W pracy omówiono aktualny stan badań dotyczący efektu neurotoksycznego fluorków w wodzie przeznaczonej do spożycia i ich wpływu na zdolności poznawcze u dzieci. Przedstawiono dane świadczące o możliwym oddziaływaniu wysokich stężeń fluorków w wodzie przeznaczonej do spożycia (>2,0 mg/l) na wartość IQ u dzieci w wieku szkolnym oraz skali i mechanizmie powyższej zależności. Dane te nie wskazują natomiast, aby ryzyko takiego działania wiązało się z wartościami stężeń fluorków w wodzie przeznaczonej do spożycia przez ludzi, akceptowalnymi w świetle regulacji prawnych.
Występowanie znacznych stężeń fluorków naturalnego pochodzenia w wodach podziemnych wykorzystywanych na zaopatrzenie ludności, jak również rozpowszechnione w latach 60. i 70. XX w. fluorkowanie wody wodociągowej i sygnalizowane w związku z tym przez różne środowiska obawy o bezpieczeństwo wody dla zdrowia ludzi sprawiły, że gruntownej analizie poddawano praktycznie wszystkie aspekty potencjalnego działania toksycznego tej substancji przy powyższej drodze ekspozycji. Poza najłatwiej uchwytnymi i najbardziej rozpowszechnionymi zmianami w uzębieniu i układzie kostnym, które uchwytne są już przy narażeniu na stosunkowo niskie i relatywnie często stwierdzane w wodzie stężenia, szczegółowymi badaniami objęto występowanie zaburzeń czynności tarczycy i przytarczyc, metabolizmu glukozy i nowotworów złośliwych kości [6, 12]. Zwrócono także uwagę na możliwość neurotoksycznego działania fluorków, sygnalizowanego od lat 20. XX wieku. Podstawową powyższych obserwacji były jednak badania doświadczalne na zwierzętach narażonych na skrajnie wysokie stężenia fluorków i z tego powodu w ograniczonym stopniu przydatne w ocenie efektu toksycznego u ludzi. Wpływ na to miała także trudniejsza ocena zmian behawioralnych i poznawczych u zwierząt doświadczalnych i ich odniesienie do analogicznych reakcji u ludzi [7, 13].
Możliwość dokładniejszej analizy potencjalnego działania neurotoksycznego fluorków u dzieci w okresie rozwoju układu nerwowego stworzyły badania epidemiologiczne, w których oceniano wpływ podwyższonych stężeń fluorków w wodzie do picia na sprawność intelektualną dzieci w wieku przedszkolnym i szkolnym. Badania takie prowadzone były najczęściej według podobnego schematu: porównywano w nich zmierzoną w obiektywnych testach wartość IQ w dwóch grupach dzieci – narażonej na wysokie stężenia fluorków oraz kontrolnej, korzystającej z wody o niskim stężeniu fluorków. Większość powyższych badań pochodziło z Chin, gdzie wysokie wartości stężeń fluorków w wodzie występują lokalnie na znacznych obszarach i gdzie łączna liczba osób narażonych na znacznie podwyższone stężenie fluorków wodzie do picia (głównie na terenach wiejskich) sięga 92 mln mieszkańców (dane z roku 2008) [4].
Okolicznością szczególnie dogodną dla powyższych analiz jest fakt, że na rozległych terenach, obszary o podwyższonym stężeniu fluorków w wodzie rozmieszczone są nieregularnie i tworzą enklawy sąsiadujące bezpośrednio z terenami, na których stężenie to jest niskie i nie przekracza wartości akceptowalnych. Ułatwia to ocenę wpływu podwyższonych stężeń fluorków w wodzie do picia, ponieważ umożliwia porównywanie populacji różniących się jedynie skalą ekspozycji na fluorki w wodzie do picia, przy zbliżonych poza tym warunkach życiowych i socjalno-ekonomicznych [4, 7].
Większość powyższych prac wskazuje, że ekspozycja na podwyższone stężenie fluorków w wodzie do picia wiąże się z istotnie niższymi wartościami IQ u badanych dzieci. Wśród obserwacji tych szczególne zainteresowanie, z uwagi na poprawność metodyczną i dokładność danych, budzi badanie przeprowadzone przez Xiang i wsp. w 2003 r. [11].
W badaniu tym porównano zbadany metodą podwójnej ślepej próby iloraz inteligencji (IQ) w grupie 512 dzieci w wieku 8-13 lat, pochodzących z dwóch miejscowości o znacznie różniącym się stężeniu fluorków w wodzie do picia – niskim (średnio 0,36 ±0,15 mg/l, zakr. 0,18÷0,76 mg/l) i wysokim (2,47 ±0,79 mg/l, zakr.0,57÷4,50 mg/l).
Potwierdzeniem różnic w ekspozycji na fluorki było 3 razy wyższe stężenie fluorków w moczu w grupie dzieci o większym narażeniu na fluorki w wodzie (3,47 ±1,95 mg/l w porównaniu z 11 ±0,39 mg/l). Między porównywanymi grupami nie stwierdzono różnic w zakresie stężenia jodu i kreatyniny w surowicy krwi, poziomu dochodu i stopnia wykształcenia w rodzinie, nie wykazano też innych źródeł narażenia na fluorki w otoczeniu poza wodą do picia. Średnia wartość IQ wśród dzieci o większym narażeniu na fluorki była znacząco niższa (92,2 ±13,0, zakres 54÷126) w porównaniu z dziećmi z miejscowości o niskim stężeniu fluorków w wodzie (100,41 ±13,21, zakres 60÷128). Wartość IQ u obu płci zmniejszała się wraz ze wzrostem stężenia fluorków w wodzie.
Jednocześnie, wśród dzieci o większym narażeniu na fluorki wyraźnie mniej liczna była grupa osób mieszczących się w przedziale wyższych wartości IQ, liczniejsza natomiast była grupa dzieci o niższych wartościach IQ [11]. Podobne zależności wykazano w pracy z innego regionu Chin, w której w grupie dzieci w wieku 10-12 lat z terenu o wysokim stężeniu fluorków w wodzie do picia (3,15 ±0,61 mg/l) stwierdzono niższą średnią wartość IQ (92,27 ±20,45) w porównaniu z dziećmi z obszaru o niskim stężeniu fluorków w wodzie (0,37 ±0,04 mg/l), u których średnia wartość IQ wynosiła 103,05 ±13,86).
Autorzy pracy podkreślają znaczną różnicę w badanych grupach pro- centowego udziału dzieci, których wartość IQ odpowiadała upośledzeniu rozwoju umysłowego (IQ < 70) – wynosił on odpowiednio 21,6% w grupie o większym narażeniu na fluorki w wodzie i 3,4% w grupie korzystającej z wody o niskim stężeniu fluorków [8].
Podobną skalę różnic w wartości IQ stwierdzono w badaniu porównawczym grup dzieci w wieku 7-14 lat, mieszkających w okolicy o wysokim i niskim stężeniu fluorków w wodzie (średnio 4,12 mg/l i 0,91 mg/l), u których średnia wartość IQ wynosiła odpowiednio 97,69 oraz 105,21 [12]. Ujemną korelację o zbliżonym nasileniu między stężeniem fluorków w wodzie do picia a wartością IQ u dzieci w wieku szkolnym wykazano także w szeregu innych badań [7, 9].
Wyniki powyższych badań budzą pewne wątpliwości i nie są oceniane jednoznacznie, głównie z uwagi na niedostatki metodyczne prac i związane z nimi niejasności. Dotyczą one braku oceny indywidualnego narażenia na fluorki poszczególnych osób uczestniczących w badaniach, w związku z czym uzyskana w teście wartość IQ nie była z nim bezpośrednio powiązana.
W badaniach nie uwzględniano ponadto ekspozycji na fluorki z innych poza wodą źródeł środowiskowych (w praktyce mało realnych), co mogło zaburzać ocenę narażenia. Analizowane badania opierały się na porównaniu poziomu inteligencji w grupach eksponowanych na kontrastowe niskie i wysokie stężenie fluorków, co nie pozwalało na prześledzenie dokładnej zależności dawka-odpowiedź.
Wiele zastrzeżeń dotyczyło także niejasnych narzędzi badania i kryteriów oceny IQ. W większości prac deklarowano bowiem stosowanie modyfikowanych wersji standardowych testów (często stosowano skalę inteligencji Wechslera i modyfikowany test matryc progresywnych Ravena), nie precyzując jednak, na czym polegały wprowadzone zmiany. W części prac nie podano, czy pomiar IQ przeprowadzano metodą podwójnie ślepej próby, co jest podstawowym warunkiem obiektywizmu pomiaru. Sugerowano także, że na wyniki testów mógł wpłynąć także stres związany z warunkami jego przeprowadzania. Ponadto zwiększone narażenie na fluorki sprzyja niedoczynności tarczycy, stanowiącej odrębny czynnik mogący negatywnie zaważyć na wynikach testu IQ [4, 7].
Szerszą ocenę wyników prac poświęconych powyższemu problemowi przeprowadziła grupa autorów, którzy uwzględnili w analizie także publikacje w języku chińskim oraz dane z innych krajów [4]. Analizując metodą efektów losowych wyniki poddanych uprzednio selekcji 27 prac spełniających podstawowe kryteria poprawności metodycznej, autorzy potwierdzili ujemną zależność między ekspozycją na wysokie stężenie fluorków w wodzie do picia a poziomem inteligencji u badanych dzieci, stwierdzając standaryzowaną średnią ważoną różnicę IQ w obu grupach wynoszącą -0,45 (95% CI, -0,56,-0,35). Biorąc pod uwagę, że badane grupy nie różniły się między sobą co do statusu społeczno-ekonomicznego, warunków życia, poziomu wykształcenia członków rodziny, uzyskany wynik wspiera wnioski płynące z wcześniejszych prac, wskazujące na możliwy ujemny wpływ narażenia na fluorki na zdolności poznawcze i wartość IQ u eksponowanych dzieci [4].
Wnioski płynące z powyższej oceny spotkały się częściowo z krytycznym przyjęciem, głównie z uwagi na brak oceny indywidualnej ekspozycji na fluorki i jej powiązania z wartością IQ oraz nieuwzględnienie szeregu zmiennych towarzyszących. Wskazywano także, że stwierdzona standaryzowana średnia różnica wartości IQ, nawet jeśli istotna statystycznie, jest zbyt mała, aby mogła mieć znaczenie kliniczne [10]. W istocie, wskaźnik ten, zastosowany z uwagi na fakt, że w poszczególnych badaniach korzystano z różnych metod badania IQ, odnosi się do średnich różnic w odchyleniu standardowym mierzonego wskaźnika, a nie różnicy w wartości IQ. Stąd też wartości -0,45 odpowiada różnica kilku punktów wartości IQ, co w skali populacji jest znaczącym efektem.
Jakkolwiek najwyższe stężenie fluorków, na które były eksponowane badane osoby, sięgało 11,5 mg/l, negatywny wpływ fluorków na wartość IQ był uchwytny przy stężeniach w wodzie do picia 2÷4 mg/l, które są względnie rozpowszechnione w różnych częściach świata, także w Europie. Obserwowana tendencja była zbieżna z wynikami badania przekrojowego, w którym porównywano wyniki badania IQ i narażenie na stężenie fluorków w wodzie mieszczące się granicach 0,24÷2,84 mg/l [5].
Jakkolwiek większość prac analizujących potencjalnie neurotoksyczne działanie fluorków koncentruje się na ich oddziaływaniu na zdolności poznawcze, procesy uczenia się i wartość IQ, to sygnalizowano także ich możliwy wpływ na inne wskaźniki szkodliwego wpływu na ośrodkowy układ nerwowy, w tym zaburzenia koordynacji wzrokowo-przestrzennej [3].
Niewyjaśniony pozostaje mechanizm działania neurotoksycznego fluorków. Uwzględniany jest tu zarówno wpływ modyfikujący ekspresję pewnych genów, jak i zmiany konfiguracji przestrzennej białek istotnych dla prawidłowego rozwoju ośrodkowego układu nerwowego. Podłożem tych zmian miałoby być rozrywanie wiązań N-H w związkach aminowych i zastępowanie ich wiązaniem N-F [6]. Sugerowano także możliwość indukowania przez fluorki stresu oksydacyjnego [7]. Wyniki analizowanych prac stanowią dość spójne potwierdzenie negatywnego wpływu fluorków występujących w wysokich stężeniach w wodzie przeznaczonej do spożycia na zdolności poznawcze i wartość IQ u dzieci. Podkreślenia wymaga zwłaszcza fakt, że fluorki mogą przenikać przez łożysko, z czym wiąże się możliwość neurotoksycznego oddziaływania na rozwijający się szczególnie intensywnie mózg płodu, wykazujący większą wrażliwość na szereg czynników toksycznych w porównaniu z osobami dorosłymi [4]. Wykazano znacząco niższe wartości IQ u dzieci matek, które podczas ciąży eksponowane były na wyższe stężenie fluorków, co potwierdzono wyższym stężeniem fluorków w moczu matek. W niektórych badaniach dotyczyło to wyłącznie dzieci płci męskiej [6], jednak w nowszym badaniu meksykańskim, w którym kontrolowano wiele czynników zakłócających, zależność ta dotyczyła dzieci obu płci i była bardzo wyraźna – wzrostowi stężenia fluorków w moczu matek o każde 0,5 mg/l odpowiadała stwierdzona w testach u potomstwa w wieku 4 i 6-12 lat niż- sza wartość GCI (General Intelligence Index) średnio o 3,15 (95% CI, -5,42,-0,87) oraz niższa wartość IQ, średnio o 2,50 (95% CI, -4,12, -0,59) [1].
Należy jednocześnie podkreślić, że uchwytnego efektu neurotoksycznego generalnie nie wykazywano w badaniach, w których źródłem narażenia na fluorki była woda poddawana fluorkowaniu. Stężenie fluorków w wodzie jest w takich przypadkach kontrolowane i z reguły osiąga niższe wartości niż w przypadku fluorków naturalnego pochodzenia.
Na przytoczenie zasługuje w tym kontekście prospektywne badanie kohortowe z Nowej Zelandii (rodzaj badania szczególnie przydatnego w ocenie zależności przyczynowych), którym objęto grupę dzieci z jednej miejscowości, urodzonych w ciągu jednego roku (kwiecień 1972–marzec 1973), z których część korzystała z wody fluorkowanej (stężenie fluorków 0,7÷1,0 mg/l), a część z wody nie wzbogacanej we fluorki (0,0÷0,3 mg/l).
W powtarzanych w wieku 3-7 lat, a następnie w wieku 38 lat testach IQ nie stwierdzono znaczących różnic wartości tego wskaźnika [2]. Stosownie do tego, woda o zawartości fluorków zgodnej z zaleceniami ekspertów WHO, nie przekraczającej 1,5 mg/l, a optymalnie 1,0 mg/l, w świetle powyższych badań nie stwarza istotnego zagrożenia działaniem neurotoksycznym u dzieci. Omówione wyniki badań epidemiologicznych wskazują jednak, że wyższe stężenia fluorków w wodzie do picia, pochodzące z naturalnych źródeł, obok fluorozy szkliwa i układu kostnego mogą niekorzystnie wpływać na rozwój układu nerwowego u dzieci, ograniczając w szczególności rozwój zdolności poznawczych. Jakkolwiek efekt ten jest trudniej uchwytny, jego znaczenie dla dalszych losów dzieci powinno skłaniać do zapewnienia stężenia fluorków w wodzie przeznaczonej do spożycia zgodnych w regulacjami prawnymi i nieprzekraczających określonej tam wartości parametrycznej 1,5 mg/l.
Literatura
[1] Bashash M., Thomas D., Hu H., Angeles Martinez-Mier E., Sanchez B.N., Basu N., Peterson K.E., Ettinger A.S., Wright R., Zhang Z., Liu Y., Schnaas L., Mercado-Garcia A., Tekllez-Rojo M.M., Hernandez-Avila M.: Prenetal fluoride exposure and cognitive outcomes in childrenat 4 and 6-12 years of age in Mexico. Environhealth Perspect.
[2] Broadbent J.M., Thomson W.M., Ramrakha S., Moffitt T.E., Zeng J., Foster Page L.A., Poulton R.: Community water fluoridation and intelligence: prospective study from New Zealand. Am. J. Public Health, 2015, 105(91): 72-76.
[3] Calderon J et al.: Influence of fluoride exposure on reactiontime and visuospatialorganisation in children. Epidemiology, 2000, 11(4): S158.
[4] Choi A.L., Sun G., Zhang Y., Grandjean P.: Developmental fluoride neurotoxicity: a systematicreview and meta-analysis. Env. Health Perspect., 2012, 120: 1362-1368.
[5] Ding Y., Yanhui G., Sun H., Han H., Wang W., Ji X., Liu X., Sun D.: The relationshipsbetweenlowlevels of urinefluoride on children’sintelligence, dentalfluorosis, in endemicfluorosisareas in Hulunbuir, innen Mongolia, China. J. Hazard Matter, 2011, 186 (2-3): 1942-6.
[6] Green R., Lanphear B., Hornung R., alDavid F., Martinez-Mier E.A., Neufeld R., Ayotte P., Muckle G., Till C.: Associationbetwe enmaternal fluoride exposure during preganancy and IQ scores in Offspring in Canada. JAMA Paediatr 2019, 173 (10):940-948.
[7] National Research Center: Neurotoxicity and neurobehavioral effects. In: Fluoride in drinking water: a scientific review of EPAStandards (2006).
[8] Lu Y., Sun Z.R., Wu L.N., Wang X., Lu W., Liu S.S.: Fluoride of high-fluoridewater on intelligence in children. Fluoride, 2000, 33 (2): 74-78.
[9] Qin L.S. and S.Y. Cui: The Influence of drinkingwaterfluoride on pupils IQ, as measured by Rui Wen`sstandards [in Chinese]. Chinese J. Control EndemicDis., 1990, 5:203-204.
[10] Sabour S., Ghorbani Z.: Developmental fluoriden eurotoxicity: Clinicalimportance vs statistical signi ficance. Env. Healthperspect, 2013, 121(3):A70.
[11] Xiang Q., Y. Liang, L. Chen, C. Wang, B. Chen, X. Chen, and M. Zhou: Effect of fluoride in drinkingwater on children’sintelligence. Fluoride, 2003a, 36(2):84-94.
[12] Zhao L.B., G.H. Liang, D.N. Zhang and X.R. Wu. 1996. Effect of a high fluoride water supply on children’sintelligence. Fluoride, 1996, 29(4):190-192.
[13] WHO: Fluoride in drinking-water. Background document for development of WHO Guidelines for drinking-water quality. WHO/SDE/WSH/03.04/96.
lek. med. Dorota Maziarka, mgr Agnieszka Stankiewicz, mgr Małgorzata Jamsheer-Bratkowska
Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego – Państwowy Zakład Higieny, Zakład Bezpieczeństwa Zdrowotnego Środowiska
…
Źródło: Technologia Wody 6/2019
Polecamy publikacje uzupełniające artykuł
