Fagmøte Norsk Innemiljøorganisasjon 17.april 2012
FTALATER – hva er det og hvordan
påvirker de innemiljøet?
Ph.d. Kirsten E. Rakkestad
Hva er ftalater?
• Ftalater finnes i svært mange ulike produkter som
leker, matemballasje, kosmetikk, bygningsmaterialer,
møbler, biler, medisinsk utstyr, tekstiler, insektmidler,
vaskemidler m.m.
• Benyttes hovedsakelig for å gjøre plast mykere
• Finnes særlig i PVC, men også i andre typer hard
plast
• Kan også benyttes som smøremiddel og løsemiddel
• > 3000 tonn produseres årlig (Bizzari et al., 2000)
Forekomst av ftalater
• Det finnes en rekke ulike ftalatforbindelser
– Ulike estere av ftalsyre
• Forekomsten avhenger til dels av molekylvekten og
lengden på sidekjedene
– Korte sidekjeder (lav vekt) eks;
• BBP
Kosmetikk, insektmidler, løsemidler,
• DBP
cellofan, maling, gulvfliser
• DEP
– Lange sidekjeder, eks;
• DEHP
Bygningsmaterialer,
medisinsk utstyr
• DIDP
PVC
• DINP
Eksponeringsveier
• Direkte/indirekte eksponering
– Direkte eksponering gjennom huden ved kontakt med plast
eller andre ftalatholdige materialer, eller ved innånding av
damp
– Indirekte ved at ftalater lekker fra et produkt til et annet som
man deretter eksponeres for; emballasje til mat og vann,
intravenøst via medisinsk utstyr (f.eks. ved blodoverføring),
eller ved innånding støv
• Tradisjonelt mest vekt på inntak via mat, og
barn som eksponeres ved at de biter/sutter
på plastleker
– Forbud mot ftalater i barneleker (til barn < 3 år) i EU
• Innånding ser ut til å være en viktigere
eksponeringsvei enn først antatt
Kilder til ftalater i innemiljøet
[Et norsk barnerom]
• Inneluft og støv inneholder ftalater som lekker fra
bygningsmaterialer, møbler, leker og klær (samt
plastkomponenter i bilinteriør)
• Pga de mange kildene er disse stoffene utbredt i alle
innemiljøer
• Konsentrasjonen innendørs > kons.utendørs
• Bornehag et al., 2005;
– Konsentrasjonen av BBP og DEHP i støv korresponderer
med mengden PVC i gulv- og veggmaterialer
– BBP sammenheng med vannskader
– Høy kons av DEHP i bygninger bygget før 1960
• I dette arbeidet analyserte vi innholdet av utvalgte ftalater i to ulike
størrelsesfraksjoner av inneluftpartikler (PM; particulate matter)
• PM10 og PM2.5 filterprøver ble samlet inn i 14 ulike innemiljøer i Oslo
• Innsamlingsstedene var en blanding av barnehager, skoler og
private hjem
[Kleinfiltergerät air samplers,
Datasal,
Høyskolen i Oslo]
Ftalatanalysene
• Analysene av ftalatinnholdet
i prøvene ble gjort av Norsk
Institutt for Luftforskning
(NILU)
• Ftalatene ble separert fra
matrisekomponenten ved
hjelp av HPLC
(væskekromatografi), og
identifisert ved hjelp av
”Micromass LCT orthogonalacceleration time-of-flight
(TOF) mass spectrometer
(MS)”
De viktigste funnene
• Vi fant DBP, DEHP og BBP i begge
størrelsesfraksjonene på alle målestedene
• DBP var den dominerende ftalatforbindelsen i alle
prøvene
• Den høyeste konsentrasjonen av totalftalat som ble
målt var 409 ng/m3. Median verdi for PM10 var 130
ng/m3
• Dette er nivåer som er i samme størrelsesorden som
det som har vært rapportert i andre studier fra
Europa og USA (bl.a Rudel et al., 2001; Becker et al., 2004)
• Konsentrasjonene er lave sammenlignet med
verdiene for tolerabelt daglig inntak (TDI)
• Utendørskilder (eks. bildekk) er av liten betydning for
ftalatnivåene innendørs
Hva vet vi om helseeffekter?
• Helseeffektene vil i likhet med forekomsten
variere avhengig av molekylvekten og
lengden på sidekjedene
• Ftalater kan virke som hormonhermere
• Påvirker produksjon, sekresjon, transport, metabolisme,
reseptorbinding, effekt og utskillelse av kroppens
naturlige hormoner
– Reproduksjonstoksiske
– Utviklingsforstyrrelser
• Ftalater i innemiljøet har vært knyttet til økt
forekomst av astma
Reproduksjonstoksiske effekter
• En rekke dyreforsøk med eksponering før fødsel har
vist uønskede effekter (DEHP, DBP, BBP)
– Ulike abnormaliteter i hannlige kjønnsorganer (samlet kalt
«ftalatsyndrom»)
– Hemmet testosteronsyntese  forstyrret kjønnsutvikling
(feminisering av hanner; redusert anogenital avstand (AGD)
og mindre kjønnsorganer) (Foster P.M., 2006)
• Epidemiologiske studier (humane)
– Redusert spermkvalitet (Hauser et al., 2006)
– Redusert AGD (Swan et al., 2005 & 2008)
– Mindre kjønnsorganer (Bustamante-Montes et al., 2008)
Utviklingsforstyrrelser
• Funn fra dyreforsøk har ført til en økt bekymring for at ftalater
kan påvirke utviklingen av nervesystemet hos barn
• Disse effektene antas å være knyttet til ftalatenes evne til å
virke som hormonhermere
• Enkelte epidemiologiske studier viser assosiasjon mellom
ftalateksponering under svangerskap og «avvikende» adferd
hos barna i skolealder (dårligere problemløsning, mindre
maskulin lek hos gutter, lavere oppmerksomhet hos jenter)
(Engel et al., 2009 & 2010; Swan et al., 2007)
• Et studie av 667 barneskolebarn i Sør-Korea viste sterk
assosiasjon mellom DEHP-metabolitter i urin og ADHD hos
barna (Kim et al., 2009)
Ftalater og astma
• Epidemiologiske studier (befolkningsstudier)
indikerer sammenheng mellom ftalateksponering i
innemiljøer og astma
– Jaakkola, J.J. et al., 1999: Relationship between the
assessed amount of PVC and other plasticizer-containing
surface materials and the risk of bronchial obstruction (in
children in Oslo)
– Jaakkola, J.J. et al., 2004: Asthma, wheezing and allergies
in Russian school children in relation to new surface
materials in the home
– Bornehag, C-G. et al., 2004: Associations between dust
concentrations of specific phthalate esters and asthma,
rhinitis, and eczema
– Kolarik, B. et al., 2008: Association between concentration
of DEHP in indoor dust and wheezing among preschool
children in Bulgaria
Hvorfor er det så vanskelig å si noe
sikkert om helseeffekter?
• Epidemiologiske studier/befolkningsstudier viser
assosiasjoner, ikke årsakssammenhenger
• Avhengig av modeller; dyreforsøk og cellekulturer
In vivo
In vitro
Astma
– Reversibel bronkial obstruksjon
– Sammentrekning av musklene rundt bronkiene og betente bronkier
• Hyperreaktivitet
• Luftveisødemer, hypersekresjon av slim og tykkere slim
 Betennelse har blir foreslått som en av mekanismene for en eventuell
kobling mellom ftalater og astma
Betennelse
[makrofag i aksjon]
• Betennelse er kroppens naturlige,
grunnleggende reaksjon på infeksjoner,
irritasjoner og andre skader
• Aktiverer immunceller; oppdager og
eliminerer fremmedlegemet
• Immunceller inkluderer bl.a drepeceller (NKceller), mastceller og fagocytter, inkludert
makrofager
• Cellene har ulike, spesifikke oppgaver;
betennelsesreaksjonen reguleres av
cytokiner («betennelsesmarkører»)
•
•
Modellsystem: Lungeceller fra rotte eksponert for
MEHP (in vitro)
MEHP: Primær metabolitt av DEHP
DEHP
•
MEHP
Endepunkter: Indikatorer på betennelse
–
det pro-inflammatoriske cytokinet TNF-α, og celledød
8
120
*
7
PI-positive cells (% of total)
TNF-alpha (fold increase)
*
100
*
6
5
*
4
3
2
80
60
*
40
20
1
0
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
MEHP (mM)
TNF-α frigjøring
1,0
1,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
MEHP (mM)
Celledød
MEHP induserer dose-avhengig frigjøring av
betennelsesmarkøren TNF-α og celledød
1,0
1,2
• MEHP induserer dssuten dannelsen av
reaktive oksygenforbindelser (ROS)
• MEHP gir også økte nivåer av enzymer som
er viktige ved betennelse
• Dette indikerer at MEHP kan føre til en
betennelsesreaksjon i disse cellene
• MEHP er imidlertid også ligand for ”peroxisome
proliferator-activated receptors” (PPARs). Disse kan
virke anti-inflammatorisk
• MEHP gir økning i den samme
betennelsesmarkøren i en annen celletype, og ved
litt lavere konsentrasjon
• MEHP-eksponering gjør også at cellene forandrer
seg (differensierer)
Oppsummering egne arbeider
– I det første arbeidet viste vi at
• Fire ulike ftalatforbindelser er utbredt i luftbårne partikler i
norske innemiljøer
• Dette støtter påstanden om at inhalasjon av partikler bidrar til
den totale ftalateksponeringen i innemiljøer
– I de to andre arbeidene viser vi at
• MEHP induserer betennelsesresponser i form av økt
frigjøring av TNF-α og ROS, samt gir celledød og
differensiering, i ulike modellsystemer av lungeceller
• MEHP kan virke på prosesser som gir både mer og mindre
betennelse slik at den normale balansen blir forstyrret
• Dette viser tilsammen at ftalater kan påvirke forsvarsceller
som er viktige for utviklingen av betennelsesreaksjoner i
lungene, noe som igjen kan ha betydning for utvikling av
astma
Bisfenol A
[strukturformel]
• BPA er en essensiell
bestanddel av
polykarbonatplast
(PC)
• Har også andre
bruksområder som
epoksyprodukter,
soppdrepende midler,
enkelte
polyesterblandinger,
flammehemmere og
gummiblandinger
Samvirkeeffekter
• Ulike ftalater
• BPA + ftalater
• BPA, ftalater og andre hormonhermende
stoffer (dioxiner, parabener, PCB-er, DDT m.fl)
(Fra: Singh og Li, 2012)
Oppsummering
• Mange ulike kilder til ftalater i innemiljøet
– men mangler data for å kunne si noe sikkert om
hvordan de ulike kildene bidrar til det totale
eksponeringsnivået
• Ftalater virker som hormonhermere, er klassifisert
som reproduksjonstoksiske, og er også knyttet til
økt forekomst av astma
• Ftalater kan virke sammen med andre stoffer som
påvirker de samme prosessene slik at disse
forsterker hverandre – den såkalte
«cocktaileffekten»
– foreløpig vet man lite som slike samvirkende effekter
Takk til
• Seniorforsker Rune Becher og post doc
Anette Bølling, FHI
• Karl Espen Yttri og Christian Dye, NILU
• Professor Ragnhild Paulsen og post doc Gro
H. Mathisen, Farm.inst., UiO
• Og takk for oppmerksomheten!
Plast og plastkjemikalier
• Ftalater er et av flere plastkjemikalier, men ikke all plast
inneholder ftalater!
• Plast ble utviklet i begynnelsen av 1900-tallet
• Syntetisk materiale bygget opp av hydrokarbonforbindelser
dannet ved raffinering av råolje og naturgass med ekstremt
mange bruksområder
• Det finnes et stort antall forskjellige plastforbindelser, f.eks
– Polyeten/polyetylen (PE) er et termoplastisk kunststoff . Den type
plast som det fremstilles mest av på verdensbasis
– Polyvinylklorid (PVC) er et vinylstoff som er stivere enn
polyetylen, og lettere å farge
– Polykarbonat (PC) er en transparent termoplast med eksepsjonell
holdbarhet, ”uknuselig plast”
– Polyetylentereftalat (PET) er et termoplastprodukt i
polyesterfamilien