07.11.2022 - Mount Sinai Medical Center

Neues Instrument zur Abschätzung der Gesamtexposition von Menschen gegenüber potenziell schädlichen Chemikalien

Ein Forscherteam des Mount Sinai hat ein neuartiges Messverfahren entwickelt, mit dem sich die "Belastung" bzw. die kumulative Exposition gegenüber Tausenden von synthetischen Chemikalien abschätzen lässt, denen wir im Alltag begegnen und die potenziell gesundheitsschädliche Auswirkungen haben.

In einem in der Fachzeitschrift Environmental Health Perspectives veröffentlichten Artikel berichtet das Team, dass sein ausgeklügeltes Instrument deutliche Vorteile für Epidemiologen und Forscher haben könnte, die routinemäßig die Belastung durch diese Klasse von Chemikalien messen, die als PFAS (Per- und Polyfluoralkylsubstanzen) bekannt sind und mit hohem Cholesterinspiegel, Leberschäden, Schilddrüsenerkrankungen und Hormonstörungen in Verbindung gebracht werden.

"Es gibt nur wenige Methoden zur Quantifizierung der Gesamtexposition von Einzelpersonen gegenüber PFAS-Chemikalien, die in unserem Alltag vorkommen", sagt die Hauptautorin Shelley Liu, PhD, Assistenzprofessorin am Center for Biostatistics, Department of Population Health Science and Policy, Icahn School of Medicine at Mount Sinai. "Wir haben zum ersten Mal einen PFAS-Belastungsrechner entwickelt, der die Muster der Exposition gegenüber vielen Chemikalien innerhalb der PFAS-Familie berücksichtigt und nicht nur einzelne chemische Konzentrationen, auf die sich die derzeitigen Methoden konzentrieren. Das Ergebnis ist ein robustes Instrument, das für das Biomonitoring durch Regulierungsbehörden und für die Bewertung von Krankheiten und Gesundheitsrisiken äußerst nützlich sein könnte."

PFAS ist eine Klasse von mehr als 5.000 Chemikalien, deren Fluor-Kohlenstoff-Bindung ihnen die Fähigkeit verleiht, Öl und Wasser abzustoßen. Dieses Konstrukt hat sie in den letzten Jahrzehnten zu einem integralen Bestandteil einer wachsenden Zahl von industriellen Anwendungen und Verbraucherprodukten gemacht, z. B. Flecken- und wasserabweisende Mittel, Teflon-Antihaftpfannen, Farben, Reinigungsmittel und Lebensmittelverpackungen. Außerdem lösen sich PFAS-Chemikalien nicht in der Umwelt oder in unserem Körper auf. Stattdessen reichern sie sich in unserer Umgebung und in unserem Blut, unseren Nieren und unserer Leber an, wie eine Studie der Centers for Disease Control and Prevention aus dem Jahr 2007 zeigt, in der PFAS im Blut von 98 Prozent der US-Bevölkerung nachgewiesen werden konnten.

Die Forscher des Mount Sinai nutzten nationale Biomonitoring-Daten aus der National Health and Nutrition Examination Survey, um mithilfe der Item-Response-Theorie einen Score für die Expositionsbelastung zu entwickeln. Die Item-Response-Theorie wurde in der pädagogischen Testliteratur entwickelt, um standardisierte Tests zu bewerten, und die Forscher des Mount Sinai sind die ersten, die sie in der Umweltepidemiologie einsetzen, um einen Belastungswert zu entwickeln, wie diese transdisziplinäre Untersuchung zeigt. Konkret verwendeten sie die Serumkonzentrationen von acht gängigen PFAS-Chemikalien, die Erwachsenen und Kindern entnommen wurden. Durch die Kombination der Kern-Biomarkerkonzentrationen eines Teilnehmers mit seinem viel umfassenderen "Expositionsmuster", d. h. seiner relativen Exposition gegenüber anderen PFAS-Biomarkern innerhalb der gesamten chemischen Klasse, konnten die Forscher eine kumulative oder zusammenfassende PFAS-Expositionsbelastung schätzen. Diese statistische Methodik kann von anderen Forschern und Epidemiologen genutzt werden, indem sie ihre Datensätze einfach in den PFAS-Belastungsrechner eingeben, der online verfügbar ist.

Die Vorteile sind erheblich. "Wir haben festgestellt, dass unsere Methode den Vergleich der Belastung durch Chemikaliengemische in verschiedenen Studien ermöglicht, selbst wenn diese nicht dieselben Chemikalien messen, was die Harmonisierung zwischen Studien und Konsortien unterstützt", erklärt Dr. Liu, dessen Forschung sich stark auf die Umweltgesundheit durch Modellierung latenter Variablen und Längsschnittdatenanalyse konzentriert. Darüber hinaus bietet der Rechner eine einfache Möglichkeit, Expositions-Biomarker mit geringer Nachweishäufigkeit einzubeziehen und Fehler bei der Expositionsmessung zu reduzieren, indem sowohl die Konzentrationen eines Teilnehmers als auch seine Expositionsmuster berücksichtigt werden, um die Expositionsbelastung durch Chemikaliengemische zu schätzen.

"Indem wir die individuelle Variabilität der Biomarker erfassen, halten wir die Expositionsmetrik im Wesentlichen konstant, so dass sie für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden kann", sagt Dr. Liu. "Dazu könnte zum Beispiel die Betrachtung von Populationen gehören, um festzustellen, ob es Unterschiede in der Expositionsbelastung zwischen rassischen/ethnischen oder sozioökonomischen Schichten gibt, oder ob die Expositionsbelastung zwischen Menschen in den Vereinigten Staaten oder Kanada gleich ist. Oder wir können physiologische Systeme und gesundheitliche Ergebnisse - wie kardiometabolische, hormonelle und immunologische - untersuchen, um festzustellen, welche durch die Exposition gegenüber PFAS-Chemikalien am stärksten beeinträchtigt werden. Diese Bandbreite an Anwendungen geht weit über alles hinaus, was derzeit im Bereich der Bevölkerungsgesundheit zur Verfügung steht."

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