PFAS zit overal in dus het is bidden dat de chemicaliën niet al te slecht zijn voor onze gezondheid. Nieuw onderzoek doet de hoop daarop slinken: er zijn elf genen ontdekt die allemaal op dezelfde manier beïnvloed worden door PFAS.
Poly- en perfluoralkylstoffen, zoals ze voluit heten, worden ‘forever chemicals’ genoemd omdat ze amper afbreekbaar zijn in water, de bodem of waar ze dan ook maar achterblijven. De stoffen zijn extreem water- en vetbestendig. Daarom worden ze onder meer gebruikt voor de antiaanbaklaag in pannen, maar ook voor regenkleding of pizzadozen. PFAS is in staat de bloed-hersenbarrière te passeren en kan zich daardoor ophopen in hersenweefsel. Dat klinkt zorgwekkend en dat is het ook.
Cruciale genen
Daarom zijn wetenschappers op zoek gegaan naar het onderliggende mechanisme van de neurotoxiciteit van de stoffen. Ze hebben elf genen geïdentificeerd die de sleutel kunnen vormen tot een beter begrip van de reactie van de hersenen op PFAS.
Deze genen, waarvan sommige betrokken zijn bij processen die cruciaal zijn voor de gezondheid van neuronen, bleken consequent te worden beïnvloed door blootstelling aan PFAS. De stoffen zorgden er bijvoorbeeld voor dat een gen dat belangrijk is voor het overleven van zenuwcellen minder tot expressie kwam en een ander gen dat verband houdt met neuronale celdood juist meer tot expressie kwam. “Deze genen kunnen markers zijn om in de toekomst door PFAS veroorzaakte neurotoxiciteit te detecteren en te monitoren”, zegt hoofdonderzoeker G. Ekin Atilla-Gokcumen van het UB College of Arts and Sciences.
In totaal waren er honderden genen waarvan de expressie op verschillende manieren veranderde, afhankelijk van de geteste chemische verbinding. Maar er was geen verband tussen de hoeveelheid opgehoopte PFAS in een cel en de mate waarin de genexpressie afweek.
Verschillende soorten PFAS
Het lijkt er sterk op dat elk type PFAS weer een ander effect kan hebben. “PFAS hebben weliswaar bepaalde chemische kenmerken gemeen, maar komen in verschillende soorten en maten voor, waardoor ze ook niet allemaal dezelfde biologische effecten hebben. Kennis over hoe onze eigen biologie reageert op de verschillende soorten PFAS is dus van groot belang”, zegt de andere auteur van het onderzoek, Diana Aga. “We moeten ze niet zien als één grote groep stoffen, maar echt als chemische verbindingen die we individueel moeten onderzoeken”, voegt Atilla-Gokcumen toe.
De onderzoekers richtten zich daarom op hoe PFAS de genexpressie van neuronale cellen en lipiden beïnvloeden, moleculen die onder meer helpen bij de vorming van het celmembraan. Blootstelling aan verschillende PFAS gedurende 24 uur resulteerde in bescheiden maar duidelijke veranderingen in lipiden en meer dan 700 genen die anders tot expressie kwamen.
PFOA
Van de zes soorten PFAS die werden getest, had perfluoroctaanzuur (PFOA) – ooit veel gebruikt in antiaanbakpannen – verreweg de meeste invloed. Ondanks de kleine hoeveelheid veranderde PFOA de expressie van bijna 600 genen – geen enkele andere verbinding veranderde er meer dan 147. PFOA verminderde met name de expressie van genen die betrokken zijn bij synaptische groei en neurale functies.
In totaal veroorzaakten de zes verbindingen veranderingen in biologische routes die betrokken zijn bij hypoxiesignalering, oxidatieve stress, eiwitsynthese en aminozuurmetabolisme, die allemaal cruciaal zijn voor de neurale functie en ontwikkeling. Met de neurale functie wordt gedoeld op hoe het zenuwstelsel werkt en hoe neuronen (zenuwcellen) signalen verwerken, overbrengen en integreren om verschillende processen in het lichaam en de hersenen te reguleren. Denk aan het detecteren van pijn, het activeren van spieren of het opslaan van herinneringen.
Elf genen
Elf van de onderzochte genen bleken op dezelfde manier tot expressie te komen, ofwel meer óf minder, bij alle zes stoffen. Een van de genen die consequent minder tot expressie kwam was een gen dat belangrijk is voor het overleven van zenuwcellen en waarvan is aangetoond dat het symptomen van neurodegeneratieve ziekten bij ratten kan omkeren. Een van de genen die consistent verhoogd was, was een eiwit, dat in verband is gebracht met neuronale celdood.
“Elk van deze elf genen vertoonde een consistente regulatie bij alle PFAS die we testten. Deze uniforme respons zorgt ervoor dat ze kunnen dienen als veelbelovende markers voor het beoordelen van blootstelling aan PFAS, maar verder onderzoek is nodig om te weten hoe deze genen reageren op andere soorten PFAS”, aldus Atilla-Gokcumen.
Weinig alternatieven
Punt is: hoe schadelijk PFAS mogelijk ook is, goede vervangers hebben we nog niet. Voor voedselverpakkingen kunnen we misschien nog wel een alternatief vinden, maar voor brandbestrijding of de productie van halfgeleiders kunnen we voorlopig niet zonder.
Daarom zijn studies zoals deze cruciaal, zegt Atilla-Gokcumen. De verschillende reacties van de meeste genen op verschillende verbindingen, evenals het gebrek aan correlatie tussen de opname van PFAS in cellen en de mate van genexpressie onderstreept hoe uniek elk van deze verbindingen is.
“Als we begrijpen waarom sommige PFAS schadelijker zijn dan andere, kunnen we prioriteit geven aan het uitfaseren van de ergste stoffen en zoeken naar veiligere vervangers. Alternatieven zoals ‘korte-keten-PFAS’ worden bijvoorbeeld onderzocht, omdat die minder lang in het milieu blijven en zich minder ophopen in biologische systemen”, legt Atilla-Gokcumen uit.
“Dit kan echter ten koste gaan van de effectiviteit en er zijn zorgen over mogelijke onbekende gezondheidseffecten. Er is verder onderzoek nodig om ervoor te zorgen dat deze alternatieven echt veiliger zijn. Dit onderzoek is een belangrijke stap om dit doel te bereiken”, klinkt het tot besluit.
