Die In-utero-Exposition gegenüber Flammschutzmitteln führt zu einer veränderten Gehirnentwicklung bei neugeborenen Ratten

Eine neue Studie der North Carolina State University zeigt, dass die Exposition gegenüber dem Flammschutzmittel FireMaster® 550 (FM 550) oder seinen einzelnen bromierten (BFR) oder Organophosphatester (OPFR)-Komponenten im Mutterleib zu einer veränderten Gehirnentwicklung bei neugeborenen Ratten führte. Die Auswirkungen – vor allem Hinweise auf mitochondriale Störungen und dysregulierte Cholin- und Triglyceridspiegel im Gehirngewebe – waren bei männlichen Nachkommen größer als bei weiblichen. Die Arbeit trägt zu den Beweisen bei, dass sowohl OPFRs als auch BFRs neurotoxisch sein können.

FM 550 ist eine flammhemmende Mischung, die erstmals vor einem Jahrzehnt identifiziert wurde. Es wurde entwickelt, um PBDEs zu ersetzen, eine Klasse von Flammschutzmitteln, die aus Sicherheitsgründen auslaufen.

Während einige neue flammhemmende Mischungen immer noch BFRs enthalten, sind die OPFRs ein beliebter Ersatz für PBDEs, da angenommen wird, dass OPFRs sich nicht im Körper anreichern und daher nicht so schädlich sein können. Insbesondere wurde angenommen, dass OPFRs die Acetylcholinesterase – einen wichtigen Neurotransmitter – nicht beeinflussen würden. Aber es sieht so aus, als ob OPFRs immer noch die Cholin-Signalgebung beeinflussen und für das sich entwickelnde Gehirn genauso schlimm, wenn nicht sogar schlimmer sind als PBDEs.“

Heather Patisaul, stellvertretende Dekanin für Forschung am NC State College of Sciences und korrespondierende Autorin der Studie

Patisaul und ihre Kollegen führten transkriptomische und lipidomische Studien an den präfrontalen Kortexen neugeborener Ratten durch, deren Mütter während der Trächtigkeit FM550 oder einzeln BFR- oder OPFR-Elementen ausgesetzt waren.

„Genetische Informationen aus der Transkriptomik zu erhalten, ist das, was Forscher üblicherweise tun, um mögliche Verbindungen zwischen Toxizität und gesundheitlichen Auswirkungen aufzudecken“, sagt Patisaul. „In diesem Fall wollten wir auch sehen, ob die Lipid- oder Fettzusammensetzung des Gehirns verändert wurde – unsere Gehirne sind im Wesentlichen Fettbälle, und die Lipidomik kann zeigen, wie sich die Exposition auf das Gehirn in seinen frühesten Entwicklungsstadien auswirken kann.“

Sowohl die transkriptomische als auch die lipidomische Analyse zeigten Hinweise auf eine mitochondriale Störung, obwohl die Störungen bei den Nachkommen, die OPFRs ausgesetzt waren, ausgeprägter waren. Mitochondrien sind in fast jeder Zelle zu finden und dienen als Energiegeneratoren der Zellen, die eine wichtige Rolle bei der Zellatmung spielen.

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Die Transkriptomanalyse ergab eine Störung der Zellatmungsgene, die mit neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und ALS assoziiert sind, während die Lipidomik auf gestörte Cholin- und Triglyceridspiegel im Gehirn hinwies.

Bei Männern, die OPFRs ausgesetzt waren, waren Gene, die mit der Axonführung und der Cholinsignalisierung assoziiert sind, ebenfalls fehlreguliert. Axonführung ist der Prozess, durch den Neuronen während der neuralen Entwicklung die richtigen Verbindungen herstellen. Cholin ist ein Vorläufer des Neurotransmitters Acetylcholin, der kritische Aspekte der Neuronenfunktion und der neuronalen Signalübertragung beeinflusst.

„Da so viele veränderte Gene an Atmung und Cholin beteiligt sind, gibt es Bedenken, dass diese FRs grundlegende autonome Funktionen und Kognition beeinträchtigen“, sagt Patisaul. „Unterm Strich stört also die Exposition gegenüber BFRs und OPFRs sowohl die neuronale Signalübertragung als auch die Fähigkeit der Zellen, Energie richtig zu produzieren und zu nutzen.“

Die Forscher fanden auch heraus, dass männliche Nachkommen stärker betroffen waren als weibliche.

„In früheren Rattenstudien haben wir festgestellt, dass die OPFR-Werte in Plazentas, die an Männchen gebunden sind, höher sind als bei Weibchen“, sagt Patisaul. „Dieser Unterschied in der Exposition könnte also der Grund dafür sein, dass wir bei Männern unterschiedliche und schwerwiegendere Auswirkungen sehen.

„Die wichtige Botschaft hier ist, dass die Annahme, dass OPFRs sicherer als andere FRs sind, wahrscheinlich falsch ist. Sowohl OPFRs als auch BFRs können die kortikale Entwicklung und Funktion stören. Und die Tatsache, dass diese Chemikalien in der Plazenta nachweisbar sind, bedeutet, dass sie nicht schnell abgebaut werden genug, um keinen Schaden anzurichten.“

Die Arbeit erscheint in einer Sonderausgabe von Neuroendocrinology und wurde vom National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) und der Environmental Protection Agency unterstützt. Erstautorin ist Shannah Witchey, ehemalige Postdoktorandin des Staates NC. größte Sorge.

Quelle:

North Carolina State University

Referenz:

Witchey, SK, et al. (2022) Die Auswirkungen der gestationalen FireMaster 550 (FM 550)-Exposition auf den neonatalen Kortex sind geschlechtsspezifisch und größtenteils den Organophosphatestern zuzuschreiben. Neuroendokrinologie. doi.org/10.1159/000526959.

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