Kilpirauhashormonijärjestelmä

kilpirauhashormonien merkitys normaalille kehitykselle ja kypsymiselle on hyvin osoitettu, ja useat muut pysyvät orgaaniset yhdisteet vaikuttavat kilpirauhashormonijärjestelmään, joten ei tullut yllätyksenä, kun ensimmäisen kerran osoitettiin, että PFOS: n ja PFOA: n lisääntymis-ja kehitystoksisuus voi johtua tämäntyyppisestä vaikutusmekanismista. Sikiön kilpirauhashormonijärjestelmä kehittyy myöhään ja sikiö luottaa äidin kilpirauhashormonijärjestelmään juuri ennen syntymää, mikä tarkoittaa, että äidin kilpirauhashormonijärjestelmä on kiinnostavinta ennen synnytystä ja syntymän ympärillä ja synnytyksen jälkeen kiinnostus siirtyy jälkeläisten kiinnostukseen, jolloin myös hypotalamus–aivolisäke–kilpirauhasakseli kehittyy ja saa normaalin toiminnan (Dussault and Labrie, 1975).

seeprakalalla (Uusi malliorganismi lisääntymistoksisuuden tutkimiseksi), joka altistettiin alhaisille PFOS–pitoisuuksille (0–400 µg / L), useiden geenien ilmentyminen hypotalamus-aivolisäke-kilpirauhasjärjestelmässä vaikutti 15 päivää hedelmöityksen jälkeen. Kilpirauhashormonien synteesiä, säätelyä ja toimintaa vastaavat geenit muuttuivat, kuten kortikotropiinia vapauttava tekijä, kilpirauhasta stimuloiva hormoni (TSH), kilpirauhasperoksidaasi, transtyretiini sekä kilpirauhasreseptorin alfa ja beeta. Trijodityroniinin (T3) pitoisuudet kohosivat merkitsevästi, mikä viittaa PFOS-altistuksen häiriintyneeseen kilpirauhashormonistatukseen kehittyvillä kaloilla (Shi ym., 2009).

toistuvaa pitkäaikaista PFOS-altistusta on tutkittu useilla lajeilla, esimerkiksi Rotalla, hiirellä ja apinalla. Täysikasvuisilla apinoilla TSH nousi (noin kaksi kertaa verrokkiin verrattuna) ja T3: n kokonaismäärä laski, minkä lisäksi vapaan T3: n pitoisuudet pienenivät (Seacat ym., 2002). Naarasrotilla, jotka altistuivat erilaisille PFOS-annoksille tiineyden aikana, seerumin tyroksiinin (T4) ja T3: n määrä väheni jo 1 viikon kuluttua kemikaalialtistuksesta, joskaan TSH: n palautevastetta ei havaittu. T4: n väheneminen näkyy myös tiineillä hiirillä (Chang ym., 2008; Thibodeaux et al., 2003). Näitä vaikutuksia aikuisilla eläimillä verrattiin poikasilla havaittuihin vaikutuksiin emon altistuksen jälkeen. Rotan poikasilla havaittiin hypotyroksinemiaa jo syntymänjälkeisenä päivänä (PND) 2. Sekä T4: n kokonaispitoisuudet että vapaan T4: n pitoisuudet seerumissa pienenivät, ja vapaan T4: n väheneminen jatkui nuoruusiään asti, kun taas T4: n kokonaispitoisuudet näyttivät palautuvan vieroitusikään mennessä. Tiineyden aikana emon PFOS-altistus ei vaikuttanut poikasten T3: een eikä TSH: hon. Hiirillä seerumin tyroksiinitasot laskivat. Tämä osoittaa, että sikiöaltistus PFOS: ille voi muuttaa kilpirauhashormonijärjestelmää sekä rotilla että hiirillä kehityksen aikana, mikä puolestaan voi olla yksi vaikutusmekanismeista PFOS: n lisääntymis-ja kehitystoksisuuden takana (Chang et al., 2009; Lau ym., 2003). Nämä vaikutukset on vahvistettu muissa tutkimuksissa, joissa PFOS: ille altistuneiden patojen T3-ja T4-pitoisuudet laskivat merkittävästi, kun taas TSH-pitoisuudet pysyivät muuttumattomina. PFOS-hoitoa saaneiden emojen poikasilla havaittiin vapaan T4: n ja T4: n kokonaismäärän merkittävää vähenemistä mittaamattomiin tasoihin, mikä vahvistaa myös aiemmat tutkimukset (Luebker et al., 2005). TSH-vaikutusten puuttumisen vuoksi päätellään, että PFOS-yhdisteet eivät aiheuta hypotyroidista tilaa, koska primaarisen kilpirauhasen vajaatoiminnan diagnoosi perustuu seerumin vapaan T4: n vähenemiseen ja siitä johtuvaan TSH: n kompensoivaan kohoamiseen. PERFLUORIOKTAANISULFONAATTIEN luontainen ominaisuus aiheuttaa muutoksia kilpirauhashormonijärjestelmässä, mikä toissijaisesti aiheuttaa lisääntymis-ja kehitystoksisuutta, on ilmeisesti annosriippuvainen, mikä tarkoittaa, että vaikutukset ovat sitä suurempia tai pahempia, mitä suurempi annos on. Lisäksi tutkimukset ovat ilmoittaneet, että PFOS voi toimia kilpirauhashormonireseptorin antagonistina, mikä myös tuo uutta valoa tämän kemikaalin vaikutusmekanismiin (Du et al., 2013).

PFOA: sta ja sen vaikutuksista kilpirauhashormonijärjestelmään on vain vähän tietoa, mutta tuotantolaitosten miespuolisilla työntekijöillä on havaittu, että PFOA: n pitoisuuksilla seerumissa on negatiivinen yhteys vapaaseen T4: ään ja positiivinen yhteys T3: een (Olsen and Zobel, 2007). Eläinkokeissa PFOA: lle altistuneilla rotilla oli häiriöitä kilpirauhashormonin metaboliaan liittyvissä geeneissä, ja nämä häiriöt vastasivat seerumin kilpirauhashormonivajetta in vivo (Martin ym., 2007). Lisäksi kaloissa (harvinaiset minnowit, Gobiocypris rarus) esiintyvissä cDNA-mikrorakenteissa on havaittu, että subkrooninen altistuminen PFOA: lle estää kilpirauhashormonin biosynteesiä aiheuttavia geenejä (Wei et al., 2008), mutta PFOA: n lisääntymis-ja kehitystoksisuutta koskevat tiedot ovat periaatteessa olemattomia.