Apa yang Kita Lakukan di Otak Anak Kita?

Angka-angka itu mengejutkan. Menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit AS, sekitar 1.8 juta lebih anak-anak di AS didiagnosis menderita cacat perkembangan antara 2006 dan 2008 dari satu dekade sebelumnya. Selama masa ini, prevalensi autisme meningkat hampir 300 persen, sedangkan gangguan attention deficit hyperactivity meningkat 33 persen. Angka CDC juga menunjukkan hal itu 10 ke persen 15 Dari semua bayi yang lahir di AS memiliki beberapa jenis gangguan perkembangan neurobehavorial. Masih banyak lagi yang terkena gangguan neurologis yang tidak naik ke tingkat diagnosis klinis.

Dan bukan hanya AS Kelemahan seperti itu mempengaruhi jutaan anak di seluruh dunia. Jumlahnya sangat besar sehingga Philippe Grandjean dari Universitas Southern Denmark dan Harvard TH Chan School of Public Health dan Philip Landrigan dari Icahn School of Medicine di Gunung Sinai di New York - baik dokter dan periset terkemuka di bidang ini - menggambarkan situasinya. sebagai "pandemi."

Sementara diagnosis terdahulu dan yang lebih sulit untuk beberapa kenaikan yang didokumentasikan, tidak menjelaskan semuanya, sementara itu Irva Hertz-Piccioto, profesor kesehatan lingkungan dan pekerjaan dan kepala Universitas California, Davis, Institut MIND. Faktor genetik kredit Grandjean dan Landrigan untuk 30 menjadi 40 persen dari kasus tersebut. Namun, penelitian yang signifikan dan semakin meningkat menunjukkan bahwa paparan polutan lingkungan terkait dengan gangguan gangguan neurologis anak yang mengganggu.

Apa yang sebenarnya sedang terjadi? Dan apa yang bisa kita lakukan?

Kimia dan Otak

Beberapa bahan kimia - memimpin, air raksa dan pestisida organofosfat, misalnya - telah lama dikenal sebagai zat beracun yang dapat memiliki efek jangka panjang pada kesehatan neurologis anak-anak, kata Bruce Lanphear, profesor ilmu kesehatan di Universitas Simon Fraser. Sementara cat bertimbal sekarang dilarang di AS, masih ada di banyak rumah dan masih digunakan di tempat lain di seluruh dunia. Anak-anak juga dapat terkena timbal dari cat, pewarna dan logam yang digunakan dalam mainan, meskipun penggunaannya ini dilarang oleh hukum AS (ingat Thomas the Tank Engine), dan melalui tanah yang terkontaminasi atau eksposur lingkungan lainnya dan juga dari plastik dimana timbal digunakan sebagai pelembut. air raksa sumber paparan meliputi beberapa ikan, polusi udara dan termometer dan termostat yang mengandung merkuri tua. Sementara banyak upaya telah dilakukan untuk mengurangi dan menghilangkan eksposur ini, kekhawatiran terus berlanjut, terutama karena kita sekarang menyadari bahwa efek samping dapat terjadi pada tingkat yang sangat rendah.

Namun para ilmuwan juga sekarang menemukan bahwa senyawa kimia yang umum di udara luar - termasuk komponen knalpot kendaraan dan partikel halus - serta di udara dalam ruangan dan produk konsumen juga dapat mempengaruhi perkembangan otak, termasuk prenatal.


grafis berlangganan batin


Bahan kimia dalam penghambat api, plastik, dan perawatan pribadi dan produk rumah tangga lainnya termasuk daftar Lanphear sebagai sasaran perhatian untuk dampak perkembangan saraf mereka.

Bahan kimia yang perubahan hormonal yang cepat semakin diduga memiliki efek neurologis, kata Linda Birnbaum, direktur Institut Nasional Ilmu Kesehatan Lingkungan dan Program Toksikologi Nasional. Di antara bahan kimia sekarang sedang diperiksa untuk dampak neurologis yang terjadi pada awal kehidupan yang retardants api yang dikenal sebagai PBDE yang telah digunakan secara luas di busa jok, elektronik dan produk lainnya; phthalates, banyak digunakan sebagai plasticizer dan wewangian sintetis; polikarbonat plastik bahan bisphenol A, umumnya dikenal sebagai BPA; senyawa perfluorinated, yang aplikasinya termasuk noda-, air dan lapisan minyak-tahan; dan berbagai pestisida.

Koreografi yang tepat

Seperti yang dikatakan Grandjean dan Landrigan, janin tidak terlindungi dengan baik terhadap bahan kimia lingkungan yang dapat dengan mudah melewati plasenta. Ada bukti dari studi in vitro, mereka mengatakan, bahwa sel induk saraf sangat sensitif terhadap neurotoksik Selama 30 terakhir sampai 40, para ilmuwan mulai menyadari bahwa anak-anak dan bayi jauh lebih rentan terhadap paparan kimia daripada orang dewasa. Otak bayi juga rentan terhadap kontaminan semacam itu. Pada tahap awal perkembangan - prenatal dan selama masa bayi - sel otak mudah rusak oleh bahan kimia industri dan neurotoxicants lainnya. Interferensi semacam itu dapat mempengaruhi bagaimana otak berkembang secara struktural dan fungsional - efek yang menyebabkan hasil buruk yang langgeng.

"Otak sangat sensitif terhadap stimulasi eksternal," kata Grandjean.

Secara historis, neurotoksisitas kimia diperiksa pada orang dewasa - seringkali melalui kasus-kasus paparan kerja tingkat tinggi. Di masa lalu 30 sampai 40 tahun, bagaimanapun, para ilmuwan mulai menyadari bahwa anak-anak dan bayi jauh lebih rentan terhadap eksposur kimia daripada orang dewasa. Juga telah ditemukan bahwa tingkat paparan yang sangat rendah di awal kehidupan dapat memiliki efek mendalam dan abadi.

Penemuan penting lainnya adalah memahami bagaimana bayi atau anak terkena paparan bahan kimia melibatkan lebih dari sekadar menghitung efek potensial pada orang yang secara fisik lebih kecil. Tahap pengembangan - dan waktu pemaparan - juga harus diperhatikan. Tahap awal pengembangan otak melibatkan "koreografi yang sangat tepat," jelasnya Frederica Perera, profesor Ilmu Kesehatan Lingkungan di Columbia University Mailman School of Public Health. "Bahan kimia apapun yang bisa mengganggu kimia otak pada tahap ini bisa sangat merusak," katanya.

Misalnya, jelaskan Deborah Kurrasch, Asisten profesor di University of Calgary Cumming School of Medicine yang mengkhususkan diri dalam penelitian neurologis, selama tahap awal perkembangan otak - ketika sel-sel menjadi neuron - "waktu menentukan tujuan."

Hasil studi terbaru Kurrasch yang meneliti efek perkembangan saraf dari BPA menggambarkan apa yang dia maksudkan. Di sebuah studi yang diterbitkan pada bulan Januari 2015, Kurrasch dan rekan meneliti dampak perkembangan neurodromi BPA dan pengganti BPA yang umum, bisphenol S. Secara khusus, mereka menyelidiki bagaimana paparan BPA dan BPS - pada tingkat yang sebanding dengan yang ada dalam persediaan air minum masyarakatnya - dapat mempengaruhi perkembangan neuron di Ikan zebra pada tahap yang sebanding dengan trimester kedua kehamilan manusia, saat neuron terbentuk dan bergerak ke lokasi yang benar di otak.

Banyak bahan kimia di bawah pengawasan untuk efek mereka pada perkembangan otak muncul untuk bertindak dengan mengganggu fungsi hormon penting untuk perkembangan otak yang sehat. "Seolah-olah mereka mendapatkan pada bus ke mana mereka harus," kata Kurrasch. Setelah paparan BPA dan BPS itu seolah-olah, menjelaskan Kurrasch, "dua kali lebih banyak neuron naik bus awal dan setengah banyak naik bus akhir." Para peneliti menemukan bahwa paparan ini muncul untuk mengubah perkembangan saraf - neurogenesis - di cara yang menyebabkan ikan menjadi hiperaktif. Seperti perubahan, diproduksi dalam hal ini oleh "sedikit sedikit dari BPA," dapat menyebabkan efek permanen, Kurrasch kata.

Banyak bahan kimia yang diteliti untuk efeknya pada perkembangan otak - BPA, phthalate, senyawa perfluorinated, brominated flame retardants dan berbagai pestisida di antara mereka - tampak bertindak dengan mengganggu fungsi hormon yang penting untuk pengembangan otak yang sehat. Di antaranya adalah hormon tiroid, yang mengatur bagian otak yang terlibat dalam berbagai fungsi vital, termasuk reproduksi, tidur, haus, makan dan pubertas.

Selama trimester pertama kehamilan, janin tidak membuat hormon tiroid sendiri, kata Thomas Zoeller, direktur Laboratorium Molekuler, Seluler dan Perkembangan Endokrinologi di University of Massachusetts Amherst. Jika paparan lingkungan terhadap zat seperti bifenil poliklorinat atau perklorat mengganggu hormon tiroid ibu pada periode ini - seperti yang bisa terjadi melalui polusi air, misalnya - yang pada gilirannya dapat mempengaruhi anaknya pada tahap kritis perkembangan otak.

Hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam konteks eksposur kimia yang mengganggu endokrin, kata Zoeller, adalah bahwa sebagian besar wanita usia subur di AS memiliki kekurangan yodium yang dapat menekan hormon tiroid mereka. Meskipun kekurangan ini mungkin tidak menimbulkan efek samping klinis, hal tersebut mungkin cukup mengganggu perkembangan neurologis janin. "Dampak bisa terjadi pada tingkat yang jauh di bawah standar keselamatan," kata Zoeller. Dan ada banyak sekali bahan kimia yang dapat terkena paparan lingkungan dengan potensi untuk mempengaruhi hormon tiroid, di antaranya PBDE, PCB, BPA, berbagai pestisida, senyawa perfluorinated dan phthalates tertentu.

Sesuatu di Udara

Salah satu yang terutama mengenai sumber paparan bahan kimia yang diduga membahayakan perkembangan otak anak-anak adalah polusi udara, yang merupakan campuran kompleks berbagai bahan kimia dan partikulat.

Penelitian semakin menunjukkan bahwa kontaminan udara dapat memiliki efek halus namun signifikan pada perkembangan saraf awal dan behavior.Perera dan rekan baru-baru ini meneliti hubungan antara paparan hidrokarbon aromatik polisiklik, komponen yang berhubungan dengan bahan bakar fosil polusi udara, dan kejadian ADHD di 9-year-olds. Studi mereka menemukan bahwa ibu yang terpapar tingkat tinggi PAH selama kehamilan memiliki kemungkinan lima kali memiliki anak ADHD dan memiliki anak dengan gejala ADHD yang lebih parah daripada mereka yang tidak memiliki pemaparan seperti itu. Sementara penelitian ini adalah yang pertama membuat hubungan semacam itu, ia bergabung dengan kumpulan penelitian yang menunjukkan adanya hubungan antara polutan udara luar, termasuk PAH, dan dampak buruk pada kesehatan dan perkembangan otak anak-anak.

Melihat efek polusi udara pada kesehatan otak relatif baru, menjelaskan Kimberly Gray, administrator ilmu kesehatan di National Institutes of Health. Penelitian semakin menunjukkan bahwa kontaminan udara dapat memiliki efek yang halus namun signifikan terhadap perkembangan dan perilaku neurologis dini, katanya. Selain hubungan antara paparan PAH prenatal dan gangguan fungsi otak, peneliti juga sekarang menyelidiki hubungan potensial antara karbon hitam, senyawa organik yang mudah menguap dan komponen partikulat halus - di antara komponen polusi udara lainnya - dan gangguan seperti autisme dan penurunan IQ.

Di sebuah studi yang diterbitkan pada bulan Desember 2014, Marc Weisskopf, Harvard TH Chan School of Public Health profesor epidemiologi lingkungan dan pekerjaan, dan rekannya melihat pada anak-anak yang ibunya terkena partikel halus dengan partikel halus (PM2.5, partikel 2.5 mikron berdiameter atau lebih kecil), terutama selama trimester ketiga kehamilan. Penelitian tersebut, yang melibatkan lebih dari peserta 1,000 yang tinggal di seluruh AS, menemukan bahwa anak-anak ini tampaknya dua kali lebih mungkin didiagnosis dengan autisme karena anak-anak yang ibunya hanya memiliki tingkat paparan rendah. Paparan partikel yang lebih besar - antara mikrofon 2.5 dan 10 (yang dikenal dengan PM10) - tampaknya tidak terkait dengan meningkatnya risiko autisme.

Salah satu realisasi baru-baru ini yang mengganggu mengenai paparan lingkungan terhadap neurotoxicants perkembangan adalah bagaimana paparan luas tampak dan terjadi di mana-mana senyawa tersebut. "Ini sangat penting dari sudut pandang epidemiologi" karena "menyoroti paparan ibu," kata Weisskopf. Ini juga menyoroti pentingnya waktu dan perkembangan neurodevelopmental. Meski banyak faktor lain yang berkontribusi pada autisme, Weisskopf menjelaskan, penelitian ini memperkuat anggapan bahwa paparan lingkungan dapat berperan. Tampaknya partikel-partikel kecil yang terkait dengan efek ini menambah temuan penelitian lain: Apa yang mungkin tampak secara kuantitatif kecil dapat "menjadi sangat penting" ketika menyangkut perkembangan otak, Weisskopf menjelaskan.

Paparan yang meluas

Sebagai Grandjean dan Landrigan menunjukkan, salah satu realisasi baru-baru ini mengganggu mengenai paparan lingkungan terhadap neurotoxicants perkembangan adalah bagaimana luas paparan tampaknya dan di mana-mana senyawa tersebut. "Bahan kimia Lebih neurotoksik yang masuk ke produk," kata Landrigan.

Phthalates, yang digunakan sebagai plasticizer - termasuk plastik polivinil klorida - dan pada wewangian sintetis dan berbagai produk perawatan pribadi, terdiri dari satu kategori bahan kimia yang banyak digunakan yang tampaknya memiliki dampak buruk pada perkembangan otak. Periset di Sekolah Kesehatan Masyarakat Mailman Columbia University baru-baru ini menemukan bahwa anak-anak yang terpajan secara prenatal pada kadar phthalates yang tinggi memiliki nilai IQ yang rata-rata antara 6 dan 8 lebih rendah daripada anak-anak dengan paparan prenatal yang lebih rendah. Anak dengan nilai IQ rendah juga nampak mengalami masalah dengan memori kerja, penalaran persepsi dan kecepatan pemrosesan informasi.

"Cukup banyak orang di AS terkena." - Robin WhyattThe phthalates diteliti dalam penelitian ini, yang dikenal sebagai DnBP dan DiBP, digunakan dalam berbagai produk rumah tangga, termasuk perlengkapan mandi dan kosmetik, di antara mereka sampo, cat kuku, lipstik, produk styling rambut dan sabun, serta kain vinyl dan lembar pengering. tingkat eksposur yang terkait dengan penurunan IQ dalam penelitian ini berada dalam kisaran bahwa laporan CDC menemukan di nya Survei Pemeriksaan Kesehatan dan Gizi Nasional, sebuah penilaian biomonitoring berkelanjutan nasional mengenai eksposur kimia. "Hampir semua orang di AS terkena," kata rekan penulis studi Robin Whyatt, Profesor ilmu kesehatan lingkungan di Columbia University Medical Center.

Sementara penurunan IQ semacam itu mungkin terdengar kecil, Pam Factor-Litvak, penulis utama studi dan profesor epidemiologi di Sekolah Mailman, mencatat bahwa pada populasi - atau tingkat kelas, ini berarti lebih sedikit anak-anak di ujung skala intelijen yang lebih tinggi dan lebih pada akhir yang kurang mampu. "Seluruh kurva bergeser ke bawah," dia menjelaskan.

"Lima atau enam poin IQ mungkin tidak terdengar seperti banyak, tapi itu berarti lebih banyak anak yang membutuhkan program pendidikan khusus dan lebih sedikit lagi yang berbakat," kata Maureen Swanson, Asosiasi Penyandang Cacat Proyek Anak yang Bersahabat di Amerika Serikat. "Dampak ekonomi potensial sangat besar," kata Birnbaum dari NIEHS.

Stres Factor

Apa yang mendorong kelainan neurologis pada anak-anak adalah "sangat kompleks," catat Frederica Perera. Menambah tantangan untuk menguraikan berbagai faktor penyebabnya adalah bahwa sementara penelitian tentang - dan regulasi - bahan kimia biasanya terlihat pada satu zat pada satu waktu, orang-orang terpapar beberapa bahan kimia secara bersamaan. Lebih jauh lagi, jika kompleksitas ini berkaitan dengan perkembangan otak, ada tekanan sosial bahwa "bertindak di bagian otak yang sama," jelas profesor kedokteran lingkungan Universitas Deborah Cory-Slechta. Dia dan lainnya menemukan bukti yang semakin meningkat stressor nonkimia seperti kesuburan ibu, rumah tangga dan masyarakat dapat memberi efek buruk pada perkembangan otak awal, baik pada kombinasi mereka sendiri atau kombinasi dengan bahan kimia neurotoksik.

Birnbaum mengatakan bahwa interaksi antara bahan kimia dan stres nonkritis ini sangat "sangat penting dan sangat penting."

Studi epidemiologis, Cory-Slechta menjelaskan, biasanya benar untuk apa yang disebut faktor perancu - kondisi lain yang mungkin mempengaruhi kondisi yang diukur. Banyak penelitian, katanya, "jelas tidak memodelkan apa yang sedang terjadi di lingkungan manusia." Apa yang dia dan rekan-rekannya harapkan dapat dilakukan adalah "bereproduksi dalam penelitian hewan apa yang terjadi di masyarakat manusia," terutama di komunitas yang paling rentan untuk tekanan sosial yang merugikan dan paling terkena kontaminan kimia, termasuk timbal, pestisida dan polusi udara.

Timbal dan stres mempengaruhi bagian otak yang sama, katanya, dan karenanya dapat bertindak secara sinergis di awal kehidupan untuk menghasilkan perubahan permanen dalam struktur otak. Perubahan ini bisa mengakibatkan penurunan IQ, belajar dan masalah perilaku. Dengan asumsi kita ingin berhenti menyakiti otak anak-anak kita, bagaimana kita melanjutkan?

Laboratorium Cory-Slechta sekarang bekerja dalam mereplikasi kondisi stres dan perampasan kronis pada model-model binatang yang akan mencerminkan mereka yang dialami oleh masyarakat miskin. Tujuannya adalah untuk lebih memahami bagaimana efek ini melintasi plasenta dan menjadi dasar gangguan seumur hidup janin. Dia dan rekan-rekannya sedang menyelidiki, tidak hanya asosiasi antara eksposur dan perkembangan saraf, tetapi juga mekanisme di mana efek terjadi.

Apa yang harus dilakukan?

Dengan asumsi kita ingin berhenti melukai otak anak-anak kita, bagaimana kita melanjutkan?

Langkah penting adalah memperbaiki kemampuan kita untuk menentukan bahan kimia mana yang memiliki efek perkembangan saraf. Sistem skrining yang cepat akan ideal, kata Birnbaum, karena ada banyak bahan kimia - termasuk yang baru ditemukan - yang orang-orang terpapar. Sementara seperti program untuk menguji sejumlah besar bahan kimia dengan cepat menggunakan robot telah diluncurkan oleh NIH, EPA dan lembaga federal lainnya, ada puluhan ribu yang mungkin digunakan, yang sebagian besar belum sepenuhnya diuji untuk efek ini.

Ketika datang untuk mengurangi eksposur yang ada, beberapa bahan kimia dapat dihindari melalui pilihan konsumen. Tetapi seringkali sulit, mengingat bahwa banyak dari zat ini digunakan - seperti BPA pada tanda terima - dalam produk yang tidak mengandung label bahan. Lainnya, termasuk pencemar udara, jauh lebih sulit mengingat di mana-mana atau kurangnya alternatif yang tersedia. Dan, seperti dicatat Maureen Swanson, pilihan semacam itu tidak selalu layak untuk semua orang di semua tingkat ekonomi, yang menimbulkan masalah keadilan lingkungan.

Grandjean dan Landrigan menunjukkan bahwa sistem AS regulasi kimia, yang tidak memiliki persyaratan untuk pengujian toksisitas pra-pasar penuh, tidak melakukan pekerjaan yang sangat baik ketika menyangkut keamanan kimia yang proaktif. "Bahan kimia yang tidak teruji seharusnya tidak dianggap aman untuk perkembangan otak, dan bahan kimia dalam penggunaan yang ada dan semua bahan kimia baru harus diuji untuk perkembangan neurotoksisitas," mereka menulis dalam sebuah artikel yang diterbitkan di The Lancet.

Sementara beberapa sumber neurotoksisitas mungkin tampak cukup ditangani, mereka tidak melakukannya. Misalnya, kemajuan besar telah dicapai dalam mengurangi paparan timbal balik melalui kebijakan dan pendidikan kesehatan masyarakat di AS dan tempat lain. Namun, pemahaman saat ini adalah bahwa hampir semua jumlah paparan timah dapat menyebabkan kerusakan, dan eksposur berbahaya berlanjut - terutama di negara-negara di mana cat dan bensin bertimbal masih digunakan. Dan di AS, pendanaan CDC untuk program pencegahan timbal adalah dikurangi secara dramatis di 2012.

Ketika harus melindungi otak berkembang yang sangat sensitif, ukuran yang saat ini digunakan untuk menilai risiko kimia dan menetapkan standar keselamatan tidak berjalan lama, kata Cory-Slechta. Sementara anak-anak di seluruh dunia - terutama di negara-negara kaya - terus terpapar neurotoksikan berbahaya yang dirilis dalam emisi industri, dari tempat sampah dan melalui pekerja anak. Contohnya berlimpah, dan termasuk paparan bahan kimia yang dilepaskan dalam daur ulang elektronik di berbagai lokasi di Asia dan Afrika, untuk timbal dan merkuri dari aktivitas pertambangan, pestisida pertanian, hingga produk yang terkontaminasi dengan logam berat, termasuk makanan dan Permen.

Ketika harus melindungi otak berkembang yang sangat sensitif, langkah-langkah yang saat ini digunakan untuk menilai risiko kimia dan menetapkan standar keselamatan gagal, kata Cory-Slechta. "Seharusnya tentang pencegahan primer, tapi tidak," katanya.

Dengan tidak adanya apa yang dikatakan oleh banyak penasihat kesehatan lingkungan adalah peraturan kimia federal AS yang memadai, banyak negara bagian AS baru-baru ini melewati hukum mereka sendiri untuk melindungi anak-anak dari paparan kimia berbahaya. Banyak alamat bahan kimia dengan efek neurotoksik, terutama logam berat seperti kadmium, timbal dan merkuri. Dan meskipun beberapa negara bagian mulai memasukkan bahasa ke dalam undang-undang mereka untuk melindungi wanita hamil dari bahaya kimiawi, waktu pemaparan ini sebagian besar tidak dikesampingkan.

Sementara kita sekarang tahu banyak tentang neurotoxicants perkembangan, eksposur lebih seperti tampak terjadi daripada sebelumnya. Dan tampaknya ada kesepakatan luas di antara para peneliti bahwa paparan ini mengambil tol pada anak-anak di dunia.

"Bagi saya sangat jelas kita harus membuat sistem yang berbeda untuk lebih melindungi otak masa depan," kata Grandjean.

Lihat homepage EnsiaArtikel ini awalnya muncul di Ensia

tentang Penulis

Elizabeth GrossmanElizabeth Grossman adalah seorang penulis dan jurnalis Elizabeth Grossman adalah seorang jurnalis independen dan penulis yang mengkhususkan diri dalam masalah lingkungan dan sains. Dia adalah pengarang Mengejar Molekul, Sampah Teko Tinggi, Daerah Aliran Sungai dan buku-buku lain. Karyanya juga muncul dalam berbagai publikasi, termasuk Ilmiah Amerika, Yale e360, itu Washington Post, TheAtlantic.com, Salon, Negara, dan Ibu Jones

Buku dari penulis ini:

Mengejar Molekul: Produk Beracun, Kesehatan Manusia, dan Janji Kimia Hijau oleh Elizabeth Grossman.Mengejar Molekul: Produk Beracun, Kesehatan Manusia, dan Janji Kimia Hijau
oleh Elizabeth Grossman

Klik di sini untuk info lebih lanjut dan / atau untuk memesan buku ini di Amazon.