Vies d'exposició a compostos organoclorats i metalls en infants

Abstract

En aquest estudi s’avaluen algunes de les vies d’exposició principals a diversos contaminants, concretament als compostos organoclorats (OCs) i metalls traça, en infants. La recerca se centra en tres poblacions localitzades al sud d’Europa: Menorca, Astúries i Tarragona. Aquestes tres cohorts han servit de model poblacional per avaluar l’exposició a través de la dieta, l’exposició ambiental i la transferència mare-nen durant l’embaràs, respectivament. S’ha realitzat una anàlisi química en més de 600 mostres humanes, concretament en sèrum i orina, i de productes alimentaris per determinar un ampli ventall d’OCs i metalls traça, tot emprant Cromatografia de Gasos amb Detector de Captura d'Electrons (GC-ECD) i Espectrometria de Masses per Plasma d'Acoblament Inductiu (ICP-MS), respectivament. Els resultats més destacables d’aquesta tesi es descriuen a continuació. La meitat dels peixos capturats al mar Mediterrani han sobrepassat els nivells de mercuri establerts per la Unió Europea pel consum humà. Així mateix, les ingestes estimades de mercuri en la cohort de Menorca també han sobrepassat les ingestes tolerables establertes per l’Autoritat Europea de Seguretat Alimentària (EFSA), essent el peix la principal font d’incorporació d’aquest metall (entorn el 80%). Per contra, les concentracions d’OCs en els aliments han estat molt per sota dels límits establerts. S’ha observat que el pes i el nivell tròfic dels peixos són factors clau per descriure els patrons d’acumulació d’aquests compostos, degut als processos de bioacumulació i biomagnificació. D’altra banda, els nivells de metalls traça en la població infantil d’Astúries han estat més alts que els trobats en estudis previs, probablement com a conseqüència de l’elevada activitat industrial i minera de la zona. En aquesta cohort, també s’han relacionat les concentracions altes d’arsènic en orina amb el consum de peix, tot i que aquest arsènic està en forma química no tòxica. Tanmateix, s’ha observat una correlació inversament significativa entre els nivells de cobalt en orina i de ferritina en sang. En situacions d’alta demanda de ferro, com en l’època de creixement en la que es troben aquests nens, l’organisme augmenta l’expressió del transportador d’ions divalent DMT1, que també incorpora cobalt. També s’ha observat una concentració de cobalt molt més alta en els nens amb anèmia per dèficit de ferro. Finalment, a la cohort de Tarragona, s’ha vist per primera vegada un augment significatiu de les concentracions dels OCs en sèrum matern entre el primer trimestre de l’embaràs i el part, probablement degut a una mobilització de les reserves de greix i a l’augment del volum de sang durant aquest període. Els nivells d’OCs mesurats en sang de cordó s’han correlacionat significativament amb les concentracions d’aquests composts en sèrum matern. Aquesta distribució resulta d'una font materna predominant que transfereix els contaminants al fetus. S’ha determinat l’edat i l’índex de massa corporal de les mares com els factors principals que determinen les concentracions d’OCs en el cos humà. Des d’un punt de vista de salut pública i de la regulació ambiental, cal dedicar una atenció especial a aquests contaminants, per la seva persistència en el medi ambient i facilitat d’incorporar-se al cos humà, particularment mitjançant l’alimentació i la respiració. Tot i que una part dels compostos estudiats estan prohibits o regulats, aquest estudi confirma la presència d’aquests contaminants ja en les primeres etapes de la vida infantil i, per tant, posa de manifest la necessitat d’ampliar la recerca sobre els factors que en determinen la distribució ambiental i exposició humana. Això permetrà millorar la informació disponible a l’hora de millorar la salut de la població des de les accions de la política sanitària.

The present research assesses some of the main routes of exposure to various pollutants, specifically organochlorine compounds (OCs) and trace metals, in infants. It focuses on three populations, located in southern Europe: Menorca, Asturias and Tarragona. These three cohorts have served as a population model to evaluate exposure through diet, environment and mother-child transfer during pregnancy, respectively. A chemical analysis has been carried out in more than 600 serum and urine human samples, along with food products to determine a wide range of OCs and trace metals. This was undertaken using Gas Chromatography with Electron Capture Detector (GC- ECD) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS), respectively. The most remarkable results of this Ph.D. are described below. Half of the fish caught in the Mediterranean Sea have exceeded the levels of mercury established by the European Union for human consumption. Likewise, the estimated ingestion of mercury in the cohort of Menorca has also exceeded tolerable intakes established by the European Food Safety Authority (EFSA), with being the main source of incorporation of this metal (approximately 80%). Conversely, concentrations of OCs in foods have been well below the established limits. It has been observed that weight and trophic level of fish are key factors in the accumulation patterns of these compounds, due to the bioaccumulation and biomagnification processes. On the other hand, the levels of trace metals in the population of Asturias have been higher than those found in previous studies. This is likely a result of the high industrial and mining activity in the area. In this cohort, the high concentrations of arsenic in urine with fish consumption has also been identified. This form of arsenic, though, is not toxic. An inversely significant correlation, however, between levels of urinary cobalt and ferritin in the blood has been observed. In situations of higher iron demand -as occurring during the growth stage in which these children are - the body increases the expression of the DMT1 divalent ion transporter, which also incorporates cobalt. It has also been observed that cobalt concentrations are much higher in children with iron deficiency anaemia. Finally, in the cohort of Tarragona, a significant increase in OC concentrations in maternal serum has been found for the first time between the first trimester of pregnancy and childbirth. This is likely due to a mobilization of the fat reserves and the increase in blood volume during this period. The levels of OCs measured in cord blood have been significantly correlated with the concentrations of these compounds in maternal serum. This distribution is the result of a predominantly maternal source that transfers contaminants to the foetus. The age and the body mass index of mothers have been determined as the main factors that determine the concentrations of OCs in the human body. From a point of view of public health and environmental regulation, special attention must be given to these pollutants; due to their persistence in the environment and the ease of incorporation into the human body- mostly thorough the diet and reparation. Despite most of the studied compounds currently being banned or strictly controlled, this study confirms the presence of these pollutants already in the early stages of childhood life. This highlights the need to expand research on the factors that determine the environmental distribution and human exposure. Through this, it is anticipated that there will be an improvement in the health of the population; as a result of the advances in available information.