Zanieczyszczenie środowiska a epidemia otyłości – problem obesogenów

Według danych Narodowego Funduszu Zdrowia, w 2019 roku 56,6% Polaków powyżej 15. roku życia miało nadwagę lub otyłość [1]. Inne źródła podają, że około 60% dorosłych Polaków zmaga się z nadmierną masą ciała [2]. Jest to 8 miejsce wśród badanych krajów w Europie. Do 2022 roku w skali światowej otyłość wśród dorosłych wzrosła ponad dwukrotnie od 1990 r., a otyłość wśród nastolatków wzrosła czterokrotnie. W 2022 r. na świecie 43% dorosłych w wieku 18 lat i starszych miało nadwagę, a 16% cierpiało na otyłość [3]. Niestety szacuje się, że kolejne lata przyniosą dalszy wręcz zastraszający wzrost przypadków otyłości, nie tylko w populacji osób dorosłych, ale przede wszystkim dzieci i młodzieży. Niezaprzeczalnie, otyłość jest efektem wielu czynników, z których najważniejsze to nieprawidłowa dieta – nadmiernie bogata w węglowodany proste (oraz inne cukrowce), czy brak właściwej aktywności fizycznej [1–3]. Środowisko naukowe jest zgodne, że są to główne przyczyny nadmiernego wzrostu masy ciała w społeczeństwach zachodnich oraz rozwijających się. Zmiana trybu życia na siedzący i wysoce przetworzona żywność, którą spożywamy, nie tłumaczą jednak epidemii otyłości obserwowanej obecnie na całym świecie.

W ostatnich latach odkryto, że substancje chemiczne obecne w środowisku oraz żywności w znacznym stopniu wpływają na akumulację tkanki tłuszczowej i rozwój otyłości. Substancje te nazywane są obesogenami (z angielskiego „obese” – otyły). Związki chemiczne z tej grupy mogą bezpośrednio wpływać na zwiększenie liczby komórek tłuszczowych lub pośrednio poprzez wpływ na metabolizm organizmu, apetyt czy wpływ na mikrobiom jelitowy [4]. Lista obesogenów jest szeroka, a co najstraszniejsze, co roku się powiększa. Możemy je podzielić na naturalne i syntetyczne. W pierwszej grupie znajdują się takie substancje jak np. genisteina – będąca polifenolem, dokładniej izoflawonem, który występuje w roślinach z rodziny bobowatych, w tym w ziarnie soi, czy fruktoza – która należy do cukrów prostych i występuje naturalnie w owocach, miodzie, nektarze kwiatów. Dwa z wymienionych przykładów, jako naturalne substancje, nie stanowią bardzo poważnego problemu jeśli spożywane są z umiarem, jednak należy zaznaczyć, że mechanizm działania wymienionych substancji jest inny. Genisteina działa poprzez interakcje z receptorami komórki wpływając na odkładanie tkanki tłuszczowej [5], natomiast fruktoza, oprócz mechanizmu receptorowego, może również (w szczególności, gdy występuje w nadmiarze) wpływać na deregulację mikroflory bakteryjnej jelit [6].

Dużo większy problem stanowi jednak druga grupa obesogenów, czyli związków syntetycznych. Substancje te znajdują się w naszej żywności i środowisku, będąc najczęściej po prostu zanieczyszczeniami, rzadziej substancjami dodawanymi celowo. Niestety, wiele z obesogenów jest również substancjami zaburzającymi hormonalną równowagę organizmu (ang. endocrine disrupting chemicals)[7]. Obesogenami mogą być leki (np. estradiol czy rosiglitazon), zanieczyszczenia organiczne, do których zaliczamy zanieczyszczenia przemysłowe (np. bisfenol-A (BPA)), ftalany, polichlorowane bifenyle, kwas perfluorooktanowy (PFOA), pestycydy fosforoorganiczne (np. chloropiryfos, dichlorodifenylotrichloroetan (DDT)) czy inne zanieczyszczenia (np. benzo[a]piren, triklosan) [4].

Obecnie bardzo dobrze opisano wpływ BPA czy PFOA na odkładanie tkanki tłuszczowej u zwierząt laboratoryjnych (fot. 1).

Liczne eksperymenty wykazały, że niewielki dodatek BPA czy PFOA do karmy zwierząt laboratoryjnych skutkował znaczącym wzrostem akumulacji tłuszczu i zmianą metabolizmu organizmu. Jest to niezwykle istotne, ponieważ wymienione związki chemiczne były podawane zwierzętom w stężeniach dużo niższych niż toksyczne i uznane za bezpieczne czy akceptowalne. BPA przez lata używany był jako dodatek do tworzyw sztucznych, ponieważ zmiękczał on strukturę plastiku umożliwiając tworzenie bardziej miękkich materiałów (szczególnie zabawek dla dzieci). Obecnie wiele osób uważa, że problem już nie istnieje – jest to jednak nieprawda. BPA zakazany w tworzywach sztucznych na terenie Unii Europejskiej (UE) jest zastępowany swoimi pochodnymi takimi jak bisfenol-S (BPS), -F (BPF) czy -B (BPB), które jak wykazano działają bardzo podobnie jak wyjściowa cząsteczka (BPA) [9]. Ponadto, produkty zawierające BPA sprowadzone są na teren UE z innych rejonów świata, najczęściej z Chin, gdzie nikt nie przejmuje się ochroną środowiska czy zdrowiem ludzi i nie ma żadnych regulacji odpowiadających unijnym. Nie dziwi więc fakt, że w BPA i jego pochodne wykrywane są w moczu i różnych częściach ciała Europejczyków [10]. Jak widać na poniższej rycinie (Ryc. 1), w skali światowej populacja chińska ma największą dzienną ekspozycję na BPA. Jest to spowodowane prawdopodobnie tym, że to tam produkowana jest większość tworzyw sztucznych obecnych na świecie.

Czym natomiast jest PFOA? PFOA to kwas perfluorooktanowy i wykorzystywany jest podczas produkcji teflonu – jednej z najpopularniejszych substancji tworzących nieprzywierającą powłokę na domowych patelniach, garnkach czy żelazkach. Można ją znaleźć również w piankach przeciwpożarowych, dywanach, pudełkach do pizzy i innych fastfoodów, torbach z popcornem przeznaczonych do mikrofalówki, jednorazowych papierowych talerzach (PFOA zapobiega przeciekaniu). PFOA oraz inne substancje zawarte w tworzywach sztucznych w trakcie podgrzewania uwalniają się z powierzchni naczyń, a następnie przenikają do pożywienia. Mogą też być obecne w zanieczyszczonej wodzie, glebie czy żywności, w których znalazły się w wyniku emisji z zakładów przemysłowych. Tak więc, z dużym prawdopodobieństwem, możemy założyć, że każdy Polak smażąc, czy szerzej – przyrządzając jedzenie, ma kontakt z tą substancją. Oczywiście, na rynku dostępne są patelnie wolne od PFOA (ang. PFOA free), jednak najczęściej konsumenci kupując patelnie nie zwracają uwagi na tego typu oznaczenia. Inną grupą obesogenów są ftalany, czyli sole i estry kwasu ftalowego. Związki te są szeroko stosowane w kosmetykach, w których pełnią funkcje emulgatorów umożliwiających rozpuszczanie frakcji tłuszczowej i wodnej, dlatego produkty kosmetyczne takie jak: żele do kąpieli, szminki, balsamy do ciała czy perfumy, nie ulegają rozwarstwieniu. Jak przedstawiono na poniższej rycinie, zgodnie z dostępnymi danymi Polacy mają największą ekspozycję na ftalany wśród przebadanych krajów europejskich.

Ostatnią z omawianych substancji jest triklosan (TCS). Substancja ta jest jedną z najlepszych substancji przeciwbakteryjnych, przeciwwirusowych i przeciwgrzybiczych znanych ludzkości. Na terenie UE TCS dopuszczony jest do stosowania w produktach higienicznych i kosmetykach w stężeniu nie przekraczającym 0,3% w jednostkowym produkcie. Musimy jednak pamiętać, że każdy z nas używa co najmniej kilku produktów higienicznych (np. mydło, pasta do zębów, szampon), w których TCS może występować pod różnymi nazwami handlowymi. Niestety, TCS w łatwy sposób przenika barierę skórną i błony biologiczne, akumulując się w tkance tłuszczowej. Badania prowadzone przez mój zespół wykazały, że TCS w stężeniu nietoksycznym (1 mikromol) już po kilku dniach ekspozycji wywoływało odkładanie tłuszczu w predipocytach (niedojrzałe komórki tłuszczowe) linii komórkowej 3T3-L1 (fot 2).

Wybrane stężenie TCS nie jest przypadkowe. Zgodnie z danymi epidemiologicznymi w organizmach ludzi (tkanki, krew, mocz) TCS wykrywa się w przedziale stężeń od 0,01 do 10 mikromoli [11]. Tak więc, można założyć, że TCS w stężeniu, z którym nasze komórki mają kontakt, może przyczyniać się do zwiększonej akumulacji lipidów.

Prowadzenie bezpośrednich badań na ludziach, którym podawano by obesogeny jest oczywiście nieetyczne. Natomiast w źródłach literaturowych przybywa badań i eksperymentów na liniach komórkowych, czy zwierzętach, które potwierdzają, że liczne związki chemiczne nasilają akumulację tkanki tłuszczowej czy deregulują mikrobiom jelitowy. Jedyne dostępne dane dotyczące bezpośrednio ludzi pochodzą z danych populacyjnych, które korelują dużą masę ciała lub otyłość z wyższą zawartością obesogenów w moczu lub krwi ochotników [12].

Podsumowując, obserwowana epidemia otyłości oprócz oczywistych przyczyn, takich jak brak ruchu czy łatwy dostęp do wysoko przetworzonej i słodkiej żywności, jest spowodowana licznymi obesogenami obecnymi w produktach codziennego użytku i żywności. Niestety, żadnej z wyżej wymienionych substancji nie jesteśmy w stanie w pełni wyeliminować z środowiska, w którym żyjemy. Natomiast jako świadomi konsumenci powinniśmy czytać etykiety na produktach i wybierać takie, w których nie znajdują się substancje uznane za szkodliwe. Obecnie na rynku można znaleźć patelnie czy garnki z etykietami „wolne od PFOA” czy produkty plastikowe „wolne od BPA” (ang. BPA free). Niestety, takie oznaczenia wciąż są o wiele bardziej popularne w krajach Europy Zachodniej, gdzie nawet na paragonach sklepowych znajduje się napis „wydrukowana na papierze wolnym od BPA”.

Literatura:

[1]      https://www.nik.gov.pl/plik/id,28874,vp,31705.pdf

[2]      WHO Regional Office for Europe Who European Regional Obesity Report 2022; 2022; ISBN 9789289057738.

[3]      Okunogbe, A.; Nugent, R.; Spencer, G.; Powis, J.; Ralston, J.; Wilding, J. Economic Impacts of Overweight and Obesity: Current and Future Estimates for 161 Countries. BMJ Glob. Heal. 2022, 7, e009773, doi:10.1136/bmjgh-2022-009773.

[4]      Kladnicka, I.; Bludovska, M.; Plavinova, I.; Muller, L.; Mullerova, D. Obesogens in Foods. Biomolecules 2022, 12, 680, doi:10.3390/biom12050680.

[5]      Xiang, J.; Mlambo, R.; Dube, P.; Machona, O.; Shaw, I.; Seid, Y.; He, Y.; Luo, M.; Hong, T.; He, B.; et al. The Obesogenic Side of Genistein. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2023, 14, doi:10.3389/fendo.2023.1308341.

[6]      Pereira, R.M.; Botezelli, J.D.; da Cruz Rodrigues, K.C.; Mekary, R.A.; Cintra, D.E.; Pauli, J.R.; da Silva, A.S.R.; Ropelle, E.R.; de Moura, L.P. Fructose Consumption in the Development of Obesity and the Effects of Different Protocols of Physical Exercise on the Hepatic Metabolism. Nutrients 2017, 9, doi:10.3390/nu9040405.

[7].     Amato, A.A.; Wheeler, H.B.; Blumberg, B. Obesity and Endocrine-Disrupting Chemicals. Endocr. Connect. 2021, 10, R87–R105, doi:10.1530/EC-20-0578.

[8].     Holtcamp, W. Obesogens: An Environmental Link to Obesity. Environ. Health Perspect. 2012, 120, doi:10.1289/ehp.120-a62.

[9].     Liang, X.; Yin, N.; Liang, S.; Yang, R.; Liu, S.; Lu, Y.; Jiang, L.; Zhou, Q.; Jiang, G.; Faiola, F. Bisphenol A and Several Derivatives Exert Neural Toxicity in Human Neuron-like Cells by Decreasing Neurite Length. Food Chem. Toxicol. 2020, 135, 111015, doi:10.1016/j.fct.2019.111015.

[10].   Dueñas-Moreno, J.; Mora, A.; Kumar, M.; Meng, X.-Z.; Mahlknecht, J. Worldwide Risk Assessment of Phthalates and Bisphenol A in Humans: The Need for Updating Guidelines. Environ. Int. 2023, 181, 108294, doi:10.1016/j.envint.2023.108294.

[11].   Weatherly, L.M.; Gosse, J.A. Triclosan Exposure, Transformation, and Human Health Effects. J. Toxicol. Environ. Health. B. Crit. Rev. 2017, 20, 447–469, doi:10.1080/10937404.2017.1399306.

[12].   Heindel, J.J.; Lustig, R.H.; Howard, S.; Corkey, B.E. Obesogens: A Unifying Theory for the Global Rise in Obesity. Int. J. Obes. 2024, 48, 449–460, doi:10.1038/s41366-024-01460-3.