Musemødres indånding af nanopartikler i drægtighedsperioden påvirker ungernes hjerner
Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø - Af: Karoline Lawaetz - 08-11-2018
Partikler i nanostørrelse er forholdsvis nye i industrien, så vi kender endnu ikke langtidseffekten af kontakt med dem, fx i arbejdsmiljøet. Flere nanopartikler er mistænkte for at kunne skade kroppen, dels ved at udløse en betændelseslignende tilstand i lungen, dels ved at trænge ind i kroppen, især via lungerne.
Japanske forskere har tidligere undersøgt effekten af kulpartiklen carbon black ved at placere nanopartiklerne direkte i lungerne på drægtige mus. Resultatet var alvorligt: Ungerne fik varige forandringer i hjernevævet.
Forskere på NFA har nu gentaget forsøget med et design, der minder mere om forholdene på en arbejdsplads. I forsøget indåndede drægtige mus luft forurenet med carbon black nanopartikler af typen Printex 90 i forskellige koncentrationer, der lå omkring den nuværende danske grænseværdi for carbon black og ned til en tiendedel af grænseværdien.
- De nye resultater fra vores undersøgelse er bekymrende, fordi vi har udsat de drægtige mus for den samme form for eksponering, som sker i arbejdsmiljøet, nemlig inhalation. Museunger, som var udsat for carbon black i fosterlivet, viste tegn på forstyrrelser i udviklingen i hjernen og skader på centralnervesystemet, fortæller Karin Sørig Hougaard, der er seniorforsker på NFA.
Forskergruppen studerede museungerne i op til fire måneder efter fødslen hvilket svarer til, at musene er blevet voksne.
Nanopartikler i arbejdsmiljøet
I arbejdsmiljøet bliver man typisk udsat for nanopartikler, som man indånder via luft.
En nanopartikel er mindre end 100 nanometer. Der kan være en milliard nanometer på en meter. Når et stof findes som partikler i nanostørrelse, kan det få helt nye fysiske og kemiske egenskaber sammenlignet med større partikler af det samme stof. Derfor regner man også med, at partikler i nanostørrelse påvirker kroppen anderledes end større partikler.
Carbon black stresser cellerne i centralnervesystemet
Carbon black i indåndningsluften havde umiddelbart ingen effekt på musemødrene, men ungernes hjerner viste tydelige områder med ændringer i indholdet af proteinet GFAP.
Koncentration af GFAP steg hos de påvirkede museunger - især i en celletype, der hedder astrocytter. Når indholdet af GFAP stiger i astrocytter, så siger man, at de bliver aktiveret (reaktiv astrogliose). Det ser man typisk, når cellerne er stressede.
- Vi ved endnu ikke, hvad det betyder for musenes helbred på længere sigt, at de får den slags reaktioner i hjernevævet, men det kan indikere, at musemødrenes indånding af carbon black kan skade deres afkom, siger Karin Sørig Hougaard.
Det er altså for tidligt at sige, om de påvirkede mus har øget risiko for bestemte lidelser senere i livet, men reaktiv astrogliose er blandt andet kendt fra patienter med demens og beskadiget hjernevæv, fx efter en blodprop.
Her bruger industrien carbon black
Carbon black er et farvestof, der bliver brugt i industrien til at farve fx gummi, plastik, tryksværte og maling. Carbon black produceres ved ufuldstændig forbrænding af tjære og andre oliebaserede produkter. Derfor sammenligner man ofte egenskaberne af carbon black med de partikler, der opstår ved afbrænding af dieselolie. Resultaterne fra studier af carbon black kan derfor også bruges til at sige noget om effekten af partikler, der findes i luftforurening med udstødningsgasser fra dieselmotorer, dvs. for mennesker beskæftiget i trafikken, fx med vejarbejde.
Carbon black forstyrrer hjernens udvikling
Udviklingen af museungernes hjerner blev også undersøgt af forskerne. De målte blandt andet på tilstedeværelsen af proteinet parvalbumin i nogle bestemte hjerneceller. Her havde unger fra carbon black-mødre et lavere niveau i hjernecellerne end unger, hvis mødre indåndede ren luft.
- Mindre parvalbumin i hjernecellerne er typisk relateret til adfærdsforstyrrelser, så det er bestemt noget, vi mener, bør undersøges nærmere, siger Karin Sørig Hougaard.
Forsøgsresultaterne minder meget om det, man ser i dyremodeller for visse udviklingssygdomme i hjernen, fx skizofreni. Men det er sagt med forbehold, for flere data er nødvendige, før eksperterne kan udtale sig om eventuelle risici.
Musene voksede sig ikke fra det
Museungerne blev fulgt og undersøgt på forskellige alderstrin for at se, om påvirkningerne af Printex 90 nanopartikler var forbigående. Det var ikke tilfældet.
- Jeg er især bekymret, fordi vi stadig ser ændringerne, efter at musene er blevet voksne. Det tyder derfor på, at disse effekter af Printex 90 nanopartikler formentlig er blivende, siger Karin Sørig Hougaard og fortsætter:
- Der er god overensstemmelse mellem dyre- og menneskestudier, og med det, man kender til musehjerner, kunne disse fund meget vel også gælde for mennesker, så vi vil rigtig gerne i gang med studier, hvor vi følger dyrene til de bliver gamle.
Læs den videnskabelige artikel
Umezawa M, Onoda A, Korshunova I, Jensen ACØ, Koponen IK, Jensen KA, Khodosevich K, Vogel U and Hougaard KS. Maternal inhalation of carbon black nanoparticles induces neurodevelopmental changes in mouse offspring. Particle and Fibre Toxicology, 2018, 15(1):36. doi: 10.1186/s12989-018-0272-2
Artiklen er frit tilgængelig (Open access).
Yderligere oplysninger
Seniorforsker Karin Sørig Hougaard, NFA