Plastblødgøringsmidler og allergiske luftvejslidelser
Allergisk astma er en af de hurtigst voksende sygdomme i vores del af verden, men det er svært at pege på en direkte årsag til denne udvikling. Nye undersøgelser viser, at nedbrydningsprodukter fra plastblødgøringsmidler, de såkaldte phthalater, er i stand til at forstærke et allergisk immunrespons i mus.
Af Søren Thor Larsen, Peter Thygesen og Gunnar Damgård Nielsen
Fra lægemiddelforskning 2000
Antallet af personer der lider af allergiske luftvejslidelser som astma og høfeber er steget voldsomt de seneste 20-30 år. I dag er der dobbelt så mange allergiske børn som for 20 år siden, og det skønnes, at 15-20 procent af de danske børn har symptomer på astma, høfeber eller andre allergiske lidelser.
Det er bemærkelsesværdigt, at stigningen primært ses i vestlige, industrialiserede lande, hvor levestandarden er høj. Af samme grund er allergi mistænkt for at være knyttet til den livsstil eller det miljø, der er karakteristisk for lande med et højt udviklingsniveau.
En del af stigningen i allergiske lidelser kan muligvis forklares ved et ændret infektionsmønster på grund af vaccination og brug af antibiotika. Desuden udsættes vi for miljøfremmede stoffer, hvoraf nogle sandsynligvis kan stimulere immunforsvaret og forstærke virkningen af allergifremkaldende stoffer; et eksempel er små partikler i dieseludstødning.
Folk i industrilande opholder sig typisk meget inden døre og bliver på den måde udsat for kemiske stoffer, som afgives fra blandt andet byggematerialer. Mange byggematerialer indeholder PVC, som kan være blødgjort med phthalater. Phthalater er det plastblødgøringsmiddel, der anvendes i størst omfang, og alene i Danmark bruger vi årligt ca. 11.000 tons. En stor del benyttes ved fremstillingen af PVCgulve og gulvtæpper, men phthalater indgår også i mange andre produkter.
Phthalater frigøres løbende fra plastproduktet til det omgivende miljø og vil under tilstedeværelse af vand nedbrydes til monophthalater. Også den menneskelige organisme nedbryder phthalater til monophthalater, når de kommer i kontakt med en gruppe enzymer, som kaldes esteraser.
- Astma er en sygdom i voldsom stigning i mange industrilande, og det er især børn der rammes. Ved astmaanfald forsnævres luftvejene - dels p.g.a. sammentrækning af de muskler, der omgiver luftrøret og dels p.g.a. øget produktion af slim. Brug af bl.a. inhalationsspray kan lindre symptomerne. (Billedet er gengivet med venlig tilladelse fra PARI GmbH, Tyskland)
Astma hos børn
Phthalater er interessante, fordi en befolkningsundersøgelse peger på, at der er en sammenhæng mellem udsættelse for phthalater og udvikling af astma hos børn. Endvidere tyder resultater fra vores undersøgelser på, at visse monophthalater kan forstærke virkningen af allergifremkaldende stoffer og dermed øge risikoen for at få allergisk astma og høfeber.
I medicinske sammenhænge bruger man stoffer med en sådan forstærkende effekt til at forbedre virkningen af inaktiverede giftstoffer og sygdomsfremkaldende mikroorganismer i vacciner, hvor hensigten jo netop er, at kroppens immunforsvar skal aktiveres og danne antistoffer mod vaccinerne. Ved vaccination gives det forstærkende stof ofte kun én gang og sammen med det inaktiverede giftstof eller den svækkede mikroorganisme med det formål specifikt at forstærke virkningen af den pågældende vaccine.
Hvis vi derimod konstant bliver udsat for stoffer med en forstærkende virkning, er der risiko for en uhensigtsmæssig aktivering af immunforsvaret, således at kroppen begynder at danne antistoffer mod allergener som pollen og husstøvmideproteiner.
Stoffer med forstærkende effekt kan også medvirke til, at der dannes en ganske særlig type antistoffer, som kaldes IgE, og som spiller en central rolle ved allergiske sygdomme. Når IgE aktiveres af allergener, kan man opleve et allergisk anfald med røde øjne, kløen og eventuelt åndenød. Allergi overfor luftbårne allergener som pollen og husstøvmideproteiner vil ofte give sig udslag i luftvejsallergi, fordi kontakten med allergenet foregår via luftvejene.
Forstærkende stoffer
Stoffer, som forstærker virkningen af allergener og vacciner, kaldes med en fælles betegnelse for adjuvanter, og man kan klarlægge stoffers adjuvanteffekt ved hjælp af en simpel dyremodel.
Man indsprøjter en lille smule æggehvideprotein sammen med det stof, man ønsker at undersøge for adjuvanteffekt, i dette tilfælde monophthalat, under huden på en gruppe mus. En anden gruppe mus får på tilsvarende måde indsprøjtet æggehvideprotein, men uden den mulige adjuvant. Begge grupper mus vil reagere ved at danne antistoffer mod det indsprøjtede æggehvideprotein. Spørgsmålet er, om den gruppe der får monophthalat, danner flere antistoffer end den gruppe, der udelukkende får æggehvideprotein. Hvis det er tilfældet, må det betyde, at monophthalatet virker som en adjuvant.
Nogle adjuvanter virker hurtigt, mens andre virker bedst, når allergenet gives flere gange. For at klarlægge både hurtige og sene adjuvantegenskaber hos monophthalaterne måles produktionen af antistoffer derfor efter, at musene har fået indsprøjtet æggehvideprotein en, to eller tre gange.
Der er også stor forskel på hvilken koncentration af adjuvant, der giver maksimal virkning, og det er derfor nødvendigt at teste flere forskellige koncentrationer af monophthalat. Ved høje koncentrationer af stoffet vil man ofte se en nedsat antistofproduktion, fordi stoffet vil virke giftigt på immunforsvarets celler, mens meget lave koncentrationer ikke vil have nogen særlig adjuvanteffekt.
Antistofdannelsen kan følges ved, at man tager en blodprøve fra dyret, hvorefter man måler indholdet af antistoffer.
- Mono-2-ethylhexylphthalat (MEHP) er et nedbrydningsprodukt af plastblødgøringmidlet di(2-ethylhexyl) phthalat. Figuren viser effekten af MEHP på dannelsen af IgE antistoffer i mus. Grupper af 10 mus har fået 1μg æggehvideprotein alene (kontrolgrupper) eller 1μg æggehvideprotein sammen med MEHP. Dyr, der har modtaget endnu en dosis æggehvideprotein, en såkaldt booster, har fået yderligere 0,1μg æggehvideprotein 10 dage efter første behandling. Grupper, der er boostet to gange, har fået 0,1μg æggehvideprotein 10 og 15 dage efter første behandling. Efter to boostere har gruppen, der er behandlet med 0,1% MEHP, en lavere antistofdannelse end kontrolgruppen, p.g.a. MEHPs giftige virkning på immunforsvarets celler. Gruppen, der er behandlet med 0,001% MEHP og boostet to gange, har en højere antistofdannelse end kontrolgruppen, hvilket tyder på en immunstimulerende effekt, som kan fremme udvikling af allergi.
To dyremodeller
Metoden udmærker sig ved, at man på relativ kort tid kan få afdækket adjuvanteffekten af et stort antal stoffer. Den er således velegnet som screeningsmetode, og når det gælder stoffer, som normalt indåndes, er der mange ligheder mellem hudens og luftvejenes immunsystem.
Svagheden ved screeningsmetoden er, at den ikke afspejler den måde, man udsættes for stoffer på i virkeligheden. Derfor bør stoffer, der er blevet fundet positive med hensyn til adjuvanteffekt i injektionsmodellen, testes i endnu en dyremodel, hvor æggehvideproteinerne og teststofferne gives som en tåge af fine luftbårne partikler, en såkaldt aerosol. Når musene indånder denne aerosol, vil en del af æggehvideproteinerne aflejres i luftvejene - præcis på samme måde som når mennesker indånder pollen eller støv bestående af husstøvmideprotein.
Kemi og biologi
Vi har testet seks forskellige monophthalater i injektionsmodellen, og deres evne til at virke som adjuvanter er forskellig. Vores forløbige undersøgelser viser, at kun monophthalater med en sidekædelængde på 8-9 kulstofatomer har adjuvanteffekt, mens monophthalater med en kortere eller længere kæde ikke besidder denne effekt. Desuden er det kun - monophthalater med lang kulstofsidekæde, som har en giftig virkning på immunforsvarets celler ved højere koncentrationer.
Viden om hvordan stoffernes kemiske struktur påvirker deres biologiske effekt er af stor værdi, fordi man på den måde kan gå mere målrettet til værks, når nye kemiske stoffer skal designes. På den måde har man bedre chancer for at udvikle nye phthalater, som både er gode plastblødgøringsmidler og samtidig så lidt skadelige som muligt.
- Alle monophthalater har samme kemiske grundstruktur. Forskellen ligger i kulstofsidekæden, på figuren angivet som R. Det ses, at kun monophthalater med en sidekæde indeholdende mindst otte kulstofatomer har effekt på antistofdannelsen indenfor det testede koncentrationsområde.
