Числа поразительны. По данным Центров США по контролю и профилактике заболеваний, около 1.8 миллионов детей в США были диагностированы с отклонениями в развитии между 2006 и 2008, чем десять лет назад. За это время распространенность аутизма поднялась почти на 300 процентов, в то время как расстройство гиперактивности дефицита внимания увеличилось на 33 процентов. Цифры CDC также показывают, что 10 в 15 процентов всех младенцев, родившихся в США, имеют какое-то расстройство нейробогативного развития. Еще больше страдают неврологические расстройства, которые не повышаются до уровня клинического диагноза.

И это не только США. Такие нарушения затрагивают миллионы детей во всем мире. Цифры настолько велики, что Филипп Гранджан из Университета Южной Дании и Школы общественного здоровья Гарварда Чан и Филиппа Ландригана из Медицинской школы Икана на горе Синай в Нью-Йорке - как медики, так и выдающиеся исследователи в этой области - описывают ситуацию как «пандемия».

Хотя более ранний и более усердный диагноз объясняет некоторое документированное увеличение, он не объясняет все это, говорит Ирва Герц-Пиккиото, профессор экологического и гигиенического здоровья и руководитель Калифорнийского университета, Дэвис, Институт MIND. Гранджан и Landrigan кредитные генетические факторы для 30 до 40 процентов случаев. Но значительный и растущий объем исследований показывает, что воздействие загрязнителей окружающей среды связано с тревожным ростом детских неврологических расстройств.

Что именно происходит? И что мы можем с этим поделать?

Химические вещества и мозг

Некоторые химические вещества - вести, ртуть и органофосфатные пестициды, например, уже давно признаны токсичными веществами, которые могут оказывать продолжительное воздействие на детское неврологическое здоровье, говорит Брюс Ланпеар, профессор медицинских наук Университета Саймона Фрейзера. Хотя свинцовая краска теперь запрещена в США, она по-прежнему присутствует во многих домах и остается в употреблении в других странах. Дети могут также подвергаться воздействию свинца из красок, красителей и металлов, используемых в игрушках, хотя это использование запрещено законодательством США (помните Томасский танковый двигатель), а также через загрязненную почву или другое воздействие на окружающую среду, а также из пластмассы, в которых свинец используется в качестве смягчителя. ртутный источники воздействия включают в себя рыбу, загрязнение воздуха и старые ртутные термометры и термостаты. Несмотря на то, что прилагаются огромные усилия по сокращению и устранению этих воздействий, продолжаются проблемы, особенно потому, что мы теперь признаем, что неблагоприятные последствия могут возникать на исключительно низких уровнях.

Но теперь ученые также обнаруживают, что химические соединения, общие для наружного воздуха, включая компоненты выхлопных газов транспортных средств и тонкодисперсных частиц, а также в помещениях и потребительских продуктах, также могут неблагоприятно влиять на развитие мозга, в том числе пренатально.

Химические вещества в огнезащитных средствах, пластмассах, средствах личной гигиены и других бытовых изделиях относятся к тем спискам Lanphear как к задачам, вызывающим беспокойство по поводу их эффектов развития нервной системы.

Химические вещества, побуждающие гормональные изменения все чаще предположительно имеют неврологические последствия, говорит Линда Бирнбаум, директор Национального института гигиены окружающей среды наук и Национальной токсикологической программы. Среди химических веществ, в настоящее время изучается на предмет неврологических последствий, которые происходят в начале жизни являются антипирены, известные как PBDEs, которые широко используются в обивки пены, электроники и других продуктов; фталаты, широко используются в качестве пластификаторов и в синтетических отдушек; поликарбонатный пластик ингредиент бисфенол А, известный обычно как BPA; перфторированные соединения, чьи приложения включают коррозионностойкого, водо- и консистентной стойкие покрытия; и различные пестициды.

Точная хореография

Как объясняют Гранджан и Ландриган, плод плохо защищен от химических веществ окружающей среды, которые могут легко проходить через плаценту. Есть свидетельства из исследований in vitro, говорят они, что нервные стволовые клетки очень чувствительны к нейротоксическим. В прошлом 30 до 40 лет ученые начали понимать, что дети и младенцы гораздо более уязвимы к химическим воздействиям, чем взрослые. Мозг младенца также уязвим для таких загрязнителей. На ранних стадиях развития - пренатально и в младенчестве - клетки мозга легко повреждаются промышленными химикатами и другими нейротоксикантами. Такое вмешательство может повлиять на то, как мозг развивается структурно и функционально - эффекты, которые приводят к прочным неблагоприятным исходам.

«Мозг настолько чувствителен к внешней стимуляции, - говорит Гранджан.

Исторически, химическая нейротоксичность была исследована у взрослых - часто через случаи высокого уровня профессионального облучения. Однако в прошлом 30 до 40 лет ученые начали понимать, что дети и младенцы гораздо более уязвимы к химическим воздействиям, чем взрослые. Также было обнаружено, что очень низкие уровни воздействия на ранней стадии жизни могут иметь глубокие и длительные последствия.

Другим важным открытием является то, что понимание того, как воздействие на ребенка или ребенка подвергается воздействию химического воздействия, связано не только с расчетом потенциальных воздействий на физически меньшего человека. Необходимо также рассмотреть стадию разработки и сроки воздействия. Ранние стадии развития мозга включают «очень точную хореографию», объясняет Фредерика Перера, профессор экологических наук здравоохранения в Школе общественного здравоохранения Mailman Университета Колумбии. «Любое химическое вещество, которое может разрушить химию на этом этапе, может быть очень опасным», - говорит она.

Например, объясняет Дебора Карраш, Доцент в университете Камминг школы Калгари медицины, который специализируется на неврологических исследований, на ранних стадиях развития мозга - когда клетки становятся нейронами - "сроки определяет место назначения."

Результаты последнего исследования Kurrasch, исследующего нейроразвивающие эффекты BPA, показывают, что она имеет в виду. В исследование опубликовано в январе 2015, Kurrasch и его коллеги изучили влияние на нейроразвитие BPA и общего заменителя BPA, бисфенола S. В частности, они исследовали, как воздействие BPA и BPS на уровнях, сравнимых с уровнями, присутствующими в местном питьевом водоснабжении ее сообщества, может повлиять на развитие нейронов в данио на стадии, сравнимой со вторым триместром человеческой беременности, когда нейроны формируются и перемещаются в правильное место в мозге.

Многие из химических веществ под пристальным за их влияния на развитие мозга, по всей видимости действовать путем вмешательства в функции гормонов, необходимых для здорового развития мозга. "Это как если они получают на автобусе туда, где они должны быть," говорит Kurrasch. После воздействия BPA и БПС это было, как будто, объясняет Kurrasch, "в два раза больше нейронов получили на раннем автобусе и вдвое меньше, чем попали на конце автобуса." Исследователи обнаружили, что эти воздействия оказались изменить развитие нерва - нейрогенез - в способ, который вызвал рыбу, чтобы стать гиперактивными. Такое изменение, произведенное в данном случае "очень немного BPA" может вызвать необратимые последствия, говорит Kurrasch.

Многие из контролируемых химикатов для их влияния на развитие мозга - BPA, фталаты, перфторированные соединения, бромированные антипирены и различные пестициды среди них - действуют, воздействуя на функцию гормонов, необходимых для здорового развития мозга. Среди них тиреоидные гормоны, которые регулируют часть мозга, участвующую в различных жизненно важных функциях, включая размножение, сон, жажду, питание и половое созревание.

В течение первого триместра беременности, плод не делает свой собственный гормон щитовидной железы, говорит Томас Золлер, директор лаборатории молекулярной, клеточной и развивающей эндокринологии в Университете Массачусетса Амхерст. Если воздействие окружающей среды на вещество, такое как полихлорированный бифенил или перхлорат, мешает гормонам щитовидной железы матери в этот период, как это может произойти, например, при загрязнении воды, что, в свою очередь, может повлиять на ее ребенка на критической стадии развития мозга.

Еще одна вещь, которую следует учитывать в контексте эндокринного разрушения химических воздействий, говорит Золлер, заключается в том, что значительная часть женщин детородного возраста в США имеет дефицит йода, который может подавлять гормоны щитовидной железы. Хотя эти недостатки не могут вызывать клинически неблагоприятные эффекты, они могут быть достаточными для нарушения развития нервной системы плода. «Воздействие может происходить на уровнях, значительно превышающих стандарты безопасности, - говорит Золлер. И есть очень много химических веществ, к которым такие женщины могут подвергаться воздействию окружающей среды с потенциалом для воздействия на гормоны щитовидной железы, в том числе ПБДЭ, ПХД, BPA, различные пестициды, перфторированные соединения и некоторые фталаты.

Что-то в воздухе

В частности, в отношении источника воздействия химических веществ, которые, как предполагается, вредят развитию мозга у детей, является загрязнение воздуха, которое представляет собой сложную смесь различных химических веществ и твердых частиц.

Исследования показывают, что все больше и больше в воздухе загрязняющие вещества могут иметь тонкие, но существенные эффекты на ранней неврологического развития и behavior.Perera и его коллеги недавно исследовали связь между воздействием полициклических ароматических углеводородов, компонент ископаемых видов топлива, связанных с загрязнением воздуха, и заболеваемость СДВГ в 9-летних. Их исследование показало, что матери, которые подвергались воздействию высокого уровня ЛАГ во время беременности, в пять раз чаще имели детей с СДВГ и имели детей с более выраженными симптомами СДВГ, чем те, у кого не было такого воздействия. Хотя это исследование является первым, кто сделал такую ​​связь, он присоединяется к растущему объему исследований, указывающих на связь между загрязнителями наружного воздуха, включая ПАУ, и неблагоприятным воздействием на здоровье и развитие мозга у детей.

Глядя на воздействия загрязнения воздуха на здоровье мозга является относительно новым, объясняет Кимберли Грей, научным руководителем здравоохранения в Национальных институтах здравоохранения. По ее словам, исследования все чаще говорят о том, что загрязняющие вещества в воздухе могут оказывать незначительное, но значительное влияние на раннее неврологическое развитие и поведение. В дополнение к связям между пренатальным воздействием ПАУ и нарушенной функцией мозга исследователи также изучают потенциальные связи между черным углеродом, летучими органическими соединениями и мелкодисперсными частицами - среди других компонентов загрязнения воздуха - и такими нарушениями, как аутизм и снижение IQ.

В исследование опубликовано в декабре 2014, Марк Вайскопф, Гарвардская школа им. Ш. Чан, профессор экологической и профессиональной эпидемиологии, и коллеги рассмотрели детей, чьи матери были подвержены высоким уровням тонкодисперсных частиц (PM2.5, частицы 2.5 мкм в диаметре или меньше), особенно в третьем триместре беременность. Исследование, в котором участвовало более 1,000-участников, живущих по всей территории США, показало, что у этих детей в два раза чаще диагностируется аутизм как детей, у матерей которых были только низкие уровни таких воздействий. Воздействие больших частиц - между 2.5 и 10 микронами (что известно как PM10) - не связано с увеличением риска аутизма.

Одной из тревожных недавних реализаций, касающихся воздействия на окружающую среду нейротоксикантов на развитие, является то, насколько широко распространено воздействие и распространенность таких соединений. «Это очень важно с эпидемиологической точки зрения», поскольку оно «направляет внимание на воздействие матери», говорит Вайскопф. В нем также подчеркивается важность сроков и эффектов нейроразвития. Хотя многие другие факторы могут способствовать аутизму, объясняет Вайскопф, это исследование усиливает предположение о том, что воздействие окружающей среды может сыграть свою роль. То, что кажется, что очень маленькие частицы, связанные с этими эффектами, дополняют то, что другие исследования находят: что может показаться количественно маленьким, может быть «очень важным», когда дело доходит до влияния на развитие мозга, объясняет Вайскопф.

Широкое распространение

Как Гранджин и Лэндригэн указывают, один из тревожных недавних реализаций, касающихся окружающей среды воздействия нейротоксинов как широко распространена оказывается воздействие быть и повсеместность таких соединений. "Больше нейротоксические химикаты попасть в продукты," говорит Лэндригэн.

Фталаты, которые используются в качестве пластификаторов, в том числе в поливинилхлоридных пластиках, а также в синтетических ароматизаторах и многочисленных продуктах личной гигиены, включают одну категорию широко используемых химикатов, которые, как представляется, оказывают неблагоприятное воздействие на развитие мозга. Исследователи из Школы общественного здоровья Mailman из Колумбийского университета недавно обнаружили, что дети, подвергшиеся пренатально повышенным уровням определенных фталатов, имели показатели IQ, которые были в среднем между точками 6 и 8 ниже, чем дети с более низким пренатальным воздействием. У детей с уменьшенными оценками IQ также возникали проблемы с рабочей памятью, перцептивными рассуждениями и скоростью обработки информации.

"Довольно много все в США подвергается." - Робин WhyattThe фталаты, рассмотренных в настоящем исследовании, известный как DNBP и DIBP, используются в многочисленных бытовых изделий, в том числе туалетные принадлежности и косметика, Среди них шампунь, лак для ногтей, губная помада, для укладки волос и мыла, а также виниловых тканей и сушильных листов. Уровни воздействия, связанные с пониженным IQ в исследовании находятся в пределах диапазона, что отчеты CDC находя в своем Обследование состояния здоровья и питания, общенациональная текущая биомониторинговая оценка химических воздействий. «Практически все в США разоблачены», - говорит соавтор исследования Робин Уайатт, Профессор медицинских наук окружающей среды в Колумбийском университете Медицинского центра.

Хотя такое падение IQ может показаться небольшим, Пам Фактор-Литвак, ведущий автор исследования и адъюнкт-профессор эпидемиологии в школе Mailman, отмечает, что на уровне населения или класса это означает, что меньше детей находятся на высоком уровне разведывательной шкалы и больше на менее способных концах. «Вся кривая смещается вниз», объясняет она.

«Пять или шесть баллов IQ могут показаться не такими, но это означает, что больше детей нуждаются в специальных образовательных программах и меньше, чем одаренных», - говорит Морин Свенсон (Maureen Swanson), директор Ассоциации по проблемам детей с ограниченными возможностями в Америке. «Потенциальный экономический эффект огромен, - говорит Бирнбаум NIEHS.

Фактор стресса

Что подсказывает неврологические расстройства у детей «очень сложно», отмечает Фредерика Перера. Добавление к проблеме распутывания различных факторов способствует тому, что, хотя исследования по химическим веществам и их регулирование обычно смотрят на одно вещество одновременно, люди подвергаются воздействию нескольких химических веществ одновременно. Дальнейшее добавление к этой сложности, когда дело доходит до развития мозга, - это социальные стрессы, которые «действуют на одну и ту же часть области мозга», объясняет профессор Рочестерского университета медицины окружающей среды Дебора Кори-Слечта. Она и другие находят все больше доказательств того, что нехимические стрессоры такие как материнский, домашний и местный бедствия могут вызвать неблагоприятное воздействие на раннее развитие головного мозга, как самостоятельно, так и в сочетании с нейротоксическими химическими веществами.

Бирнбаум говорит, что это очевидное взаимодействие между химическими веществами и нехимическими стрессорами «очень важно и очень важно».

Эпидемиологические исследования, Объясняет Кори-Slechta, как правило, правильные для так называемых смешающих факторов - другие условия, которые могут повлиять на измеряемое состояние. Многие исследования, по ее словам, «явно не моделируют то, что происходит в человеческой среде». То, что она и ее коллеги надеются сделать, - «воспроизводить в исследованиях на животных то, что происходит в человеческих сообществах», особенно в наиболее уязвимых сообществах к неблагоприятным социальным стрессам и наиболее подверженным воздействию химических загрязнителей, включая свинец, пестициды и загрязнение воздуха.

По ее словам, свинец и стресс влияют на ту же часть мозга, и поэтому могут действовать синергетически очень рано в жизни, чтобы произвести постоянные изменения в структуре мозга. Эти изменения могут привести к снижению IQ, обучению и поведенческим проблемам. Предполагая, что мы хотим прекратить вредить мозгу наших детей, как мы продолжим?

Лаборатория Кори-Слечты В настоящее время работает над воспроизведением условий стресса и хронической депривации на животных моделях, которые отражали бы те, которые испытывают сообщества бедности. Цель состоит в том, чтобы лучше понять, как эти эффекты проникают через плаценту и становятся основой плода при пожизненных расстройствах. Она и ее коллеги изучают не только связи между воздействием и развитием нервной системы, но и механизмы, с помощью которых возникают эффекты.

Что делать?

Если мы хотим прекратить вредить мозгу наших детей, как мы поступим?

Важным шагом является улучшение нашей способности определять, какие химические вещества оказывают неврологическое воздействие. Быстрая система скрининга была бы идеальной, говорит Бирнбаум, потому что существует так много химических веществ, в том числе недавно изобретенных, которым подвергаются люди. В то время как такая программа чтобы проверить большое количество химических веществ быстро с помощью робототехники был запущен НИЗ, охране окружающей среды и других федеральных агентств, есть десятки тысяч, которые могут быть в использовании, большинство из которых не были полностью протестированы для этих эффектов.

Когда дело доходит до уменьшения существующих воздействий, некоторые химические вещества можно избежать с помощью выбора потребителя. Но это часто сложно, учитывая, что многие из этих веществ используются - например, BPA в чеках - в продуктах, на которых нет этикеток ингредиентов. Другие, в том числе загрязнители воздуха, гораздо сложнее, учитывая их повсеместное распространение или отсутствие доступных альтернатив. И, как отмечает Морин Свансон, такой выбор не обязательно выполним для людей на всех экономических уровнях, что поднимает вопросы экологической справедливости.

Гранджан и Ландриган отмечают, что США система химического регулирования, в котором отсутствуют требования для проведения полных предварительных испытаний на токсичность, она не очень хорошо справляется с активной химической безопасностью. «Не проверенные химические вещества не должны считаться безопасными для развития мозга, поэтому химические вещества, используемые в настоящее время, и все новые химические вещества должны быть протестированы на нейротоксичность в развитии», - написали они в статье, опубликованной в The Lancet.

Хотя некоторые источники нейротоксичности, возможно, были адекватно устранены, они этого не сделали. Например, был достигнут значительный прогресс в сокращении воздействия свинца посредством образования в области политики и общественного здравоохранения в США и других странах. Однако нынешнее понимание заключается в том, что практически любое количество свинца может нанести ущерб, а вредные воздействия продолжают - особенно в странах, где все еще используются этилированные краски и бензин. И в США финансирование CDC для программ профилактики свинца резко сократилось в 2012 году.

Когда дело доходит до защиты изысканно чувствительного развивающегося мозга, меры, используемые в настоящее время для оценки химического риска и установления стандартов безопасности, сокращаются, говорит Кори-Слечта. Между тем, дети во всем мире - особенно в менее обеспеченных странах - продолжать подвергаться воздействию опасных нейротоксикантов, выделяемых в промышленных выбросах, из отходов и в результате детского труда. Примеров предостаточно, и они включают воздействие химических веществ, выделяемых при переработке электроники в различных местах в Азии и Африке, свинцу и ртути в результате добычи полезных ископаемых, сельскохозяйственных пестицидов, продуктов, загрязненных тяжелыми металлами, включая продукты питания и конфеты.

Когда дело доходит до защиты изысканно чувствительного развивающегося мозга, меры, которые в настоящее время используются для оценки химического риска и установленных стандартов безопасности, не соответствуют требованиям, говорит Кори-Слечта. «Это должно быть о первичной профилактике, но это не так», - говорит она.

В отсутствие того, что многие защитники окружающей среды чувствуют, является адекватным федеральным регулированием химических веществ в США, многие отдельные штаты США недавно приняли свои законы для защиты детей от вредных химических воздействий. Многие обращаются к химическим веществам с нейротоксическими эффектами, особенно с тяжелыми металлами, такими как кадмий, свинец и ртуть. И хотя некоторые государства начинают включать язык в свое законодательство для защиты беременных женщин от химических опасностей, этот момент воздействия остается в основном без внимания.

В то время как мы теперь знаем много о нейротоксинов, больше таких экспозиций по всей видимости, происходит, чем когда-либо прежде. И, как представляется, широкое согласие среди исследователей, что эти воздействия принимают пошлину на детей в мире.

«Для меня очень ясно, что мы должны создать другую систему для лучшей защиты мозгов будущего», - говорит Гранджан.

Эта статья первоначально появилась на Ensia

Об авторе

Элизабет Гроссман - автор и журналист Элизабет Гроссман - независимый журналист и писатель, специализирующийся в области экологии и науки. Она является автором Chasing Molecules, High Tech Trash, Watershed и другие книги. Ее работа также появлялась в различных публикациях, в том числе Scientific American, Yale e360, домен Washington Post, TheAtlantic.com, салон, Нация, и Мать Джонс.

Книги этого автора:

Цепляние молекул: ядовитые продукты, здоровье человека и обещание зеленой химии
Элизабет Гроссман.

Нажмите здесь для получения дополнительной информации и / или заказать эту книгу на Amazon.