Polysykliske aromatiske hydrokarboner – helseeffekter

Negative helseeffekter av polysykliske aromatiske hydrokarboner oppstår fordi en rekke av disse stoffene er giftige og kreftfremkallende. Det er viktig å finne en passende indeks for den kreftfremkallende effekten av PAH i forurenset luft. Dette er imidlertid vanskelig fordi den relative sammensetningen av ulike PAH fra ulike utslipp varierer. Videre kan den kreftfremkallende effekten av PAH-blandinger bli influert av synergistiske og antagonistiske effekter av andre komponenter som blir sluppet ut sammen med PAH under ufullstendig forbrenning. Ofte har en benyttet noen av de mest potente kreftfremkallende forbindelsene (f. eks. benzo(a)pyren B(a)P) som en enkel markør på forekomst og eksponering.

Eksponering

Nivået av PAH i luftforurensning i de store byene i Norge er blitt markert lavere de siste 30 årene på grunn av nye retningslinjer for uteluft og lover for utslipp av forurensning. Nivået av PAH i luften i større byer kan imidlertid fremdeles ofte ligge over det ønskelige. Konsentrasjonen av B(a)P i luften i større europeiske byer er i størrelsesorden 1-10 ng/m³ i gjennomsnitt over et år, mens nivået i landområder ofte er lavere enn 1 ng/m³. Sesongvariasjoner observeres, med B(a)Pkonsentrasjonene om vinteren som kan være over en størrelsesorden høyere enn om sommeren. En nylig utgitt undersøkelse fra NILU (Norsk institutt for luftforskning) indikerte at biltrafikken er en viktig kilde til PAHinnholdet i Oslo-luften. 
Tilleggsbidrag fra mat ansees for å være hovedkilden til human eksponering ved at PAH kan dannes i betydelige mengder under tilberedning av mat og ved nedfall av
PAH på korn, frukt og grønnsaker. Det relative bidraget av luftbåren PAH til mat via nedfall kontra det som dannes ved tilberedning er imidlertid ikke helt klarlagt. Drikkevann ser ut til å være en beskjeden eksponeringsvei. 
Beregninger på totalt inntak av PAH hos en ikke-røyker (mann mellom 19 og 50 år i USA) ligger på 3,12 mg/dag, hvorav mat bidrog med 96,2 %, luft 1,6 %, vann 0,2 % og jord 0,4 %. Røykere som røykte en tyvepakning med sigaretter uten filter hadde i tillegg et inntak på 1-5 μg/dag. Inhalasjon av PAH synes imidlertid å virke kraftigere når det gjelder kreft enn inntak av PAH gjennom munnen.

Helseeffekter

PAH kan tas opp i kroppen både gjennom lungene, magen og huden. Data fra dyreeksperimentelle studier indikerer at flere PAH kan føre til en rekke helseskader som nedsatt immunforsvar, genetiske skader, reproduksjonsskader, aterosklerose og kreft. Nivået av PAH er avgjørende for hvilke skader som kan utløses. Det mest kritiske endepunktet for inhalert PAH vurderes å være lungekreft. Inhalert PAH er hovedsakelig adsorbert til sotpartikler. Etter avsetning i lungene vil en del av partiklene som inneholder PAH elimineres ved hjelp av flimmerhårstransport og slimtransporten (”partikkel-clearance”). PAH frigjøres i en rask og en langsom fase fra partiklene. Kroppen har enzymer som er i stand til å omdanne PAH-forbindelser til vannløslige metabolitter som lett skilles ut fra kroppen i urin og avføring. Til tross for den høye fettløseligheten blir derfor PAH raskt omsatt og viser liten tendens til opphopning i fettvev hos mennesker. Det dannes imidlertid også epoksider og frie radikaler av PAH. Dette er reaktive forbindelser som kan binde seg til makromolekyler i cellen, som for eksempel arvematerialet DNA, og på denne måten gi opphav til helseeffekter inklusive kreft.

Studier i bakterier og cellekulturer

Mange PAH har evnen til å svekke immunsystemet i mus. Det ser ut som graden av svekkelse er korrelert til stoffenes evne til å føre til kreft. Mange PAH, deriblant også nitro-PAH og heterosykliske-PAH og ulike utslipp og komplekse blandinger som inneholder slike blandinger, er gentoksiske i bakterier og cellekulturer samt i dyreforsøk. Testis og ovarier inneholder raskt delende celler og kan derfor være spesielt følsomme for slike DNAskadende PAH-forbindelser. Skader på foster er rapportert etter eksponering for høye konsentrasjoner av PAH. Enkelte PAH-forbindelser er vist å kunne føre til eller akselerere dannelsen av arteriosklerose. Av spesiell stor betydning er det at mange PAH er i stand til å føre til kreft i eksperimentelle dyreforsøk. Nyfødte mus ser ut til å være spesielt følsomme. PAH i maten kan føre til svulster i magesekken, lever, lunge og brystkjertler hos forsøksdyr, mens inhalasjon av PAH ofte fører til svulster i lungene. Når fraksjoner av kondensat fra bensinmotorer ble testet ut med henblikk på evne til å føre til lungekreft, så det ut til at PAH med 4 – 7 ringer var de mest potente kreftfremkallende forbindelsene. 
Eksperimentelle (og epidemiologiske studier) viser at innholdet av PAH i sigarettrøyk og dieseleksos ikke fullt ut kan forklare deres evne til å føre til lungekreft. Slike resultater indikerer at dieseleksos og sigarettrøyk inneholder også andre viktige forbindelser som kan føre til kreft eller fremme utviklingen av lungekreft. Ved ufullstendig forbrenning dannes det ofte partikler som er dekket med organiske forbindelser som PAH. Den kreftfremkallende evnen til slike partikler diskuteres ennå. Det kan se ut til at den lokale kreftfremkallende effekten av pyrolyse produkt er av organisk materiale først og fremst skyldes PAH, mens når det gjelder dieseleksospartikler er det mer sannsynlig at sotpartikkelen selv spiller en viktig rolle for den kreftfremkallende effekten. Hvilken mekanisme som gjelder ved de relativt lave konsentrasjoner av partikkeler en ser i forurenset luft er mer uklart. Både gentoksiske og ikke-gentoksiske mekanismer må vurderes.
PAH bundet til partikler ser ut til å ha betydning for pro-inflammatoriske effekter og kan derfor spille en rolle i å utløse allergiske reaksjoner hos allergikere. Både partikkelkjernen og partikkelekstraktet ser ut til å være av betydning. Dieselpartikler er vist å kunne forsterke en allergireaksjon mot allergener i sensibiliserte dyr. Studier med dieseleksospartikler og ektrakter fra dieseleksospartikler indikerer en klar rolle for PAH i betennelsesreaksjoner så vel som allergiforsterkende reaksjoner.

Befolkningsundersøkelser

Det kreftfremkallende potensialet av PAH ble tidlig klarlagt ved at en kunne se økt risiko for hudkreft hos pipefeiere og personer som jobbet med tjære. Senere har epidemiologiske studier vist at arbeidere i koksovn og kullgassindustri og ansatte i aluminiumsindustrien har forhøyet risiko for lungekreft. Det er imidlertid klart at alle disse arbeidsmiljøene også inneholdt en rekke andre kjemikalier som kan ha bidratt til den økte forekomst av lungekreft blant arbeiderne. I en nylig publisert amerikansk befolkningsundersøkelse konkluderes det med at folk som lever i de mest forurensede byområdene har en 12 % større fare for å dø av lungekreft enn folk fra de minst forurensede områdene. Den amerikanske studien bekrefter og styrker tidligere studier som har knyttet langvarig eksponering for små forurensningspartikler til lungekreft. I hvilken grad den kreftfremkallende effekten skyldes partiklene som sådan, og eller samvirke med organiske komponenter som ulike PAH eller metaller som jern, vanadium, nikkel og kobber er ikke endelig klarlagt.
Undersøkelser i yrkessammenheng og i kammerforsøk viser at dieseleksos har en akutt irriterende effekt hos menneske, men det er ikke publisert studier som er utført slik at en kan skille mellom virkningene av partiklene og gassene. Dieseleksos ser ut til både å ha en forsterkende effekt på en allerede eksisterende allergen respons og å kunne bidra til utvikling av ”ny” allergi hos menneske, men i disse studier er det ikke skilt mellom partikler, PAHer eller andre stoffer.

Risikokarakterisering

Flere PAH og PAH-blandinger er kjente humane karsinogener etter eksponering ved innånding og via hud, og også antatt å være kreftfremkallende etter opptak via kosten. Risikoberegninger og potensvurderinger etter inhalasjon har vært foretatt. Risikokarakteriseringenes kvalitet varier, best data har en på B(a)P. Det er gjort forsøk på å beregne den relative potensen av ulike PAH (relativt til B(a)P). Forslaget er å legge sammen bidraget fra hver enkelt av dem additivt og få en total B(a)P-ekvivalent dose. Det er problemer forbundet med denne tilnærmingsmåten på grunn av manglende gode data fra langtidsstudier med rensede PAH-forbindelser. Estimatene for kreftrisiko baserer seg på befolkningsundersøkelser etter en yrkeseksponering for PAH. En livstidsrisiko for kreft i luftveiene fra slike studier ved bruk av en liniarisert flertrinnsmodel er beregnet til å være 1/8,7x10-5 (ng/m³). I en nylig publisert amerikansk undersøkelse knyttes langtidseksponering for små forurensningspartikler (PM2,5) fra en rekke ulike kilder til en økt risiko for å dø av lungekreft. Det konkluderes at folk som lever i de mest forurensede byområdene har en 12 % større risiko for å dø av lungekreft enn folk fra de minst forurensede områdene. Forskerne fant at antallet døde av lungekreft økte med 8 % for hver 10 mikrogram økning av partikkelkonsentrasjonen. Den korresponderende konsentrasjonen av B(a)P som fører til en livstidsrisiko på 1/10 000, 1/100 000 og 1/1 000 000 er henholdsvis 1,2, 0,12 og 0,012 ng/m³. Risikoen for utvikling av lungesvulster er ut fra et nylig utført rottestudie etter inhalasjon av kulltjærekondenserte aerosoler med B(a)P som en bestanddel av en kompleks blanding beregnet til å være 2x10-5 (ng/m³). Genetisk predisponerte grupper og unge mennesker generelt regnes som spesielt følsomme grupper i tillegg til mennesker som har høy eksponeringer av PAH (f.eks. tobakksrøyk).

Normer/grenseverdier/standarder

Ingen presis angivelse av nedre grense for kreftfremkallende effekt av PAH kan gis. Forbindelsene er typiske bestanddeler av komplekse blandinger. En del er potente karsinogener som kan samvirke med en rekke andre forbindelser. I tillegg er PAH i luft adsorbert til forurensningspartikler, som også kan være av stor betydning for deres kreftfremkallende egenskaper. Selv om kosten antas å være den viktigste kilden til eksponering for PAH, stammer deler av denne kontamineringen fra PAH i luftforurensning. Nivået av PAH bør derfor bli holdt så lavt som mulig.