Paulina Skorek, Paweł Glibowski, Emilia Błaszczak
WPŁYW FTALANÓW I BISFENOLU A NA ZDROWIE CZŁOWIEKA
Katedra Biotechnologii, Mikrobiologii i Żywienia Człowieka Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie
Kierownik: prof. dr hab. Z. Targoński
Hasła kluczowe: migracja, bisfenol A, ftalany, astma, mózg, dzieci, choroby ser-cowo-naczyniowe.
Key words: migration, bisphenol A, phthalates, asthma, brain, children, cardiova-scular diseases.
Podejmując decyzję o zakupie danego produktu konsumenci niejednokrotnie kie-rują się wyglądem opakowania. Producenci prześcigają się w tworzeniu funkcjo-nalnych opakowań mogących zapewnić lepszy zbyt. Powstaje pytanie, co skrywa się pod kolorowymi nadrukami i czy materiał z którego wykonano opakowanie na pewno jest bezpieczny? Nazwa tworzywa sztuczne odnosi się do polimerów, które w trakcie produkcji zostały zmodyfi kowane poprzez dodatek do nich substancji pomocniczych. To właśnie te dodatki w głównej mierze podejrzewa się o powodo-wanie różnych chorób. Fakt, że drobne cząstki materiału opakowaniowego mogą przenikać do żywności zmusza świat naukowy do dogłębnego zbadania w jaki spo-sób może to oddziaływać na zdrowie człowieka. Nie wszystkie opakowania speł-niają odpowiednie standardy, dlatego te, które podejrzewa się o negatywny wpływ na zdrowie konsumenta są wycofywane. Związki takie jak bisfenol A (BPA) (ryc. 1) oraz ftalany (ryc. 2) mogą sprzyjać rozwojowi chorób wśród ludzi. W ostatnim czasie w Polsce ukazały się dwie prace przeglądowe dotyczące omawianego te-matu. W pracy przeglądowej Koniecznej i współpr. (1) przedstawiono negatywne skutki dla zdrowia jakie niesie za sobą ekspozycja na bisfenol A. Stwierdzono, że BPA może odgrywać rolę w patogenezie nowotworów hormonozależnych tj. raka prostaty i raka piersi, schorzeń metabolicznych m.in. zespołu wielotorbielowatych jajników (PCOS), problemów z płodnością zarówno wśród kobiet jak i mężczyzn oraz przedwczesnym dojrzewaniem. W publikacji z 2017 r. dotyczącej m.in. bis-fenolu A i ftalanów, Kulik-Kupka i współpr.(2) także udowodnili ich negatywny wpływ na płodność i dojrzewanie, ale również na powstawanie otyłości i ryzyko zachorowania na cukrzycę typu II (2).
Celem pracy przeglądowej było wyjaśnienie w jaki sposób substancje toksyczne z tworzyw sztucznych migrują do żywności oraz przedstawienie dowodów doty-czących wpływu bisfenolu A i ftalanów na zaburzenia pracy mózgu, negatywnego oddziaływania na dzieci, na rozwój astmy oraz chorób sercowo-naczyniowych.
Migracja substancji toksycznych z tworzyw sztucznych do żywności
Substancjami, które występują w materiałach syntetycznych i wykazują szcze-gólnie toksyczny wpływ na organizmy i środowisko są ftalany, bisfenol A, jego pochodna tetrabromobisfenol A (TBBPA), polichlorowane bifenyle (PCB) oraz po-chodne kwasu fosforowego (4). W związku z tym, że BPA, PCB, ftalany i TBBPA mają negatywny wpływ na równowagę hormonalną organizmu, zostały one za-liczone do tzw. grupy EDCs (ang. endocrine disrupting compounds). Wykazując powinowactwo do steroidowych receptorów hormonalnych, mogą naśladować dzia-łanie niektórych hormonów. W rezultacie mogą one zwiększać prawdopodobieństwo rozwoju wielu zaburzeń metabolicznych oraz chorób nowotworowych (2, 4).
Dzięki ciągłemu wzrostowi stosowania materiałów syntetycznych w opako-walnictwie, istotna stała się ocena migracji szkodliwych substancji do produktów żywnościowych. Migracja może być spowodowana niepoprawnymi procesami tech-nologicznymi, bądź użyciem niewłaściwych materiałów podczas produkcji opako-wań (5). Przechodzenie substancji niskocząsteczkowych z tworzyw sztucznych do żywności nie tylko może zagrażać zdrowiu konsumenta, ale także może powodować zmiany jakościowe żywności (3, 5). Proces migracji substancji zachodzi we wza-jemnym kontakcie opakowania z żywnością i napojami. Przenikanie specyfi cznych związków z opakowań zależy od wielu czynników między innymi od temperatury, rodzaju produktu opakowanego i jego składu, stężenia substancji migrującej, składu chemicznego materiału, z którego wykonane są opakowania oraz od czasu i po-wierzchni kontaktu opakowań z produktami spożywczymi (3, 6).
Ftalany mogą migrować z materiałów opakowaniowych do żywności, a wraz z nią przenikać do organizmu. Inną drogą wnikania jest układ oddechowy, bądź bezpośredni kontakt ze skórą (7). Spośród wymienionych dróg przenikania ftalanów do organizmu najbardziej toksyczne są te, które wnikają poprzez drogi oddechowe. Wykazano obecność ftalanów zarówno w powietrzu w zakładach przemysłowych jak i w kurzu gospodarstw domowych (4).
Bisfenol A jest rozpuszczalny i magazynowany w tłuszczach, oprócz tego z ła-twością przenika przez błony biologiczne do wnętrza komórek i przez barierę ło-żyska oraz barierę krew–mózg, co sprawia, że wpływa na rozwijający się płód, dlatego uważany jest za substancję niebezpieczną. Do organizmu BPA trafi a wraz z produktami konsumpcyjnymi bądź przez drogi oddechowe lub powierzchnię skóry (7). Największe narażenie na zatrucia BPA są związane ze spożywaniem skażonej
Ryc. 1. Wzór strukturalny bisfenolu A.
żywności (6). Proces migracji BPA zachodzi pod wpływem kontaktu opakowań z gorącą żywnością, o odczynie kwaśnym lub zasadowym bądź podczas działania wysokiej temperatury na tworzywo sztuczne np. w czasie podgrzewania w kuchni mikrofalowej (8).
Wpływ na pracę mózgu
Bisfenol A i ftalany negatywnie wpływają na zdrowie, gdyż łatwo przenikają przez barierę krew-mózg, a w przypadku BPA również przez barierę łożyska (4). W wyniku badań przeprowadzonych na szczurach wykazano, że ftalany obniżają gęstość dendrytyczną kręgosłupa, wpływają szkodliwie na neurogenezę i synapto-genezę. Wystawienie organizmu na działanie pochodnych kwasu ftalowego wpływa negatywnie na funkcje poznawcze mózgu osłabiając je, ogranicza aktywność rucho-wą, zaburza pamięć i myślenie, orientację przestrzenną oraz zdolność uczenia się. W ostatnim czasie kierunkiem badań naukowych związanych z pracą mózgu jest wpływ ftalanów na choroby neuropsychologiczne i neurodegeneracyjne. W licznej grupie badań dotyczących wpływu ftalanów na choroby neurorozwojowe wykazano powiązanie omawianych związków z zachorowalnością na autyzm i ADHD (zespół nadpobudliwości z defi cytem uwagi) (9). Przez ostatnie dziesięciolecia naukowcy dostrzegli aż pięciokrotny wzrost rozwoju autyzmu wśród ludzi. Gdy zaczęto bli-żej analizować to schorzenie i jego możliwe przyczyny ustalono, że wpływ jego wystąpieniu sprzyjać może środowisko, a przede wszystkim substancje, które je zanieczyszczają (10). Testa i współpr. (11) wykazali, że ftalany są jednym z czyn-ników wpływających na rozwój zaburzeń neurorozwojowych, w tym ADHD i au-tyzmu wśród dzieci. W badaniach Carter’a (10) z udziałem dzieci w wieku 1-6 lat, polegających na obserwacji ich przez 6-8 lat wykazano, że im wyższy poziom ftalanów w ich moczu, tym są one w większym stopniu narażone na zachorowanie na ASD (zaburzenia ze spektrum autyzmu). Pomimo tak wielu doniesień, sposób i mechanizm oddziaływania ftalanów na układ nerwowy nie został jeszcze jak dotąd w pełni poznany (4).
Stwierdzono gromadzenie się BPA w różnych obszarach mózgu. W badaniach przeprowadzonych na gryzoniach w 2007 r. okazało się, że skutkiem narażenia na bisfenol A w życiu płodowym, jest spowolnienie procesu powstawania nowych komórek nerwowych w hipokampie (4, 9). Odnotowano również, że związek ten redukuje namnażanie się komórek progenitorowych w korze mózgowej u tych sa-mych zwierząt. Równocześnie obserwowany był rozwój kory, który wynikał praw-dopodobnie z rozrastania się komórek gleju radialnego. Badania przeprowadzone na zwierzętach wykazały, że BPA jest związkiem ograniczającym przenikanie neu-ronów i proces cyklu komórkowego w mózgu. W 2012 r. dowiedziono, że bisfe-nol A wpływa negatywnie na zachowanie i kształtowanie się płci mózgu, co jest spowodowane zmniejszoną liczbą neuronów (o 40%) w obrębie jądra przykomoro-wego i skutkuje zaburzeniem roli osi podwzgórze – przysadka mózgowa – gonady. Ponadto stwierdzono, że bisfenol A wykazuje duże podobieństwo do receptorów estrogenowych γ w hipokampie (4).
Liczne badania potwierdzają, że bisfenol A jest czynnikiem wywołującym choro-by neurorozwojowe. Prenatalna ekspozycja wpływa na występowanie w
przyszło-ści depresji, problemów z uczeniem się i zapamiętywaniem oraz innych zaburzeń w funkcjonowaniu mózgu. W badaniach dotyczących narażenia dzieci w okresie płodowym na bisfenol A wykazano, że wyższe poziomy BPA w moczu matki wią-zały się z wystąpieniem nadpobudliwości, autyzmu, depresji i stanów lękowych u dzieci w przyszłości. Zaczęto poszukiwać informacji dotyczącej możliwego mechanizmu działania BPA w rozwoju autyzmu. Wykonano badania na myszach, z których wynika, że BPA może być czynnikiem rozwoju tego schorzenia poprzez nasilenie zmian metylacji w istotnych dla transkrypcji regionach genu BDNF (neu-rotrofi cznego czynnika pochodzenia mózgowego) w hipokampie myszy (9).
Duan i współpr. (12) podejrzewają, że bisfenol A wpływa m.in. na rozwój no-wotworu mózgu, jakim jest oponiak. Wykazano bowiem, że im wyższe stężenie w moczu BPA, tym większe prawdopodobieństwo występowania tego nowotworu. Wnioski wynikały z badania na 247 pacjentach ze zdiagnozowanym oponiakiem i 258 pacjentów, stanowiących grupę kontrolną, nie chorujących na ten nowotwór. Uczestnicy badania dostarczyli próbki moczu, które następnie analizowano pod ką-tem stężenia BPA. Związek oponiaka z innymi czynnikami analizowano za pomocą wieloczynnikowej, bezwarunkowej regresji logistycznej z korektami pod względem płci, wieku, BMI i rodzinnej historii zachorowań na ten typ nowotworu. Stężenie BPA w moczu badano w kwartylach. Przeanalizowano zależność między poziomem BPA w moczu a rozpoznaniem oponiaka zgodnie z kwartylami poziomów BPA. W analizie wykazano, że pacjenci chorujący na oponiaka miewali podwyższone stężenie BPA w moczu w porównaniu do osób z grupy kontrolnej (12).
Negatywny wpływ BPA na rozwój dzieci
Istnieje coraz więcej danych, które wskazują, że prenatalna i postnatalna eks-pozycja na bisfenol A przyczynia się do rozwoju pewnych chorób w okresie dzie-cięcym lub dorosłym. Narażenie płodu na szkodliwe działanie bisfenolu A może przyczyną skutkować występowaniem wad rozwojowych mózgu w tym chorób ADHD oraz autyzmu wśród dzieci (4, 7). Badania na wcześniakach wykazały, że miewają one ponad dziesięć razy wyższe stężenie bisfenolu A w organizmie w po-równaniu z osobami dorosłymi (7). Jest to spowodowane tym, że dzieci są bardziej wrażliwe na toksyczne oddziaływanie BPA na organizm, ponieważ ich zdolności odtruwające są słabsze niż u dorosłych. Wynika to z niższej aktywności cytochromu P450 (4). BPA z łatwością przenika przez barierę łożyska (przenikanie oznacza się na podstawie stężenia BPA w moczu noworodków). Narażenie embrionu na bisfe-nol A w różnych okresach organogenezy jest niebezpieczne dla rozwijającego się organizmu (4, 13). Noworodki i niemowlęta są narażone na szkodliwe działanie BPA, ponieważ ten związek przenika wraz z mlekiem matki (7). Innym sposobem narażenia dzieci na tę substancję jest wdychanie zanieczyszczonego powietrza i jej kontakt z powierzchnią skóry (4, 7).
Liczne badania dowodzą, że BPA może przyczyniać się również do przedwcze-snego dojrzewania dzieci, niższej płodności, zaburzenia metabolizmu tłuszczów, co związane jest z rozwojem otyłości. BPA sprzyja także rozwojowi chorób nowotwo-rowych między innymi piersi czy prostaty (1, 7). Przez to, że bisfenol A przenika przez bariery biologiczne wpływa szkodliwie także na równowagę hormonalną (4,
12). Potwierdzono estrogenopodobne działanie BPA co wpływa hamująco na wy-dzielanie tego hormonu. BPA może wiązać się z receptorami estrogenowymi (ERα i ERβ) oraz błonowym receptorem estrogenowym (GPR30), powodując problemy w układzie rozrodczym kobiet, między innymi z płodnością (4).
Czynniki sprzyjające rozwojowi astmy
W ostatnich latach częstość występowania wśród dzieci chorób układu oddecho-wego na całym świecie wzrosła. Jednym z czynników ryzyka rozwoju astmy jest prenatalna i poporodowa ekspozycja na działanie ftalanów (14). Dowiedziono też, że narażenie organizmu na mono-2-etylo-5-hydroksy-heksylo-ftalan (MEHHP) było przyczyną ostrego podrażnienia dróg oddechowych. W badaniu Wang i Karmaus (15) dotyczącym wpływu enzymów biorących udział w szlakach stresu oksydacyj-nego i ftalanów na rozwój astmy otrzymano wyniki, które potwierdziły, że ftalany są czynnikiem wpływającym na astmę. Analizy wykazały, że warianty TT i TC genu SOD2 (dysmutazy ponadtlenkowej), występującego wśród badanych dzieci wiązały się z wyższym poziomem MEHHP (2-etylo-5-hydroksyheksylu). Przete-stowano oddziaływanie reszt ftalanowych z genem SOD2 na astmę. Wykazano, że reszta MEHHP w interakcji z SOD2 statystycznie znacząco zwiększyła szanse na wystąpienie astmy. Badacze doszli do wniosku, że osoby z ryzykownymi allelami SOD2 są bardziej podatne na szkodliwe działanie ftalanów i że ta wrażliwość może być związana ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia astmy.
Stres oksydacyjny może być przyczyną zmniejszenia czynności płuc oraz stanu zapalnego dróg oddechowych. Przeprowadzenie tych badań spowodowało większe zainteresowanie wpływem ftalanów i enzymów szlaku stresu oksydacyjnego na występowanie chorób, w tym astmy, co wiąże się z dalszymi badaniami w tym kierunku (15).
W publikacji Ku i współpr. (14) opisano doświadczenie, które polegało na po-braniu próbek moczu od tajwańskich kobiet w ciąży i dzieci w wieku 2, 5 i 8 lat i badaniu go pod kątem obecności ftalanów. Określano ich możliwy wpływ na rozwój astmy. W grupie dzieci w wieku 8 lat u 19% uczestników mających wyższe stężenie metabolitów ftalanów w organizmie ujawniły się objawy rozwoju astmy. Według danych najbardziej narażona na rozwój astmy o podłożu alergicznym była grupa chłopców. W przypadku ftalanów, których obecność ustalono w moczu ma-tek zauważono ich związek z wystąpieniem świszczącego oddechu u dzieci obu płci, aczkolwiek w przypadku ftalanu mono-benzylu uznano, że ma on powiązanie z występowaniem omawianego schorzenia jedynie u chłopców. Ponadto, wysokie stężenia w moczu matki ftalanu mono-benzylu powodowało ok. 5-krotny wzrost wystąpienia u chłopców w wieku 8 lat świszczącego oddechu. Oprócz tego zasuge-rowano, że metabolity di-2-etylo-5-heksylo-ftalanu (DEHP) również są przyczyną wystąpienia objawów astmy. U dzieci płci żeńskiej nie ustalono istotnego związku pomiędzy ftalanami a wystąpieniem omawianych chorób układu oddechowego (14).
Wpływ BPA na rozwój astmy nie jest do końca poznany, z powodu zbyt małej liczby badań na ten temat, bądź w wyniku otrzymywania sprzecznych wyników. Przeprowadzono badanie na kobietach w ciąży i ich dzieciach będących w wieku 6, 14 miesięcy oraz 4, 7 lat. Doświadczenie to polegało na pobraniu moczu od
cię-żarnych w I i III trymestrze ciąży i określeniu w nim zawartości BPA. Następnie za pomocą ankiety oceniano wystąpienie objawów astmy i infekcji dróg oddechowych u dzieci. Otrzymane wyniki potwierdziły, że obecność BPA w moczu matek była związana z ryzykiem wystąpienia infekcji dróg oddechowych, świszczącego odde-chu i zapalenia oskrzeli u dzieci w każdym wieku. U dzieci mających 7 lat ryzyko wystąpienia astmy rosło proporcjonalnie ze wzrostem narażenia prenatalnego na BPA. W świetle tych badań można twierdzić, że wystawienie płodu na działanie BPA jest czynnikiem ryzyka rozwoju w dzieciństwie astmy i infekcji układu od-dechowego (16).
BPA a ryzyko rozwoju chorób sercowo-naczyniowych
Choroby sercowo-naczyniowe są jedną z głównych przyczyn śmierci na świe-cie. Na podstawie danych z projektu National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES), w którym poddano analizie 2948 przypadków stwierdzono, że wyższe poziomy BPA w moczu wiązały się w istotny sposób z występowaniem schorzeń sercowo-naczyniowych u ludzi, w tym choroby wieńcowej, zawału serca i dusznicy bolesnej (17). W swoim badaniu Shankar i współpr. (18) wskazali, że przyjmowanie związków BPA drogą przewodu pokarmowego, wraz z pożywieniem wpływa na podwyższenie poziomu lipidów oraz markerów stresu oksydacyjnego w surowicy, a także zwiększa stan zapalny, co przyczynia się do rozwoju chorób sercowo-naczyniowych.
Pomimo tych doniesień, mechanizm łączący spożycie BPA z chorobami serca nie jest do końca znany, dlatego konieczne są dalsze badania zarówno in vitro jak i in vivo.
Podsumowanie
Na podstawie dostępnej literatury można stwierdzić, że związki niskocząstecz-kowe występujące w materiałach sztucznych i migrujące do żywności są jedną z przyczyn występowania wśród ludzi różnych stanów chorobowych. Ftalany i bisfenol A są substancjami, które jeszcze przez wiele lat będą dokładnie badane, aby można było jednoznacznie stwierdzić, że mają negatywny wpływ na organizm i zdrowie człowieka. Warto zatem rozpowszechniać w społeczeństwie wiedzę na temat szkodliwości substancji chemicznych występujących w powszechnie używa-nych tworzywach sztuczużywa-nych w celu ochrony przed rozwojem chorób dotykających nie tylko dorosłych, ale również dzieci.
P. G l i b o w s k i, P. S k o r e k, E. B ł a s z c z a k
MIGRATION OF PHTHALATES AND BISPHENOL A TO FOOD AND NEGATIVE INFLUENCE ON HUMAN HEALTH
PIŚMIENNICTWO
1. Konieczna A., Rutkowska A., Rachoń D.: Healthrisk of exposure to bisphenol A (BPA). Roczn. PZH., 2015; 66(1): 5-11. – 2. Kulik-Kupka K., Nowak J., Korzonek-Szlacheta I., Zubelewicz-Szkodzińska
B.: Wpływ dysruptorów endokrynnych. Postepy Hig. Med. Dośw., 2017; 71: 1231-1238. – 3. Czerniawski B.: Ocena przydatności opakowań do żywności z punktu widzenia wymagań higieniczno-sanitarnych.
Opakowania żywności Cz.B, M.J. Agro Food Technology, Czeladź, 1998: 475-504. – 4. Szychowski
K.A., Wójtowicz A.K.: Składniki tworzyw sztucznych zaburzające funkcje układu nerwowego. Postepy
Hig. Med. Dośw., 2013; 67: 499-506. – 5. Bal K., Mielniczuk Z.: Metody badania migracji szkodliwych substancji z opakowań do żywności. Przegl. Pap., 2010; 66(8): 459-462. – 6. Ćwiek-Ludwicka K.: Zagrożenia dla zdrowia związane z migracją substancji z opakowań do żywności. Roczn. PZH., 2010; 61(4): 341-347. – 7. Sobczak A.: Czynniki chemiczne w środowisku zagrażające zdrowiu ludzi. Med. Środow., 2012; 15(1): 7-17. – 8. Ćwiek-Ludwicka K.: Bisphenol A (BPA) in food contact materials – New scientifi c opinion from EFSA regarding public health risk. Roczn. PZH., 2015; 66(4): 299-307. – 9. Preciados M., Yoo C., Roy D.: Estrogenic Endocrine Disrupting Chemicals Infl uencing NRF1 Regulated Gene Networks in the Development of Complex Human Brain Diseases. Int. J. Mol. Sci., 2016; 17(12): 2086. – 10. Carter C.J.: The barrier, airway particle clearance, placental and detoxifi cation functions of autism susceptibility genes. Neurochem. Int., 2016; 99: 42-51.
11. Testa C., Nuti F., Hayek J., De Felice C., Chelli M., Rovero P., Latini G., Papini A. M.: Di-(2-ethylhexyl) phthalate and autism spectrum disorders. ASN Neuro, 2012; 4(4): 223-229. – 12. Duan B.,
Hu X., Zhano H., Qin J., Luo J.: The relationship between urinary bisphenol A levels and meningioma
in Chinese adults. Int. J. Clin. Oncol., (2013); 18, 492-497. – 13. Menale C., Mita D.G., Diano N., Diano
S.: Adverse effects of bisphenol A exposure on glucose metabolism regulation. Open Biotechnol. J.,
2016; 13, 989: 122-130. – 14. Ku H.Y., Su P.H., Wen H.J., Sun H.L., Wang C.J., Chen H.Y., Jaakkola
J.J.K., Wang S.-L., Chen M.-L., Wu M.-T., Hsieh C.-J.: Prenatal and postnatal exposure to phthalate
esters and asthma: A 9-year follow–up study of a taiwanese birth cohort. PLoS ONE, 2015; 10(4): 1-14. – 15. Wang I.J., Karmaus W.J.J.: Oxidative stress-related genetic variants may modify associations of phthalate exposures with asthma. Int. J. Environ. Res. Public Health., 2017; 14(2), 162. – 16. Gascon
M., Casas M., Morales E., Valvi D., Ballesteros-Gómez A., Luque N., Rubio S., Monfort N.: Prenatal
exposure to bisphenol A and phthalates and childhood respiratory tract infections and allergy. J. Allergy Clin. Immunol., 2015; 135(2): 370-378. – 17. Melzer D., Rice N.E., Lewis C., Henley W.E., Galloway
T.S.: Association of Urinary Bisphenol A Concentration with Heart Disease: Evidence from NHANES
2003/06. Plos One, 2010; 5(1): 1-9. – 18. Shankar A., Teooala S., Sabanayagam C.: Urinary Bisphenol A Levels and Measures of Obesity: Results from the National Health and Nutrition Examination Survey 2003–2008. ISRN Endocrinol., Article ID 965243, 2012: 1-6.
