Pågående studier

Associations between chemical mixtures and vaccination antibody titres in Swedish adolescents

Pineda S, Lignell S, Gyllenhammar I, Lampa E, Benskin JP, Lundh T, Kiviranta H, Glynn A

Sammanfattning:

(Delarbete 3 i Sebastian Pinedas doktorsavhandling)

Denna studie undersöker sambanden mellan exponering för kemiska blandningar och vaccinationsantikroppstitrar mot difteri, stelkramp, kikhosta (DTP) och mässlingen och röda hund (MR) hos svenska ungdomar.

Med hjälp av data från den nationellt representativa Riksmaten Adolescents (RMA) 2016-17-kohorten (N=834) använde vi Bayesiansk Kernel Machine regression (BKMR) och kvantil g-compositional analys (QGC) för att utvärdera effekten av en komplex kemisk blandning, inklusive element, organoklorpesticider (OCP), polyklorerade bifenyler (PCB), polybromerade difenyletrar (PBDE) och per- och polyfluoralkylsubstanser (PFAS).

Våra resultat tyder på att även om det finns små negativa trender i DTP-titrar och positiva trender i MR-titrar avseende exponering för kemiska blandningar, överlappar dessa trender i allmänhet nollpunkten. Detta visar att de observerade sambanden är osäkra. Dessutom avslöjade univariat analys dubbelriktade trender för enskilda substanser i blandningen, vilket tyder på potentiella motverkande effekter. Möjliga interaktioner  antyddes mellan olika substansgrupper i BKMR-modellerna för stelkramp och kikhosta.

Associations between early life exposure to chlorinated, brominated and fluorinated persistent organic pollutants (POPs) and antibody levels of diptheria, tetanus, pertussis, measles and rubella in 4-12-year old children

Glynn A, Lampa E, Gyllenhammar A, Lignell S, Benskin J, Aune M, Pineda S

Sammanfattning:

Förändringar av antikroppssvar efter barnvaccinationer på grund av exponering för kemikalier under fosterstadiet/amningsperioden är en markör för att kemikalier kan tänkas påverka immunförsvarets funktion.

Antikroppsnivåer mot difteri, stelkramp (tetanus) och kikhosta (pertussis) (DTP) bland barn från Uppsala undersöktes vid 4-12 års ålder (N=154) efter exponering för POPar tidigt i livet, mätt som halter av kemikalierna i mammans blod 3 veckor efter förlossningen.

Bayesiansk Kernel Machine Regression (BKMR) användes för att undersöka om POP-blandningarna som barnen exponerats för påverkar antikroppssnivåerna. Med BKMR analyserades också eventuellt linjära eller icke-linjära samband mellan barnens kemikalieexponering och antikroppar, samt om det skett några interaktioner mellan kemikalierna i blandningen. I BKMR-analysen observerades ett inverst samband mellan barnens exponering för kemikalie sambandet och nivåerna av stelkramps-antikroppar, men inga säkerställda samband för difteri- och kikhoste-antikroppar erhölls. Inga tydliga linjära eller ickelinjära samband, eller interaktioner, observerades för de enskilda substanserna i POP-blandningen.

Resultaten antyder att tidig exponering för den studerade POP-blandningen gav en svag negativ påverkan på antikroppsnivåerna av stelkramp, även om det inte gick att peka ut någon enskild POP som drivande av sambandet.

Birth weight among first-born children from Uppsala in relation to prenatal exposure to chlorinated, brominated and fluorinated persistent organic pollutants (POPs)

Glynn A, Lampa E, Benskin J, Gyllenhammar I, Aune M, Lignell S, Pineda S

Sammanfattning:

Sänkt födelsevikt är en relativt känslig negativ effekt av olika miljöexponeringar under fosterstadiet.

Bland förstfödda barn i Uppsala (N=393) undersöktes om födelsevikten kan tänkas påverkas av exponering för klorerade, bromerade och fluorerade persistenta organiska föroreningar (POPar) under fosterstadiet.

Bayesiansk Kernel Mashine Regression (BKMR) användes för att undersöka om POP-blandningarna som barnen exponerats för påverkar födelsevikten. Med BKMR analyserades också eventuellt linjära eller icke-linjära samband mellan barnens kemikalieexponering och födelsevikt, samt om det skett några interaktioner mellan kemikalierna i blandningen. Inga tydliga samband observerades mellan barnens exponering för POP-blandningen och deras födelsevikt. En analys av enskilda substansers samband med födelsevikt när övriga substanser i blandningen hölls på en mediannivå pekade mot en något ökad födelsevikt vid ökad exponering för fungiciden hexaklorbensen (HCB) och en minskande födelsevikt med ökande exponering för perfluoroktansyra (PFOA). I övrigt observerades inga tydliga samband bland de enskilda POParna. Det inversa sambandet mellan PFOA och födelsevikt, vid en nivå av övriga POPar på medianen, styrktes av liknande samband mellan PFOA och födelsevikt när övriga POPar hölls på en nivå av 25:e eller 75:e percentilen. Inga interaktioner observerades mellan de i blandningen förekommande POParna.

Denna hypotesbildande studie pekar mot att POP-blandningen i sig inte påtagligt påverkade barns födelsevikt, men att särskilt PFOA kan tänkas ge en sänkt födelsevikt när substansen är en komponent i den totala POP-blandningen som barnen exponerats för under fosterstadiet.

Mixture exposure to elements and chlorinated/brominated/fluorinated persistent organic pollutants (POPs) and markers of thyroid function: a cross-sectional study of adolescents from Sweden

Pineda S, Lignell S, Benskin J, Kiviranta H, Lundh T, Gyllenhammar I, Lampa E, Glynn A

Sammanfattning:

Sköldkörtelhormonsystemet är inblandad i många olika processer i kroppen, bland annat reglering av basmetabolism och hjärnans utveckling tidigt i livet. Bland skolungdomar i 5:e-, 8:e- och 11:e-klass över hela Sverige undersöktes om deras blodhalter av vissa essentiella och icke-essentiella element och klorerade/bromerade/fluorerade persistenta organiska miljöföroreningar (POPar) påverkar serumnivåerna av tyreoglobulin (TG), antikroppar mot tyroidperoxidas (ATPO), tyroideastimulerande hormon (TSH), tyroxin (T4) och trijodtyronin (T3), de två sistnämnda i fri form. Bayesiansk Kernel Machine Regression (BKMR) användes för att undersöka om blandningarna som ungdomarna exponerats för påverkar serumnivåerna av sköldkörtelmarkörerna. Med BKMR analyserades också eventuellt linjära eller icke-linjära samband mellan barnens kemikalieexponering och sköldkörtelmarkörerna, samt om det skett några interaktioner mellan kemikalierna i blandningen.

När hela ungdomsgruppen analyserades observerades en ökande nivå av fritt T3 med ökande halter av kemikalieblandningen i blodet. Sambandet med T3 var starkast bland pojkar och deltagare med hög jodstatus (över medianen mätt som jodhalt i urin). Både bland pojkar och deltagare med hög jodstatus ökade fritt T3/T4 kvoten med ökad blandningsexponering. När övriga substanser i blandningen hölls på medianen drevs blandningssambanden för T4 i hela gruppen av Co (inverst), Se (positivt) och HCB (icke-linjärt inverst). T3 var signifikant associerat till Co (icke-linjärt), Ni (positivt), Cd (positivt) och HCB (inverst). Co och Se var relaterat till en ökande respektive minskande T3/T4-kvot. För T4 observerades könskillnader i fallet Se (pojkar:positivt) och HCB (flickor:icke-linjärt inverst), samt motsatta associationer med T3 för Co. T3/T4-kvoten ökade för Co och minskade för Se endast hos pojkarna. Bland deltagare med låg jodstatus (<medianen) observerades inga kemikaliesamband; bland dem med hög jodstatus sågs samband mellan T4 och Co (inverst) och Se (positivt), mellan T3 och Cd (positivt), Pb (positivt) och HCB (inverst), samt mellan T3/T4-kvoten och Co (positivt) och Se (negativt). Interaktionsanalysen för hela deltagargruppen pekade mot en interaktion mellan Co och HCB för T4 och mellan Co och Cd samt Co och HCB.

Resultaten antyder att de essentiella elementen Co och Se hade störst påverkan på nivåerna av T4 tillsammans med pesticiden HCB, medan Cd och HCB påverkade T3-nivåerna. HCB tycktes ha en negativ påverkan på T4 bland flickor, men ej bland pojkar. Vi observerade också en ökning av T3 för Co bland pojkar och en minskning bland flickor. Resultaten pekar mot att könsskillnader i blandningseffekter bör undersökas mer i framtiden. Detta gäller också studier av om jodstatus påverkar blandningseffekterna på nivåerna av T4 och T3.

Levels of markers of thyroid hormone system function among first-born children from Uppsala in relation to early life exposure to chlorinated, brominated and fluorinated persistent organic pollutants (POPs)

Glynn A, Lampa E, Benskin J, Gyllenhammar I, Aune M, Lignell S, Pineda S

Sammanfattning:

Sköldkörtelhormonsystemet är inblandad i många olika processer i kroppen, bland annat reglering av fostertillväxt, metabolism och hjärnans utveckling under fosterstadiet/barndomen. Bland förstfödda barn i Uppsala (N=141) i 4-12 års ålder undersöktes om foster-exponering för klorerade/bromerade/fluorerade persistenta organiska miljöföroreningar (POPar) påverkar serumnivåerna av tyreoglobulin (TG), antikroppar mot tyroidperoxidas (ATPO), tyroideastimulerande hormon (TSH), tyroxin (fritt T4) och trijodtyronin (fritt T3) under barndomen. Bayesiansk Kernel Machine Regression (BKMR) användes för att undersöka om hela POP-blandningen påverkar nivåerna av sköldkörtelmarkörerna. Med BKMR analyserades också eventuellt linjära eller icke-linjära samband mellan kemikalieexponeringen och sköldkörtelmarkörerna, samt om det skett några interaktioner mellan kemikalierna i blandningen.

Inga starka samband observerades mellan den totala bland-exponeringen och markörerna. En linjärt ökande nivå av TG med ökande DDT-exponering observerades när nivåerna av övriga POPar i blandningen hölls på den 50:e och 75:e percentilen. En linjärt minskande nivå av TSH med ökande exponering för HCB antyddes när nivåerna av övriga POPar i blandningen hölls på den 50:e percentilen. En linjärt minskande nivå av T4 med ökande exponering för PCB-28 antyddes också när nivåerna av övriga POPar i blandningen hölls på den 50:e percentilen. I övrigt observerades inga starka samband mellan POP-exponeringen och sköldkörtelmarkörerna. Resultaten antyder att enstaka enskilda POPar i blandningen som barn exponerats för under fosterstadiet kan ha en liten negativ effekt på nivåerna av vissa sköldkörtelmarkörer.

Mixture effects of elements, and chlorinated/brominated/fluorinated persistent organic pollutants (POPs): in vitro assays of estrogenic/anti-estrogenic, androgenic/anti-androgenic, aryl hydrocarbon receptor (AhR)/anti-AhR, and oxidative stress activity

Doan QT, Lundqvist J, Pineda S, Sand S, Glynn A

Sammanfattning:

Blandningseffekter av kemikalier är ett komplext vetenskapligt område där effekter av verkliga blandningar som upptäckts hos människor sällan har studerats.

Blandningseffekter av element och långlivade organiska föreningar, som uppmätts i blodet hos ungdomar som bor i Sverige och deltagiti den nationella Riksmaten Adolescent Survey (RMA), undersöktes med hjälp av cellbaserade reportergentester inklusive receptorerna för östrogen (ER), androgen (AR), arylhalogenreceptorn (AhR) och nukleär faktor erytroid 2-relaterad faktor 2 (Nrf2, oxidativ stress). LDH-analys användes för att testa cellernas viabilitet under exponering för blandningarna. Två kontrasterande blandningar testades; (i) en som representerar medelnivåerna av element och långlivade organiska föreningar hos ungdomar födda i länder med hög per capita-inkomst, av mödrar som också är födda i sådana länder; (ii) och medelnivåer hos ungdomar födda i länder med låg per capita inkomst, födda av mödrar som också är födda i låginkomstländer. Testerna utfördes på 10-punkts utspädningsserier. EC50 modellerades från varje kemikalies dos-responskurva. Huvudhypotesen om en blandningseffekt baserat på koncentrations-addition (CA) undersöktes. Elementens aktivitet i celltesterna visade interaktioner med okända faktorer, vilket gjorde det omöjligt att uppskatta EC50 från dos-responskurvorna. Därför fokuserades studien på ungdomarnas serumnivåer av klorerade/bromerade/fluorerade POP-föreningar, inklusive 10 polyklorerade bifenyler (PCB), 3 polybromerade difenyletrar (PBDE), 9 klorerade bekämpningsmedel/metaboliter (OCP) och 7 per- och polyfluoralkylsyror (PFAS). Dioxinen TCDD och dioxinlika PCB 126 inkluderades också för att representera dioxiner och dioxinlika (dl-) PCB.

Inget av ämnena visade Nrf2-aktivitet. De flesta av de aktiva ER-agonisterna uppvisade svag aktivitet, där bekämpningsmedlets metabolit/komponent β-HCH hade lägst EC50 (1,79 µM). Endast två av de studerade POParna uppvisade svaga ER-antagonistiska effekter (BDE 153 och BDE 47). Nästan alla testade föreningar var inaktiva i AR-agonistanalysen; endast svag agonistisk aktivitet observerades för BDE 47 och PFOS. Samtidigt uppvisade 27 av de 31 individuellt testade POParna AR-antagonism. HCB, PFHxS, PFBS och TCDD var de enda som inte utövade AR-antagonism. p,p’-DDE, PCB 118, PCB 138 och PCB 170 var de starkaste AR-antagonisterna, med EC50 <3 µM. AhR-agonistiska EC50-värden var lägst för TCDD (EC50 = 4,7 pM) och dl-PCB:erna PCB 126, 118 och 156 med EC50 = 6,03E-05, 0,7 respektive 0,17 µM. PCB 138, tillsammans med ytterligare 3 PCBer, 6 OCP (6) och alla 3 BDEer, uppvisade AhR-antagonistiska effekter.

I blandningsanalyserna var OCPer mer förekommande i låginkomstgruppen, medan höginkomstgruppen hade högre nivåer av PCBer och PFAS. POP-blandningarna utlöste starka AhR-agonistiska svar, som redan observerats vid koncentrationer på 63 respektive 16 gånger högre blodnivåer än medelnivån för låg- respektive höginkomstblandningarna. CA-effektmodellen kunde förutsäga de AhR-agonistiska aktiviteter som inducerades av POP-blandningen. Ingen anti-AhR-aktivitet detekterades av de två blandningarna. En signifikant AR-antagonistisk effekt observerades redan vid den lägsta testade koncentrationen vid 4 gånger serumblandningens medelkoncentration, utan skillnad mellan blandningarna i låg och hög inkomst-grupperna. CA-modellen underskattade anti-AR-aktiviteten hos POP-blandningarna, särskilt i det låga koncentrationsområdet. Detta indikerar ett anti-AR-svar starkare än vad som förutspåtts av en CA effekt av blandningarna. Endast mycket svaga AR-agonistiska och ER-agonistiska/antagonistiska effekter observerades för båda blandningarna.

Sammanfattningsvis uppvisade många POP i blandningarna AhR-agonistisk och anti-AR-aktivitet. När det gäller AhR-agonistiska effekter förutspåddes både blandningen med låg och hög inkomst av additiva effekter, med klart högre aktivitet bland höginskomstgruppen. Anti-AR-blandningseffekterna var starkare än vad som förutspåddes av en additiv effekt och ingen skillnad i aktivitet observerades mellan de två studerade grupperna.

Risk assessment of mixtures of chlorinated/brominated/fluorinated POPs found in Swedish adolescents – an in vitro approach using the hazard index concept

Sand S, Lundqvist J, Glynn A

Sammanfattning:

Befolkningens exponering för kemiska blandningar har fått mer och mer uppmärksamhet allt eftersom det utvecklats kemiska analysmetoder som gör det möjligt att mäta många olika kemikalier i kroppen.

Parallellt med denna utveckling har olika cell-baserade tester möjliggjort analyser av olika kemikaliers effekter via olika mekanismer.

I föreliggande studie används de blodhalter av klorerade/bromerade/fluorerade persistenta organiska föroreningar (POPs) som uppmätts i blodserum från 1082 ungdomar som deltagit i en nationell matvaneundersökning, kallad Riksmaten Ungdom 2016-17. Kemikalieblandningen som uppmättes i deltagarna bestod av 9 stycken klorerade bekämpningsmedel/metaboliter (OCP), 10 polyklorerade bifenyler (PCBs), 3 polybromerade difenyletrar (PBDEs) och 6 stycken per- och polyfluoralkylsyror (PFAS), och dessa substanser testades i 4 olika effekt-baserade celltester; aktivering av arylhydrocarbon receptorn (AhR), inhibering av AhR-aktivering, inhibering av androgenreceptor-aktivering och aktivering av estrogenreceptorn. Från dos-effektkurvorna som erhölls i celltestera beräknades EC50 för alla ingående substanserna i blandningen. EC50 användes sedan för att beräkna kvoten mellan varje deltagares serumhalt av de enskild substanserna och motsvarande substans-EC50 för de olika effektmekanismerna var för sig, vilket gav ett så kallat individuellt hazard quotent-värde (HQ) för varje substans och effektmekanism. För effektmekanismerna, var för sig, summerades de enskilda substans-HQ sedan ihop till ett hazard index (HI) för varje studiedeltagare, med antagandet att substanserna verkar på ett additivt sätt på samma effektmekanism. Med hjälp av HQ kan de olika substansernas bidrag till HI rankas, och HI ger också en rankning av vilken effektmekanism som är känsligast för de blandningsexponeringar som deltagarna utsatts för.

Bland de fyra studerade effektmekanismerna var det aktivering av AhR som var den mest känsliga mekanismen för den detekterade POP-blandningen bland ungdomarna (HI median: 0,00022), följt av inhibition av AR-aktivering (HI median: 0,00018) och AhR-antagonism (HI median 0,00013). ER-aktivering visade klart lägst HI median (0,000016). En jämförelse av de olika substansernas bidrag till HI för de studerade effekt-mekanismerna pekade mot en variation i substansmönster. Vid medianen för HI baserat på AhR-aktivering bland RMU-deltagarna bidrog PCBer mest till HI (98 %). För anti-AhR-aktivitet bidrog nästan alla substanser till HI förutom PFAS, även om PCB dominerade (90 %). DDT-metaboliten p,p´-DDE dominerade när det gällde inhibition av AR-aktivering (anti-androgen), med 61 % bidrag vid medianen för HI. Bland de andra substanserna var det endast PCB-138 som bidrog med mer än 10 %. Slutligen så dominerade olika OCPer bidraget till HI för aktivering av estrogenreceptorn (64 %), med 37 % från β-HCH.

Sammantaget visar studien att POP-blandningen som uppmättes i serum från ungdomar i Sverige, påverkade alla de studerade effektmekanismerna, AhR-aktivering/inhibition, ER-aktivering och AR-inhibition. AhR-aktivering var den känsligaste mekanismen för bland-exponeringen, medan ER-aktivering var den minst känsliga. PCB var den kemikaliegrupp som dominerade när det gällde effekter på Ah-receptorn (aktivering/inhibition), medan OCP dominerade när det gällde AR-inhibition, främst p,p´-DDE. PBDE och PFAS gav inga eller mycket små bidrag till blandningseffekterna.

Benchmark modelling of selenium, cobalt and hexachlorobenzene effects on thyroid hormone levels in Swedish adolescents – a mixture exposure approach

Sand S, Pineda S, Lundqvist J, Glynn A

Sammanfattning:

En studie av ungdomars blandningsexponering för essentiella/icke-essentiella element och klorerade/bromerade/fluorerade persistenta organiska föroreningar (POPar) visade att de två essentiella elementen Se och Co, samt pesticiden HCB, tycks påverka nivåerna av fritt tyroxin (T4) och trijodtyronin (T3) i blodserum.

Som ett led i utvecklingen av framtida risk/nytta-bedömning av blandexponering för olika essentiella och icke-essentiella substanser genomfördes en så kallad benchmark-modellering av dos-respons sambandet mellan exponering för Se, Co och HCB (som blodhalter) och serumnivåerna av T3 och T4.

I modelleringen beräknades benchmarkdosen (BMD) för en förändring av hormonnivåerna med 5 %, samt den nedre 90 % konfidensgränsen för BMD (BMDL90). I riskbedömning brukar en förändring på 1-10 % av en kritisk effekt, i detta fall hormonnivåer, användas som utgångspunkt för uppskattning av BMD. BMDL90 används sedan som utgångspunkt för att uppskatta tolerabel/acceptabel exponering för en substans. I vår studie togs hänsyn till exponeringen för övriga element och klorerade/bromerade/fluorerade persistenta organiska föroreningar (POPar), genom att BMDL90 för Se, Co och HCB beräknades för scenarierna att övriga substansernas blod halter låg på 5, 50 och 95 percentilen bland ungdomarna.

För T4 förelåg ett inverst samband mellan halten av Co och HCB och halten av T4, medan ökad Se-halt var kopplad till ökad T4-halt. T3-halten minskade med ökad HCB-halt. Kvoten av T3- och T4-halt ger en indikation om det har skett en förändring av omvandlingen av pre-hormonet T4 till det aktiva hormonet T3. Kvoten ökade med ökad halt av Co, och minskade med ökad halt av Se.

BMDL90 för sambandet mellan Co och T4 förändrades inte markant när halten av de övriga substanserna ökade från den 5 till 95 percentilen, med BMDL90 0,11 µg Co/L vid 5 percentilen och 0,9 µg Co/L vid den 95 percentilen av de andra substanserna. Liknande resultat observerades för Se och HCB, med en BMDL90 för Se på 53-67 µg/L och för HCB på 81-131 pg HCB/ml. För T3 och HCB gjorde utseendet på dos-responssambandet att det endast gick att ta fram en BMDL90 vid 50 percentilen av de andra substanserna, vilken landade på 36 pg HCB/ml. När det gäller T3/T4-kvoten gick det också endast att ta fram BMDL90 för Se och Co vid den 50 percentilen, för Se 60 µg/L och Co 0.073 µg/L.

Resultaten antyder att det i studien av blandexponering för kemikalier och nivåer av T4 och T3 bland ungdomar i Sverige går att ta fram BMD90 och BMDL90, men att det endast i fallet T4 gick att undersöka om olika nivåer av blandexponering påverkar resultat. I Fallet T4 tycktes olika exponeringsnivåer av kemikalieblandningen inte påverka BMDL90 för Se, Co och HCB i någon högre grad.