Musestudie giver indsigt i, hvordan metallet akkumuleres i knoglevæv

Ny forskning viser, hvordan og hvor wolfram ophobes i knogler af mus, der udsættes for elementet gennem drikkevand. Fundene, af et team af kemikere og biologer ved McGill University, kunne øge tvivlen om den engang universelle antagelse om, at wolfram udgør en lille eller ingen sundhedsrisiko for den almindelige menneskelige befolkning.

Med det højeste smeltepunkt for ethvert metal, wolframens bemærkelsesværdige høje densitet og hårdhed gør den til en værdsat ingrediens i en række industrielle, militære og medicinske anvendelser. Anvendes i skæreværktøjer, ammunition, medicinsk udstyr og endda nogle medicin, wolfram er blevet en del af vores daglige liv.

Selvom mange reguleringsorganer har sat grænser for eksponering for luftbåret wolframstøv-primært for at beskytte arbejdere, der udvinder og forarbejder metallet-er der meget få officielt pålagte grænser for vandopløselige wolframforbindelser, som et bredere tværsnit af samfundet er udsat for.

Spørgsmålet blev fremtrædende i begyndelsen af ​​2000'erne, da forskere undersøgte en mulig forbindelse mellem en klynge af leukæmi hos børn i Fallon, Nevada, og høje niveauer af wolfram i grundvandet, som byen trak sin forsyning fra. Sagen fik de amerikanske centre for sygdomsbekæmpelse og forebyggelse til at udpege wolfram til toksikologi og carcinogenesestudier.

Blandede resultater fra tidligere toksicitetsundersøgelser

Til dato, forskning i wolframs toksicitet og mulige rolle som kræftfremkaldende har givet blandede resultater. Nogle undersøgelser har vist, at andre samfund, der er udsat for wolframniveauer, der kan sammenlignes med dem i Fallon, ikke blev påvirket af en højere end normal forekomst af kræft-et fund, der syntes at frigøre wolfram. Men efterfølgende forskning har afsløret, at i emner udsat for både wolfram og kobolt, wolfram ser ud til at øge toksiciteten af ​​det andet stof. Disse fund pegede på et behov for bedre at forstå, hvordan wolfram ophobes i kroppen og i hvilken form, og i hvilket omfang kroppen er i stand til at eliminere wolfram efter eksponering.

McGill -teamets undersøgelse af wolframeksponering hos mus, udgivet i kommunikationskemi, brugte kraftfulde røntgenspektroskopiteknikker til at finde svar på disse spørgsmål. Resultaterne rejser en række bekymringer.

Mens wolfram tidligere har vist sig at akkumulere i knogler, McGill -forskerne fandt ud af, at elementet ikke akkumulerede ensartet på tværs af knogler; hellere, det var koncentreret i visse hot spots.

"Vi fandt ud af, at wolfram, engang menes at være giftfri og inaktiv, akkumuleres faktisk heterogent i knogler, "sagde Cassidy VanderSchee, hovedforfatter af undersøgelsen og doktorand i Institut for Kemi ved McGill. "Ikke kun det, vi fandt ud af, at det akkumulerede i en kemisk anden form end den, hvor det blev administreret, som bekræftede, at wolfram er kemisk aktiv i kroppen. "

Akkumulering i knoglevæv

Undersøgelsen viste, at hos mus udsat for høje niveauer af wolfram gennem drikkevand, elementet akkumuleret i bestemte regioner - knoglemarv og porøst (eller 'cancelløst') knoglevæv - i en grad 10 gange større end baggrundsniveauer. Aflejringen af ​​wolfram i kræftfremkaldende knogler antyder, at elementet er inkorporeret under knoglevækst og ombygning, angiver, at unge, voksende individer er særligt modtagelige.

Forskerne fandt også, at wolfram blev tilbageholdt i knoglens hårde ydre lag-cortex-selv efter at musene fik wolframfrit vand i en periode på otte uger efter første eksponering. Da kroppen ikke kunne fjerne wolfram fra dette væv, knoglen bliver effektivt en kilde til kronisk eksponering.

Af endnu større bekymring var konstateringen af, at wolfram ændrede form i kroppen. Resultaterne viste, at elementet ophobede sig i en form, der lignede phosphotungstat, en kendt kemisk katalysator med et betydeligt potentiale for at gribe ind i de biologiske processer, der forekommer i knoglemarv og kræftformede knogler - immuncelle dannelse og knoglevækst blandt dem.

"Vi mener, at mange af de biologiske virkninger af wolfram, vi har undersøgt, vil spores tilbage til ændringer i knoglen, "siger Koren Mann, lektor i onkologi ved McGill og medforfatter af undersøgelsen. "Dette inkluderer virkningerne på immunsystemet, stamceller, og kræft. "

"Mens forskning fortsætter i sundhedsrisici forbundet med menneskelig eksponering for wolfram, vores undersøgelse giver vigtig indsigt i, hvordan elementet akkumuleres i kroppen - fund, der er afgørende for at udvikle effektive terapier til fjernelse af det, "siger McGill -kemiprofessor og seniorforfatter Scott Bohle.