Associazione di sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche con adiposità

Introduzione

Le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche (PFAS) sono un gruppo di sostanze chimiche di sintesi che persistono nell’uomo e nell’ecosistema e sono universalmente rilevate in tutte le popolazioni del mondo.¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶ Quasi l’intera popolazione generale degli Stati Uniti (>95%) ha concentrazioni sieriche rilevabili di diversi PFAS.⁷ Molti PFAS hanno una forte stabilità chimica e termica, sia con gruppi idrofobici che idrofili, che li rendono preziosi per applicazioni industriali ma resistenti al degrado ambientale e fisiologico.⁸^,⁹ Le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche sono state utilizzate in pentole antiaderenti, in tessuti resistenti all’olio e all’acqua, in imballaggi alimentari a prova di grasso, in prodotti per la cura della persona, in prodotti per la cura del corpo, in prodotti per la lucidatura dei pavimenti, in schiume antincendio e come tensioattivi industriali.¹⁰ L’esposizione umana ai PFAS avviene attraverso fonti dirette e indirette, tra cui acqua potabile contaminata, cibo, prodotti per la cura personale, suolo, polvere e aria.¹¹^,¹²

Le sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche si legano alle proteine del sangue, e molte si bioaccumulano nel corpo, con emivita che vanno da 3,5 a 8,5 anni.¹³ Alcuni PFAS possono cambiare la fluidità della membrana e la segnalazione per i recettori cellulari,¹⁴ e hanno effetti di interferenza endocrina in vitro.¹⁵^,¹⁶ L’attivazione di più recettori nucleari da parte dei PFAS,¹⁷ compreso il recettore α attivato dal proliferatore del perossisoma,¹⁸ si ipotizza che alteri la regolazione metabolica, documentata in studi su animali.¹⁹ Inoltre, disregolazione dell’ormone tiroideo e cambiamenti nel tasso metabolico a riposo sono associati con esposizione PFAS, potenzialmente portando ad un aumento di peso.²⁰ Tuttavia, diversi studi epidemiologici per lo più trasversali di associazioni di PFAS con il peso, le dimensioni del corpo o l’adiposità hanno riportato risultati contrastanti, compresi gli effetti sia positivi che inversi.²¹^,²²^,²³^,²⁴

Abbiamo misurato le concentrazioni plasmatiche di PFAS al basale e durante la seconda visita annuale dello studio del Programma di Prevenzione del Diabete (DPP) che ha seguito i partecipanti in prospettiva per circa 15 anni dopo la randomizzazione come parte della coorte del Diabetes Prevention Program Outcomes Study (DPPOS). Abbiamo ipotizzato che concentrazioni plasmatiche più elevate di PFAS sarebbero state associate a maggiori aumenti di peso e di dimensioni corporee durante il follow-up. Inoltre, abbiamo ipotizzato che l’intervento sullo stile di vita, che consiste nella dieta e nell’esercizio fisico, modificherebbe questa associazione, attenuando gli effetti obesogeni dei PFAS rispetto al placebo.

Metodi

Studiare la popolazione

Il DPP, uno studio clinico multicentrico randomizzato per prevenire o ritardare il diabete di tipo 2 tra gli individui ad alto rischio con elevati livelli di glucosio plasmatico a digiuno, ha reclutato partecipanti da 27 centri clinici negli Stati Uniti tra luglio 1996 e maggio 1999. I criteri di inclusione erano l’età di 25 anni o più, l’indice di massa corporea (BMI) (calcolato come peso in chilogrammi diviso per l’altezza in metri quadrati) di 24 o più (≥22 tra gli asiatici americani), e la concentrazione di glucosio a digiuno da 95 a 125 mg/dL e da 140 a 199 mg/dL misurata 2 ore dopo un carico di glucosio orale di 75 g (per convertire il glucosio in millimetri per litro, moltiplicare per 0,0555).²⁵ Il DPP mirava a reclutare almeno la metà dei partecipanti per essere donne e circa la metà dei partecipanti provenienti da minoranze etniche (afro-americane, ispaniche, indiane, asiatiche e delle isole del Pacifico).²⁵ I partecipanti sono stati randomizzati a un intervento farmacologico (metformina), a un controllo trattato con placebo, o a un gruppo di intervento sullo stile di vita che riceveva una formazione intensiva sulla dieta, l’attività fisica e la modificazione del comportamento.²⁶ L’intervento sullo stile di vita aveva 2 obiettivi principali: raggiungere una perdita di peso del 7% con il successivo mantenimento, e un minimo di 150 minuti a settimana di attività fisica simile in intensità alla camminata veloce.²⁶ I cambiamenti dietetici erano inizialmente focalizzati sulla riduzione dell’assunzione di grassi e poi sull’introduzione del mantenimento dell’equilibrio calorico per perdere da 0,45 a 0,91 kg a settimana.²⁷ I partecipanti assegnati al gruppo placebo hanno ricevuto informazioni standard sulla dieta e l’esercizio fisico, ma nessuna consulenza motivazionale. Gli obiettivi originali, il design e le caratteristiche di base del DPP sono stati precedentemente riportati.²⁵^,²⁸ Il DPP è stato terminato nel maggio 2001, sulla base dell’efficacia sia dello stile di vita che degli interventi farmacologici per la prevenzione del diabete di tipo 2.²⁶ Il trattamento mascherato è stato interrotto nel luglio 2001 e, durante un periodo di ponte di 13 mesi tra i protocolli DPP e DPPOS, a tutti i partecipanti è stata offerta una versione modificata dell’intervento sullo stile di vita.²⁹^,³⁰ I partecipanti allo studio sono stati seguiti in DPPOS (settembre 2002 – gennaio 2014) per circa 15 anni.³¹ Il comitato di revisione istituzionale di ogni centro clinico ha approvato il protocollo e tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto per DPPOS e DPPOS.²⁶ Per il presente studio, i dati sono stati deidentificati e il comitato di revisione istituzionale di Harvard Pilgrim Health Care ha esaminato e approvato tutti i protocolli dello studio. Il coinvolgimento del laboratorio dei Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie non ha costituito un impegno nella ricerca sui soggetti umani. Questo studio ha seguito le linee guida “Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology”(STROBE).³²

Per lo studio attuale, abbiamo selezionato gli individui nell’ambito dell’intervento sullo stile di vita e dei bracci placebo della sperimentazione con i campioni di plasma disponibili raccolti al basale e durante il secondo anno del DPP. Non sono stati quantificati campioni del braccio farmacologico dello studio per i PFAS. Non abbiamo incluso i partecipanti dell’intervento farmacologico (metformina) a causa di interazioni o cinetiche sconosciute tra PFAS e intervento farmacologico. Un totale di 957 partecipanti erano idonei per la quantificazione delle concentrazioni plasmatiche di PFAS nei gruppi di intervento placebo e lifestyle.

Concentrazioni di PFAS plasmatiche

I campioni di plasma sanguigno raccolti durante il DPP sono stati successivamente conservati presso il deposito dell’Istituto Nazionale del Diabete e delle Malattie Digestive e Rene(https://repository.niddk.nih.gov/home), e successivamente spediti dal deposito ai Centri per il Controllo e la Prevenzione delle Malattie per le analisi. Abbiamo quantificato 6 PFAS distinti utilizzando una modifica di una fase solida in linea di estrazione in fase solida, cromatografia liquida ad alte prestazioni, cromatografia ad alte prestazioni, diluizione degli isotopi, e l’approccio della spettrometria di massa in tandem descritto in precedenza.³³^,³⁴Il limite di rilevazione era di 0,1 ng/mL per tutti gli analiti (eTabella 1 nel supplemento). Tutti i 6 PFASs-perfluoroottano acido solfonico (PFOS), acido perfluoroottanoico (PFOA), acido perfluoroesano sulfonico, acido acetico N-etil-perfluoroottano sulfonamido, acido acetico N-metil-perfluoroottano sulfonamido (Me-PFOSA-AcOH), e acido perfluorononanoico (PFNA)-sono stati rilevati in più dell’80% dei campioni; le concentrazioni al di sotto del limite di rilevazione sono state sostituite dal limite di rilevazione/√2.³⁵ Abbiamo sommato tutte le 6 concentrazioni di PFAS in nanogrammi per millilitro alla linea di base per stimare il carico totale di PFAS di base da utilizzare nelle analisi della sezione trasversale di base. Inoltre, a causa del lungo tempo di dimezzamento e delle variazioni non significative delle concentrazioni durante i primi 2 anni della DPP, abbiamo calcolato le concentrazioni medie di base e le concentrazioni dell’anno 2 per ciascuno dei 6 PFAS e abbiamo sommato tutti e 6 i mezzi per riflettere meglio il carico corporeo medio totale dei PFAS per i modelli che hanno esaminato i cambiamenti a lungo termine rispetto alla linea di base in peso, circonferenza vita e circonferenza dell’anca.

Misure antropometriche

Il peso è stato misurato alla linea di base e successivamente semestralmente durante la DPP e la DPPOS. Ad ogni visita di studio, personale di ricerca formato e certificato ha eseguito tutte le misure secondo i protocolli.³⁶ Il peso è stato misurato due volte su una bilancia calibrata con un’approssimazione di 0,1 kg e una terza misurazione è stata effettuata se le prime 2 misurazioni non erano entro 0,2 kg.³⁶ Abbiamo calcolato il peso medio dei partecipanti in chilogrammi ad ogni visita. La circonferenza della vita è stata misurata annualmente nel DPP e DPPOS due volte in centimetri e una terza misura è stata effettuata se le prime 2 misurazioni non erano entro 0,5 cm. La vita è stata definita come il punto medio tra il punto più alto della cresta iliaca e la parte più bassa del margine costale nella linea mediana ascellare. La circonferenza dell’anca è stata misurata alla linea di base e successivamente ogni anno durante la DPP, ma non in DPPOS, a livello dei trocanteri femorali maggiori.³⁷ Gli spessori della piega cutanea sottocapolare, tricipite, soprailiaca, addominale e mediale del polpaccio sono stati misurati in millimetri 3 volte alla linea di base utilizzando i calibrati calibri Lange skinfold calipers.³⁸^,³⁹ Abbiamo calcolato la media delle 3 misurazioni per le 5 pieghe della pelle del corpo e poi abbiamo sommato tutte e 5 le misurazioni medie per calcolare lo spessore totale della pelle del corpo. Infine, abbiamo sottratto le misurazioni di base per ogni partecipante dal peso misurato, dalla circonferenza della vita e dalla circonferenza dei fianchi ad ogni visita per ottenere il cambiamento dalla linea di base. Il grasso viscerale e il grasso sottocutaneo sono stati misurati alla linea di base tra le vertebre L2-L3 e L4-L5 utilizzando la tomografia computerizzata tra un sottocampione casuale di 348 partecipanti.

Covariates

Abbiamo ottenuto i dati deidentificati dei partecipanti dal deposito dell’Istituto nazionale del diabete e delle malattie digestive e renali e abbiamo regolato tutti i modelli multivariati per le seguenti caratteristiche demografiche di base selezionate a priori: sesso, razza/etnicità dichiarata, età, altezza, livello di istruzione, storia del fumo, stato civile e reddito familiare annuo. Il tempo in giorni dalla linea di base per ogni valutazione dei risultati è stato utilizzato nei modelli longitudinali con misurazioni ripetute.

Analisi statistica

L’analisi statistica è stata condotta dal 1° settembre 2017 al 25 maggio 2018. Abbiamo calcolato le medie geometriche e gli intervalli interquartile per le concentrazioni di PFAS sia per la linea di base totale che per i PFAS medi attraverso le caratteristiche demografiche. Abbiamo usato un test Wilcoxon rank-sum o un test di Kruskal-Wallis per esaminare le differenze di concentrazione non corrette tra le caratteristiche di base dei partecipanti. Abbiamo confrontato le concentrazioni di PFAS nel nostro studio con i mezzi geometrici riportati di concentrazioni di PFAS selezionate per la popolazione statunitense (National Health and Nutrition Examination Survey, 1999-2014) utilizzando grafici a barre.⁴⁰ Abbiamo calcolato i coefficienti di correlazione Spearman(r) tra le concentrazioni medie di PFAS. Le distribuzioni della linea di base totale e delle concentrazioni medie di PFAS sono risultate corrette e quindi le abbiamo registrate 2-trasformate per le analisi multivariate. Abbiamo usato modelli di regressione lineare regolati per stimare le associazioni trasversali delle concentrazioni totali di PFAS della linea di base con il peso, la circonferenza della vita, la circonferenza dell’anca, la somma degli spessori della piega della pelle e l’area del grasso sottocutaneo e viscerale.

Nei modelli longitudinali abbiamo testato la modifica dell’effetto mediante il trattamento di base con interazioni moltiplicative dell’assegnazione del trattamento di base e dei PFAS medi totali trasformati in log2 (vedere le equazioni del modello nell’appendice del supplemento). Per testare le associazioni prospettiche durante il follow-up, abbiamo utilizzato modelli di regressione longitudinale a effetti misti con intercettazioni e pendenze casuali per stimare le associazioni delle concentrazioni medie totali di PFAS log2-trasformate e le variazioni di peso, circonferenza vita e circonferenza dell’anca stratificate in base all’assegnazione del trattamento. Le analisi di sensibilità sono state eseguite utilizzando le concentrazioni totali di PFAS di base. Abbiamo utilizzato il pacchetto lme4 del software statistico R (R Foundation for Statistical Computing) per adattare i modelli di regressione a effetti misti.⁴¹ L’ispezione visiva di scatterplot e dei mezzi per le misurazioni fisiche nel tempo ha suggerito traiettorie non lineari per le variazioni di peso e circonferenza della vita (eFigure 1 nel supplemento). Pertanto, abbiamo anche incluso gli effetti fissi del tempo al quadrato di follow-up e l’interazione tra il tempo al quadrato di follow-up e le concentrazioni medie totali di PFAS per le variazioni di peso e circonferenza vita. La variazione della circonferenza dell’anca rispetto alla linea di base è stata lineare. Utilizzando modelli completamente adattati abbiamo tracciato traiettorie stimate delle variazioni di peso, circonferenza della vita e circonferenza dell’anca per il 25° e il 75° percentile delle concentrazioni medie totali di PFAS. Abbiamo tracciato le traiettorie longitudinali del modello tenendo le variabili categoriali al loro livello più frequente e l’altezza fissata alla mediana mentre variava il PFAS. Anche se la forma delle traiettorie sarà diversa a diversi livelli covarianti, l’associazione con il PFAS sarà costante. Le equazioni del modello di regressione longitudinale utilizzate per ogni risultato sono delineate nell’appendice del supplemento.

Per facilitare l’interpretazione dei nostri modelli longitudinali abbiamo stimato le variazioni di peso e circonferenza vita in base alle concentrazioni medie totali di PFAS alla quinta visita annuale DPPOS, avvenuta circa 9 anni dopo la randomizzazione, utilizzando modelli di regressione lineare corretti per la variazione del peso e della circonferenza vita rispetto alla linea di base. Abbiamo calcolato le stime dei punti alla quinta visita annuale DPPOS perché abbiamo avuto informazioni sui risultati per oltre l’80% dei partecipanti iniziali (eTable 2 nel supplemento). Tutti i valori di P sono stati ricavati da test su due lati e i risultati sono stati ritenuti statisticamente significativi al P<0,05. La gestione dei dati e le analisi sono state effettuate in R, versione 3.4.1 (The R Foundation for Statistical Computing).

Risultati

Caratteristiche dei partecipanti e PFAS al plasma

Abbiamo incluso un totale di 957 partecipanti (625 donne, 332 uomini; 731 [76,4%] tra i 40 e i 64 anni): 481 partecipanti del gruppo di intervento sullo stile di vita del DPP e 476 partecipanti del gruppo placebo con campioni di plasma disponibili. Le concentrazioni di PFAS totali di base e medie differiscono per sesso, razza/etnia e livello di istruzione. La concentrazione totale dei PFAS medi ma non di base differisce in base al reddito familiare di base ed è simile per età, classificazione dell’indice di massa corporea, storia del fumo e stato civile. Come previsto, le medie geometriche per le concentrazioni totali di PFAS di base e medie non erano significativamente diverse nei due rami della sperimentazione(Tabella 1). Le caratteristiche della linea di base non erano diverse tra i due bracci della prova. Le caratteristiche dei partecipanti inclusi in questo studio erano simili a quelle dello studio complessivo DPP.³⁴

a.Caratteristiche demografiche e distribuzione della base e della media della base e dell’anno 2 Somma delle concentrazioni di PFAS nel programma di prevenzione del diabete
Caratteristica	Partecipanti, n. (%)	Totale PFAS di base, ng/mL		Totale Media PFAS, ng/mL
Caratteristica	Partecipanti, n. (%)	GM (IQR)	P Valore	GM (IQR)	P Valore
Nel complesso, no.	957	38.0 (28.6)		40.6 (25.7)
Sesso
Maschio	332 (34.7)	41.9 (29.3)	<.001	44.8 (25.1)	<.001
Femmina	625 (65.3)	36.7 (28.6)	<.001	38.5 (25.5)	<.001
Gara/etnicità
Bianco non ispanico	552 (57.7)	38.3 (26.9)	<.001	40.7 (24.7)	<.001
Afroamericano	184 (19.2)	43.8 (36.4)		46.5 (33.7)
Ispanico di qualsiasi razza	179 (18.7)	33.6 (27.9)		34.9 (25.3)
Tutti gli altri	42 (4.4)	40.3 (33.0)		40.3 (22.0)
Età, y
<40	112 (11.7)	39.1 (28.8)	.35	40.8 (22.7)	.16
40-44	107 (11.2)	35.6 (27.3)		36.4 (21.7)
45-49	213 (22.3)	37.6 (32.1)		39.7 (27.0)
50-54	167 (17.5)	40.9 (28.4)		42.4 (30.2)
55-59	137 (14.3)	41.0 (29.3)		43.4 (27.2)
60-64	107 (11.2)	35.9 (29.3)		39.3 (26.8)
≥65	114 (11.9)	38.0 (24.3)		41.4 (22.4)
Classificazione IMCa
Normale (18,5-24,9)	22 (2.3)	31.2 (31.3)	.25	34.5 (22.2)	.43
Sovrappeso (25,0-29,9)	287 (30.0)	37.8 (28.9)		40.1 (25.9)
Obeso (>30,0)	648 (67.7)	39.0 (28.4)		41.0 (25.3)
Livello di istruzione
Meno del liceo	45 (4.7)	26.5 (25.4)	<.001	26.9 (20.4)	<.001
Scuola superiore o GED	200 (20.9)	41.6 (29.9)		42.7 (28.3)
Collegio	469 (49.0)	39.1 (30.3)		41.2 (26.3)
Scuola di specializzazione	243 (25.4)	37.4 (26.2)		40.6 (24.2)
Storia del fumo
Non fumatori	544 (56.8)	37.9 (28.8)	.37	39.6 (25.7)	.12
Ex	356 (37.2)	38.9 (28.4)		41.5 (24.7)
Corrente	57 (6.0)	41.1 (33.2)		43.7 (28.7)
Stato civile
Sposati o conviventi	647 (67.6)	38.8 (27.6)	.29	40.8 (25.8)	.18
Singola	114 (11.9)	40.0 (30.1)		42.5 (23.1)
Divorziati o separati	152 (15.9)	35.4 (27.4)		37.9 (23.4)
Vedova	44 (4.6)	39.9 (46.2)		42.4 (31.0)
Gruppo di trattamento
Intervento sullo stile di vita	481 (50.3)	39.6 (30.1)	.08	41.5 (25.3)	.14
Placebo	476 (49.7)	37.3 (27.4)	.08	39.6 (25.4)	.14
Reddito familiare annuo, $
<20 000	121 (12.6)	33.6 (18.0)	.14	34.9 (25.8)	.02
Da 20.000 a <35.000	167 (17.5)	37.3 (17.9)		39.7 (24.6)
Da 35.000 a <50.000	194 (20.3)	40.2 (17.3)		41.7 (23.7)
Da 50.000 a <75.000	184 (19.2)	39.5 (20.9)		42.2 (27.4)
>75 000	214 (22.4)	40.1 (21.9)		42.6 (25.5)
Rifiutato di rispondere	77 (8.0)	38.0 (17.9)		39.9 (22.3)

Le concentrazioni medie per i 6 PFAS plasmatici unici sono state positivamente e significativamente correlate tra loro (range di rStra i composti, 0,08-0,61; eFigure 2 nel supplemento). Le medie geometriche delle concentrazioni di PFAS plasmatiche selezionate misurate alla linea di base (1996-1999) e durante l’anno 2 del DPP (1998-2001) erano simili alle concentrazioni misurate nella popolazione statunitense tra il 1999 e il 2000, ma erano più alte rispetto alle concentrazioni riportate tra il 2013 e il 2014, ad eccezione del PFNA, che era simile alle recenti misurazioni della popolazione statunitense(Figura 1).⁴⁰

Associazioni trasversali delle concentrazioni di PFAS con misure antropometriche

Nelle analisi delle sezioni trasversali completamente regolate, le concentrazioni totali di PFAS di base e i singoli composti non sono stati associati in modo significativo al peso, alla circonferenza della vita o alla circonferenza dell’anca. Tuttavia, un raddoppio del PFNA è stato associato a 3,65 mm di spessore di base della piega cutanea maggiore (95% CI, 1,27-6,02; P=.003). L’area adiposa sottocutanea misurata mediante tomografia computerizzata tra le vertebre L4-L5 alla linea di base è stata direttamente associata al PFAS della linea di base (21 cm2 maggiore per raddoppio dell’esposizione; 95% CI, 3,78-38.26 cm2; P=.02), PFOS (17 cm2 per raddoppio; 95% CI, 1,61-32,65 cm2; P=. 03), e PFOA (29 cm2 per raddoppio; 95% CI, 10,60-46,74 cm2; P=.001) concentrazioni. Un raddoppio in Me-PFOSA-AcOH è stato associato ad una maggiore area di grasso viscerale 6,47-cm2 tra le vertebre L4-L5 (95% CI, 0,95-11,99 cm2; P==.02). I risultati per le misurazioni dell’area del grasso L2-L3 sono stati simili. Associazioni trasversali rettificati sono riassunti in Figura 2.

Concentrazioni di PFAS e cambiamenti nelle misure antropometriche in DPP e DPPOS

La maggior parte dei partecipanti sono stati seguiti in media per 15 anni dopo la randomizzazione iniziale durante le visite semestrali o annuali programmate nel DPP e DPPOS (eTable 2 nel supplemento). Come precedentemente riportato per l’intera coorte DPP e DPPOS, abbiamo anche osservato la più grande diminuzione di peso, circonferenza della vita e circonferenza dell’anca da 6 mesi a 1 anno dopo la randomizzazione per il gruppo di intervento sullo stile di vita, seguita da un graduale rimbalzo in seguito. Le misurazioni del peso e della circonferenza vita nel gruppo placebo sono leggermente diminuite dopo l’introduzione dell’intervento sullo stile di vita durante il periodo di ponte tra DPP e DPPOS (eFigure 1 nel supplemento).²⁹^,³¹

Mentre erano presenti interazioni significative tra le concentrazioni di PFAS e l’assegnazione del trattamento di base nei modelli longitudinali di variazione del peso e della circonferenza della vita, non erano significative per la variazione della circonferenza dell’anca. Pertanto, abbiamo stratificato tutti i modelli longitudinali in base all’assegnazione del trattamento di base.

Nei modelli longitudinali, la concentrazione media di plasma PFAS è stata associata a traiettorie di peso non lineari più elevate per il gruppo placebo, ma a traiettorie di peso inferiori per il gruppo di intervento dello stile di vita. La Figura 3Amostra il cambiamento modellato per gruppo di studio nei pesi a valori costanti di covariate di aggiustamento ad ogni visita di controllo per quelli al 25° e 75° percentile delle concentrazioni medie di PFAS. Per stimare l’entità di questa differenza, abbiamo anche calcolato il cambiamento di peso rispetto alla linea di base misurata alla quinta visita annuale DPPOS (circa 9 anni dopo la randomizzazione) per la concentrazione media totale di PFAS. A questo punto, ogni raddoppio della concentrazione media totale di PFAS nel plasma è stato associato ad un aumento di 1,80 kg (95% CI, 0,43-3,17 kg; P==.01) per il gruppo placebo, ma nessun cambiamento di peso significativo per il gruppo di intervento dello stile di vita (-0,59 kg; 95% CI, da -1,80 a 0,62 kg; P==.34), coerente con le traiettorie longitudinali del modello. Tra i singoli composti PFAS, la media delle concentrazioni di base e anno 2 di PFOS, Me-PFOSA-AcOH, e PFNA sono stati significativamente associati con un aumento di peso per il gruppo placebo circa 9 anni dopo la randomizzazione. Tuttavia, per il gruppo di intervento sullo stile di vita, le associazioni erano relativamente piccole, non significative, e nella direzione opposta, coerenti con i risultati dei modelli longitudinali(Tabella 2). Queste associazioni rimangono coerenti quando si utilizza solo il totale delle concentrazioni di PFAS di base o il totale dei singoli analiti di base (eTabella 3 nel supplemento).

c.La stima della differenza rettificata nella variazione media del peso dalla linea di base al quinto programma annuale di prevenzione del diabete risulta dalla visita di studio, per raddoppio della concentrazione media di PFAS nel plasma e stratificata dall’assegnazione del trattamento iniziale.^a^,^b
PFAS^c	Gruppo d’intervento sullo stile di vita (n = 402)		Gruppo Placebo (n = 400)
PFAS^c	Variazione di peso dalla linea di base per raddoppio in PFAS (95% CI), kg	P Valore	Variazione di peso dalla linea di base per raddoppio in PFAS (95% CI), kg	P Valore
Media totale PFAS	-0,59 (da -1,80 a 0,62)	.34	1,80 (da 0,43 a 3,17)	.01
PFOS	-0,65 (da -1,79 a 0,48)	.26	1,70 (da 0,44 a 2,95)	.008
PFOA	-0,03 (da -1,19 a 1,13)	.96	0,92 (da -0,41 a 2,25)	.17
PFHxS	-0,08 (da -0,90 a 0,73)	.84	0,07 (da -0,93 a 1,07)	.89
Et-PFOSA-AcOH	-0,03 (da -0,70 a 0,63)	.92	0,68 (da -0,13 a 1,50)	.10
Me-PFOSA-AcOH	0,05 (da -0,84 a 0,94)	.91	1,33 (da 0,28 a 2,39)	.01
PFNA	-0,11 (da -1,07 a 0,85)	.82	1,06 (da 0,01 a 2,11)	.04

Le traiettorie stimate per la variazione della circonferenza media della vita hanno indicato che una maggiore concentrazione media totale di PFAS è stata associata ad un piccolo guadagno in circonferenza vita nel gruppo placebo, ma meno guadagno in circonferenza vita per il gruppo di intervento sullo stile di vita, rispetto alla minore esposizione al PFAS. La Figura 3Bmostra le traiettorie stimate per il 25° e il 75° percentile della concentrazione media totale di PFAS. Tuttavia, quando si esaminano le stime del punto 9 anni dopo la randomizzazione, questi cambiamenti nella circonferenza vita erano relativamente piccoli e non statisticamente significativi. Per esempio, alla quinta visita annuale DPPOS, la concentrazione media totale di PFAS non era associata alla circonferenza vita per il placebo (0,34 cm; 95% CI, da -0,99 a 1,68 cm; P==.61) o al gruppo di intervento sullo stile di vita (-0,39 cm; 95% CI, da -1,54 a 0,76 cm; P==.50) (eTable 4 nel supplemento). Infine, ogni raddoppio della concentrazione media totale di PFAS è stato associato ad un aumento lineare costante di 1,03 cm di circonferenza dell’anca (95% CI, 0,18-1,88 cm; P==.02) per il gruppo placebo durante il follow-up DPP. Non è stata osservata alcuna associazione nel gruppo di intervento per lo stile di vita (-0,09 cm; 95% CI, da -0,82 a 0,63 cm; P== .80) (Figura 3C). Le analisi di sensibilità hanno anche testato le associazioni prospettiche utilizzando le concentrazioni totali di PFAS di base e hanno osservato risultati simili (eFigure 3 nel supplemento).

Discussione

In questo studio di adulti in sovrappeso e obesi ad alto rischio di diabete di tipo 2 randomizzati ad un intervento di stile di vita o placebo, abbiamo osservato che alcune concentrazioni plasmatiche di PFAS sono state associate in sezione trasversale con maggiori spessori di piega cutanea sommata e grasso sottocutaneo e viscerale, ma non il peso, la circonferenza della vita o la circonferenza dell’anca prima della randomizzazione. Tuttavia, durante il follow-up abbiamo osservato che maggiori concentrazioni plasmatiche di PFAS erano associate ad un aumento delle traiettorie di peso e della circonferenza dell’anca per il gruppo placebo ma non per il gruppo di intervento dello stile di vita. Questo risultato può suggerire che i PFAS agiscono come obesogeni solo in presenza di altri fattori di rischio per l’obesità, ma non quando questi fattori di rischio sono ridotti. Nel complesso, questi risultati supportano la nostra ipotesi che i cambiamenti di stile di vita dell’esercizio fisico e della dieta possano attenuare gli effetti obesogeni dell’esposizione ambientale.

Alla linea di base, abbiamo osservato associazioni di essere nella direzione ipotizzata, con concentrazioni di PFAS di base positivamente associate a peso, circonferenza della vita, circonferenza dell’anca, spessore della piega della pelle e grasso sottocutaneo e viscerale, ma la maggior parte delle associazioni non ha raggiunto la significatività statistica e non ci siamo adattati per confronti multipli. Alcune delle associazioni trasversali potrebbero essere dovute al caso e dovrebbero essere interpretate con cautela. Coerentemente con i nostri risultati positivi prospettici, ma per lo più associazioni trasversali nulle, lo Studio europeo sul cuore dei giovani non ha osservato quasi nessuna evidenza di associazioni trasversali di PFOS o PFOA con misurazioni delle dimensioni del corpo all’età di 8-10 anni.⁴² o nell’adolescenza.²³ Tuttavia, le concentrazioni di PFOS e PFOA dell’infanzia erano direttamente associate all’indice di massa corporea dell’adolescente (circa 16 anni), alla circonferenza della vita e alle pieghe della pelle.²³ Nella popolazione degli Stati Uniti, utilizzando le misurazioni di biomonitoraggio dal National Health and Nutrition Examination Survey, le associazioni trasversali sono state incoerenti per le concentrazioni di PFAS, le misurazioni delle dimensioni del corpo, o marcatori di sindrome metabolica²¹^,²⁴^,⁴³Queste incongruenze sono state riscontrate anche nel sondaggio canadese sulle misure sanitarie.⁴⁴

L’ipotesi di sostanze chimiche ambientali che agiscono come obesogeni non causando direttamente l’obesità ma, piuttosto, modificando la sensibilità ad altri fattori di rischio per l’obesità è stata inizialmente proposta da Grün e Blumberg.⁴⁵ C’è una carenza di dati, sia epidemiologici che sperimentali, sul fatto che i PFAS in presenza di altri fattori di rischio per l’adiposità agiscano come gli obesogeni e se la riduzione di questi altri fattori di rischio attraverso interventi possa ridurre gli effetti obesogeni dei PFAS. Tuttavia, uno studio in doppio cieco, randomizzato, controllato con placebo di adulti giapponesi ha riferito che i PFAS e l’acido perfluorododecanoico sono stati associati alla valutazione omeostatica della resistenza all’insulina e dei biomarcatori dello stress ossidativo al basale, ma un’integrazione di 4 settimane di vitamina C ha ridotto queste associazioni.⁴⁶ E ‘anche possibile che l’aumento dell’attività fisica, noto per modificare favorevolmente l’equilibrio di antiossidanti e proossidanti,⁴⁷ avrebbe potuto avere un ruolo. Ad esempio, in una recente prova di perdita di peso indotta dalla dieta, le concentrazioni plasmatiche di base di PFAS sono state associate a una maggiore ripresa del peso, in linea con i nostri risultati per il gruppo placebo.²⁰ In quella prova i partecipanti hanno inizialmente perso peso su 4 diverse diete, ma sono rimaste le associazioni obesogene con i PFAS. Questo risultato suggerisce che l’aumento dell’attività fisica nel nostro studio potrebbe aver avuto un ruolo nell’attenuare le associazioni obesogene per il gruppo di intervento sullo stile di vita.

L’associazione paradossale osservata nel gruppo di stile di vita del gruppo di riduzione molto piccola ma non significativa del peso e della circonferenza della vita associata ai PFAS potrebbe derivare dalla confusione. Ad esempio, tale confusione potrebbe essersi verificata se i partecipanti fisicamente più attivi nel gruppo di intervento sullo stile di vita fossero stati più esposti ai PFAS attraverso indumenti sportivi e outdoor, precedentemente segnalati come fonte di esposizione.⁴⁸^,⁴⁹ Questa ipotesi è stata postulata dallo Studio europeo sul cuore dei giovani, in cui i ricercatori hanno osservato la circonferenza della vita inferiore con concentrazioni di PFOA più elevate in sezione trasversale.²³ Inoltre, la dieta è una delle principali fonti di PFAS e il fast food potrebbe essere un’importante via di esposizione,⁵⁰^,⁵¹ come il consumo di pesce,⁵²^,⁵³ potenzialmente confondendo le associazioni in modo bidirezionale. Tuttavia, abbiamo misurato le concentrazioni di PFAS plasmatiche al basale, abbiamo misurato il cambiamento nei risultati del corpo in prospettiva, e i partecipanti sono stati randomizzati per studiare le braccia, riducendo al minimo ma non eliminando la possibilità che le abitudini alimentari confondano i risultati. Inoltre, alla fine dello studio DPP, ai partecipanti è stata offerta una versione modificata dell’intervento sullo stile di vita. L’adozione e l’adesione a questa versione modificata dell’intervento iniziale avrebbe potuto anche ostacolare le associazioni iniziali. Tuttavia, le associazioni obesogene nel gruppo del placebo sono persistite fino a 9 anni dopo la randomizzazione.

Limitazioni e punti di forza

Importanti limitazioni del nostro studio includono i risultati non generalizzabili, dato che tutti i partecipanti erano in sovrappeso o obesi e avevano livelli glicemici negli intervalli di prediabete. Inoltre, i partecipanti sono stati randomizzati a un intervento di stile di vita intensivo o un gruppo trattato con placebo, che potrebbe limitare la generalizzabilità dello studio. Concentrazioni di alcuni PFAS misurati nel nostro studio sono diminuite per la popolazione statunitense; pertanto, le concentrazioni nel nostro studio possono essere più alte dei livelli attuali tra la popolazione statunitense.

Il nostro studio ha molteplici punti di forza importanti che includono un lungo follow-up, l’accertamento dell’esposizione obiettiva e ripetuta e l’alta qualità dei risultati e dei dati covariariata raccolti nel DPP e nel DPPOS. Inoltre, il successo dell’intervento sullo stile di vita nel DPP fornisce un’opportunità unica per testare le nostre ipotesi.

Conclusioni

Tra gli adulti ad alto rischio di diabete di tipo 2, abbiamo osservato che concentrazioni di PFAS plasmatiche più elevate erano associate ad un aumento prospettico e a lungo termine del peso e della circonferenza dell’anca tra gli individui randomizzati ad un gruppo placebo, ma non per quelli randomizzati ad un intervento di dieta ed esercizio fisico. L’esercizio fisico e una dieta equilibrata conferiscono molti benefici; i nostri risultati suggeriscono che un altro beneficio potrebbe essere la modifica e l’attenuazione degli effetti obesogeni delle sostanze chimiche ambientali come i PFAS.

References

Cumulative health risk assessment of 17 perfluoroalkylated and polyfluoroalkylated substances (PFASs) in the Swedish population. Environ Int. 2013; 59DOI | PubMed
Serum concentrations of 11 polyfluoroalkyl compounds in the US population: data from the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES). Environ Sci Technol. 2007; 41(7):2237-2242. DOI | PubMed
Polyfluoroalkyl chemicals in the US population: data from the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) 2003-2004 and comparisons with NHANES 1999-2000. Environ Health Perspect. 2007; 115(11):1596-1602. DOI | PubMed
Biological monitoring of polyfluoroalkyl substances: a review. Environ Sci Technol. 2006; 40(11):3463-3473. DOI | PubMed
Polyfluoroalkyl chemicals in pooled blood serum from infants, children, and adults in Australia. Environ Sci Technol. 2009; 43(11):4194-4199. DOI | PubMed
Serum concentrations of per- and poly-fluoroalkyl substances and factors associated with exposure in the general adult population in South Korea. Int J Hyg Environ Health. 2017; 220(6):1046-1054. DOI | PubMed
Trends in exposure to polyfluoroalkyl chemicals in the US population: 1999-2008. Environ Sci Technol. 2011; 45(19):8037-8045. DOI | PubMed
Global distribution of perfluorooctane sulfonate in wildlife. Environ Sci Technol. 2001; 35(7):1339-1342. DOI | PubMed
Polyfluorinated compounds in the atmosphere of the Atlantic and Southern Oceans: evidence for a global distribution. Environ Sci Technol. 2009; 43(17):6507-6514. DOI | PubMed
Fluorinated Surfactants and Repellents. CRC Press; 2001.
Is indirect exposure a significant contributor to the burden of perfluorinated acids observed in humans?. Environ Sci Technol. 2011; 45(19):7974-7984. DOI | PubMed
Polyfluorinated compounds in serum linked to indoor air in office environments. Environ Sci Technol. 2012; 46(2):1209-1215. DOI | PubMed
Half-life of serum elimination of perfluorooctanesulfonate, perfluorohexanesulfonate, and perfluorooctanoate in retired fluorochemical production workers. Environ Health Perspect. 2007; 115(9):1298-1305. DOI | PubMed
Alterations in cell membrane properties caused by perfluorinated compounds. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 2003; 135(1):77-88. DOI | PubMed
Evaluation of estrogenic activities and mechanism of action of perfluorinated chemicals determined by vitellogenin induction in primary cultured tilapia hepatocytes. Aquat Toxicol. 2007; 85(4):267-277. DOI | PubMed
Poly- and perfluorinated compounds activate human pregnane X receptor. Toxicology. 2017; 380:23-29. DOI | PubMed
Differential activation of nuclear receptors by perfluorinated fatty acid analogs and natural fatty acids: a comparison of human, mouse, and rat peroxisome proliferator-activated receptor-α, -β, and -γ, liver X receptor-β, and retinoid X receptor-α. Toxicol Sci. 2006; 92(2):476-489. DOI | PubMed
Activation of mouse and human peroxisome proliferator-activated receptor alpha by perfluoroalkyl acids of different functional groups and chain lengths. Toxicol Sci. 2008; 106(1):162-171. DOI | PubMed
Multiplicity of nuclear receptor activation by PFOA and PFOS in primary human and rodent hepatocytes. Toxicology. 2011; 288(1-3):8-17. DOI | PubMed
Perfluoroalkyl substances and changes in body weight and resting metabolic rate in response to weight-loss diets: a prospective study. PLoS Med. 2018; 15(2):e1002502. DOI | PubMed
Exposure to polyfluoroalkyl chemicals and cholesterol, body weight, and insulin resistance in the general US population. Environ Health Perspect. 2010; 118(2):197-202. DOI | PubMed
Determinants of plasma PFOA and PFOS levels among 652 Danish men. Environ Sci Technol. 2011; 45(19):8137-8143. DOI | PubMed
Longitudinal associations of exposure to perfluoroalkylated substances in childhood and adolescence and indicators of adiposity and glucose metabolism 6 and 12 years later: the European Youth Heart Study. Diabetes Care. 2016; 39(10):1745-1751. DOI | PubMed
Association among serum perfluoroalkyl chemicals, glucose homeostasis, and metabolic syndrome in adolescents and adults. Diabetes Care. 2009; 32(4):702-707. DOI | PubMed
The Diabetes Prevention Program: design and methods for a clinical trial in the prevention of type 2 diabetes. Diabetes Care. 1999; 22(4):623-634. DOI | PubMed
Reduction in the incidence of type 2 diabetes with lifestyle intervention or metformin. N Engl J Med. 2002; 346(6):393-403. DOI | PubMed
The Diabetes Prevention Program (DPP): description of lifestyle intervention. Diabetes Care. 2002; 25(12):2165-2171. DOI | PubMed
The Diabetes Prevention Program: baseline characteristics of the randomized cohort. Diabetes Care. 2000; 23(11):1619-1629. DOI | PubMed
10-Year follow-up of diabetes incidence and weight loss in the Diabetes Prevention Program Outcomes Study. Lancet. 2009; 374(9702):1677-1686. DOI | PubMed
The 10-year cost-effectiveness of lifestyle intervention or metformin for diabetes prevention: an intent-to-treat analysis of the DPP/DPPOS. Diabetes Care. 2012; 35(4):723-730. DOI | PubMed
Long-term effects of lifestyle intervention or metformin on diabetes development and microvascular complications over 15-year follow-up: the Diabetes Prevention Program Outcomes Study. Lancet Diabetes Endocrinol. 2015; 3(11):866-875. DOI | PubMed
The Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology (STROBE) statement: guidelines for reporting observational studies. PLoS Med. 2007; 4(10):e296. DOI | PubMed
Improved selectivity for the analysis of maternal serum and cord serum for polyfluoroalkyl chemicals. J Chromatogr A. 2011; 1218(15):2133-2137. DOI | PubMed
Plasma concentrations of per- and polyfluoroalkyl substances at baseline and associations with glycemic indicators and diabetes incidence among high-risk adults in the Diabetes Prevention Program Trial. Environ Health Perspect. 2017; 125(10):107001. DOI | PubMed
Estimation of average concentration in the presence of nondetectable values. Appl Occup Environ Hyg. 1990; 5(1):46-51. DOI
Body size and shape changes and the risk of diabetes in the diabetes prevention program. Diabetes. 2007; 56(6):1680-1685. DOI | PubMed
Relation of central adiposity and body mass index to the development of diabetes in the Diabetes Prevention Program. Am J Clin Nutr. 2008; 87(5):1212-1218. DOI | PubMed
Relationship of body size and shape to the development of diabetes in the diabetes prevention program. Obesity (Silver Spring). 2006; 14(11):2107-2117. DOI | PubMed
Anthropometric Standardization Reference Manual (Abridged Version). Human Kinetics Books; 1988.
National Health and Nutrition Examination Survey: Fourth National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals. 2018; Vol 1
Fitting linear mixed-effects models using lme4. J Stat Softw. 2015; 67(1):1-48. DOI
Adiposity and glycemic control in children exposed to perfluorinated compounds. J Clin Endocrinol Metab. 2014; 99(4):E608-E614. DOI | PubMed
Association among total serum isomers of perfluorinated chemicals, glucose homeostasis, lipid profiles, serum protein and metabolic syndrome in adults: NHANES, 2013-2014. Environ Pollut. 2018; 232:73-79. DOI | PubMed
Do perfluoroalkyl substances affect metabolic function and plasma lipids?—analysis of the 2007-2009, Canadian Health Measures Survey (CHMS) Cycle 1. Environ Res. 2013; 121:95-103. DOI | PubMed
Environmental obesogens: organotins and endocrine disruption via nuclear receptor signaling. Endocrinology. 2006; 147(6):S50-S55. DOI | PubMed
The modifying effect of vitamin C on the association between perfluorinated compounds and insulin resistance in the Korean elderly: a double-blind, randomized, placebo-controlled crossover trial. Eur J Nutr. 2016; 55(3):1011-1020. DOI | PubMed
Response of oxidative stress biomarkers to a 16-week aerobic physical activity program, and to acute physical activity, in healthy young men and women. Atherosclerosis. 2003; 167(2):327-334. DOI | PubMed
Survey and Environmental/Health Assessment of Fluorinated Substances in Impregnated Consumer Products and Impregnating Agents. Danish Environmental Protection Agency Copenhagen; 2008.
Substitution of PFAS chemistry in outdoor apparel and the impact on repellency performance. Chemosphere. 2017; 181:500-507. DOI | PubMed
Polyfluorinated surfactants (PFS) in paper and board coatings for food packaging. Environ Sci Pollut Res Int. 2011; 18(7):1108-1120. DOI | PubMed
Fluorinated compounds in US fast food packaging. Environ Sci Technol Lett. 2017; 4(3):105-111. DOI | PubMed
Levels of perfluorinated compounds in food and dietary intake of PFOS and PFOA in the Netherlands. J Agric Food Chem. 2011; 59(13):7496-7505. DOI | PubMed
Plasma concentrations of perfluoroalkyl substances and risk of type 2 diabetes: a prospective investigation among US women. Environ Health Perspect. 2018; 126(3):037001. DOI | PubMed

Fonte

Cardenas A, Hauser R, Gold DR, Kleinman KP, Hivert M, et al. (2018) Association of Perfluoroalkyl and Polyfluoroalkyl Substances With Adiposity. JAMA Network Open 1(4): e181493. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2018.1493