Ανάπτυξη μεθόδων προσδιορισμού οργανικών ρύπων της ομάδας των διοξινών σε βιολογικά δείγματα και μελέτη της συσχέτισης της έκθεσης σε περιβαλλοντικούς παράγοντες με τα βιοχημικά χαρακτηριστικά
Authors: Κεδίκογλου Κλεοπάτρα-Χρυσούλα 
Published: September 2021

Η επίδραση του περιβάλλοντος στην υγεία είναι ένα επιστημονικό πεδίο που προσελκύει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον διεθνώς, καθώς υπάρχουν επαρκείς ενδείξεις ότι πληθώρα χρόνιων ασθενειών προκαλείται από έναν περίπλοκο συνδυασμό γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Ενώ το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει αποκωδικοποιηθεί, για την μελέτη της επίδρασης του περιβάλλοντος στην υγεία υπάρχει ανάγκη ανάπτυξης εργαλείων που θα συμβάλλουν στην «ποσοτικοποίηση» του συνόλου των περιβαλλοντικών επιδράσεων. Ο όρος “exposome” αντιπροσωπεύει τη συνολική εκτίμηση της έκθεσης του ανθρώπου σε εσωτερικούς και εξωτερικούς παράγοντες από τη σύλληψη έως το θάνατό του. Βασικός πυλώνας της έρευνας πάνω στο“exposome” είναι η ανάπτυξη αναλυτικών μεθόδων για την εκτίμηση της συνολικής έκθεσης σε περιβαλλοντικούς ρύπους. Οι ανθεκτικοί οργανικοί ρύποι (Persistent Organic Pollutants, POPs) είναι οργανικές ενώσεις πολύ σταθερές, τοξικές και ιδιαίτερα επιβλαβείς για τον άνθρωπο και το περιβάλλον οι οποίες διαθέτουν την ικανότητα να βιοσυσσωρεύονται στον οργανισμό των ανθρώπων και των ζώων. Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει σαν σκοπό την ανάπτυξη εργαλείων αναλυτικής χημείας για τη διερεύνηση των επιπτώσεων των POPs στην ανθρώπινη υγεία. Οι ενώσεις αυτές μπορούν να εμφανίσουν τις τοξικές τους δράσεις ακόμα και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις της τάξης των ppt. Συνεπώς είναι απαραίτητη η παρακολούθηση των επιπέδων των POPs για την προστασία του περιβάλλοντος και της ανθρώπινης υγείας. Η μελέτη επικεντρώθηκε στις ενώσεις της ομάδας των διοξινών και τις υπερφθοριωμένες ενώσεις. Ειδικότερα αναπτύχθηκαν εξειδικευμένες αναλυτικές μέθοδοι για τα τρόφιμα που εφαρμόστηκαν στην εκτίμηση της διατροφικής έκθεσης, η οποία αποτελεί την κύρια οδό «εξωτερικής» έκθεσης. Επιπλέον, αναπτύχθηκε αναλυτική μέθοδος για τον ορό αίματος με αυξημένη ευαισθησία, λόγω περιορισμένου όγκου δείγματος για τον προσδιορισμό των επιπέδων στον ανθρώπινο οργανισμό που αποτελεί την «εσωτερική» έκθεση. Τα εργαλεία αυτά μπορούν να χρησιμεύσουν στο εξής για τη συστηματική παρακολούθηση αυτών των ρύπων στα τρόφιμα και στον γενικό πληθυσμό που είναι απαραίτητη για την προστασία της δημόσιας υγείας. Η ανάπτυξη της μεθόδου για την ανάλυση των ενώσεων της ομάδας διοξινών στα τρόφιμα βασίστηκε στη χρήση νέου τύπου ενεργού άνθρακα σε συνδυασμό με άλλα χρωματογραφικά υλικά (silica και alumina). Τα κριτήρια ποιότητας που εξετάστηκαν κατά την ανάπτυξη της μεθόδου (ανάκτηση επισημασμένου προτύπου, ακρίβεια, αναπαραγωγιμότητα, ειδικότητα και τα όρια ποσοτικοποίησης) την καθιστούν αρκετά ευαίσθητη και εξειδικευμένη για την ανάλυση τροφίμων, ζωοτροφών και βιολογικών δειγμάτων και σε πλήρη συμφωνία με τις απαιτήσεις των σχετικών Ευρωπαϊκών Kανονισμών. Τα αποτελέσματα της μελέτης σε διεργαστηριακά δείγματα και σε δείγματα τροφίμων έδειξαν ότι ο νέος ενεργός άνθρακας έχει καλή ικανότητα διαχωρισμού των υπό μελέτη ενώσεων από το λίπος, ενώ διαχωρίζει επιτυχώς όλα τα ομοειδή με πολύ καλές ανακτήσεις. Συνεπώς αποτελεί αποτελεσματική μέθοδο για τον προσδιορισμό των ενώσεων της ομάδας των διοξινών (PCDDs, PCDFs και τωνnon-ortho PCBs). Η μέθοδος για τα τρόφιμα, προσαρμόστηκε σε μικρότερη κλίμακα για να μπορεί να εφαρμοστεί στον περιορισμένο όγκο των δειγμάτωνορού (1 mL). Για το σκοπό αυτό έγινε χρήση μίας χρωματογραφικής στήλης η οποία περιέχει συνδυασμό δύο υλικών (silica και alumina). Με την ελάττωση των σταδίων, ελαχιστοποιήθηκε και η απώλεια του δείγματος κατά την προκατεργασία. Το συνολικό κόστος καθώς και ο χρόνος που απαιτείται για την ανάλυση, καθιστούν την παρούσα μέθοδο κατάλληλη για την εφαρμογή της σε μεγάλο αριθμό δειγμάτων. Η μέθοδος αυτή εφαρμόστηκε σε δείγματα ορού αίματος για τον προσδιορισμό των επιπέδων πολυχλωριωμένων διφαινυλίων(PCBs), τα οποία ανήκουν στην ομάδα των διοξινών, από εθελοντές που διαμένουν στην περιφέρεια Αττικής καθώς και στην περιοχή του Ασπρόπυργου. Τα αποτελέσματα των αναλύσεων έδειξαν ότι τα δείγματα ορού των εθελοντών που κατοικούν στον Ασπρόπυργο παρουσιάζουν υψηλότερα επίπεδα από εκείνα των εθελοντών που διαμένουν σε άλλες περιοχές της Αττικής. Οι αναλύσεις μεταβολομικής έδειξαν επίσης ότι τα πιο επιβαρυμένα δείγματα ορού παρουσίασαν και αυξημένες συγκεντρώσεις σε μεταβολίτες που χαρακτηρίζονται πιθανοί βιοδείκτες της έκθεσης σε PCBs. Στα δείγματα ορού των εθελοντών προσδιορίστηκαν επίσης τα επίπεδα υπερφθοριωμένων ενώσεων (PFASs) για τα οποία δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο πληθυσμών που μελετήθηκαν. Στο πλαίσιο της διατριβής, πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά εκτίμηση της διατροφικής πρόσληψης των παραπάνω ενώσεων για το γενικό πληθυσμό της Ελλάδας. Μεγάλος αριθμός αντιπροσωπευτικών δειγμάτων από κατηγορίες τροφίμων που καταναλώνονται ευρέως στην Ελλάδα συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν κατά τα 14 χρόνια λειτουργίας του εργαστηρίου. Τα τελευταία δύο έτη οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής. Τα αποτελέσματα του προσδιορισμού των συγκεντρώσεων των PCDDs, PCDFs και dioxin-like PCBs συνδυάστηκαν με τα δεδομένα διαθεσιμότητας τροφίμων που συλλέχθηκαν σε έρευνα οικογενειακού προϋπολογισμού. Η ομάδα με την υψηλότερη συνολική μέση συγκέντρωση είναι τα ψάρια/θαλασσινά και η ομάδα με τη χαμηλότερη μέση συγκέντρωση είναι τα φυτικά έλαια. Για τον γενικό ενήλικο πληθυσμό στην Ελλάδα, η μέση ημερήσια πρόσληψη σε PCDDs, PCDFs και dioxin-like PCBs υπολογίστηκε 1.27 pg WHO-TEQ kg-1 σωματικού βάρους, η οποία αντιστοιχεί σε εβδομαδιαία πρόσληψη 8.89 pg WHO-TEQ kg-1 σωματικού βάρους. Η κατηγορία τροφίμων που συνεισφέρει τα μέγιστα στη συνολική διατροφική πρόσληψη σε PCDDs, PCDFs και PCBs είναι τα ψάρια/θαλασσινά. Η διατροφική έκθεση του γενικού πληθυσμού ενηλίκων στην Ελλάδα είναι κοντά στα κάτω όρια του εύρους τιμών ανεκτής ημερήσιας πρόσληψης (TDI 1-4 pgWHO-TEQ kg-1 σωματικού βάρους ημέρα-1), όπως προτείνεται από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (WHO), ενώ είναι χαμηλότερη από το ανώτατο όριο εβδομαδιαίας πρόσληψης TWI 14 pg WHO-TEQ kg-1 σωματικού βάρους εβδομάδα-1 που προτάθηκε το 2001 από τη Scientific Committee on Food της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Πρόσφατα η Ευρωπαϊκή Αρχή για την ασφάλεια των τροφίμων (EFSA) δημοσίευσε νεότερη γνωμοδότηση με τίτλο: “Scientific opinionon the risk of animal and human health related to the presence of dioxins and dioxin-like PCBs in feed and food” στην οποία προτείνεται χαμηλότερο ανώτατο όριο εβδομαδιαίας πρόσληψης (TWI) 2 pg WHO-TEQ kg-1 σωματικού βάρους εβδομάδα-1, με βάση νεότερα πειραματικά και επιδημιολογικά δεδομένα. Όσον αφορά στα PFASs η εκτιμώμενη ημερήσια πρόσληψη από τη διατροφή σε PFOA και PFOS του γενικού πληθυσμού της Ελλάδας από τα προϊόντα τροφίμων είναι 0.48 και 0.90 ng kg-1 σωματικού βάρους ημέρα-1 αντίστοιχα, ενώ η πρόσληψη από το πόσιμο νερό είναι 0.006 ng kg-1 σωματικού βάρους ημέρα-1 για το PFOA και αμελητέα για το PFOS. Η εβδομαδιαία από του στόματος πρόσληψη υπολογίστηκε 6.37 ng kg-1 σωματικού βάρους για το PFOS και 3.43ng kg-1 σωματικού βάρους για το PFOA. Πρόσφατα προτάθηκαν τιμές ΤWI από την EFSA 13 ng kg-1 σωματικού βάρους-1 για το PFOS και 6 ng kg-1 σωματικού βάρους εβδομάδα-1 για το PFOA. Είναι φανερό ότι η έκθεση του ενήλικου πληθυσμού είναι σε χαμηλότερα επίπεδα από τις προτεινόμενες τιμές.