Nieuw onderzoek van UC Davis en Washington State University laat zien dat pcb’s, of polychloorbifenylen, zorgen voor een ketting aan cellulaire gebeurtenissen die leidt tot een overvloed van dendrieten. Dit zijn uitlopers van neuronen die zorgen voor prikkelgeleiding naar het cellichaam toe. Deze overvloed zorgt voor een verstoring van de normale neurologische patronen in de hersenen.
“De groei van dendrieten en de vertakking ervan tijdens de vroege ontwikkeling is en zeer delicaat proces, en de aanwezigheid van bepaalde pcb’s verstoren de verzorger van dit proces,” zegt Pamela Lein, een ontwikkelings neurobiologe en professor in moleculaire bio- wetenschappen aan de UC Davis Universiteit voor diergeneeskunde. “Verzwakte neuronale verbindingen is een normaal kenmerk van een aantal aandoeningen, inclusief stoornissen in het autismespectrum.”
2 gerelateerde onderzoeken in het tijdschrift “Environmental Health Perspectives”, onderstrepen de resultaten dat de hersenen in ontwikkeling gevoelig zijn voor omgevingsfactoren en laten zien dat pcb’s kunnen bijdragen aan het risico op autisme.
“We denken niet dat pcb’s autisme veroorzaken,” zegt Lein,”maar het zou de waarschijnlijkheid van autisme kunnen vergroten bij kinderen wier genetische bouw al zo is dat de aanleg van neuronale connecties verstoringen kan vertonen.”
De belangrijkste leden van het onderzoek waren Lein en Isaac Pessah, zetel van de moleculaire biowetenschappen op de faculteit diergeneeskunde en directeur van het centrum voor omgevingsgezondheid voor kinderen op UC Davis. Ze zijn ook allebei onderzoekers aan het “UC Davis MIND Institute”, dat zich bezig houdt met het vinden van antwoorden aangaande autisme en ontwikkelingsstoornissen op neurologisch gebied. De hoofdonderzoeker was Gary Wayman van “Washington State University’s Program in Neuroscience”, die als eerste het moleculaire pad beschreef dat de calcium signalering in de hersenen regelt, dat voor normale groei van dendrieten zorgt.
Wayman ontdekte dat de belangrijkste veroorzakers, genaamd calcium- en calmodulinekinase, verantwoordelijk zijn voor verhoogde calcium waardes. Geactiveerde calmodulinekinase activeert een eiwit genaamd “CREB” dat genen reguleert die “Wnt2” produceren, een potente molecuul
en beslisser hoe en of dendrieten groeien. Wnt2 bestuurt structurele eiwitten om een steiger te maken die de groei en vertakking van dendrieten stimuleert.
“Ordelijke choreografie van het pad van de calmoduline kinase-naar-Wnt2 vertaalt normale verhogingen in calcium waardes naar een normale dendrieten produktie, ” zei Wayman. “De bedrading van miljarden neuronen is afhankelijk van de gezondheid van dit cellulaire proces en is cruciaal voor een goede ontwikkeling van bijna alle complexe gedragingen, leren, geheugen en taal.
Voor het huidige onderzoek was het team van plan om vast te stellen of die weg werd gewijzigd door blootstelling aan pcb’s, focussend op de neuronen van de hippocampus- het gedeelte van de hersenen dat gelinkt wordt aan leren en geheugen- dat erom bekend staat gevoelig te zijn voor verzwakte connectiviteit bij veel neurologische aandoeningen.
De wetenschappers hebben ook gelet op de effecten van een te weinig onderzochte pcb deelverzameling genaamd non-dioxine-achtige pcb’s, die hebben aangetoond calcium waardes te verhogen in neuronen. Zowel de non-dioxine-achtige pcb’s als de meer bekende dioxine-achtige deelverzameling, zijn veelvuldig gebruikt in electrische apparaten in de jaren 50 en 60.In de 70-er jaren werden dioxine-achtige pcb’s verboden omdat ze mogelijk kanker konden veroorzaken. Alle pcb’s zijn stabiele verbindingen die vandaag de dag nog steeds bestaan in onze omgeving.
Een van de huidige onderzoeken van UC Davis richtte zich op de groei van dendrieten bij jonge ratten die waren geboren uit en gevoed door een moederrat die blootgesteld was geweest aan pcb’s. Een ander onderzoek analyseerde hoe pcb’s invloed hebben op neuronen van ratten in celculturen in ontwikkelingsstadia gelijk aan die van mensen tijdens het 3e zwangerschaps trimester. In beide onderzoeken was de blootstelling aan pcb’s gelijk aan die die gevonden worden in het menselijke dieet en weefsel, inclusief de placenta en moedermelk.
Evaluatie van de hersenen van de ratten die al heel vroeg werden blootgesteld aan pcb’s lieten een significante overproductie van dendrieten zien. De cellulaire onderzoeken lieten zien dat de pcb’s de calcium weg activeerde die leidde tot de abernante hersenstructuur en dat de productie van dendrieten normaal was wanneer cellulaire weg geblokkeerd was.
“Wij zijn de eersten die laten zien dat niet-dioxine-achtige pcb’s de manier veranderen hoe verbindingen in een ontwikkelend brein aangelegd worden door het “kapen” van het calcium seinpad en de grote toename van de groei van dendrieten,” zei Lein.
De experimenten hielpen ook om de specifieke triggers voor deze cellulaire kettingreactie zoals het ryanodine receptor (RyR) calcium netwerk te identificeren. Pessah, een erkende naam op het gebied van de disfuntie van het calciumnetwerk en neuro-ontwikkeling, liet eerder zien dat RyR selectief wordt geactiveerd door niet-dioxine-achtige pcb’s. De nieuwe onderzoeken bewijzen dat RyR een noodzakelijk component is op het pad dat de groei van dendrieten beheerst.
“Dezelfde calcium paden zijn betrokken bij sommige vormen van autisme, en enkel blootstelling aan een omgeving leidt niet tot autisme. Deze nieuwe bevindingen leveren een goed bewijs dat pcb’s zouden kunnen bijdragen aan het risico om autisme te ontwikkelen bij kinderen met een genetische aanleg,” zei Pessah. “Het begrijpen van de fundamentele mechanismes waarbij pcb’s neurologische netwerken veranderen, zet de toon voor onderzoek naar omgevings- verontreinigingen die structureel gerelateerd zijn aan pcb’s, inclusief vlamvertragers, en hun risico voor kwetsbare groepen.”
Vertaling Seth