Uit dierstudies is bekend dat koolstofnanobuisjes ontsteking, bindweefselvorming en tumoren kunnen veroorzaken in longen en lever. Nieuw onderzoek beschrijft de onderlinge samenhang tussen deze reacties van het lichaam. De gezondheidseffecten kunnen elkaar versterken. Dit inzicht geeft nieuwe opties voor het ontwikkelen van behandelingen. En voor het inschatten van gezondheidsrisico’s.

Veel verschillende bedrijven passen koolstofnanobuisjes binnen de auto-, energie-, verf- en elektronica-industrie. Producenten maken de koolstofbuisjes in verschillende vormen. Ze verschillen o.a. in diameter, lengte, aantal koolstof lagen, en coating. Blootstelling aan koolstofnanobuisjes kan tot verschillende gezondheidseffecten leiden (zie Signaleringsbrief KIR-nano 2015 nummer 3).

Uit dierstudies is bekend dat koolstofnanobuisjes ontsteking, bindweefselvorming en tumoren kunnen veroorzaken. Dit gebeurt in verschillende weefsels, zoals de longen en de lever. De effecten hebben te maken met de vezelvorm van de buisjes. Ook de biopersistentie speelt een rol. Koolstofnanobuisjes breken slecht af in het lichaam en blijven daardoor lang aanwezig in sommige organen.

Het Amerikaanse National Institute for Occupational Safety and Health beschrijft in een recent review de relatie tussen ontsteking, bindweefselvorming en kanker. De schrijvers gebruiken beschikbare gegevens om het mechanisme achter deze gezondheidseffecten verder te ontrafelen. Ze laten het verband zien dat deze drie processen met elkaar hebben.

Vernieuwend is de gedachte dat deze processen allemaal tegelijk actief worden door de blootstelling aan koolstofnanobuisjes. Eerdere studies richtten zich op één ziekte-uitkomst en het mechanisme erachter, alsof dit een rechtlijnig proces is. Het ontstaan van bepaalde effecten op cel of weefselniveau is in daar een voorbode voor de specifieke ziekte.

Het onderzoek van de Amerikanen laat zien dat geen enkel mechanisme op zichzelf staat. De ziektemechanismen zijn met elkaar verbonden. Dit is al het geval vanaf het eerste moment dat de koolstofnanobuisjes in contact komen met het weefsel. Daarna versterken deze processen elkaar.

Voorbeelden zijn dat tumoren invloed hebben op de omgeving rondom de cellen, waardoor extra collageen wordt aangemaakt. Dit geeft bindweefselvorming. Andersom, bij bindweefselvorming is er doorlopend van collageen. De stijfheid van het weefsel en allerlei signaaleiwitten geven dan een verhoogde kans op het ontstaan van tumoren.

RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu/KIR kennis- en informatiepunt risico’s van nanotechnologie-overweging

Bovenstaand onderzoek geeft een waardevol overzicht. Het toont de processen achter chronische ontsteking, bindweefselvorming en kanker en hun samenhang. De schrijvers geven veel detail over deze processen. Tot op het niveau van signaaleiwitten die vrijkomen in het lichaam. De inzichten in het ingewikkelde mechanisme zijn erg belangrijk. Aan de ene kant om nieuwe therapieën te kunnen ontwikkelen. Aan de andere kant om te kunnen voorspellen of sommige nanomaterialen chronische ontsteking, bindweefselvorming en/of kanker zouden kunnen veroorzaken.

Door het mechanisme in nog meer detail te ontrafelen, kan het effect beter voorspeld worden. Zo zouden we testen kunnen ontwikkelen die zich op bepaalde onderdelen in het mechanisme richten. Hiermee kunnen we beter voorspellen welke effecten nanomaterialen kunnen veroorzaken.

De schrijvers gaan maar kort in op een belangrijk aspect. De invloed van fysisch-chemische eigenschappen van koolstofnanobuisjes op het ontstaan van een gezondheidseffect. Zo bestaat er het vezelparadigma. Dit beschrijft dat vezels die niet-buigzaam, biopersistent, lang en dun zijn voor de grootste schade zorgen. Deze vezels kunnen cellen doorboren en het lichaam kan ze maar moeilijk opruimen. Koolstofnanobuisjes die kunnen opkrullen of korter van lengte zijn, zouden tot minder effecten leiden.

Bepaalde fysisch-chemische eigenschappen kunnen de verdeling van koolstofnanobuisjes in het lichaam bepalen. Dit bepaalt ook hoe sterk een gezondheidseffect zich laat zien. Inzicht in deze eigenschappen is belangrijk om de veiligheid van koolstofnanobuisjes te beoordelen. Met dit inzicht kunnen we koolstofnanobuisjes indelen in verschillende groepen.

De meeste koolstofnanobuisjes zijn op dit moment ingedeeld als ‘niet classificeerbaar wat betreft kankerverwekkendheid in mensen’. Dit betekent dat we op dit moment niet genoeg gegevens hebben. Hierdoor kunnen we de risico’s van koolstofnanobuisjes niet goed inschatten. Meer inzicht in het mechanisme en effect van koolstofnanobuisjes in mensen is belangrijk om dit wel te kunnen. Het RIVM voert momenteel zelf geen onderzoek uit naar de effecten van koolstofnanobuisjes. Wel volgt het RIVM de ontwikkelingen in de wetenschappelijke literatuur en daarbuiten op dit onderwerp (zie ook “ChemSec noemt koolstofnanobuisjes zorgwekkend” in deze Signaleringsbrief KIR-nano).

De onderzoekers verzamelden gegevens voor koolstofnanobuisjes uit studies met ratten en muizen. Voor mensen zijn deze gegevens er niet. Wel zijn er gegevens van mensen die zijn blootgesteld aan asbest. Het is bekend dat deze asbestvezels in de mens zowel bindweefselvorming als kanker kunnen veroorzaken. Deze processen hangen ook in de mens met elkaar samen. Het is aannemelijk dat ook in mensen chronische ontsteking, bindweefselvorming en kanker samenhangen en elkaar versterken.