Moederlijke blootstelling aan ruwe olie en vlamvertragers kan invloed hebben op latere generaties

Doorzichtige embryo’s van killivis helpen onderzoekers aan de Universiteit van Californië, Davis, om inzicht te krijgen in de effecten van blootstelling aan ruwe olie en vlamvertragers op gedrag, skeletgroei, hartgezondheid en andere interne functies bij nakomelingen en volgende generaties.

Het onderzoek naar meerdere generaties Atlantische killivis (mummichogs) is gepubliceerd in drie artikelen in het tijdschrift Environmental Science & Technology. Het werk, waarvan sommige studies teruggaan tot de oliemorsing van Deepwater Horizon in 2010, biedt inzicht in hoe toxische blootstellingen—zelfs korte—zich in de loop van de tijd kunnen ontvouwen in veel soorten.

“We moeten onze denkbeelden over risico’s verbreden,” zei professor Andrew Whitehead, voorzitter van de afdeling Milieu-toxicologie en hoofdauteur van de artikelen. “Toxische blootstellingen kunnen effecten hebben die veel verder reiken dan de levensduur van direct blootgestelde individuen.”

De onderzoekers kozen ervoor om zich te richten op killivis omdat ze ecologisch belangrijk zijn en de meest voorkomende soort in de moerasgebieden die door de oliemorsing van Deepwater Horizon zijn getroffen. Hun embryo’s zijn doorzichtig, waardoor ontwikkelingsveranderingen met een microscoop kunnen worden waargenomen. De genetica, genfuncties, celbiologie en ontwikkelingsbiologie van killivis zijn zeer vergelijkbaar met die van mensen en andere wilde dieren.

“Dezelfde genen en celbiologie die de ontwikkeling van het hart, de hersenen en het skelet bij een vis reguleren, zijn dezelfde als die de ontwikkeling bij mensen reguleren,” voegde Whitehead eraan toe.

Generatie-effecten verschillen

Whitehead begon zijn onderzoek naar de oliemorsing in 2010 terwijl hij aan de Louisiana State University werkte, toen het ongeluk met Deepwater Horizon meer dan 3 miljoen gallons ruwe olie in de Golf van Mexico vrijliet. Onderzoekers exposeerden killivis aan olie van Deepwater Horizon en vergeleken hun nakomelingen met die van niet-blootgestelde volwassenen.

Ze ontdekten dat als ouders aan olie waren blootgesteld, hun eerste generatie nakomelingen gewijzigde werking van genen vertoonden die zenuw- en hersenprocessen beïnvloeden. In de tweede generatie na blootstelling waren de genen die de hartfunctie beïnvloeden anders dan die van killivis wiens ouder of grootouder niet was blootgesteld. Ook de groei en de vorm van het skelet werden beïnvloed door die eerste blootstelling bij zowel eerste als tweede generatie nakomelingen.

“Blootstelling beïnvloedde de lichaamsvorm en de functie van vele honderden genen vele jaren en ten minste twee generaties later,” aldus Whitehead. “Dat is een behoorlijk duurzame impact.”

Blijvende effecten van blootstellingen

Het onderzoek naar vlamvertragers richtte zich op polybroomdifenylether, of PBDE, dat grotendeels is afgebouwd vanwege zijn toxiciteit, maar nog steeds in Azië wordt geproduceerd en alomtegenwoordig is in lucht, bodem, het milieu, wilde dieren en mensen. Het kan via de placenta aan moedermelk en eieren worden doorgegeven.

“Iedereen van ons heeft meetbare niveaus van vlamvertragers in ons lichaam,” zei Whitehead. “Ze zijn overal in het milieu en in alles.”

De onderzoekers keken naar de neurogedrag en moleculaire effecten van PBDE. In een groep werden volwassen vissen via hun dieet aan PBDE blootgesteld, wat de chemische stof aan nakomelingen doorgaf. De andere groep bestond uit embryo’s die direct aan verontreinigd water waren blootgesteld. Bij nakomelingen van blootgestelde vissen maten ze verschillende aspecten van gedrag die de hersenfunctie vertegenwoordigen, en moleculaire effecten in de hersenen.

In beide groepen merkten de onderzoekers op dat in de generatie na blootstelling het gedrag was veranderd. Blootgestelde moeders gaven chemicaliën door aan hun nakomelingen, waardoor blootstellingen al in de vroegste stadia van ontwikkeling begonnen. Dit had levenslange gevolgen voor gedrag en voor de moleculaire functie binnen de hersenen. Zelfs als vissen slechts één week tijdens de ontwikkeling werden blootgesteld en daarna de rest van hun leven in schoon water werden grootgebracht, erfden hun nakomelingen gewijzigd gedrag.

“Die zeer smalle blootstellingsperiode tijdens de ontwikkeling heeft gevolgen voor je baby’s,” zei Whitehead.

Nicole McNabb-Kelada, die haar doctoraat aan UC Davis heeft behaald en de eerste auteur is van de PBDE-artikelen, noemde de langetermijneffecten verrassend: “Het was een openbaring om te zien dat zowel maternale als omgevingsblootstellingen in de vroege levensfase veranderingen veroorzaakten gedurende het leven en in de volgende generatie, elk op zijn eigen manier, wat meerdere paden laat zien voor deze chemicaliën om blijvende effecten te hebben,” zei ze.

Terugkijken om risico’s te bepalen

Oliemorsingen, die chemicaliën bevatten die vergelijkbaar zijn met die in luchtvervuiling, en vlamvertragers komen vaak in het milieu voor. Dit onderzoek biedt inzicht in hoe mensen, vissen en andere soorten worden beïnvloed door vervuiling die generaties kan aanhouden.

“De erfenis van toxische blootstellingen kan lang zijn—veel langer dan mensen geneigd zijn te denken en veel langer dan onze regelgevende structuren over nadenken,” zei Whitehead. “Als we slim willen zijn over volksgezondheid en de gezondheid van wilde dieren, moeten we denken aan deze langetermijnresultaten en onze wetenschap richten op het ontdekken daarvan, zowel de oorzaken als de gevolgen. De interventie die noodzakelijk is, is om blootstelling in de eerste plaats te voorkomen.”