luan an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
1.3.2. Ảnh hưởng của phơi nhiễm dioxin đến sự biến đổi một số hormone
Theo US EPA: "Một trong những cơ chế gián tiếp quan trọng là thông qua ảnh hưởng đến hệ thống nội tiết, một số kích thích tố đã điều chỉnh phản ứng miễn dịch, bao gồm glucocorticoid, steroid sinh dục, thyroxine, hormone tăng trưởng và prolactine. TCDD và các hợp chất khác liên quan đã được
34
chứng minh làm thay đổi sự hoạt động của các hormone" [68], [69]. Do vậy, Dioxin và các chất tương tự dioxin được xếp vào nhóm các hóa chất gây rối loạn nội tiết (EDCs) [5], [6], [7], [70], [71].
Theo WHO, EDCs được định nghĩa là các chất hoặc hỗn hợp ngoại sinh làm thay đổi (các) chức năng của hệ thống nội tiết và gây ra các ảnh hưởng xấu đến sức khỏe ở một cơ thể nguyên vẹn, hoặc con cháu, hoặc trong các quần thể. Tiếp xúc với hóa chất, và đặc biệt là EDCs, rất nguy hiểm trong những giai đoạn phát triển nhất định và có ảnh hưởng mạnh mẽ đến sức khỏe trong suốt cuộc đời. WHO đã tóm tắt những thơng tin hiện có về ảnh hưởng sức khỏe của EDCs [5], [6]:
(1) Các tác nhân gây rối loạn nội tiết và sức khỏe trẻ em.
(2) Các tác động sớm của EDCs có thể xảy ra với sức khỏe của trẻ em. (3) Khoa học về hóa chất gây rối loạn nội tiết.
(4) Xác định rủi ro do tiếp xúc với EDCs ở mức độ quốc gia.
Nghiên cứu mức độ phơi nhiễm với EDCs có một số vấn đề yêu cầu nhấn mạnh đặc biệt thời gian phơi nhiễm và ảnh hưởng đến hệ nội tiết [5].
Tuy nhiên, trước đây việc thiếu các dữ liệu khoa học về tần suất, thời gian và mức độ phơi nhiễm với EDCs đã làm cho những lập luận rằng EDCs có tác hại đối với sức khỏe con người và động vật trở nên chưa đủ mạnh và có sức thuyết phục. Những thơng tin sẵn có chủ yếu liên quan đến EDCs có trong mơi trường (khơng khí, thực phẩm và nước) hơn là nồng độ trong máu và các mô trong cơ thể. Hầu hết thông báo về phơi nhiễm EDCs tập trung vào sự hiện diện của các chất ơ nhiễm hữu cơ khó phân hủy, chẳng hạn như PCB, dioxin, DDT và các loại thuốc trừ sâu có chứa clo khác. Hầu hết các nghiên cứu về dioxin đều được định lượng với các phương pháp hiện đại từ các mẫu là sữa mẹ, máu và các mẫu mơ mỡ [5], [6].
Một số đặc điểm chính trong cách thức tác động của EDCs (Hình 1.8):
35
Hình 1.8. Cơ chế hoạt động của EDCs
* Nguồn: Theo Eve L. và cs. (2020) [62]
Trong đó:
(A): EDC có thể điều chỉnh tổng hợp hormone steroid từ Cholesterol bằng cách điều chỉnh hoạt động của các Enzyme liên quan trong q trình đó.
(B): EDC có thể cạnh tranh với các hormone steroid để liên kết với các protein vận chuyển, từ đó ảnh hưởng đến phần tự do của hormone steroid.
(C): EDC có thể liên kết với thụ thể steroid (steroid receptors, SR) (estrogens, androgens, aryl hydrocarbon (AhR)) và hoạt động như chất chủ vận hoặc đối kháng).
(D): Phức hợp SRs-EDCs sau khi được hình thành sẽ liên kết với DNA, sau đó là hoạt hóa nhiều gen liên tiếp.
(E): Ngồi ra EDCs có thể điều chỉnh các cấu trúc di truyền biểu sinh của tế bào (methyl mark và microRNA).
(F): EDCs có thể điều chỉnh sự biểu hiện của các enzyme tham gia vào q trình dị hóa các estrogen thành các hợp chất ưa nước.
Trong cơ chế này, một số EDCs như dioxin có thể gián tiếp ức chế ER (Estrogen Receptor) thông qua AhR. ER là một Rp nội bào nằm trên màng
36
nhân. Có hai loại là ER1 (ER - alpha), ER2 (ER - beta) (ERα/β). Hai dạng ER được mã hóa bởi 2 gene khác nhau là: ESR1 và ESR2 nằm trên nhiễm sắc thể (chromo-some) thứ 6 (6q25.1) và 14 (14q). Chức năng chính của ER là một yếu tố phiên mã gắn kết DNA (DNA binding transcription factor) mà yếu tố đó có chức năng điều hịa gene. ER có ở tất cả các mơ đích chịu sự tác động của estrogen. Khi khơng có mặt của estrogen, các ER này bị bất hoạt và khơng có tác dụng lên DNA. Nhưng khi có sự hiện diện của estrogen thì các phân tử estrogen sẽ gắn lên receptor của nó (ER) và gây biến đổi hình dạng và cấu trúc của Rp từ bất hoạt sang dạng hoạt động. Phức hợp estrogen - receptor (EP) sau đó gắn lên vị trí đặc hiệu trên DNA (specific DNA sites), được gọi là yếu tố đáp ứng estrogen (estrogen response elements). Sau khi gắn lên yếu tố này trên DNA, phức hợp EP sẽ gắn vào coactivation protein và hoạt hóa nhiều gen liên tiếp. Sự hoạt hóa gen tạo ra những phân tử ARN thơng tin (mARN), chính mARN sau đó sẽ tổng hợp ra những protein đặc hiệu và được chuyển hóa theo các con đường khác nhau phụ thuộc nhu cầu của tế bào [71].
Phơi nhiễm với nồng độ cao 2,3,7,8-TetraCDD có thể gây ra sự thay đổi lâu dài trong q trình chuyển hóa glucose và thay đổi mức độ hormone do sự gián đoạn của hệ thống nội tiết gây bệnh lý đái tháo đường [72]. Một nghiên cứu đoàn hệ trên các cựu chiến binh tham gia chiến dịch Ranch Hand đã cung cấp thông tin về mối liên hệ giữa nồng độ 2,3,7,8-TetraCDD huyết thanh và tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường, nồng độ glucose và Insulin. Mức dioxin ban đầu được tính bằng mơ hình dược động học bậc nhất (first-oder) với thời gian bán hủy hằng định là 8,7 năm. Bốn loại phơi nhiễm: (1) các nhóm so sánh, với mức dioxin hiện tại ≤ 10 ppt; (2) các cựu chiến binh Ranch Hand làm nền, với mức dioxin hiện tại ≤ 10 ppt; (3) loại phơi nhiễm thấp, với mức dioxin hiện tại có thể trên 10 ppt nhưng ≤ 94,2 ppt; (4) loại phơi nhiễm cao, với mức dioxin hiện tại ≥ 94,2 ppt. Mức dioxin ở nhóm thấp và nhóm cao theo thứ tự là 15,0 và 46,2 ppt. Kết quả phân tích cho thấy cùng với sự phơi nhiễm dioxin
37
có sự tăng bất thường về glucose (RR=1,4; 95% CI=1,1-1,8), tỷ lệ mắc đái tháo đường (RR=1,5; 95% CI=1,2-2,0), và việc sử dụng thuốc uống chống đái tháo đường (RR=2,3; 95% CI=1,3-3,9), có sự giảm khoảng thời gian tính từ khi phơi nhiễm dioxin đến lúc biểu hiện bệnh. Các bất thường về nồng độ Insulin huyết thanh cũng tăng ở những người không mắc đái tháo đường. Henriksen cùng cs. cũng chỉ ra rằng mặc dù còn nhiều yếu tố trùng hợp có thể chưa được hiệu chỉnh nhưng hiệu lực của nghiên cứu với mức độ tham gia cao và tỷ lệ bỏ cuộc thấp cũng như mức độ chính xác của phép đo nồng độ dioxin huyết thanh đã cho thấy khả năng có mối liên quan giữa phơi nhiễm dioxin và đái tháo đường, chuyển hóa glucose và nồng độ hormone Insulin [73]. Nhiều tác giả cũng chỉ ra rằng đái tháo đường có liên quan đến phơi nhiễm dioxin ở Việt Nam [74], [75]. Đánh giá tình trạng sức khỏe của những người lao động tiếp xúc với mức độ cao dioxin đã cho thấy khoảng 91% có lượng cholesterol cao; 73% có tăng huyết áp và 45% bị bệnh tim mạch, 36% có rối loạn tâm lý và 55% mắc bệnh tiểu đường typ 2 [76]. Cơ chế bệnh sinh gây rối loạn nội tiết được một số nghiên cứu chỉ ra rằng dioxin có thể thúc đẩy bệnh lý tiểu đường chính là liên quan đến AhR và Peroxisome Proliferator. Thụ thể hoạt hóa tiền peroxisome dạng gamma (PPARγ) mặc dù biểu hiện với lượng rất nhỏ ở mơ gan nhưng có ảnh hưởng mạnh đến điều hịa chuyển hóa glucose. Vì dioxin kích hoạt thụ thể AhR do đó có thể đối kháng với chức năng của PPARγ, phơi nhiễm dioxin có thể là một yếu tố nguy cơ của tiểu đường thông qua sự đối kháng với các chức năng PPARγ, có thể dẫn đến kháng Insulin [77], [78]. Dioxin cũng được chứng minh có thể kích thích bài tiết Insulin của tế bào bêta ở chuột [79]. Một nghiên cứu khác cho thấy dioxin khiến bài tiết Insulin từ tế bào bêta bị giảm [80].
Những ảnh hưởng tiềm tàng của các hợp chất halogen hữu cơ (halogenated organic compounds - HOCs) như dioxins/furans và biphenyls đến tuyến giáp được phát hiện đầu tiên trên chim cút Bobwhite (Colinus
38
virginianus), các loài chim ăn cá ở các hồ lớn [81]. Các HOCs như PCB và dioxin có cấu trúc hóa học tương tự như T3, T4. Các phối tử liên kết đối với thụ thể nhân T3 và thụ thể dioxin có thể chia sẻ các yếu tố nhận dạng phân tử chung trong việc biểu hiện các hoạt động liên kết của chúng [82].
Hình 1.12. Cơng thức cấu tạo (hóa học) của T3, T4, dioxin và PCB có nhiều điểm tương đồng với nhau
* Nguồn: Theo Giacomini (2006) [83], Porterfield (1994) [84]
Một số kiểu tác động của dioxin và PCBs lên tuyến giáp [84]:
- Cạnh tranh trong việc gắn với thụ cảm thể của hormone tuyến giáp. - Cạnh tranh trong việc gắn với protein vận chuyển hormone tuyến giáp trong máu, đặc biệt là cạnh tranh với Transthyretin (pre-albumin).
- Giảm nồng độ hormone T4, không làm thay đổi nồng độ hormone T3.
39
- Giảm nồng độ TSH huyết thanh. - Tăng trọng lượng, thể tích tuyến giáp. - Tăng đào thải T4 qua dịch mật.
- Tăng hiệu quả hoạt động của hormone tuyến giáp.
Các nghiên cứu trên động vật, được xem xét cùng với cơ chế điều hòa trục HPT cho thấy phơi nhiễm TCDD có thể tác động tới tuyến giáp, gây nên tình trạng suy giáp theo 2 dạng tương ứng trên lâm sàng:
(1) gây suy giáp dưới lâm sàng (sub-clinical hypothyroidism): tăng đơn độc nồng độ TSH trong huyết thanh, FT4 và FT3 bình thường.
(2) suy giáp dạng tồn phát (overt hypothyroidism): tăng nồng độ TSH huyết thanh và giảm FT4, FT3 [83].
Trên cơ sở các hiệu ứng sinh học do tiếp xúc, có vẻ như các chất này hoạt động như một chất chủ vận yếu (weak agonist) và ngăn chặn hoạt động của các hormone tuyến giáp. Ở liều cao hơn, 2,3,7,8-TetraCDD đã được chứng minh qua các nghiên cứu là tăng cường hoặc bắt chước các hoạt động của hormone tuyến giáp. Mơ hình phân tử và các nghiên cứu thực nghiệm hiện góp phần chứng minh cho giả thuyết này [85], [86], [87]. 2,3,7,8- TetraCDD có thể kích thích sự biểu hiện của v-erb A, gen mã hóa cho việc tổng hợp thụ cảm thể hormone tuyến giáp [88]. Gen v-erb A là một gen đột biến của gen c-erb Aα (chịu trách nhiệm mã hóa cho thụ thể hormone tuyến giáp) [89].
Ngoài việc cạnh tranh với các thụ cảm thể, 2,3,7,8-TetraCDD và PCBs còn cạnh tranh để liên kết với các protein vận chuyển các hormone tuyến giáp trong huyết thanh. Trên thực tế, các hợp chất này có ái lực cao hơn T4 [87], [90]. Trong máu người, T3, T4 tồn tại chủ yếu dưới dạng gắn với protein huyết tương (> 99%), chỉ 0,03% T4 và 0,5% T3 là ở dạng tự do - dạng có hoạt tính sinh học. Chất chủ yếu vận chuyển là globulin gắn kết thyroxine (TBG), có ái lực cao với T3 và T4. TBG thường gắn khoảng 75% các hormon
40
tuyến giáp. Các protein liên kết khác là prealbumin có liên kết tyroxin (transthyretin), có ái lực cao với T4, và albumin có ái lực thấp với T3 và T4. Khoảng 0,5% tổng T3 huyết thanh và 0,03% tổng T4 huyết thanh là tự do và cân bằng với các hormone được mang. Chỉ T3 tự do và T4 tự do là sẵn sàng để hoạt động ở các mô ngoại vi. Hầu hết các hormone được vận chuyển trong hệ tuần hoàn đều phải liên kết lỏng lẻo với các protein. Sự hiện diện của protein mang cho phép số lượng lớn hơn các hormone được vận chuyển trong máu và làm chậm quá trình bài tiết và chuyển hóa các hormone. Protein mang cũng đóng một vai trị quan trọng trong việc vận chuyển hormone qua nhau thai. Ở người, có cả protein liên kết thyroxine-globulin và transthyretin; tuy nhiên, các loài thấp hơn như chuột thiếu TBG nhưng có transthyretin. Hầu hết các nghiên cứu thử nghiệm là với chuột, protein transthyretin nói chung được đề cập nhiều [84].
Transthyretin (TTR) cịn được gọi là prealbumin do vị trí của nó di chuyển trong khi điện di, ngày nay gọi là Transthyretin - gọi theo chức năng gắn và vận chuyển hormone tuyến giáp. TTR là protein khơng glycosyl hóa có trọng lượng phân tử là 55 kDa gồm có 4 tiểu đơn vị giống hệt nhau liên kết khơng đồng hóa trị với nhau tạo nên cấu trúc lõm có vị trí gắn T3 và T4. TTR có trong dịch não tủy và có thể quan trọng trong vận chuyển hormone tuyến giáp đến các tế bào thần kinh. Có nhiều vị trí để kiểm soát và vận chuyển hormone tuyến giáp vào hệ thần kinh trung ương. Hàng rào máu não và đám rối màng mạch có thể hoạt động song song như hai “điện trở song song” chịu sự điều khiển khác nhau để đảm bảo cơ chế sinh lý duy trì nồng độ hormone tuyến giáp trong não ở mức gần như không đổi. T4 được vận chuyển đến dịch não tủy qua đám rối màng mạch là một con đường quan trọng để cung cấp hormone tuyến giáp cho não. Dioxin và PCBs làm giảm liên kết giữa TTR với hormone, có thể dẫn tới sự thay đổi đáng kể sự hiện diện của hormone tuyến giáp trong não [84], [91], [92].
41
Hình 1.13. Cấu trúc của Transthyretin (TTR) ở người trong phức hợp với hai phân tử Thyroxine.
Các tiểu đơn vị của TTR thể hiện màu khác nhau (xanh lam, xanh lục, nâu, vàng). Hai phân tử Thyroxin (mơ hình que) ở vị trí (*).
* Nguồn: Theo Bezerra F. và cs. (2020) [92]
Ở người, dạng tự do của T3, T4 được vận chuyển vào trong tế bào đích nhờ cơ chế khuếch tán hoặc nhờ các protein mang đặc hiệu trên màng tế bào (monocarboxylate transporters, MCT): MCT8, MCT10 và protein vận chuyển anion hữu cơ qua màng tế bào (Organic anion transporting polypeptides, OATPs): Oatp1a. Trong các tế bào đích, T4 được chuyển thành T3 nhờ men deiodinase type 1 (D1) và type 2 (D2). Deiodinase type 3 (D3) chịu trách nhiệm bất hoạt hormone tuyến giáp bằng cách chuyển T4 và T3 thành rT3 và T2 tương ứng. T3 đi vào nhân tế bào và hoạt hóa receptor nhân trên DNA,
42
kích thích hoặc kìm hãm sự biểu hiện của các gen phiên mã phụ thuộc vào đồng phân hóa receptor axit retinoic X và/hoặc bổ sung thêm các chất đồng hoạt hóa, chẳng hạn như chất đồng hoạt hóa thụ thể steroid. Ngoài các receptor nhân, các hormone tuyến giáp cũng có thể hoạt động bằng cách liên kết với αvβ3 Integrarin, có trong màng tế bào và kích hoạt dịng truyền tín hiệu để điều chỉnh q trình phiên mã và phosphoryl hóa của các thụ thể nhân của nó. Sau khi hoạt hóa receptor, hormone tuyến giáp thực hiện chức năng điều hòa quá trình chuyển hóa carbohydrate, protein và lipid trong tất cả các tế bào, cũng như điều chỉnh sự biệt hóa và tăng sinh của tế bào [51], [93].
Hình 1.14. Cơ chế hoạt động của hormone tuyến giáp
* Nguồn: Theo Liu Y.Y. và cs. (2020) [94]
Những nghiên cứu về ảnh hưởng của dioxin lên tuyến giáp đã được tiến hành ở nhiều cấp độ, từ cấp độ tế bào, thực nghiệm trên động vật cho đến các nghiên cứu dịch tễ học ở một số nhóm dân cư. Tuy nhiên, kết quả từ các nghiên cứu trên các quần thể người có nhiều điểm chưa thống nhất [93], [94] [95]. Kết quả không thống nhất giữa các nghiên cứu thể hiện rõ trong một bài báo tổng quan đánh giá về ảnh hưởng của dioxin cũng như các chất
43
polyhalogenated có vịng thơm đối với tuyến giáp của Karmaus [96], [97]. Trong khi một số nghiên cứu cho thấy phơi nhiễm với các chất này làm tăng nồng độ TSH, giảm nồng độ T3 và T4 thì cũng có những báo cáo cho thấy khơng có mối liên quan với hormone giáp hoặc cho kết quả ngược lại như làm tăng nồng độ T3, T4 [95], [96], [97]. Để làm sáng tỏ vấn đề này cần có nhiều các nghiên cứu dịch tễ học trên người, đặc biệt là các nghiên cứu tập trung vào những nhóm đối tượng có phơi nhiễm cao.
Nghiên cứu của nhóm tác giả Langer P. và cs. ở Slovakia, mặc dù khơng tìm thấy mối liên quan nào giữa phơi nhiễm với 2,3,7,8-TetraCDD và PCB với nồng độ T4 hoặc TSH, nhưng sự tăng thể tích tuyến giáp đáng kể trên siêu