Kommer framtidens krav på mer vegetarisk kost öka intaget av kadmium - och relaterade hälsoeffekter? Marie Vahter och Maria Kippler marie.vahter@ki.se; maria.kippler@ki.se Institutet för miljömedicin Karolinska Institutet
Vi undersöker med globalt perspektiv hälsoeffekter av giftiga metaller och viktiga mineraler i mat och vatten vid exponering tidigt i livet, hur dessa effekter uppkommer (mekanismer), samt inverkande faktorer, t.ex. kost och genetik. Vahter, Kippler 2019 2
Kadmium (Cd, atomvikt 112,4) Vanligt förekommande i olika mineraler och jordar Använd som stabilisator, färgpigment, i Ni-Cd batterier, antikorrosion (galvanisering), hårdlod Flesta användningsområden förbjöds tidigt i Sverige Sprids naturligt genom vulkanisk aktivitet, vittrande mineral Gruvbrytning, smältverk, avfallsupplag, förbränning (fossila bränslen, avfall), Mineralgödsel (beroende på ursprung) och slam Vahter, Kippler 2019 3
Allmänhetens Cd-exponering Mest via kosten ~80% från spannmål, grönsaker, rotfrunkter Växter tar lätt upp kadmium, fr.a. ris, vete Skaldjur och vissa svampar kan innehålla höga halter Rökare får ytterligare exponering (Market basket 2015, NFA Report no 26/2017) Vahter, Kippler 2019 4
Kadmiumforskningens långa historik Arbetsmiljö sedan 1947- Förorenade områden, fr a i Japan (Itai-Itai) efter kriget Produkter, Cd-förbud i Sverige initierades på 1980-talet Kosten, spannmål (mineralgödsel, slam på åkrar) Folkhälsa 2000: Känsliga grupper (kvinnor, barn) Vahter, Kippler 2019 5
Ovanligt bra exponeringsmarkörer ger säkrare studier för Cd Urin-kadmium speglar långvarig exponering Kadmium ansamlas fr a i njurarna Halveringtid på årtionden Halten korrelerar med urin-kadmium (Akerström 2013) Blod-kadmium speglar pågående exponering >95% av cirkulerande Cd finns i röda blodkropparna. Halveringstid 2-3 månader Kadmium i serum svårt att haltbestämma Kadmium i hår kan inte användas som exponeringsmarkör (Skröder et al. 2017) Vahter, Kippler 2019 6
Vad gör kadmium i kroppen? Några % av intagen Cd absorberas i tarmen (stor variation) Cd som tas upp ansamlas i kroppen, fr a i njuren, Som på sikt kan skadas Påverkar skelettets mineralisering => benskörhet Cancerframkallande (lunga, IARC) Hormonrelaterad cancer Ökar risk för hjärt-kärlsjukdom Ansamlas även i moderkakan under graviditeten - och i bröstkörteln Hur påverkas foster och barn? EFSA (2009): TWI 2.5 µg/kg bw, baserat på Cd-relaterade njurskador Vahter, Kippler 2019 7
Vahter, Kippler 2019 8
RR (95% CI) Cd och risk för livmoderscancer hos svenska kvinnor (Åkesson et al. Cancer Res; 2008) 1.5 1.0 Lean, never-smokers Lean, never-smokers and no postmenopausal hormones P trend *** P trend * 1.86 (1.13-3.08) 2.42 (1.12-5.21) Liknande resultat med urin-cd 0.5 Tertiles of cadmium intake Vahter, Kippler 2019 9
Vahter, Kippler 2019 10
Sampling Time Longitudinell mor-barn-kohort i Bangladesh (n=2,500) Pregnancy GW 8, 30 al mother- child cohort (N~2000) Birth 2-3 m 1.5 yrs 5 yrs 10 yrs Water, food, blood, urine Urine, breast milk Urine growth IQ Exponering över tid: As, Cd, Mn, Pb Graviditetsutfall Effekter på barnens hälsa och utveckling Mekanismer Känslighet: metabolism, nutrition, genetic Skyddande effect av Se, I, Zn? Urine blood BMI, IQ immune Urine blood BMI, IQ immune (Cd: Vahter et al. 2006; Kippler et al. 2012; Gustin et al. 2018) Vahter, Kippler 2019 11
Ny kunskap om kadmium tidigt i livet Cd ansamlas i placentan mindre Zn till fostret Hämmar tillväxt, både pre- och postnatalt Påverkar programmeringen tidigt under fosterutvecklingen Hämmar kognitiv utveckling (liknande resultat i Kreta-kohort) Påverkar barnens benmetabolism? Barn äter mycket cerealier och ris Högre upptag hos små barn (Kippler et al. 2010-2019) Vahter, Kippler 2019 12
Maternal U-Cd and fetal growth (ultra sound in GW 14 and 30) Biparietal diameter Occipital frontal diameter Head circumference Femur length Abdominal circumference OFD Kippler et al. 2012 Longitudinal analysis of fetal growth parameters at GW14 and 30 by U-Cd (spline), stratified by SES. Regression coefficients (95% CI), adjusted for maternal BMI birth order, gestational age, and fetal sex. Vahter, Kippler 2019 13
Early-life Cd exposure and neurodevelopment Full Scale IQ Verbal comprehension Perceptional reasoning Working memory Processing speed 5 years of age (Kippler et al. 2012) Prenatal and childhood Cd exposure inversely associated with Full scale IQ. Associations slightly stronger in girls than in boys. Children wiht the highest prenatal exposure (95 the percentile) had 2.7 points lower Full scale IQ than those with the lowest exposure. 10 years of age (Gustin et al. EHP 2018) Childhood Cd exposure inversely associated with Full scale IQ, including all sub-scales. Assocaition more pronounced in boys than in girls. Increasing prenatal and childhood Cd exposure associated with poorer Prosocial behaviour, especially in girls. Change in estimate with 95% CI Change in estimate with 95% CI 5.0 0.0-5.0-10.0 5.0 0.0-5.0-10.0 Ref Ref Ref Ref Ref -6.9-1.8-1.8 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Tertiles of urinary cadmium at 10 years of age in boys Full Scale IQ Verbal comprehension Perceptional reasoning -1.2 Working memory Ref Ref Ref Ref Ref -2.0 Processing speed 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Vahter, Kippler 2019 Tertiles of urinary cadmium at 10 years of age in girls 14
Cd-exponering tidig barndom Bröstmjölk oftast låg halt (<0.1 µg/l) (Hallén et al. 1995; Kippler et al. 2009) Tillägg och gröt kan innehålla förhöjda halter (Ljung et al. 2011) Skattat vecko-intag från modersmjölksersättning: 0,1-1,5 µg/kg bw Introduktion av ris-baserad barnmat kan öka intaget till 5 µg/kg bw. EFSA (2009): TWI 2.5 µg/kg bw (Ljung et al. Food Chemistry 2011; 127: 943-51) Vahter, Kippler 2019 15
2-3 portioner risbaserad gröt och viss mjölkfri välling per dag => mer Cd än TDI. Vahter, Kippler 2019 16
Kommer Cd-exponering öka? Mest Cd via kosten ~80% från spannmål, grönsaker, rotfrunkter Beräknat dagligt intag: SLV: 2010 11 µg/d; 2015 14 µg/d Vegetarisk kost och mycket skaldjur ger högre intag av kadmium (Berglund et al, 1994; Vahter et al, 1996) Vahter, Kippler 2019 17
2019, 11, 2; doi:10.3390 Vahter, Kippler 2019 18
Antroposofisk livsstil och vegetarisk kost ger högre Cd-exponering Concentrations in maternal blood (erythrocyte fraction) (Fagerstedt et al. ER 2015) Vahter, Kippler 2019 19
Intag av Cd hos kvinnor på svenska västkusten med preferens för antingen vanlig blandkost, vegetariskt eller skaldjur 1-3 ggr per vecka µg/day 0,30 0,25 0,20 0,15 Mixed Vegetarian Shellfish 0,10 (Berglund et al, 1994; Vahter et al, 1996) 0,05 0,00 Blood Urine Vahter, Kippler 2019 20
Divalent Metal Ion Transporter 1 - Uppregleras av järnbrist, affinitet för både Fe och Cd Tarm Enterocyte Plasma Fe 3+ Fe 2+ Ferric red ase DMT 1 Fe 2+ Hephaestin Fe 3+ Fe 2+ Cd 2+ (Modifierad från Åkesson A, 2000) Vahter, Kippler 2019 21
Increased Cd up-take at low iron stores, prevalent in women 1,0,9,8,7,6,5,4,3,2,1 0,0 Urine (µg/24 h) Blood (µg/l) 0 20 40 60 80 100 120 10 30 50 70 90 110 130 Serum ferritin (µg/l) Berglund et al, 1994, Åkesson, 2000 Vahter, Kippler 2019 22
Könsskillnader i kronisk Cdexponering i Bangladesh Kvinnor/män (icke-rökare) Rökning (Berglund et al. Environ.Res. 2011) Vahter, Kippler 2019 23
Låg järnstatur ökar upptag av Cd i tarmen Hög fiberhalt minskar upptaget Vahter, Kippler 2019 Sammanställd från Berglund et al 1994; Åkesson, 2000 24
Andel barn som överskrider tolerabla veckointag TVI Intag Spenat, 30g (0.13 mg/kg)/dag 10% Mörk choklad, 20g (0.2 mg/kg)/vecka 8% 1 msk solroskärnor, 9g (0.25 mg/kg)/dag 23% 1 msk linfrö, 10g (0.44 mg/kg)/dag 45% Ökning från medel 5% >TVI till Vahter, Kippler 2019 25
TACK! 2:1) By 2030, end hunger and ensure access by all people, in particular the poor and people in vulnerable situations, including infants, to safe, nutritious and sufficient food all year round 3:9) By 2030, substantially reduce the number of deaths and illnesses from hazardous chemicals and air, water and soil pollution and contamination 6:3) By 2030, improve water quality by reducing pollution, eliminating dumping and minimizing release of hazardous chemicals and materials, halving the proportion of untreated wastewater and substantially increasing recycling and safe reuse globally Vahter, Kippler 2019 26