Het Stimuleringsprogramma Gezondheidsonderzoek (SGO). IX. Evaluatie van het deelprogramma 'Toxicologie'

Dit artikel is het 9e in een reeks van artikelen over (deelprogramma's van) het Stimuleringsprogramma Gezondheidsonderzoek (SGO).1-8 Het SGO richt zich op de stimulering van patiëntgebonden onderzoek, onderwijs en opleiding op het gebied van aandoeningen die een zware ziektelast met zich brengen en waarvan de Raad van Advies voor het Wetenschapsbeleid (RAWB) in 1983 constateerde dat er relatief weinig patiëntgebonden onderzoek naar plaatsvindt.9 Behalve de aandoeningsgerichte programma's is in het SGO ook een aantal deelprogramma's opgenomen die tot doel hebben onderzoek te bevorderen op een bepaald vakgebied. Eén van deze deelprogramma's betrof de toxicologie. Na een looptijd van 4 jaar werd dit deelprogramma medio 1994 afgesloten met een evaluatie door een onafhankelijke commissie, conform het model van de Raad voor Gezondheidsonderzoek (RGO).10 Het doel van dit artikel is een overzicht te geven van de hoofdlijnen van het deelprogramma toxicologie en de conclusies uit het evaluatierapport.11 Op de resultaten van het onderzoek wordt ook ingegaan, hoewel voor meer gedetailleerde informatie wordt verwezen naar drie proefschriften, voortgekomen uit het programma.12-14

Het deelprogramma ‘toxicologie’

In het kader van het deelprogramma ‘Gedrags- en omgevingsfactoren in verband met gezondheid en ziekte’ is onder andere gekozen voor stimulering van onderzoek op het gebied van de toxicologie. Onderzoek naar het effect van blootstelling aan toxische stoffen in het milieu is van veel belang voor de volksgezondheid, vooral uit oogpunt van preventie. In samenwerking met het Stimuleringsprogramma Toxicologisch Onderzoek (een tijdelijk stimuleringsprogramma dat vanuit verschillende departementen in het leven werd geroepen) werd een onderzoeksprogramma opgezet. In dit onderzoeksprogramma werden de mogelijke schadelijke effecten onderzocht van blootstelling van de foetusneonatus aan polychloorbifenylen (PCB's), polychloordibenzopara-dioxinen (PCDD's) en polychloordibenzofuranen (PCDF's) via placenta en moedermelk. PCB's en dioxinen komen wijdverspreid in het milieu voor. Volwassenen worden er vooral aan blootgesteld door consumptie van vlees, vis en zuivelproducten. De stoffen worden in het vetweefsel opgeslagen. Tijdens de zwangerschap passeren kleine hoeveelheden de placenta en na de geboorte kan het kind via de moedermelk blootgesteld worden aan relatief hoge gehalten van deze stoffen. Flesvoeding geeft echter een lage belasting, omdat de dierlijke vetten zijn vervangen door plantaardige vetten, waarin PCB's en dioxinen nauwelijks voorkomen.

Voor dit programma werd gezamenlijk een bedrag beschikbaar gesteld van circa 2,6 miljoen gulden (in het kader van het SGO circa 1,6 miljoen en in het kader van het Stimuleringsprogramma Toxicologisch Onderzoek circa 1 miljoen), aangevuld met een vergelijkbaar bedrag uit de eigen budgetten van de onderzoeksinstituten.

Dit multidisciplinaire onderzoeksprogramma (preklinisch en klinisch) werd van 1990 tot 1994 uitgevoerd en omvatte de volgende deelprojecten:

Dierexperimenteel onderzoek

Dit bestond uit:

– toxicokinetiek en biotransformatie bij de foetus en de pasgeborene (vergeleken met de moeder) en het transport via de placenta;

– fertiliteit en reproductie, functionele ontwikkeling en neurotoxiciteit (en neurochemie) van de pasgeborene;

– endocrinologisch onderzoek: bepaling van vitamine-A- en schildklierhormoonspiegels.

Klinisch onderzoek

Dit bestond uit:

– vergelijking van groei en functionele ontwikkeling van pasgeborenen die borstvoeding (met lage of hoge concentratie van de genoemde stoffen) of flesvoeding kregen;

– endocrinologisch onderzoek: vergelijking van de schildklierhormoonspiegels bij de moeders en de pasgeborenen die borstvoeding (lage en hoge concentratie van genoemde stoffen) dan wel flesvoeding kregen.

Analyse van de genoemde stoffen in moedermelk en plasma

Samenvatting van de resultaten

Dierexperimenteel onderzoek

Zwangere ratten werden blootgesteld aan 0,2, 0,6 of 1,8 mg PCB type 169kg lichaamsgewicht op dag 1 van de zwangerschap of aan een gecombineerde dosis van 0,6 mg PCB type 169kg lichaamsgewicht op dag 1 en dagelijkse doses van 1 mg PCB type 77kg lichaamsgewicht van dag 2 tot dag 18 van de zwangerschap. Op de leeftijd van 6 weken, 7 maanden en 12 maanden werd bij het nageslacht het effect op neurochemische en endocrinologische variabelen en op het gedrag en de reproductie onderzocht. Er werd een tijdelijk verlaagd gewicht waargenomen in de hogedosisgroepen, maar geen effecten op verschillende aspecten van het gedrag en geen histopathologische afwijkingen van de meeste organen. Wel was de reproductieve capaciteit verlaagd, zowel bij de mannelijke als de vrouwelijk dieren in de hogedosisgroepen, en waren er morfologische afwijkingen van de primaire geslachtsorganen. Tevens werden neuromusculaire effecten waargenomen bij het aan PCB type 169 blootgestelde nageslacht bij 6 weken en 7 maanden. Bij 6 weken werden veranderingen gezien in de dopaminerge neurotransmissie.

In het endocrinologisch onderzoek resulteerde prenatale blootstelling van ratten aan PCB type 169 en 77 in significant verlaagde concentraties totaal thyroxine (TT₄) en vrij thyroxine (FT₄) in foetaal en neonataal plasma. Dit ging samen met een significant toegenomen deiodinatie van thyroxine (T₄) naar triiodothyronine (T₃) in hersenhomogenaten en toegenomen glucuronidatie van T₄ in levermicrosomen. In een vergelijkbaar experiment hingen veranderingen in T₄-concentraties in de hersenen samen met regionale veranderingen in de hersenen van de concentratie van ‘glial fibrillary acidic protein’ en van synaptofysine, hetgeen wijst op een stoornis in de differentiatie van neuronen en gliacellen.

Klinisch onderzoek

Bij jonge kinderen werd het effect onderzocht van pre- en postnatale blootstelling aan PCB's en dioxinen op de groei, neurologische ontwikkeling en endocrinologische en immunologische parameters. De onderzochte groep bestond uit 418 gezonde blanke moeder-kindparen (207 uit de regio Rotterdam en 211 uit de regio Groningen), van wie 209 kinderen gedurende minstens 6 weken borstvoeding en 209 kinderen flesvoeding kregen. Neurologisch onderzoek werd verricht 10 dagen en 18 maanden na de geboorte. De mentale en psychomotore ontwikkeling werd 3, 7 en 18 maanden na de geboorte onderzocht aan de hand van de ‘Bayley scales of infant development’. Voor het onderzoek van het visuele kortetermijngeheugen werd 3 en 7 maanden na de geboorte de ‘Fagan test of infant intelligence’ gebruikt.

De PCB- en dioxineconcentraties (in picogrammen per gram plasma) in moederlijk plasma en navelstrengplasma (maten voor intra-uteriene blootstelling) en in moedermelk (in picogrammen per gram vet; maat voor de pre- en postnatale blootstelling) waren vergelijkbaar met de concentraties gemeten in andere hooggeïndustrialiseerde West-Europese landen. Er was een significante correlatie tussen de concentraties in deze drie compartimenten. Het 95-betrouwbaarheidsinterval was echter te breed om nauwkeurig de pre- of postnatale blootstelling van een individueel kind vast te stellen aan de hand van PCB-concentraties in maternaal plasma.

De hoeveelheid toxische stof (uitgedrukt als TEQ (TCDD-equivalenten; TCDD staat voor 2,3,7,8-tetrachloordibenzopara-dioxine)) en sommige individuele dioxine- en PCB-concentraties in moedermelk en in maternaal plasma waren significant hoger in de regio Rotterdam dan in de regio Groningen.

Er werd een correlatie gevonden tussen een verandering van het schildklierhormoonmetabolisme en de concentraties van dioxinen en PCB's. Bij een toename van de dioxine- en PCB-belasting namen de maternale TT₃-en TT₄-concentraties af en nam de TSH-concentratie bij het kind toe in de 2e week en 3e maand na de geboorte, hoewel de concentraties binnen de normale waarden lagen. Kinderen blootgesteld aan hogere niveaus hadden in de 2e week na de geboorte ook een lagere plasmaconcentratie FT₄ en TT₄.

In de 2e week na de geboorte werd bij het neurologisch onderzoek volgens Prechtl bij 4 van de 418 kinderen een afwijking gediagnosticeerd (aanwezigheid van een syndroom, bijvoorbeeld hypo- of hypertonie of hemisyndroom) en bij 20 kinderen een lichte afwijking (lichte aanwijzingen voor een syndroom, bijvoorbeeld lichte hypotonie of een lichte, grove tremor).15 De perinatale blootstelling aan PCB's en dioxinen was niet gecorreleerd met deze klinisch relevante neonatale neurologische afwijkingen. Wel was de blootstelling aan hogere PCB- en dioxineconcentraties in moedermelk gecorreleerd met een licht verminderde neurologische optimaliteitsscore.16 Tevens waren hogere concentraties in moedermelk van PCB's die qua structuur op dioxinen lijken, gecorreleerd met een lichte hypotonie. Geconcludeerd werd dat perinatale blootstelling aan het Nederlandse achtergrondniveau van PCB's en dioxinen een licht verband heeft met neurologisch disfunctioneren zonder klinische relevantie.

Een onderdeel van het klinisch onderzoek was een analyse van de voedingsgewoonten van de moeders aan de hand van een gevalideerde semi-kwantitatieve vragenlijst. Hieruit bleek dat meer dan 50 van de PCB- en dioxineopname afkomstig was uit zuivelproducten. In Nederland zijn vlees en industriële oliën eveneens belangrijke bronnen van PCB's en dioxinen. Er werd een lineair correlatie gevonden tussen de opname van PCB's uit de voeding en de PCB-concentraties in maternaal plasma en navelstrengplasma. Tevens was er een positieve correlatie tussen de opname uit de voeding en PCB- en dioxineconcentraties in de moedermelk.

Op de leeftijd van 3 maanden is geen significant verband aangetoond tussen pre- en postnatale blootstelling aan PCB's en dioxinen en de ‘Fagan test of infant intelligence’. Bij 7 maanden hadden de kinderen met borstvoeding betere resultaten dan de kinderen met flesvoeding.

Op de leeftijd van 3, 7 en 18 maanden werd bij de Rotterdamse kinderen de mentale en de psychomotorische ontwikkelingsindex (respectievelijk de MDI en de PDI) gemeten met behulp van de ‘Bayley scales of infant development’. Bij 3 maanden was er een significante negatieve correlatie tussen de prenatale blootstelling aan PCB's en de PDI. Kinderen met borstvoeding hadden echter een significant hogere PDI bij 7 maanden dan kinderen met flesvoeding. Bij kinderen met borstvoeding met een postnatale blootstelling boven een bepaald niveau (> 756 pg totale PCB-dioxine-TEQ) was de PDI-7-score vergelijkbaar met die van kinderen met flesvoeding. Bij 7 maanden hadden de kinderen met borstvoeding een significant hogere MDI dan de kinderen met flesvoeding. Er was geen significant effect van pre- of postnatale blootstelling aan PCB's en dioxinen op de MDI bij 3 en 7 maanden. Op de leeftijd van 18 maanden was de MDI noch de PDI gecorreleerd met de perinatale blootstelling aan PCB's en dioxinen of de duur van de borstvoeding.

Op de leeftijd van 18 maanden kon aan de hand van het neurologisch onderzoek volgens Touwen en Hempel een negatieve relatie aangetoond worden tussen de prenatale blootstelling aan PCB's en de neurologische optimaliteitsscore. Postnatale blootstelling had geen negatieve invloed op deze score. Ondanks de hoge belasting aan PCB's en dioxinen via moedermelk scoorden de kinderen met borstvoeding significant beter op de ‘fluency cluster’ (kwaliteit van bewegen) van het neurologisch onderzoek.

Op grond van de resultaten van het onderzoek werd geconcludeerd dat het ontraden van het geven van borstvoeding in Nederland niet nodig is. Wel werd aanbevolen vervolgonderzoeken te verrichten na de leeftijd van 18 maanden.

Conclusies uit het externe evaluatierapport

De evaluatiecommissie benadrukte het groot maatschappelijk belang van onderzoek van de effecten van pre- en postnatale expositie aan PCB's en dioxinen. In dit programma vormden onderzoekers van verschillende disciplines een internationaal gerespecteerd netwerk, waarbij tevens samenwerkingsverbanden zijn ontstaan met vele onderzoeksgroepen in de wereld die zich met onderzoek op dit terrein bezighouden. Heel belangrijk daarbij was de relatief grote cohort van moeder-kinddeelnemers aan het onderzoek (in vergelijking met andere buitenlandse onderzoeken). Er is goed wetenschappelijk onderzoek verricht. Uit het programma zijn 3 proefschriften voortgekomen,12-14 en een groot aantal artikelen (deze zijn op te vragen bij de onderzoeksgroepen). Aan het eind van het programma is op initiatief van de onderzoekers een internationale workshop gehouden, waarbij de resultaten ter discussie stonden en werden vergeleken met die van buitenlandse onderzoeken op dit terrein. Het programma heeft zeer veel informatie opgeleverd, die in combinatie met de gegevens van toekomstig onderzoek, het inzicht in de risico's van vroege blootstelling aan deze stoffen zal vergroten. Het klinische onderzoek had een follow-up tot de leeftijd van 18 maanden. De evaluatiecommissie achtte het van groot belang dat tevens onderzoek werd verricht naar mogelijke schadelijke effecten op latere leeftijd. Mede hierom is de commissie positief over het feit dat het programma heeft geleid tot verschillende nieuwe onderzoeken op dit gebied. Het Instituut voor Toxicologie en Voeding-TNO onderzoekt in samenwerking met de Universiteit van Utrecht en de Landbouwuniversiteit Wageningen de mogelijke werkingsmechanismen van de effecten van verschillende PCB's op de reproductie en op de hersenen. De Landbouwuniversiteit Wageningen heeft op dit gebied verder onder andere samenwerkingsverbanden met de Universiteit van Californië, de Universiteit van Michigan, het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu, Bilthoven, en het Rijks-Kwaliteitsinstituut voor land- en tuinbouwproducten, Dienst Landbouwkundig Onderzoek van het ministerie van Landbouw, Natuurbeheer en Visserij, Wageningen. In samenwerking met de Universiteit van Düsseldorf verrichten de afdeling Gynaecologie en Obstetrie van de Rijksuniversiteit Groningen en de afdeling Neonatologie van het Academisch Ziekenhuis Rotterdam-Sophia Kinderziekenhuis onderzoek naar de neurologische ontwikkeling van de populatie kinderen uit dit programma op de leeftijd van 3, 5 en 6 jaar (met subsidie van de EU). Onderzoek op dit gebied vormt thans een belangrijke onderzoekslijn binnen beide afdelingen. Met behulp van een EU-subsidie wordt in een samenwerkingsverband tussen het Sophia Kinderziekenhuis, de Landbouwuniversiteit Wageningen, de Universiteit van Oxford en de Universiteiten van Stockholm en Lund tevens onderzoek uitgevoerd naar de endocriene effecten van PCB's bij pasgeborenen. De afdeling Gynaecologie en Obstetrie van de Rijksuniversiteit Groningen verricht eveneens onderzoek op dit terrein in samenwerking met de onderzoeksgroepen van de Faroër-eilanden en de Universiteit van Odense (Denemarken) en die van de Charles Universiteit in Praag (Tsjechië).

De volgende instituten waren bij het onderzoeksprogramma betrokken:

Dierexperimenteel onderzoek: de vakgroep Toxicologie van de Landbouw Universiteit Wageningen; de afdeling Neurotoxicologie van het Medisch Biologisch Laboratorium-TNO te Rijswijk; de afdeling Biologische Toxicologie van het Instituut voor Toxicologie en Voeding-TNO te Zeist.

Klinisch onderzoek: de afdeling Obstetrie en Gynaecologie, sectie Perinatale Voeding en Ontwikkeling van het Academisch Ziekenhuis Groningen; de afdeling Kindergeneeskunde, divisie Neonatologie van het Sophia Kinderziekenhuis te Rotterdam; de vakgroep Toxicologie van de Landbouwuniversiteit Wageningen.

Analysen: de afdeling Levensmiddelen- en Milieuchemie, Rijks-Kwaliteitsinstituut voor land- en tuinbouwproducten, Dienst Landbouwkundig Onderzoek van het ministerie van Landbouw, Natuurbeheer en Visserij (RIKILT-DLO) te Wageningen (bepaling PCB's en dioxinen in moedermelk); het Instituut Biotechnologie en Chemie van TNO-Voeding te Zeist (bepaling PCB's in plasma).

Coördinator van het programma was dr.F.van der Veen, Organon. De begeleidingscommissie van het deelprogramma toxicologie bestond namens het Stimuleringsprogramma Toxicologie uit drs.M.A.van der Gaag, ministerie van Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening (VROM), en prof.dr.S.Wendelaar Bonga, faculteit der Natuurwetenschappen, Katholieke Universiteit Nijmegen; het SGO werd vertegenwoordigd door prof.dr.J.A.C.de Kock van Leeuwen en prof.dr.H.K.A.Visser, Sophia Kinderziekenhuis Rotterdam. In de evaluatiecommissie hadden zitting prof.dr.U.G.Ahlborgt, Institute of Environmental Medicine, Karolinska Instituut Stockholm, prof.dr.H.Helge, Kinderkliniek Vrije Universiteit Berlijn, en dr.J.A.van Zorge, ministerie van VROM.

Het externe evaluatierapport, waarin opgenomen de eindverslagen van de onderzoeksgroepen, kan worden opgevraagd bij het secretariaat van SGO, Postbus 93.120, 2509 AC Den Haag.

Ik dank prof.dr.E.R.Boersma, prof.dr.P.J.J.Sauer en prof.dr.H.K.A.Visser, kinderartsen, dr.A.Brouwer, toxicoloog, dr.B.M.Kulig, neurotoxicoloog, en dr.F.van der Veen, biochemicus, voor hun commentaar op het manuscript.