszawa: PZWL; 1990. s. 499. 13. Stier PA, Gordon RA: Psychiatric aspects of mercury poisoning. Medical Update for Psychiatrists 1998; 3: 144-7. 14. Bernard S et al.: Autism: a novel form of mercury poisoning. Med Hypotheses 2001; 56: 462-71. 15. Siemiński M: Środowiskowe zagrożenia zdrowia. Warszawa: PWN; 2007. s. 354. 16. Namieśnik J, Łukasiak J, Jamrógiewicz Z: Pobieranie próbek środowiskowych do analizy. Warszawa: PWN; 1995. s. 21. 17. Durczok A et al.: Effect of organic mercury exposure during early stage of ontogenic development on the central dopaminergic system in adult rats. Pol J Environ Stud 2002; 11: 307-14. 18. Rejmer P: Podstawy ekotoksykologii. Lublin: Ekoinżynieria; 1997. s. 145. 19. Kabata-Pendias A, Pendias H: Pierwiastki śladowe w środowisku biologicznym. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne; 1979. s. 143-144. 20. Castololi AF et al.: Neurotoxicity and molecular effects of methylomercury. Brain Res Bull 2001; 55: 197-203. 21. Jedrychowski W et al.: Prenatal low-level lead exposure and developmental delay of infants at age 6 months (Krakow inner city study). Inter J of Hyg and Environ Health 2008; 211: 345-51. 22. Pabello NG, Lawrence DA: Neuroimmunotoxicology: Modulation of neuroimmune networks by toxicants. Clin Neurosci Res 2006; 6: 69-85. 23. Łożna K, Biernat J: Występowanie arsenu w środowisku i żywności. Rocz Państw Zakł Hig 2008; 59: 19-31. 24. Liu Z et al.: Mammalian glucose permease GLUT1 facilitates transport of arsenic trioxide and methylarsonous acid. Biochem Biophys Res Commun 2006; 351: 424-30. 25. Namgung U, Xia Z: Arsenic induces apoptosis in rat cerebellar neurons via activation of JNK3 and p38 MAP kinases. Toxicol Appl Pharmacol 2001; 174: 130-8. 26. Drewniak Ł, Skłodowska A: Rola bakterii w biogeochemicznym cyklu arsenu. Post Mikrobiol 2007; 46: 275-85. 27. Dhar P, Mohari N, Mehra RD: Preliminary morphological and morphometric study of rat cerebellum following sodium arsenite exposure during rapid brain growth (RGB) period. Toxicology 2007; 234: 10-20. 28. Vahidnia A et al.: Mechanism arsenic-induced neurotoxicity may be explained through cleavage of p35 to p25 by calpain. Toxicology in Vitro 2008; 22: 682-7. 29. Vermeir G et al.: Neurobehavioural investigations in adolescents exposed to environmental pollutants. Environ Toxicol Pharmacol 2005; 19: 707-13. 30. Kimura-Kuroda J, Nagata I, Kuroda Y: Disrupting effects of hydroxy-polychlorinated biphenyl (PCB) congeners on neuronal development of cerebellar Purkinje cells: A possible causal factor for developmental brain disorders? Chemosphere 2007; 67: 412-20. 31. Molloy CA et al.: Familial Autoimmune Thyroid Disease as a Risk Factor for Regression in Children with Autism Spectrum Disorder: A CPEA Study. J Autism Dev Disord 2006; 36: 317-24. 32. Greenberg MM: The central nervous system and exposure to toluene: a risk characterization. Environ Res 1997; 72: 1-7. 33. Heudorf U, Mersch-Sundermann V, Angerer J: Phthalates: Toxicology and exposure. Inter J of Hyg and Environ Health 2007; 210: 623-34. 34. Redakcja Świat Konsumenta. Ryzykowna jazda. Świat Konsumenta 2006; 59: www.swiatkonsumenta.pl. 35. Koton-Czarnecka M: Niektóre produkty medyczne zawierają toksyczne ftalany. Puls Medycyny 2004; 90: www.pulsmedycyny.com.pl. 36. Wierzbiński P et al.: Zaburzenia ośrodkowej neurotransmisji w przebiegu autyzmu dziecięcego. Postępy Psychiatr Neurol 2005; 14: 57-63. 37. Fernandez MF et al.: Biomonitoring of environmental estrogens in human tissues. Inter J Hyg Environ Health 2007; 210: 429-32. 38. MacFabe DF et al.: Neurobiological effects of intraventricular propionic acid in rats: possible role of short chain fatty acids on the pathogenesis and characteristics of autism spectrum disorders. Behav Brain Res 2007; 176: 149-69. 39. Costa LG, Guizzetti M, Vitalone A: Diet-brain connections: role of neurotoxicants. Environ Toxicol Pharmacol 2005; 19: 395-400. 40. Osek J, Wieczorek K, Tatarczuk M: Morskie biotoksyny- potencjalne zagrożenie zdrowia człowieka. Medycyna Wet 2006; 62: 370-3. 41. Nakasato A et al.: Swim stress exaggerates the hyperactive mesocortical dopamine system in a rodent model of autism. Brain Res 2008; 1193: 128-35. 42. Narita N et al.: Increased monoamine concentration in the brain and blood of fetal thalidomide-and valproic acid- exposed rat: putative animal models for autism. Pediatr Res 2002; 52: 576-9. 43. Church MW, Tilak JP: Differential effects of prenatal cocaine and retinoic acid on activity level throughout day and night. Pharmacol Biochem Behav 1996; 55: 595-605. 44. Colakoglu N, Kukner A: Teratogenicity of retinoic acid and its effects on TGF-b2 expression in the developing cerebral cortex of the rat. J Mol Histol 2004; 35: 823-7. 45. Muneoka K et al.: Prenatal nicotine exposure affects the development of the central serotonergic system as well as dopaminergic system in rat offspring involvement of route of drug administrations. Dev Brain Res 1997; 102: 117-26. 46. Kinney DK et al.: Prenatal stress and risk for autism. Neurosci Biobehav Rev 2008; 32: 1519-32. 47. Bałkowiec-Iskra EZ, Kurkowska-Jastrzębska I: Wzajemne oddziaływania układów odpornościowego i dopaminergicznego. Farmakoter Psych Neurol 2005; 1: 51-9. 48. Singh VK, Jensen RL: Elevated levels of measles antibodies in children with autism. Pediatr Neurol 2003; 28: 292-4. 49. Pearce BD: Modeling the role of infections in the etiology of mental illness. Clinical Neurosci Res 2003; 3: 271-82. 50. Offit PA, Coffin SE: Communicating science to the public: MMR vaccine and autism. Vaccine 2003; 22: 1-6. 51. Brudnak MA: Application of genomeceuticals to the molecular and immunological aspects of autism. Med Hypotheses 2001; 57: 186-91. 52. Finegold SM: Therapy and epidemiology of autism-clostridial spores as key elements. Med Hypotheses 2008; 70: 508-11. 53. Hancock T: Health and sustainability in the urban environment. Environ Impact Assess Rev 1996; 16: 259-77. 54. Boese-O´Reily S: Continuous medical education (CME): Do we need CME for paediatric environmental medicine in Europe? Inter J Hyg Environ Health 2007; 210: 531-4.
otrzymano: 2008-09-26
zaakceptowano do druku: 2008-10-10

Adres do korespondencji:
*Joanna Kałużna-Czaplińska
Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej
Wydział Chemiczny Politechniki Łódzkiej,
ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź
tel.: (0-42) 631-31-10
e-mail: jkaluzna@p.lodz.pl

Nowa Pediatria 3/2008
Strona internetowa czasopisma Nowa Pediatria

Zamów prenumeratę

Serdecznie zapraszamy do
prenumeraty naszego czasopisma.

Biuletyn Telegram*

W celu uzyskania najnowszych informacji ze świata medycyny oraz krajowych i zagranicznych konferencji warto zalogować się w naszym
Biuletynie Telegram – bezpłatnym newsletterze.*
*Biuletyn Telegram to bezpłatny newsletter, adresowany do lekarzy, farmaceutów i innych pracowników służby zdrowia oraz studentów uniwersytetów medycznych.
- reklama -

Strona główna | Reklama | Kontakt
Wszelkie prawa zastrzeżone © 1990-2017 Wydawnictwo Medyczne Borgis Sp. z o.o.
Chcesz być na bieżąco? Polub nas na Facebooku: strona Wydawnictwa na Facebooku
polityka cookies