Een van de meest voorkomende bijproducten van de verbranding van fossiele brandstoffen, fenantreen, veroorzaakt hartritmestoornissen bij muizen, wat voor het eerst bewijst dat het giftig is voor zoogdieren. De studie, geleid door professor Holly Shiels van de Universiteit van Manchester en gefinancierd door de British Heart Foundation, is vandaag (11-1-23) gepubliceerd in het invloedrijke tijdschrift Environmental Health Perspectives van het National Institute of Health.
Dankzij eerder werk van professor Shiels in samenwerking met wetenschappers van de Stanford Universiteit, de Universiteit van Bristol, de Moskouse Staatsuniversiteit en de National Oceanic and Atmospheric Association (NOAA), is de toxiciteit van fenantreen voor de harten van vissen en schaaldieren (rivierkreeften) goed vastgesteld.
Maar nu heeft het team ontdekt dat de verandering ook optreedt in gezonde muizenharten wanneer ze direct worden blootgesteld aan fenantreen, wat lijkt op wat er gebeurt als we vervuiling inademen.
Ze zei: “We weten al jaren dat fenantreen een causaal verband houdt met cardiotoxiciteit bij vissen. Wetenschappers hebben dit erkend na de rampzalige gevolgen van de olieramp met Exxon Valdez in Alaska in 1989.
“Maar we weten nu dat ditzelfde effect ook bij zoogdieren voorkomt, en we kunnen ook het causale mechanisme ervan aantonen.”
Fenantreen is een polycyclische aromatische koolwaterstof (PAK) die aanwezig is in ruwe olie en in de lucht wordt uitgestoten wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand. “Het is algemeen bekend dat PAK’s in het algemeen slecht zijn voor de menselijke gezondheid, maar niemand heeft de impact van PAK’s met een lager molecuulgewicht echt bestudeerd”, zegt professor Shiels.
Dr. Sana Yaar, een door de British Heart Foundation gefinancierde promovendus aan de Universiteit van Manchester en hoofdauteur van het onderzoek, zei: “Vergelijkbare effecten bij mensen kunnen ernstige gevolgen voor de gezondheid hebben. Daarom hebben we meer aandacht van de toezichthouder nodig voor deze alomtegenwoordige verontreinigende stof. door de verbranding van fossiele brandstoffen.”
Fenantreen is een van de verbindingen die ontstaan bij de verbranding van fossiele brandstoffen; het is aanwezig in de gasfase van luchtverontreiniging en hecht zich ook aan het oppervlak van fijn stof (PM). Het kan in de longen worden ingeademd en vervolgens in de bloedbaan worden overgebracht, om uiteindelijk zijn weg naar het hart te vinden. Epidemiologisch bewijs heeft al lang een positief verband aangetoond tussen de PM2,5-concentratie en de incidentie van aritmieën, en er is aangetoond dat zowel fijnstof- als dieseldeeltjes aritmieën veroorzaken bij knaagdieren.
“Onze bevindingen suggereren dat fenantreen betrokken zou kunnen zijn bij deze pathologieën”, zegt prof. Shiels. In het onderzoek veroorzaakte fenantreen, wanneer het op een geïsoleerd muizenhart werd aangebracht, monofasische tachycardie, wat betekent dat het hart te snel begint te kloppen. Tachycardie is een vorm van aritmie die vaak voorkomt bij mensen met littekens veroorzaakt door een hartaanval of een hartziekte uit het verleden.
De onderzoekers waren in staat afzonderlijke hartspiercellen, bekend als myocyten, te isoleren om te begrijpen hoe aritmieën met elektrische disfunctie werden bereikt. Ze toonden aan dat fenantreen de contractiele en elektrische functie van het muizenhart verstoort door ionkanalen te blokkeren die nodig zijn voor synchrone hartslag.
“Onze studie levert proof-of-concept dat blootstelling aan fenantreen pro-aritmisch kan zijn”, zegt prof. Jules Hancox, co-auteur van de Universiteit van Bristol. “Om het risico dat dit voor de mens met zich meebrengt te begrijpen, is er nu meer informatie nodig over de niveaus die fenantreen in het hart kan bereiken na beroepsmatige of omgevingsblootstelling.”
Co-auteur Ellie England en de door de British Heart Foundation gefinancierde promovendus van de Universiteit van Manchester zeiden: “Als de hier getoonde effecten van fenantreen voor muizen zich uitstrekken tot mensen, kan het bijzonder gevaarlijk zijn voor mensen met bestaande hartproblemen, inclusief ouderen. Helaas meten de autoriteiten niet routinematig de hoeveelheid PAK’s, of meer specifiek, fenantreen, in de lucht.
“Wij denken dat dit een vergissing is, omdat personen die kwetsbaar zijn voor hartziekten er baat bij zouden hebben als ze de gevaren zouden kennen van het inademen of innemen van fenantreen.”
Ze voegde eraan toe: “Als er monitoring zou zijn, zouden artsen en volksgezondheidsfunctionarissen veel kunnen doen om kwetsbare mensen te helpen het risico op cardiotoxiciteit als gevolg van blootstelling aan fenantreen te verminderen.
“Risicogroepen kunnen bijvoorbeeld binnen blijven als er sprake is van een piek in de vervuiling, luchtreinigers gebruiken en drukkere straten vermijden.” Professor Shiels voegde hieraan toe: “Naarmate de technologie van verbrandingsmotoren verbetert, neemt het fijnstof uit auto-uitlaatgassen in veel steden af en dat is gunstig voor de menselijke gezondheid.
“Maar wat veel mensen zich niet realiseren is dat de verbranding van fossiele brandstoffen ook ultrafijn stof produceert, dat vanwege zijn kleine omvang een groter vermogen heeft om in de bloedbaan terecht te komen en zelden wordt gecontroleerd. En zelfs elektrische auto’s die de vorming van bandenslijtagedeeltjes verhogen tot hun zware gewicht, hebben ook invloed op onze gezondheid.
“Daarom moeten we routinematig controleren op fenantreen en andere PAK’s in de lucht.”